矿井热源分析及降温措施

1、矿井热源分析及降温措施朱春阳徐明（永煤股份新桥煤矿安检科 河南 永城 476600 ）摘要：随着矿井采深的不断增加，地热的危害越来越严重，因此，解决矿井 的热害将成为未来矿井井工开采安全的一个主要研究方向。关键词：热源分析降温措施1、引言深部开采是未来发展的必然趋势。 率先进入深部开采是金属矿山，早在本 世纪初，南非金矿的开采深度就己超过 2000m。据不完全统计，国外开采超过 千米的金属矿山有80多座，其中南非就 有40多座矿井开采深度超过1000m，其 中一半多已达20003000m。随着煤炭工业的发展，地壳浅部煤 炭资源不断枯竭，矿井开采深度逐年增 加。据有关资料:我国预测煤炭总储量 的

2、70%以上埋藏在600m以下，煤炭资源 从浅部开始，随着煤炭的采出，开采煤 层的埋藏深度必然要增加，开采规模的 扩大和机械化水平的提高又加速了生 产矿井向深部发展，我国生产矿井1980 年的平均深度为288m，而1995年的平均 深度为428m，相当于每年以10-12m的速 度向深部发展。而东部矿井正以每10年 100250m的速度发展，预计在未来20 年很多煤矿将进入到10001500m的深 度。因此，煤矿深部开采是大多数主要 采煤国家目前和将来要面临的问题。随着矿井开采逐渐向深部发展，地 热的危害越来越明显。热害将严重威胁 煤矿安全生产。因此，降温工作必须得 到重视。2、矿井热源分析2.1

3、地面大气温度地面气温直接决定着矿井井下气 温，对于浅井影响则更为明显。2.2空气压缩当空气沿井筒向下流动时，由于井 筒加深，空气受压缩，使气温升高。2.3岩石温度地面以下岩层温度的变化可分为 三带：变温带、恒温带、增温带。恒温带以下岩石的温度随深度而 增加（地温梯度约为2.53.5C /100m）。当岩体温度高于进入井内空 气的温度时，岩体内部的热量就会传递 到巷道壁，再由岩壁散发到空气中，使 空气加热而升温。2.4氧化物的热量氧化反应一般都是放热反应，因此 氧化反应一般都伴随有热量的产生，在 井下主要有以下几种氧化反应产生较 大的热量：2.4.1硫化物氧化井下硫化物主要有爆破产生而引 起了较

4、大的热量和含硫有机物在长期 暴露空气中氧化散热，有的岩石中也含 有硫，在逐渐氧化过程中也会产生一定 的热量，都使井下的空气温度有不同程 度的升高。2.4.2煤炭运输过程的氧化煤炭在运输的过程中，煤炭与风流 中的氧气进行复杂的摩擦和氧化过程， 不断的产生热量，不断的向风流加热， 使风流在运行过程中不断的升温不断 的加快煤炭的氧化，形成不利循环，最 终导致风流温度不断提高。2.4.3撒落煤的氧化撒落煤不断的沉积本身就会在沉 积过程中自燃产生热量，并且散发到空 气中去，同时表面不断的被风流氧化产 生一部分热，也增加了空气温度。2.5机电设备散热随着机械化、生产集中化程度的提 高和产量的增大,机电设备

5、的容量大大 增加,其散热量也增大很多，必然影响 采掘工作面的风温。例如:平顶山八矿 综采工作面的装机容量高达3000kW左 右，其散热量为640kW,占该采面内总热 量的2.7%。2.6地温在垂直井筒内，空气压缩会产生热 量，如果不考虑蒸发散热，深度每增加 102m，风流温度会增加1C。那么一个 煤矿井底深度为816m温度就增加8C。 因此地温对井下空气温度有很大影响。3、降温措施3.1通风降温通风是目前解决温度最经济并且 相对最有效的方法，并且一般情况下， 空气温度在31C37C采用通风的方 法是比较有效果的，高于37C一般采用 通风的效果不太明显。3.1.1通风系统、风量通风系统决定于开拓

6、系统，因此由 于开拓方式的不同,入风路线长度也不 同，因此风流到达工作面时温度也不 同。通常分区式开拓可大大缩短入风路 线的长度，从而降低入风流到达工作面 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。加大风量，这在很多矿都有实践经 验，也是现场通风管理人员通常采用最 多的方法，例如：平煤八矿丁5-6-11030 工作面，风量由990m/min增加到1280 m/min，气温平均降低2.5C。这些都是 现场实践的宝贵经验。3.1.2下行通风在通风方式既定的情况下，改变工 作面的通风方式也是可以降低空气温 度的一种好办法。这主要有以下两个原因：实行下行风可以缩短进风路线，

7、 新鲜风流在岩温较低的巷道流动，减少 围岩散热。实行下行风可使运输巷的机电 设备处于回风流中，减少其散热量进入 工作面，对改善工作面气候条件是极为 有利的。3.1.3硐室单独回风电气设备一般都布置在进风流中， 不利于降温在设计的源头将电气散热 规划好，尽量把电气设备硐室布置为单 独回风，这样将电气设备的散热直接引 入回风流。3.1.4优化工作面的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。3.2机械设备降温机械设备降温在平煤集团、枣庄集 团、兖矿集团曾应用过，取得了一定的 效果。3.2.1空气制冷机降温主要由涡轮膨胀机、水冷却器、水 分离器、限流环、消音隔热风筒以

8、及控 制仪表等组成。工作原理是:来自井下 干管的压缩空气经降压限流后把空气 降低到0.2MPa（表压），然后进入涡轮机 进行升压、冷却、膨胀制冷输出-30C 的低温空气，再由消音隔热风筒送往掘 进工作面降温。安装在距工作面450m 处。在供气压力0.2MPa供风量18m3/min, 冷却水量1.5t/h时,开机40min后，就把 掘进工作面的气温由34C降到24.8C, 作业条件大大改善。随着开机时间的延 长,掘进工作面的降温范围逐步扩大， 迎头降温幅度最大一般为68C,距掘 进工作面越远降温幅度越小。这在平煤 五矿进行过实验，效果还是比较明显 的。3.2.2其他制冷设备矿用防爆制冷机、矿用高

9、压空冷 器、冷凝热排放系统等都在矿井有很多 应用，但目前还没有较大全面的推广。 这里不再一一赘述。3.3其他措施3.3.1局部降温采煤工作面温度最高点集中在工 作面的上隅角，对面内工作人员影响不 大。必要时可采用引射器通风进行局部 降温；掘进工作面受热害影响最大，由 于接近迎头出风口风量直接对供风的 影响，因此在迎头的风量较大，感觉比 较凉爽，后巷风量较小，并且风流容易 紊乱，因此可采用局部降温，与局部通 风同时供风、供冷，以改善工作面环境。3.3.2喷雾降水根据热力学原理，如果喷雾洒水用的防尘水温度在空气十温和湿温之间， 降温效果较好，通过一些措施，在进风 巷道中安装喷雾装置，可达到一定的降 温效果。3.3.3个体防护在矿内某些气候条件恶劣的地点， 由于经济和技术上的原因，不宜采取风 流冷却措施时，可以让矿工穿上冷却 服，以实行个体保护。穿着冷却服是保 护个体免受恶劣气候环境危害的有效 措施。此外，在高温环境里作业的矿工 应该注意多饮水，以补充汗液的流失， 防止脱水；注意营养，多食用高碳水化 合物的食物，以补充能量的代谢；注意 饮食，补充汗液中失掉的盐分；注意休 息，恢复体力，保持身体健康等。4、结束语本文是笔者经过一段时间对煤矿 井下工作，体会