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高湿井下工作环境是矿业安全生产事故的主要原因之一,开展矿井高湿环境下矿工热舒适预测研究,实现对矿井高湿环境下热舒适控制,不仅可以提高井下作业人员热舒适性,还可以降低湿热环境对矿工身心健康的威胁,保证生产安全。分析影响高湿矿井环境热舒适因素和热舒适评价指标的适用范围,选择热应力指标HSI作为高湿矿井热舒适评价指标。基于数值模拟方法预测计算矿井内温度、湿度等参数,结合矿工肌体热平衡原理,建立高湿矿井环境热舒适预测模型。考虑水分子迁移蒸发过程表面蒸汽压的影响,提出修正表面蒸汽压的蒸发计算方法,用于计算潮湿巷道内湿度分布,验证了修正表面蒸汽压后湿度计算方法的正确性。以某煤矿中一段掘进的高温独头巷道为研究对象,分析巷道湿热环境中壁面与空气对流传热、传质的过程,基于热力学原理,建立潮湿巷道内传质传热计算模型,并验证了潮湿巷道传热传质计算模型的可行性。针对高湿矿井环境热舒适控制问题,选择以热舒适指标HSI作为控制目标,建立HSI关于普朗特数Pr、雷诺数Re和格拉晓夫数Gr的控制模型:HSI=f(Pr)、HSI=f(Re)、HSI=f(Gr),最后制定基于Pr、Re和Gr的高湿矿井环境热舒适控制策略。研究Pr、Re和Gr对HSI的影响,结果表明:1)当0.5≤Pr≤0.7时,HSI值的变化趋势与Pr呈负相关;当0.7≤Pr≤0.9时,HSI值与Pr呈正相关;当0.9≤Pr≤1.2时,HSI值再次与Pr呈负相关。2)Re对HSI值的影响存在临界值,当Re低于临界值时,HSI与Re呈负相关;反之,则呈正相关。矿工头部、腰部和脚踝处Re临界值分别为1.15×10~6、1.05×10~6和7.5×10~5。3)HSI的值始终与Gr呈负相关。