高温矿井降温技术探究动态

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1、高温矿井降温技术探究动态煤矿是我国的主要能源之一。随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强，矿井的开采深度不断增大。目前，世界各主要采煤国家相继进入深部开采，开采深度的逐步增加，地温也随之升高。德国和俄罗斯的一些矿山开采深度己达1400~1500m；南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m，竖井井底己达地表以下4146m；加拿大超千米的矿井有30座，美国有11座。我国煤矿1980年平均开采深度为288m，到1995年已达428m，并且目前的开采深度平均每年以8~12m的速度增加，采深超过1000m的矿井己有数十对。据世界各地的测量资料，全球平均地温梯度约为3℃/

2、100m，据全国矿井高温热害普查资料统计，我国目前已有65对矿井出现了不同程度的热害，其中38对矿井的采掘工作面气温超过30℃。据我国煤田地温观测资料统计，百米地温梯度为2~4℃/100m，例如平顶山八矿平均地温梯度为3.4℃/100m，-430m水平的原始岩温为33.2~33.6℃，采掘工作面的气温在29~32℃，最高己达34℃。世界各国对井下温度做出规定，我国2005年1月1日起实施的新《煤矿安全规程》规定，生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃。7深井开采条件下，地温不断升高，热害以及有毒有害气体、粉尘的危害也日

3、益增大。这些危害严重影响作业工人的效率以及他们的身心健康，甚至很可能导致一些矿井恶性事故的发生，给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁。可见，煤矿深井降温技术正成为国内外矿山研究的一个重要领域。一、高温矿井热源1、空气自压缩放热空气的自压缩并不是一个热源，它是在地球重力场作用下，空气绝热地沿井巷向下流动时，其温升是由于位能转换为焓的结果，而不是由外部热源输入热流造成的。但对深矿井来说，自压缩引起风流的温升在矿井的通风与空调中所占的比例很大，所以一般将它归在热源中进行讨论。2、围岩散热井下未被扰动岩石的温度（原始岩温）是随着与地表的距离加大而上升的，其温

4、度的变化是由自地心径向外的热流造成的。在一个不大的地区内，大地的热流是相当稳定的，一般为60~70mW/m2，但在某些热流异常地区，其值可能变动很大。原始岩温随深度而上升的速度（地温梯度）主要取决于岩石的导热系数与大地热流值，原始岩温的具体数值决定于温度梯度与埋藏深度。围岩向井巷传热的途径有两个：一是借热传导自岩体深处向井巷传热；二是经裂隙水借对流将热量传给井巷。73、机电设备散热目前我国煤矿井下所使用的能源，几乎全部采用的是电源，压缩空气及内燃机的使用量都很少。机电设备所消耗的能量除了部份用以做有用功处，其余全部转换为热能并散发到周围的介质中去。井下机电设

5、备主要有采掘机械、提升运输设备、扇风机、电机车、变压器、水泵、照明设备。4、氧化热和炸药爆破热如硫化矿、煤等碎石都会氧化发热，若到达自燃阶段，发热更大，是矿内氧化发热的主要热源。其它如坑木、充填材料、油、包装料等的氧化发热影响并不显著。用放顶法开采的长壁采煤工作面中，从采空区煤氧化而来的发热，又加上空场漏风助势，一般都占全煤工作面总热量的30%以上，有时达到55%。炸药爆炸产生的热量全部传给了空气。常用的2#岩石销铵炸药爆破热为3639kJ/kg，其产生的热量是相当可观的，因此应当考虑炸药的爆破热。二、深井降温措施1、增加风量7在矿井热害不太严重的情况下，可

6、以加大风量以降低井下温度。改善通风系统，增加井下通风量，可采用下列措施：减少风阻；防止漏风；加大扇风机能力；采用合理分风与辅助风路通风法；加强通风管理等。但是，风量的增加不是无限制的，它受规定的风速和降温成本的制约，且当风量加大到一定程度后其降温作用会逐渐减小直至消失。2、改革通风方式将上行风改为下行风，对降低风温是有益的。这是因为风流是从岩温较低的、已被冷却的较高水平流进工作面去的。在一般情况下，采用下行通风可使工作面的风温降低1~2℃。3、避开局部热源井下各种局部热源，如机电设备散热、热水散热、矿物氧化放热以及采空区的漏风等都会对风流加热。因此需要分析矿

7、井的热源，有针对性地采取措施减少热量的排放，并使新鲜风流尽量避开这些局部热源，减少热源对风流的加热，以降低风流温度和湿度的上升。4、预冷进风风流采用非制冷措施降低进入工作面的风流温度。如让风流通过一段有喷淋水雾的巷道，将其冷却，该方法可达到降温和降尘的目的，其缺点就是会增加风流的湿度，有可能会导致高湿的作业环境。另外可以以低岩温巷道冷却风流。该技术最早由我国东北大学提出，是在井下岩层温度的测定的基础上，利用位于恒温层处的大量的废弃坑道对入风风流进行了预冷降温。通过现场实际测定证明，经过低温岩层预冷的入风流温度要比由入风井直接进入井下的入风流温度底3~5℃。7

8、5、隔绝高温围岩当围岩温度很高时，就要采用某些隔热材