矿井深部热害分析及治理研究

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1、矿井深部热害分析及治理研究黄寿元「2侯玉强'吴冷峻(1中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2金属矿山安全与健康国家重点实验室;3贵州金益煤炭开发有限公司)摘要高温高湿热害是矿井向深部幵拓延伸中普遍面临的问题，给井下作业人员的健康和矿井安全生产带来了极大的影响和危害。论述了热害治理的非人工制冷降温与入工制冷降温(矿井空调降温)两条主要思路，分析了非人工制冷降温的主要技术措施及特点，矿井空调降温的主要类型与基本原理,以及矿井空调降温方案的优缺点。关键词深部矿井热害通风降温空调降温热湿交换AnalysisandControlStudyonDeepHeatHarmofMine

2、HuangShouyuan1,2HouYuqiang3WuLengjun1,2(1.SinosteelMaanshanInstituteofMiningResearchCo,Ltd；2StateKeyLaboratoryforSafetyandHealthofMetalMine；3GuizhouJinyiCoalDevelopmentCoTLtd)AbstractHightemperatureandhumiditydamageswerethecommonproblemsfacedduringminFstretchtothedeep,whichwouldbringhu

3、geharmandeffecttothehealthyofundergroundworkersancminesafetyproduct!on.Twomajorthoughtswerediscussedofnon-artificialrefrigerationandcoolingan(artificialrefrigerationandcooling(mineairconditioningcooling)forheatharmcontrolMaintypesancbasicprincipleofmineairconditioningcoolingwereintrodu

4、ced,maintechnicalmeasuresandcharacteristicswereanalyzedofnon-artificialrefrigerationandcoolingandtheadvantagesanddisadvantagesomineairconditioningcoolingschemeKeywordsDeepmine,Heatharm,Aerationcooling,Airconditioningcooling,Heatandmoisturetransfer空气温度.湿度、风速三要素构成了矿井热环境即矿井气候环境。矿井向深部开拓延伸

5、中，随着地温的升高及采掘机械化程度的提高，井下热湿源蓼量增多，且随着通风线路的增加，通风阻力增大，逋风系统复杂，排热排湿困难，形成高温高湿热害矿井⑴。当井下风流温度、湿度、风速达到一定状态后，致使人体散热散湿困难，工人感到闷热，进而吐现体温升高、头晕、虚脫、呕吐等中暑症状，甚至死亡的矿井热害⑵。即高温高湿热害是矿井向深部开拓延伸中普遍面临的难题。釆矿业发达国家开釆济度深，热害问题出现早。如南非绝大多数金矿开采深度在1000m以下，最深的金矿已达4000m左右；印度、巴西金属矿井超过2000m；苏联、西德、英、法等国超千米的煤矿较多。我国浅表矿床及开采技术条件相对简单

6、的矿床储量不断消耗，大多赞矿山转向深部、复杂矿床的开采,每年以8'12mK速度向深部延伸，预计在未来20a,大多数煤矿将边入到1000*1500m深处开采，金属和有色金属矿山将进入1000'2000m深度开采。1矿井热湿源分布在矿井热环境下，能够引起矿井气温升高的影响因素统称为热源。矿井湿度通常采用相对湿度表示,矿井最适宜的相对湿度为50%~60%⑶。向深部开拓延伸，地温逐渐升高，地热不断地从原始岩温内部以导热形式传递到巷道壁面，到达围岩表面的热量与巷道内空气不断进行热湿交换，围岩散热是造成井下高温的主要热源。空气自压缩并非热源，因为风流在重力作用下向深部流动，风流

7、位能转换着矿井深度日益增加，已成为影响矿井风流热力状态的一个重要因素，是引起矿井高温的主要原因之一。从空气热物理性质可知，一定温度下的空气含有一定量的水蒸气，空气湿度常采用相对湿度表征水蒸气接近于饱利的程度。在井下，因温度、压力、流速参数的动态变化，矿井风流状态时刻发牛变化,各处风流将发生汇合和分流，即不同状态下的风流相互混合掺杂，矿井含湿量必然发生变化。地下水通过岩体从支护材料的毛细孔渗漏，或者地而水和地下水在重力作用下通过岩体裂缝、断层、破碎带等导水通道进入巷道空间。当岩层处于破碎、断层带且处于地表雨季时、支护施工等质量较差情况下，矿井渗漏水严重，甚至在壁面