涡北煤矿地热治理技术简介.pdf

2 0 1 1 年 第6 期 东 拭爰 舛_技 2 1 涡北煤矿地 热 治理技 术简介 高焕甫 淮北矿业集团公 司涡北煤矿 ， 安徽 涡 阳2 3 3 6 0 0 摘要通过对矿井地温热害的分析， 采用可行的降温措施。制冰降温系统的实施， 改善井下职工的作业环境， 保障职工的身体健康， 提高劳 动生产效率， 减少事故发生率， 对煤矿安全生产具有一定的经济社会效益。 关键词 地温地温的危害 热害治理 制冰降温 中图分 类号 T D 7 2 7 ． 2 文献标识码B Gu o b e i Co a l M i n e a b o u t T e r r e s t r i a l h e a t Tr e a t me n t Te c h n o l o g y Ga o Hu a n f u G u o b e i C o a l Mi n e ， H u a i b e i Mi n i n g I n d u s t r y G r o u p ， G u o y a n g 2 3 3 6 0 0 ， A n h u i ， C h i n a Ab s t r a c t T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t e m p e r a t u r e h e a t i n j u r y， c o o l i n g me a s u r e s w i t h p o s s i b l e 。I c ec o d i n g s y s t e m i m p i e m e n t a t i o n， u n d e r g r o u n d w o r k e t o i mp r o v e t h e o p e r a t i n g e n v i ron me n t ， t o p rot e e t t h e h e alt h o fwo r k e r s， r a i s e l a b o r p rod u c t i v it y ， t o r e d u c e t h e a c c i d e n t r a t e， o n c o a l mi n e s a f e ty p r o d u c t i o n of c e r t a in e c o n o mi c a n d s o c i a l b e n e fi t s ． Ke y wo r d s Te mp e r a t u r e Ge h e mal Th e r al h a z a r d c o n t e o l I c e c o o l 1 矿 山地温类型的划分 矿山地温类型划分的目的是对不同的地温类型热 害矿井采取相适宜的治理对策。 平均地温梯度≤3 ℃／ l O O m， 地温正常区； 平均地温 梯度 3 C ／ 1 0 0 m地温异常区。围岩原始地温 3 1 ℃ 一 级热害区； 3 7 c 二 二级热害区。矿山地温不仅受深 部地热背景和地区地质结构控制， 还受到地下水活动 等局部热源影响。 涡北煤矿地处温带半湿润季风地区， 年平均气温 1 4 ． 6 C， 极端最高气温 4 1 ． 2 q C， 极端最低气温 一2 4 ℃。 矿井恒温带深度为 3 0 m， 恒温带温度为 1 7 ． 1 ℃， 地温梯 度为 1 ． 8 8～ 3 ． 3 3 c I ／ 1 0 0 m 井下地温实测数据 ， 平均 为2 ． 7 5 C ／ 1 0 0 m。一 6 4 0 m水平地温为3 5 ℃， 增温率为 3 6． 3 m／℃ 。 涡北煤矿 3 煤层测温深度 4 2 2 ． 5～ 9 1 5 ． 6 m， 底板 温度为 2 8 ． 64 0 ． 0 C， 一 级高 温 区 ≥3 1 c C ； 在 一 4 7 0 m以下，一7 5 0 m水平 以下将 达到二级高温 区 93 7 o C ； 一 6 5 0 m水平平均地温为 3 4 ． 8 C； 8 2 煤层测 温深度 4 2 2 ． 5 9 1 3 ． 6 m， 底板温度 2 7 ． 4 4 4 ． 7 ℃。一 级高温区在 一 4 8 0 m以下， 一 7 1 0 m水平以下为二级高 温区， 一 6 5 0 m水平平均地温为3 5 ． 5 c C 。 2 矿井气候适宜的气候卫生标准 收稿 日期 2 0 1 1一 o 4一l 8 作者简介 高焕甫 1 9 6 3一 ， 男 ， 安徽怀远人， 大学本科毕业， 学 士， 现在安徽淮北矿业集团公司涡北煤矿生产技术部从事设计和掘 进技术管理工作。副部长， 工会主席 ， 工程师。 煤矿安全规程 第一百零二条， 进风井 口以下的 空气温度 干球温度 ， 下同 必须在 2 C以上。生产矿 井采掘工作面空气温度不得超过 2 6 ％， 机电设备硐室 的空气温度不得超过 3 0 c ； 当空气温度超过时， 必须 缩短超温地点工作人员的工作时间， 并给予高温保健 待遇。采掘工作面的空气温度超过 3 0 ℃、 机电设备硐 室的空气温度超过 3 4 ℃时， 必须停止作业。 3 地温的危害 3 ． 1 高温对人体危害较大 正常人在下丘脑体温调节中枢的控制下， 产热与 散热处于动态平衡状态， 体温基本上维持在 3 7 ℃。在 高温环境， 会产生消化系统相对贫血， 大量饮水 ， 造成 各种皮肤病； 过高的热环境甚至使人体的温度调节系 统失调。在失水、 心功能不健全、 过度出汗后汗腺功能 衰竭的情况下， 可能进一步促使热量在体内的蓄积并 导致大汗不止、 体温升高、 头昏、 呕吐等中暑症状， 甚至 造成死亡。 3 ． 2 高温导致劳动效率下 降 适宜的工作温度为 2 0 2 6 ℃， 空气温度超过标准 1 o C， 工人劳动率下降 71 0 ％， 工作 面温度在 2 6 3 0 C， 劳动率多数为 0 ． 8 ； 高于 3 0 C劳动率为0 ． 7甚至 更低。温度、 风速与劳动效率的关系见图 1 。 3 ． 3 高温导致事故率上升 在闷热环境中， 人的中枢神经会产生抑制， 注意力 下降， 协调能力差。气温在 3 0 C以上的工作面， 其事 故发生率比3 0 ℃以下的工作面高 1 ． 5 2 ． 3倍。温度 与事故率的关系见图 2 。 2 2 童 瞧晨 硝技 2 0 1 1 年 第6 期 昧 ～ ＼ ＼ 、 母2 0 m ／ s 、 --O - 0 ．5 m ／ s ＼ 、 、b } I I { I 26 2 8 3 O 3 2 3 4 3 6 38 温度／ ℃ ◇ 岛 千 人事故数 ／ 千 人 死 亡 事故 数 移 ／ ／』 ， 食， 温度 ／ ℃ - 图2 事故起数与环境温度的关系 4 涡 北煤 矿热 害防治对 策 4 ． 1 通风 降温 选择合理的通风系统， 采用合理的通风方式 ， 加强 通风管理。采用合理的通风系统， 尽可能缩短通风路 线长度， 可以减少风流沿途吸热， 降低风流升温。增加 风量， 提高风速 ， 可以使巷道壁 的空气对流散热量增 加， 空气吸收的热量随之减少， 使气温下降。另外， 风 流带走的热量随之增加。而单位体积的空间发热量大 的机电硐室均设置专用回风道 ， 实行独立通风， 避免热 量带入采掘工作面。即使采用通风降温只是降温措施 之一 ， 但不能从根本上解决该矿的地热问题。 4 ． 2制冰 降温 系统 地面建立集中制冰站制取片冰， 通过一条输冰管 道进入井底融冰池， 供冰泵将融冰池中3 5℃的水通 过管道输送至工作面的空冷器 ， 经过热交换后， 再返回 融冰池， 部分冷水作为综采机和综掘机的冷却用水 ， 并 通过喷淋装置对工作面进行降温除尘。 4 ． 2 ． 1 地面制冰系统 安装 5套福建雪人公司生产的 F 1 8 0 0 C制冰设备， 该工程分为两期 ， 一期安装三套， 二期安装两套。每套 设备包含 1台压缩机机组、 1 台蒸发冷、 1台虹吸罐、 一 台储液罐、 一台换热型气液分离器、 3台片冰机蒸发 器。每套制冰量 1 8 0 t ／ 2 4 h ， 制冰量为 1 0 0 0 k W， 5套总 计 5 0 0 0 k W。 每套制冰系统独立运行， 采用模块化设计。制冰 的蒸发温度为 一2 5 c IC ， 冷凝温度 为 3 5 2 ， 制 冷剂为 R 2 2 ， 气体制冷剂经过压缩机 的压缩变成高温高压气 体， 送到蒸发器进行冷凝 ， 变成制冷剂液体 ， 液体制冷 剂通过膨胀阀的节流进入冰片机蒸发器蒸发吸热又变 成制冷剂气体， 再次被压缩机吸收压缩 ， 形成一个制冷 循环 。 在工广矸石 山的西侧 ， 新建 1 2 0 0 m 制冰车间， 框 架结构， 两层。 4 ． 2 ． 2送冰 系统 在制冰车间的北侧 2 0 m处钻孔埋管， 做输冰管道。 采用深 6 8 0 m钻孔 向井下输 冰。地 面至融 冰池采用 q 6 3 0 m m外套钢 管 ， 内安装 d ／ 4 2 6 m m石油 套管做 溜冰 管 ， 冰落人溜冰钻孔通过溜冰槽进入融冰池。将制冰 机生产的一 5 0 C 片冰通过螺旋机输送至溜钻孔， 靠 自身 重力下落到融冰池。为防止送冰堵塞 ， 安装一台冲冰 泵 。 4 ． 2 ． 3 融冰 系统 井下融冰池采用长 3 0 m 3 m 2 ． 5 m钢筋砼水池 ， 内设过滤网， 池壁外侧采用保温板保温。在水池上部 用 D N 5 0钢管做喷淋管， 加快融冰速度。 4 ． 2 ． 4井下输 冷散 热 系统 片冰在融冰池内融化成 3 5 ℃冰水 ， 通过冷水水 泵经管路送到工作面， 经过空冷器进行冷热交换， 进行 降温， 散热后的水经管路 回到融冰池复用。总的输冷 水流量为 3 4 5 m ／ h ， 设计水流速度为2 m ／ s 。 4 ． 2 ． 5管路选 型 溜冰钻孔采用 q b 6 3 0 外套钢管， 内安装 c I 4 2 6石油 套管做溜冰管 ， 中间加隔热层。融冰池上方采用 D N 5 0 水管每隔2 0 0 m m钻一个 b 3 m m的孔， 将高温回水对片 冰喷淋， 加快融冰速度。南北大巷和上山输冷水总管 路和回水总管路采用 q b 2 1 9 6 m m管路， 工作面内输冷 水管路和回水管路采用 1 5 9 5 ra m管路。 4 ． 2 ． 6 制冰降温系统主要设备 表 1 表 l 制冰降温 系统主 要设备 设备 设备型号 数量 单位 安装功率 总安装 名称 k W 功率 k W 备注 压缩机 N D 2 H K F 2 5 O M H 3 4 5 0 1 3 5 0 片冰机蒸发器 咖S 9 2 ． 2 5 2 0 ． 2 5 蒸发冷 S E C一 2 4 9 0 3 3 8 ． 5 l 1 5 ． 5 螺旋送冰机 L X 4 o o 1 套 5 0 5 0 F B D N 0 6 ． O ／ 2 配 AC 对旋风机 1 0 4 4 4 4 0 2 2 一3 0 0 F BD N 0 6 ． O ／ 2 配 AC 对旋风机 2 6 0 1 2 0 3 0 一4 5 0 冷水循环泵 M D 1 5 5 ．3 0 X 9 3 1 8 5 5 5 5 ’ 冲冰泵 I S 1 0 0 8 o ／ 1 6 0 1 1 5 1 5 喷淋装置 P L ．2 5 1 4 套 自动控制系统 S N J K．M K 1 套 合计 2 6 6 5 ． 7 5 2 0 1 1 年 第6 期 童 堪茬 舛技 2 3 利用 E x c e l 实现煤矿井下低压短路 电流计算 张 明恩 皖北煤 电集团公司钱 营孜煤矿 ， 安微 宿州2 3 4 0 0 0 0 摘要该文简要介绍了一种实用的煤矿井下短路电流计算表， 它利用E X C E L函数实现短路电流的查询和插值计算。 关键词 短路 电流E X C E L函数 计算表 中图分类号 T D 6 7 2 文献标识码C 在煤矿井下低压供电系统设计中必须进行低压供 电网络的短路电流计算 ， 而查表法是 比较方便实用的 计算方法之一。使用查表法需要进行电缆等效截面换 算 ， 并且需要对查得数值进行计算， 不仅计算工作量 大 ， 而且容易出现错误。E x c e l 电子表格是非常实用的 办公软件 ， 且具有强大的计算功能， 利用 E x c e l 设计 的 短路电流计算表， 不仅操作方便 ， 且省去繁琐的计算， 1 设计 方 法 现以 K B S G系列干式变压器 U 6 9 0 V 二次侧 两相短路电流值计算为例。首先将 K B S G系列干式变 压器二次侧两相短路电流值计算表输入到 E x c e l 中， 生 成 电子表格 ， 再新建一张表 ， 由用户输入变压 器容量 以 及电缆长度等， 输入完成后利用 E x c e l 求和， 函数先计 算出电缆的换算长度， 再对计算结果进行分度值圆整 ， 然后利用查询和引用函数对短路电流表进行查询， 产 生两个短路电流值， 再根据查询结果进行插值计算， 得 出最终 结果 。 2利 用 的函数 介绍 1 名称 V L O O K U P函数。 收稿 日期 2 0 1 1 0 51 1 作者简介 张明恩 1 9 7 5 ． 6 一 ， 男， 大专学历， 现任职于皖北煤电 集团钱营孜煤矿。 主要从事煤矿机电设备管理工作。 类别 查询与引用函数。 基本 语法形 式 V L O O K U P 1 o o k u p v a l u e ， t a b l e a r - r a y， r o w i n d e x B u m， c o li n d e xn u m， r a n g e l o o k u p 。 作用 用于在表格或数值数组的首列查找指定的 数值， 并由此返回表格或数组当前行中指定列处的数 值。 其中， L o o k u p v a l u e表示要查 找的值 ， 可以为数 值 、 引用或文字 串。 Ta b l e a r r a y 查找的区域， 用于查找数据的区域， 上 面的查找值必须位于这个区域的最左列。可以使用对 区域或区域名称 的引用 。 Ro w i n d e xn n m为 t a b l e a r r a y中待返回的匹配值 的行序号。R o w i n d e x h u m为 1时， 返 回 t a b l e a rr a y 第一行的数值， r o w i n d e x _ h u m为 2时， 返回t abl e a rr a y 第二行的数值 ， 以此类推。 Co l i n d e xn u m为相对列号。最左列为 1 ， 其右边 一 列为 2 ， 依此类推． Ra n g e l o ok u p为一逻辑值 ， 指 明函数 H L O O K U P 查找时是精确匹配， 还是近似匹配。 2 名称 I F函数。 类别 逻辑函数。 基本语法形式 i F 1 o g i c a l _ t e s t ， v a l u e _ i f _ t ree ， v a l u e i f _f a l s e 。 作用 用于执行真假值判断后 ， 根据逻辑测试的真 假值返回不同的结果， 因此 I f 函数也 下转第2 5页 5 制 冰 降温工 程造价 涡北煤矿地热灾害治理工程， 总投资约 4 1 0 0万元 1 期 ， 其中设备 1 5 4 5万元； 土建 2 0 0万元； 地面溜冰 钻孔工程 9 0 0万元； 井下 2 1 9 m输水管道计 6 8 0 0 m， 1 5 9 m管道计 5 8 0 m， 材料费及安装费计 1 0 0 0万元 ， 地 面供 电及供水系统4 0万元； 井下供电系统 2 0万元； 井 下矿建工程 2 4 0万元， 安装工程费用 1 4 0万元。 6 制 冰 降温工 程经 济社 会效 益 制冰降温系统能使井下工作 场所温度降低 5 6 C， 有效改善井下职工的作业环境 ， 保障职工的身体 健康， 提高劳动效率 ， 减少事故发生率， 防止煤层 自然 发火的热量聚积， 对煤矿安全生产具有一定的经济社 会效益。 参考文献 [ I ] 王朝阳主编， 低热损冷源介质输送技术及高效热交换技术实用 手册 ． 中国科技文化出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 煤矿安全规程 编写组． 煤矿安全规程 ． 煤炭工业出版社出 版 ， 2 0 0 9 ．