永川煤礦熱害治理研究

永川煤礦熱害治理研究

2008年1月

1引言

2永川煤礦的熱害情況

3永川煤礦井下熱源調(diào)查

4通風(fēng)降溫可采極限深度的確定

5永川煤礦熱害治理的措施

6礦井空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

7結(jié)束語

文章結(jié)構(gòu)1、引言目前，我國越來越多的礦井進入了深部開采，由于井下各種熱源的影響，井下采掘工作面的溫度越來越高，而且空氣濕度也很大。在這種高熱、高濕的環(huán)境中作業(yè)，不僅對礦工生理上有很大的影響，而且使勞動生產(chǎn)率急劇下降，事故隱患也增加了?！睹旱V安全規(guī)程》明確規(guī)定：生產(chǎn)礦井采掘工作面的空氣溫度不得超過26℃。資料顯示，我國已有60多對礦井出現(xiàn)了不同程度的熱害。新汶礦業(yè)集團孫村礦開采深度達到1300m，采取降溫措施前采掘工作面溫度平均為34.8℃；淄礦集團唐口礦-1000m水平夏季采掘工作面溫度為32～34℃；平煤集團四礦、五礦、六礦、八礦采掘工作面在采取降溫措施以前，溫度都在30℃以上；永榮礦業(yè)有限公司永川煤礦采掘工作面溫度最高達到33℃。由此可見，不管是大型礦井還是中小型礦井都面臨著或即將面臨熱害治理的問題。

永川煤礦采掘工程布置及通風(fēng)系統(tǒng)圖下南二采區(qū)下北一采區(qū)下北三采區(qū)南三采區(qū)+334m采區(qū)及采掘工作面的劃分（2007年9月）下南二采區(qū)南三采區(qū)下北一采區(qū)下北三采區(qū)-37401工作面-37402中巷-37402風(fēng)巷-37403中巷-37612工作面-37504工作面-37104工作面-37107中巷-37506中巷五中車場表1井下采掘地點實測數(shù)據(jù)表（2007年9月份數(shù)據(jù)）地點干球溫度（℃）濕球溫度（℃）壁溫（℃）相對濕度（%）巷道標(biāo)高（m）風(fēng)量（m3/min）-37401工作面31.430.632.095.1-357～-381508-37104工作面29.328.530.394.8-390～-410451-37402中巷31.030.131.792.1-381219-37403中巷31.330.033.091.3-404212-37402風(fēng)巷31.229.831.990.2-344182-37107中巷30.429.132.491.4-4382102、永川煤礦的熱害情況3、永川煤礦熱源調(diào)查

BECDA圍巖散熱

空氣自壓縮熱機電設(shè)備散熱其他熱源散熱運輸過程中的散熱人員散熱氧化放熱礦井熱源912.9237.2214.2197.173.2永川煤礦井下各種熱源放熱量3、永川煤礦熱源調(diào)查

55.85%14.51%13.10%12.06%4.48%4、通風(fēng)降溫可采極限深度的確定

具體計算方法參考《低熱損冷源介質(zhì)輸送技術(shù)及高校熱交換技術(shù)實用手冊》第四篇第六章第九節(jié)。降溫標(biāo)準(zhǔn)南翼26℃30℃530m左右590m左右北翼降溫標(biāo)準(zhǔn)26℃30℃510m左右560m左右5、永川煤礦熱害治理的措施

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控制熱源

永川煤礦采取的具體措施是在油榨山掘一新的回風(fēng)井，以減少回風(fēng)流的路線長度，從而減少礦井的通風(fēng)阻力。下一步將對主要通風(fēng)機進行技術(shù)改造或者更換風(fēng)機，從而提高主要通風(fēng)機的能力。

圍巖散熱的控制1增大采掘工作面的風(fēng)量運輸中煤炭和矸石的散熱機電設(shè)備散熱的控制在圍巖壁表面噴涂隔熱材料提高機電設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率減少煤炭和矸石暴露的面積1通風(fēng)降溫2控制熱源3低溫巖層預(yù)冷入風(fēng)流4個體防護增大風(fēng)量選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)方式巖層熱、機械熱、爆破熱、氧化熱井口預(yù)冷（天然冷源或機械預(yù)冷）低溫巖層預(yù)冷穿冷卻服（如干冰背心）5、永川煤礦熱害治理的措施

3

個體防護5、永川煤礦熱害治理的措施

在井下礦工分散的作業(yè)地點，人工制冷降溫覆蓋不到的地方，當(dāng)熱害比較嚴(yán)重時，可采取個體防護措施。4

預(yù)冷入風(fēng)流在井口預(yù)冷入風(fēng)流

利用井下的低溫巖層來預(yù)冷入風(fēng)流

穿冷卻服如干冰背心

利用天然冷源預(yù)冷、機械預(yù)冷

恒溫帶附近的巖層溫度最低5、永川煤礦熱害治理的措施

5人工制冷降溫技術(shù)壓縮空氣制冷降溫技術(shù)冰冷卻降溫技術(shù)人工制冷水降溫技術(shù)地面集中制冷降溫系統(tǒng)井下集中制冷降溫系統(tǒng)井上、下聯(lián)合制冷降溫系統(tǒng)井下分散式制冷降溫系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)比較（總制冷值相同時）比較項目地面站井下站井上下站分散式設(shè)備投資運行費用安裝制冷劑排水排熱冷凍水到工作面自然通風(fēng)冷損適用范圍相同相同簡單能用氨簡單簡單有時很復(fù)雜增加大高低壓換熱器相同相同需要開掘?qū)Ｓ每照{(diào)硐室成本高，需要氟里昂、防爆在干燥礦井需額外費用困難（如井下水不允足）簡單小小偏大相同管道鋪設(shè)工作大能用氨在干燥礦井需額外費用簡單簡單小小高低壓換熱器相同相同簡單成本高、防爆簡單簡單小小小于2MW6、礦井空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

礦井空調(diào)系統(tǒng)需冷量的計算——礦井空調(diào)系統(tǒng)的需冷量，KW；

——采掘工作面的需冷量總和，KW；

——管道的冷損失量總和，kW；

——冷損失系數(shù)，一般取1.2～1.5。6、礦井空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

采掘工作面需冷量的計算——采掘工作面需冷量，KW，最小值取等號；——通過采掘工作面的風(fēng)量，kg/s；

——采掘工作面入風(fēng)口風(fēng)流焓值，kJ/kg；——采掘工作面空調(diào)目標(biāo)溫度對應(yīng)的焓值，kJ/kg；

——采掘工作面熱源散熱量總和，KW。6、礦井空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

永川煤礦南北兩翼采掘工作面需冷量計算統(tǒng)計表的采掘工作面名稱工作面進風(fēng)溫度/(℃)目標(biāo)溫度/(℃)風(fēng)量/(kg/s)熱源總散熱量/（ＫＷ）需冷量/（KW）南翼-37401工作面29.62610.16179.51216.27-37612工作面27.6269.62154.85170.32-37402中巷31.0264.3867.5189.52-37402風(fēng)巷31.2263.6458.2277.24-37403中巷31.3264.2469.3291.90北翼-37104工作面28.1269.10167.82187.03-37504工作面31.1269.14182.37229.22-37107中巷30.4264.24152.12170.87-37506中巷31.5264.1273.7796.546、礦井空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

輸冷管道的冷損量

由于設(shè)計階段，管道的冷損量計算十分復(fù)雜，只能根據(jù)我國礦井空調(diào)的經(jīng)驗，取經(jīng)驗值。根據(jù)永川煤礦井下的實際情況，考慮井下局部制冷降溫方案。因為南北兩翼距離較遠，管路比較長，估計整個路線管路長2500m。取千米管道冷損為6.5KW，則整個路線的冷損失為16.25KW。

因此，礦井空調(diào)系統(tǒng)的需冷量計算為1614.19～2017.74KW，取1800KW。6、礦井空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

永川煤礦制冷降溫初步方案

由表3可知，制冷站負荷小于2MW的礦井，以采用分散式制冷最優(yōu)，負荷大于2MW的礦井，采取另外3種集中式制冷降溫方案較好，具體采用哪種要視礦井具體情況而定。由上面的計算可知，永川煤礦制冷站的制冷量為1800KW，再考慮礦井的實際情況，采用井下分散式制冷降溫方案較為合理。這樣可設(shè)