煤矿避难硐室的作用是在煤矿井下发生事故后，为灾区遇险人员提供安全避灾环境的密闭空间。避灾过程中，人体代谢和设备运行将产生热量，引起室内空气温度升高，空气升温到一定程度后，人体散热受阻，体热平衡遭到破坏，引起人员体温升高，危害人体生存安全。在湿度80％、温度30℃的热环境中，人体能保持体热平衡，体温基本不变；而在湿度80％、温度32℃的热环境中，体温将逐渐升高，人体热耐受时间为12h。在这种情况下，需要采取降温措施。避难硐室内的空气升温与室内热源功率、室内几何尺寸、围岩体物理性质及围岩初始温度相关。笔者结合能量守恒原理和半无限大物体传热理论，推导出无降温措施时的避难硐室内空气升温规律，并进行6 h真人避灾试验。研究成果对不同煤矿避难硐室是否需要进行降温系统设计具有指导意义。
一、避难硐室内的人体产热功率
人体产热量与代谢消耗O：量和CO产生量之间存在比例关系。因此，可通过测量单位时间内的人体消耗O量和CO产生量，问接计算出人体的产热功率。升温期避难硐室内的空气升温规律根据文献对地下建筑的分类，结合煤矿深度和避难硐室形状，可将避难硐室传热问题简化为当量圆柱体深埋地下建筑传热模型。避难硐室内在无降温措施情况下，人员进人避难硐室后一段时期，空气较壁面升温快，两者问温差将逐渐增大，壁面传热功率逐渐增大。当温差趋于一定值后，室内热源产热功率与壁面的传热功率逐渐趋近于动态平衡。传热未接近动态平衡前，室温上升较快，而趋近平衡后，室温上升比较缓慢。为便于研究，将趋近平衡前的空气升温阶段称为快速升温期，趋近平衡后的传热阶段称为缓慢升温期。
二、快速升温期避难硐室内空气升温规律
不考虑避难硐室内其他物体吸收热量，硐室内热源产生的热量，一部分将被空气吸收，另一部分则因空气与壁面对流换热传出室外。在空气流动性、传热性较好的情况下，可假设室内温度均匀分布，根据能量守恒原理，则有：对硐室岩体，在室内热源产热功率与壁面的传热功率未趋近动态平衡之前，即便将室内产生的热量全部施加给岩体表面，岩体壁面温度上升速率相对硐室内空气温度上升缓慢得多。
三、缓慢升温期避难硐室内空气升温规律
当避难硐室内壁面与其附近表面的空气温差值接近Q／值后，可近似认为室内热源单位时间内产生的热量，全部由壁面通过对流换热后传出硐室外。硐室内的空气温度变化分析避难硐室试验室内5个温度传感器监测得到的室内空气平均温度变化曲线如图8所示。
由图8中前15 m i n内监测到的温度曲线可以看出，试验开始前，生存室内空气平均温度为9.6℃。人员进入硐室进行试验过程中，在前45min内，室内空气温度相对后边一段时间内呈现快速上升。在试验进行45 mi n时，空气平均温度达到14.3℃，比初始温度上升了4.7℃，此时，壁面传热已接近动态平衡。而后室内空气温度上升趋势逐渐变得平稳缓慢，在试验进行到1 h后，室内空气平均温度为14.6℃，进行到6 h后，室内空气平均温度为16.1℃，即试验1 h后的5 h内，室温仅上升1.5℃。结合硐室内体积与壁面面积及室内总热源功率，并结合试验曲线中的数据，利用公式(8)可计算得出生存室内壁面表面的平均对流传热系数Ot=6．5 W／(I n·K)。由公式(8)、(17)计算得出6 h内硐室里空气温度变化曲线，如图9所示。
由图10与图1l比较可以看出，试验监测与理论推导出的温度变化曲线升温趋势基本一致。验证了公式(15)能满足于避难硐室内人员避灾期间无降温措施时的岩体壁面温度的计算要求。http://www.zhushanzz.com
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