井下移动式局部降温系统设计

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1、井下移动式局部降温系统设计王玉麟（煤炭工业合肥设计研究院，230041）摘要：结合安徽省皖北煤电集团股份有限公司任楼煤矿的井下移动式局部降温系统设计工程实例,分析了矿井生产环境、矿井热环境、地质地热因素；阐述了井下降温冷负荷计算，矿井气温预测计算，工作面需、配冷量计算等；介绍了移动式局部降温系统的工艺流程与系统布置的特点及其具体设计过程；谈到了自己的体会。关键词：煤矿；移动式；局部降温；冷负荷；工程设计1矿井概况1.1位置任楼井田位于安徽省宿州市西南约30km的濉溪、蒙城二县交界处。1.2矿井瓦斯本矿井原为高瓦斯矿井；2004年矿

2、井瓦斯等级鉴定矿井瓦斯绝对涌出量为41.88m3/min，相对涌出量为9.17m3/t。改扩建后最大绝对瓦斯涌出量为88.36m3/t。2008年该矿井瓦斯等级鉴定为双突矿井。1.3设计生产能力及服务年限矿井改扩建后设计生产能力3.00Mt/a，矿井计算服务年限为32年。1.4井田开拓方式本井田煤层回采上限约为-350m，开采下限为-800m，划分为两个水平开采，其中第一水平标高为-520m，二水平标高确定为-720m，-720～-800m采用下山开采。本矿井一水平采用立井、主要石门、分组大巷开拓方式。二水平采用延深副立井与暗主斜

3、井相结合、主要大巷、分区石门开拓方式。1.5矿井热害现状本井田平均地温梯度介于2.23～4.22℃/hm之间，局部地段因地温梯度偏高而出现地温异常，随着矿井采深的加大，地温将会不断上升，局部地段已出现热害。其中中五采区7257集中回风巷和7257集中运输巷这两个掘进头热害较为突出。任楼矿工作面温度达30～37℃。[1]根据《煤矿安全规程》规定:“生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃”;“采掘工作面的空气温度超过30℃,必须采取降温措施逐步解决”。2井下降温冷负荷分析2.1矿井热环境分析影响本矿井的热环境因素，分析归纳主要有以

4、下三个方面：2.1.1矿井地面大气环境矿井风流是由地面流入井下的，地面大气环境对井下风流气象条件的影响较大。本矿井地处淮河冲积平原，属季风温暖带半湿润气候，季节性明显，夏季炎热。矿井所在地宿州市的年平均气温为14.4℃，7、8月份的月平均气温在27℃以上，历史最高气温40.3℃。由于夏季地面入风温度较高，且温、湿度变化较大，因而导致井下入风流温度较高，温、湿度变化也较大。2.1.2地质地热因素本矿井煤系地层被厚度为190.00～321.92m的新生界松散层所覆盖，属全隐蔽含煤区。由于新生界松散层导热性能差，阻碍了地热向地面大气传散

5、，使得深部热流积聚在煤系地层中，从而导致井田地温梯度较高（平均3.00℃/hm）。7同时，由于受到构造、地层结构和新生界松散层厚度变化的影响，井田不同地温带温度场分布存在一定的差异。根据《皖北矿务局任楼井田建井地质报告》（1996年10月）提供的地质资料，本井田在勘探阶段共完成简易测温孔35个，稳态测温孔2个测温深度10～883m。单孔平均地温梯度≤3℃/hm的孔为24个，占70.5％；单孔平均地温梯度>3℃/hm的孔为10个，占29.5％。可见本井田除局部地段地温梯度偏高出现地温异常外，其大部分范围仍属地温正常区；其异常区一般集

6、中分布在童亭背斜东南部位的转折端处及深部的次一级隆起附近。但是，随着矿井开采深度的增加，地温也会不断上升，甚至在局部区段可能会有热害出现。2.1.3矿井生产环境矿井开采所形成的生产环境对井下热环境具有直接的影响。如机电设备运转时散热、运输中的煤矸放热、通风风流的压缩热以及采掘裸露煤岩的氧化散热等，都将与矿井风流发生热交换，使井下风流温度升高。2.1.3.1机电设备运转时散热本矿井井下采、掘、运等各生产环节机械化程度较高。因此，机电设备运转时散热对井下热环境有一定的影响。2.1.3.2运输中的煤矸放热从采掘工作面采落下来的煤矸，温度

7、接近围岩的初始温度，将其从采掘工作面运送至地面的过程中，煤矸便将自身热量传递至风流中，引起风流温升。2.1.3.3风流压缩热矿井一水平标高-520m，二水平标高-720m。风流在向下流动时的自身压缩热，也是导致矿井热害的一个因素。2.1.3.4氧化放热本矿井大多数煤层属易自燃煤层，煤和含煤、含硫围岩及支护材料的氧化散热，也是局部气温升高的热源。综上所述，影响本矿井热环境的因素较多，本矿井为开采多年的老矿井，开采水平深，地温较高，通风线路长，技术改造及扩建工程实施后，采、掘工作面技术装备水平提高，机电设备散热量大，热害将成为制约矿井

8、安全生产的主要因素之一。3确立井下移动式局部降温系统根据目前采、掘工作面气温实测情况及气温预测，改扩建初期采掘工作面气温超限范围不大，热害程度不是很严重，对个别气温超限地点，可采取局部机械制冷降温措施来改善工作面的气象条件。鉴于本矿井采至-800m