高温矿井的热环境处理.pdf

l 9 9 9年第 3期 江苏煤炭 高 温 矿井 的 热 环 境 处 理 司千字 中 国蚌 蚩经 学 ． 山寿 烟 台 2 6 4 0 0 5 J [ 摘要] 在时东滩煤矿、 孙村煤矿 、 陶庄煤矿 、 平顶 山八矿等高温矿 井进行调研 的 基 础上 ， 分析 了煤 矿 井下热 环境 的主要 因素 ， 并提 出了降低 劳下温度 的若 干 措 施 。 [ 关键 词 ] 高温矿 井 ； 热环境 ； 降温措 施 [ 中 图分类号 】 T D 7 2 7 0引言 笔 者 利 用 教 学 实 习 时 间 ， 调 研 丁兖 州 矿 业 集 团 东 滩 矿 、 枣 庄 矿 业 集 团 陶 庄 矿 、 新 汶 矿 业 集 团 孙 村 矿 及 平 顶 山煤 业 集 团八 矿 等 这 些 我 国具有 代 表性 的高温 矿井 ，r解到 随着 机 械 化 程 度 的 不 断 提 高 、 开 采 深 度 及 强 度 的 逐 渐加 大 ， 工人 所处工 作环境温度 大幅度 升 ， 致 使 工作效 率下 降 对 此 ， 各 矿 也都 采 取 ， 相应 的措 施 ， 但效 果不太理 想。 1矿 井热环 境分析 1 ． 1矿 区气候影 响 从 这 几 个 矿 的 实 测 资 料 可 以 发 现 ， 地 面 大 气参 数 的季节性变 化直接影 响到 矿井微 气 候 的变化 夏 季地 面气 温 高 ， 井下 气 温 也高 ； 冬 季地 面气 温降低 ， 井 下气 温也降低 ； 上 下 波 动 范 围 在 2 ℃ ～ 1 0 ℃ 随 着 开 采 深 度 的 增 加 ， 井 下 季节温 差越来越 不明显 1 ． 2开采深度 和地质 构造的影 响 从 地质 剖面 目看 ， 东滩 矿 、 孙村矿 及平八 等 矿所 采煤层 都位 于所在矿 区的深部 。从 实 测 资料 发现 ， 各 矿 围岩 温 度都 是 按 自然 规 律 变 化 的 ， 上 覆非煤 系地层 隔热性 能都 较好 ， 这 也是 地 温较高 的一个重 要原 因 1 3地下 水活 动影响 根据 中科 院地 质研 究 所 提 供的 资料 ， 各 高温煤 矿 的地下 水对 局部地温升 高是有 影 响 的 ， 或 大或 小 收 稿 日期 1 9 9 90 4～1 6 1 ． 4火成岩 和辐 射性 元素的影响 根据 这几 个 矿 的 精 查 地 质 报 告 可 以 看 出 ， 矿 井 火成 岩 及 煤 系 地 层 的 辐 射 性 元 素 含 量 对 矿井 高温影 响 甚 微。对 此 ， 重点 应 放 在 辐 射性元 素对人 体危害 的预防上 1 5机电设备的影 响 井型增 大 、 机械 化 水 平 提 高是 一 个 大 趋 势 。随着 机电设 备容 量增 大 ， 其 散 热 量 电升 高 ， 势 必 给 工 作 面 风 温 造 成 很 大 影 响 。 这 一 点从 平八 矿就 能说 明 。平八 矿综采 面装 机容 量达 3 0 0 0 k W， 其 散 热 量 为 6 4 0 k W， 在 采 面 内 有 7 2 ． 7 ％ 的热量来 自机电设备。 1 6风流 向下 流动 的 自身压缩热 当风 流 沿 着 井 筒 和斜 巷 向 下 流 动 时 ， 由 于其 自身压缩 使 空 气 的焙 增加 ， 致 使风 流 温 度 提 高 。 1 ． 7热 源分析 根 据平八 矿夏 季 几处 实 测 资 料 ， 对 其 井 下各 种热 源 所 占比例 作 如下 分 析 ， 以 找 出影 响矿 井温度 升高的 主要因素 。 J 风井 主要热 源为风流 自身压 缩热 ， 但 围岩和 井 筒中淋水处于 吸热状态 。 2 主要进 风 道 围 岩 放热 占 7 ． 7 ％ ， 运 输 的煤矸 放热 占 1 5 ． 4 ％ ， 氧 化放热 占 7． 7 ％ ， 其 它 热量 占 1 9 ． 2 ％ 。 3 综 采 工 作面 机 电设备 工 作 时 放 热 占 7 2 ． 2 ％ ， 围岩 放热 占 1 8 4 ％ ， 其 他 热 源 占 8 9 ％ 由此可 发现 ， 该 矿井下 温度高 的 主要 原因是 围岩散 热和机 电设 备散热 。 维普资讯 司千字高温 矿井的热 环境处理 1 9 9 9年第 3期 2矿井 降温措 施 2 1开拓 方 式 的 选 择 由于开拓方 式 的 不 同 ， 人 风 路 线 长度 也 不 同 ， 因 此 风 流 到 达 工 作 面 u 温 度 也 不 尉 通 常 分 区 式 开 拓 可 大 大 缩 短 人 风 路 线 的 长 度 ， 从而 降低 人 风 流到 达工 作 面 前 的 温 升 实施证 明 ， 混 合 式 开 拓方式 对 矿 井 的 降温 效 果 较 好 ， 应 予 以 重 视 2 2通 风 方 式 的 选 择 1 在 相 同 条 件 下 ， 不 同 矿 井 通 风 系 统 降 温效 果不一样 。其效果 对 比是分 区式优于 埘 角式 ， 对 角式优 于 中央式。 2 国 内 外 的 研 究 资科 表 明 ， 在 相 同 的 地 面气 候条件 和 矿井 生 产 条 件下 ， 将 回采 工 作 面的上行风 改 为下 行 风 可使 风 温降 低 应 符 合 煤矿安全 规程 要求 ， 其依 据 主要有 以 三 条 。 ①实 行下 行 风可 以缩 短 进 风路 线 ， 新 鲜 风流在 岩温较 低 的巷 道流动 ， 减少 围岩散热 。 ② 实行下行 风可使 运输巷 的机电设 备处 于回 风流中 ， 减少 其散热量 进人工作 面 ， 对 改 善工作面 气候 条件 是极 为有 利的 ⑧采 区 内改为 “ w” 型通 风方式 “ w” 型 通 风方式 不仅 能 增加 通 风 量 ， 还会 造 成 工 作 面 的均 压 状 态 ， 有 防 火 作 用 。 表 l是 东 滩 煤 矿北 翼十 四采 区 1 4 2 3 3面 采 用“ w” 型 通 风后 的风温实测 值 。 由表 l可 看 出 ， 该 回采 面风 温在 夏 季均 低于 2 8 ℃ ， 基本 满足 井 下 生 产 的 要 求 ， 电说 明 r“ w” 型通 风方式 的有效性 。 2． 3开采方 法的选 择 经研究 分析 得 知 ， 走 向长 壁 法优 于 倾斜 长壁法 ， 全 部 充填 法 管 理顶 板 也是 一 种 有效 的降温 措施 。 2 4优化 工作 面参 数 适 当地 减少工 作面长度 、 增 加采 高 提 高 推进速 度 ． 非常 有 利于 深井 降温 2． 5减 少 热 源 法 I 1 围岩 热 的 控 制 。主要 方 法 有采 用 隔 热 物质喷 涂 岩壁 ， 防止 围岩传热 ； 巷道保 持通 肖的温度 ； 适 当提 高风速 ， 增 加空气 的冷 却能 力 预冷 岩层 ； 玲喷新露 岩面 2 机 械 热 的 控制 。主 要 办 法 有机 电峒 室独 立通 风 ； 工 作 面辅 助设 备 尽 可 能布 置 在 工 作 面 回 风 巷 ； 选 用 辅 助 风 扇 ， 局 部 散 热 ； 避 免使 用低效 率机械 。 3 热 水 及管 道 热 的控 制。 主要 方 法 有 超前放 热水 并 使用 隔 热 管 道排 到 地 面 ， 或 经 过有隔 热盖 板 的水 沟 导 入 水仓 ； 将 高温 排 水 管设 于回风 道 ； 热压风 管敷设 于回风道 。 4 爆 破 热 的控 制 井 下工 作 面爆 破 产 生 的 热 量 ， 应 及 时 用 风 流 排 出 。 2 6适 当增加工 作 面风量 增 加工 作面 风 量有 明 显 的 降 温效 果 ， 但 不 能 无 限制 增 加 ， 风 量要 符合 煤 矿 安 全 规 表 1 1 4 2 3 3工 作面 进风 流 温 度 程 的要 求 。合 理 确 定 既适 于降 温 又有 利于 防 火、 防爆 的工作 面最佳 风量 2 7制冷 空调 降温 矿 井空 调降 温， 是 空调 应 用 技 术 发展 的 一 个新领域 。 当采 用 非 空 摘 降 温措 施 ． 仍 无 法达到 所要求 的作业 环 境 标 准或 不 经 济 时 ． 应增加使 用空调 降温措施 这种方法在 自 滩 矿 和平八 矿都 已采用 ， 效果还不 错 ， 但 投资较 大 。 2 8其它 降 温措 施 其他 矿 井 的 降 温 措 施 有 从 进 风 井 【 J喷 水 、 局 部 冷 水 喷 雾 、 放 置 冰 块 、 个体 防 护 等 这些 方法筒单 易行 ， 应 片 j 较多 。 维普资讯