试验背景：随着煤炭等资源开采深度的增加，高地温问题日益突出，高地温巷道围岩不仅直接向风流传热使风温上升，还会对空调降温产生的冷空气造成热污染，降低人工制冷降温的效果，严重威胁着井下工人的身心健康和矿井的安全高效生产。因此，需要研究高地温巷道围岩的非稳态温度场及隔热降温措施，而模拟试验是重要的研究手段。
试验目的：通过模拟试验，深入研究高地温巷道围岩非稳态温度场的分布及演化规律，分析不同因素对温度场的影响，同时探究各种隔热降温措施的效果，为高地温巷道的热害防治提供理论和技术支持。
试验方法
相似模拟试验：依据相似理论，设计并搭建高地温巷道热湿环境相似模拟试验系统。例如，张源等通过自主研发的高地温巷道热环境相似模拟试验系统，对高地温巷道和复合阻热圈巷道围岩的温度场分布、演化规律进行了深入研究。这种试验方法可以在实验室条件下模拟实际巷道的热湿环境，通过测量巷道围岩不同部位沿径向上的温度分布规律及其动态变化特征，分析原岩温度、通风温度和速度等因素对围岩温度场的影响。
数值模拟试验：基于傅里叶定律和能量守恒定律建立巷道围岩非稳态温度场的数学模型，如秦跃平教授团队建立了采煤工作面二维围岩温度场的非稳态数学模型，并采用有限体积法对模型进行离散，自主设计开发数值解算程序，结合工程背景开展数值模拟。通过数值模拟，可以精确计算围岩散热量，模拟不同工况下温度场的变化，为隔热降温措施的设计提供依据。
试验内容
非稳态温度场模拟试验：研究巷道围岩在不同时间、不同工况下的温度分布和变化规律，包括围岩内部温度随深度的变化、温度随时间的演化趋势等。例如，分析在通风过程中，巷道围岩温度场如何响应风流的作用，以及在巷道掘进或开采过程中，围岩非稳态温度场的动态变化特征。
隔热降温模拟试验：针对不同的隔热降温措施进行模拟试验，如研究阻热圈的隔热机理及其温度场的数值试验。此外，还包括对封闭空气夹层隔热降温方法的研究，分析空气夹层对围岩与风流传热的影响，以及不同通风频率和通风速度对隧道温度场的影响等。
主要技术参数
垂直 / 水平应力：0 - 2.5MPa
控制路数：X + 方向控制 5 路，单个油缸额定载荷 1000kN，总载荷 5000kN；X - 方向控制 5 路，单个油缸额定载荷 1000kN，总载荷 5000kN；Y + 方向控制 2 路，单个油缸额定载荷 1500kN，总载荷 3000kN；Y - 方向控制 2 路，单个油缸额定载荷 1500kN，总载荷 3000kN；Z 方向控制 5 路，单个油缸额定载荷 1000kN，总载荷 5000kN
压力精度：±2%F.S
位移控制速度范围：0.01mm/min - 50mm/min
最大行程：500mm
位移量程：500mm
位移精度：±1%F.S
位移分辨率：0.1mm
试验成果及应用：通过模拟试验，能够明确高地温巷道围岩非稳态温度场的演化规律，为巷道的设计和施工提供温度场方面的参考。同时，确定最优的隔热降温方案，如基于响应面原理，建立壁面温度期望值范围内考虑经济成本的复合阻热圈最优结构模型。这些成果可以应用于实际的高地温巷道工程中，有效降低巷道内的温度，改善作业环境，保障矿井的安全生产。
