国外矿井降温方法及存在问题.pdf

f 1 9 8 9 年 第 1 期 东 北 煤 炭 技 术 国外矿井降温方法及存在 问题 北京能 源部 办， ＼ 厅 丁向 阳 随着矿井开采深度的不断增加，机械 化程 度 的 日益提高 以及 煤炭生 产 的 集 中 化， 矿井地热 和机械 热显著 增加 ，使矿井 的气象条件 变得恶 劣，特别 是近 几年世 界 上 高温矿井 日趋增多 ，井下 气温 高， 漏 度 大， 严重地 影 响着 煤矿工人 的身 体健 康 和 劳 动生产率 的提高。 为确保井 下 安全 ， 改 善工 作条件， 提高生产 率， 世界上很 多 国 家都投 入 了大量 的人 力 、物力 ，开展对 高 温矿 热害的理防和治理。 ～， ～ 一 、部分 国家并 下气 象标准 影 响矿 工 冷热感 觉 的要 素 有 气 温、 湿度 、风速 、辐 射热 等。在各 国矿井气 温 的允 许 限度 内，使用 了各种气 象标准和 规 定方 法。 西德 1 9 4 9 年规定 ，干球 温度在2 8 ℃ 以上 的工 作面， 劳动 时间为 6 h}1 9 6 5 年 规定，感 光温度3 2 ℃为正常工 作 的气 温上 限 。 苏 联。 以干 球温度2 6 ℃为 标准。 日本 1 9 4 9 年规定 ， 干 球温度2 7 ℃ 为标 准。 目前， 一般 以干 球温度3 O O为标 准 。 荷 兰t禁止在 干球温 度为3 5 ℃以上 的 环境 中劳 动， 在3 O ℃以上 劳动时 间为6 h ． 捷 克规定 以湿度 9 0 ，干 球 温 度 2 8 ℃， 湿度8 o ， 干球温度 3 0 ℃作 为标准。 比利时。禁 止在有 效温度 B、 E、 T 为3 1 ℃以上 的地方劳 动。 二 、高温矿并 治理措施 煤矿井下热源很多，有物理热源，即 地热、 地下热水 、空 气压缩热 、岩层 沉 降 热 及其他 电气 机械 热等 。化学热 源， 即氧 化反应热 、坑木 腐烂发热 等。 各种热 源 的 共 同作用 ，使得 煤矿井 下温度 升 高， 绘煤 矿 生产造成 困难。 一些煤 炭生产 国家，根 据 各 自矿井 的不 同热状 况，采取 了切 实可 行 的治理 措施 。 1． 不 用空气冷却 设 备的 降温方 法 1提前 疏干热 含水层 。水 的热容 量非常 大 ， 在 岩石 空隙 中有 热水 流动时 ， 围 岩 表面 的散热 系数就显 著 增大。矿 井开采 前 可通过打 钻孔 或掘进疏干 巷 遭，集 中排 出热 水，将 水位 降低到开采 水平 以下。 2改善通 风。矿 井降 温最 简便 的 方法就是加 大通 风量。在 一 定 条 件 下 ， 特 别是 与其他 防止风流受 热 的措 施综合运 用 ，便可 达到一定 的降 温效果， 此方法 在 一 定开采 深度 内较 之 机械 降温 方法 更为经 济。 日本 三池和 池 岛矿井 采用 分区 或分水 平 开凿进 风井 和 回 风 井，缩短 了通风线 路 ，增加 了风量 ， 从而 达 到了 降 温 的 目 的。 当然，风 量 的增加还 要受 到 风 速 的 制 约。 另外，采 用下行 通 风方式 也能改 善掘 进和 回采 工作面 的温度。 苏联 顿 巴斯 各矿 井 中， 进入 回采工 作面 的风流温 度，在下 行 通风 时 比上行 通 风低 2 ～2 ． 5 ℃． 3 选择合 理 的开拓方式 和 采煤方 法。选 择合理 的通风 系统 、开 采顺 序和采 煤方法对 井下风 温控制是 会起 到一 定作用 的。苏联对 科 切加 尔卡 矿 的中央式 、侧 翼 式 、混合式 通风方式 进行 了比较， 在风速 维普资讯 相 同 的情况下 ，对 9 6 D in 水 平巷 遭的预计 风温进行了计算，其集中运橇大巷末端的 风温 与中央 式 比较 ，侧翼式 降低 了 2 ． 2 ～ 6 ． 3 ℃，混合式 降低 了2 ． 4 ～ 9 ． 3 ℃． 采用 后退式 开采 的采 区，生产 初期通 风 线路较长 ，这时 回采工 作面 的 风温 将较 之前 进式大 为增 高|前进式 开 采时， 由于 漏风 量大，工 作面 风温将增 高。 另 外， 顶板 管理方 法 充填 法 、 冒落 法、工 作 面 的推 进速度 以及工 作 面 的长 度 ，对井 下 的温度 也有不 同程度 的影响。 4减少 各种 热 源 放 热。 矿井热 平衡中，氧 化热和局部热源放热起 了很大 作用。 减少 巷道中 的煤尘 含量，实 行坑术 代用 ，缩短 矸石和 煤在井下 的运输 时间及 采用 专 门的 隔热材 料涂抹 巷壁，都 可大大 地 减少氧 化放热 。另 外， 要有效 地防治 机 械 放热。 对 某些 矿井来 说，不 采用 人工 降 温设 备， 有时也可 以达到 降温要求 。但是 ，对 于热 害较严 重 的矿 井，采 用上述措 施改善 井下气 候条 件不经 济时，必 须 安设 制冷设 备， 进行人工 空气调节 。 2． 机 械 制 冷措 施 世界 上高温矿 井机械 制 冷开 始 于3 0 年 代初 期，5 0 年代 后有 了进一步 的发展。 最 常用 的制 冷 机有 蒸汽 压缩 式制冷 机和 吸收 式制 冷 机。 其中，使 用最 为普遍和 行 之有 效 的是 蒸汽 压缩制 冷机。 制 冷设备 布置 方 式一 般按制冷 机 与空 气 冷却器 的相对位置 和规模 大小分 为集 中 固定式和 独立 移动式 两种。 r 集中式 箭玲掘和空气冷却器都在地面．在进风井 口 ，神 而 { 直接冷却全部进风 ． ， } 、 分数式t制冷机在地面， 空气冷却器在井下，通 过 保 ， 集 中 固定式 温水管将冷冻亦送到并下 翩冷设备 。 i 』 集中式}制冷机和空气冷却器都在井下集中安装 布 置 方 式 i ‘‘ 分 散 式 墓 馐 絮 霉 煮 雾 恕 萎 至 蔑 j 蔷 港 翥 萎 ； 荐 捧 独立移动式制冷机和空气冷却器组成小型机组．随工作面移动 大型嗣冷 机安装在 她表有如 下优 点； 安装 制冷机 的场 地易选 择，基建 、维 修、 管理方便，容易解决冷水源及排热问题。 在井IL l 冷却全部进风的直接制冷方式，8 0 年代在 南非 等 国仍在 采用。其 缺点是 进 风 与岩 石 的温差大， l 聚热多， 风流到 达远距 作 面时， 冷却效果 差。不 适于走 向长 度大的矿井。井下分散式斜冷方式， 由于 长距离输水，冷水管道用量大，水压、水 温增 高， 冷耗增 加。 日本 高岛二子矿 、常 磐西 部 以及 池岛矿 都采用 这种 制冷 方 法。 大型制 冷机安装 在井下 有如下优 点。 缩 短 了制冷 机 与工作 面之间 的距离 ，减少 了冷耗。其缺点是t井下安装工程量大， 基建 维修、管理不便 ， 难以得列低温水蔼 【 且排热 困难。 井下集 中式是 空调设 备 比较 好 的一种 布置方 式。 南非及美 国 的一些矿 井都采用这种方式降温。井下分散式布置 方式 系 统本身静 压小， 冷水管 中没有 因 冷 媒本身 的液柱压缩 而升温 的现象。 日本 的 三 池矿及美 国部分 矿井用 这种方 法降温。 独立 移动式 制 冷方式 的优点 机组移 动 自如， 使 用 方 便， 多适用 于掘 进工 作 面。其 缺点是 制冷 能力小，不 能沿工 作面 布置 ， 奎气 分布 不均 匀。 3．其 他 制 冷 方 式 除 以上降 温方式 之外， 一些 国家 的个 别矿井 根据各 自的具 体特点 ，还 实施 了特 殊的 制冷 措施。 1利用低温水降温当矿井她表 维普资讯 m。 年 第 期 批煤 炭技 术 南票底卸矿车卸载站经验 南 票 矿 务局 机 电 处屈和 截 1 9 8 7 年 5月， 全局 5对矿 并， 部改 为 卸载 站， 得到大 家一耍好 评。 一 、 1 t“ U” 塑 矿车的歃 点 过 去我局 井下主 要靠 1 t“ U”型矿车 闸翻车 机运煤 。其缺 点 j．运输 能力低 ，运 输 工人贪点 作业 还 完不成任 务 ； 2． “ U” 型 矿 车 ，粘 货 多 ，车 底 大 ，车斗有 效容积 只有5 0 ～ 6 0 ％； 3．翻车 机故障多 ，维 修时间 长， 4．事故 多。摘 、挂链 中常 造成挤 人 伤亡 事故。 鉴 于上述 情况， 我局 从1 9 8 4 年 1 O 月， 在小凌河 矿 一3 0 0 水 平 ， 安设 了 3 t卸 载站 ， 仅用 3个 原班， 一次试 车成功 。又将 邱皮 淘矿 一2 5 0 水平 1 t翻车 机改成 3 t卸载站。 用 3 t 底 卸矿车代替 了l t“ u”型 矿车。用 了 8天时 蒯， 也一 次试 车成 功 以后又将 大 窑沟矿 、三家 子矿安装 了卸载站 ，邱皮 沟矿 、 苇子 沟矿 、大窑 沟矿地 面也改成 了 卸载站。 、 卸 载 站 的 建 立 为不 影 响生产， 我们是 利用矿井 水 平 延 深时 间和节假 日停产 时 间安装 卸载 站。 吱井下 有丰富 的低温 水源时 ，可将这 些低 温水 源直接 送往 高温工 作面，冷 却进风 。 德嗣 的 We s t p h u l i a煤矿 ，在 6 0 0 ～9 0 0 m } 毛的巷 遭中， 架设 冷水 管道，把 5 1 0 0 m ／ mi n 的进风 冷却 了 5 ． 6 ℃． 2 利用 冰块降强 南非 的 Vi l I a g e 矿井 ，把 冰块 放置 在 风筒 中，冷却进 风， 约降低 了 3 ℃ ．另 外 ，用冰块把水 玲 却到 G ～7 ℃，再把低 温水 作雾 状喷 出，能把 几 个掘 进工 作面 的温度 降低几度 。 3利 用压 缩气体 降温 3 0 年代 ， 南 非一些矿 井 安装 了除湿压缩 机。 把 冷却 后 的压缩气 体供给井下 的 风 动 机 械 ， 同 时， 利用压 缩气 诈膨胀时 的吸热作用 ， 降 低井下 湿度。 此 外，一 些国家还 使用干 燥剂除褪 ， 煤矿工人 身穿冷 却服等措 施攻善 高温矿井 的劳动环境。 可见 ，要经 济、 台理 、有 效地实 施矿 井 降温， 就世 考虑多种 治理措 施。 日本 认 为，人工 与非人 工综台 治 理效 果较住 。 三 、存在 问题 1为 了最 大 限度地 控制送水 管道 中 冷水温度 的 回升 ，需 要研制 绝热 材料 和 高效率 的热交 换器。 2 当井 下无台 适 的冷水 源时，井 } 制冷机凝结热的排除，缺乏有效的解决 办法。 3冷冻水管 的防垢、 空气冷 却器 的防尘 等问题没有很 好 地解决 。 4井 下 空气 玲却 器 的安设 位置 ， 需 傲避 一 步的理 论研 究 ，使 之工 作面 有一 个合 理 的气流结 构和温度 场。 6 5井下 制冷系 统还未 实现 自动 化 控 黼。 维普资讯