矿井热害防治技术研究

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1、矿井热害及防治技术研究汇报人：**********矿集团有限公司汇报内容矿井热害现状矿井热害基础理论国内外降温技术降温项目实例41232工作展望53我国煤矿开采深度将以每年8~12m的速度增加，东部矿井更甚至以每10年100~250m的速度发展。井下高温、高湿环境对人体及设备造成极大危害，生产效率大幅下降、事故率明显增高，对作业人员的人身健康、矿井的安全生产构成重大威胁。矿井热害将成为继顶板、瓦斯、火、水、粉尘五大灾害之后的第六大灾害。表1井下温度与事故率的关系工作地点气温/℃27293132工伤频次/（次/千人）0150300450一、矿井热害现状4图1我国国

2、有重点煤矿平均采深变化趋势1980年1995年2000年2010年2020年一、矿井热害现状热传导热对流热辐射二、矿井热害基础理论56二、矿井热害基础理论根据煤的三相介质系统关系及传热方式，热害形成机理可概括为：采掘活动引起能量传递；由于温度场的变化，井下煤岩体中的高温部分向低温部分进行热传导；由于应力场的变化，井下环境中的流体（井下高温热水、巷道风流等）与煤岩固体之间产生了热对流；三种热量散发形式（热传导、热对流与热辐射）与固（煤岩）、液（热水）、气（风流）三相之间的热耦合作用是造成矿井热害的主要原因。7图2热量散发造成高温热害采掘作业温度场变化温度变化“场”

3、变参数变化热量散发高温热害图3三相热耦合机制二、矿井热害基础理论8二、矿井热害理论热源井巷围岩机电设备煤炭矸石涌水散热其他热源图4矿井主要热源三、国内外降温技术降温技术机械制冷冷风冷水冷冰非机械制冷增加风量顶板管理通风方式其他措施可以转化103.1非机械制冷降温技术顶板管理集中生产后退式采煤倾斜长壁采煤全面充填法通风方式减少进风长度煤流与风流同向回采用下行风11其中按输送介质的不同，可以分为冷风、冷水与冷冰；比较项目地面站井下站井上下站分散式设备投资运行费用安装制冷剂排水排热冷水到工作面自然通风冷损适用范围相同相同简单能用氨简单简单有时很复杂增加大高低压换热器相

4、同相同需要开掘专用空调硐室成本高，需氟里昂、防爆在干燥矿井需额外费用困难（如井下水不充足）简单小小偏大相同管道铺设工作大能用氨干燥矿井需额外费用简单简单小小高低压换热器大大简单成本高、防爆简单简单小小小于2MW表1空调系统比较（总制冷值相同且大于2ＭＷ）德国实践表明：负荷小于2MW的矿井，以采用分散式最优；负荷大于2MW的矿井，才采用集中式。3.2机械制冷降温技术129井筒873456121-制冷站；2-冷水泵；3-冷水管；4-局部通风机；5-空冷器6-风筒；7-冷却水泵；8-冷却水塔；9-冷却塔图8-2-1水制冷矿井空调系统结构模式3.2机械制冷降温技术13供

5、水管回水管低压循环储液桶氨分离器冷却系统压缩机制冰系统融冰池用冷地点用冷地点用冷地点用冷地点图8-2-8冰冷系统过程简图3.2机械制冷降温技术掘进工作面采煤工作面井筒123456781-空压机；2-压气管道；3-压气支管；4-工作面进风平巷5-采煤工作面送气软管；6-工作面回风平巷7-掘进工作面送气软管；8-节流阀图8-2-10井下压气降温系统简图3.2机械制冷降温技术按照空间布置位置的不同，可以分为地面集中式、井下集中式、井上下联合式和分散式。特点：1、制冷站与冷凝热排放均在地面；2、井下设置高低压换热器；3、用风地点处冷却风流图1地面集中式降温系统3.3机械

6、制冷降温技术该系统的制冷机设在井下，通过管道集中向各工作站供冷水。优势：比较简单，供水管道短，没有高低压换热器，仅有冷水循环管路不足：必须开凿大断面硐室，它给施工和维护带来困难，设备都需防爆，难度大、造价高图2井下集中式降温系统3.3机械制冷降温技术这种布置形式是在地面、井下同时设置制冷站，冷凝热在地面集中排放。优势：提高一次载冷剂回水温度，减少冷损；可利用一次载冷剂将冷凝热带到地面排放；不足：设备布置分散，冷媒循环管路复杂，操作管理不便图3井上、下联合式降温系统3.3机械制冷降温技术实际矿井工程中只有几个点需要降温，并且点点相隔较远时，矿井中不设置统一的大型制

7、冷站，只在需要降温的地点，建立小型的制冷站，对局部地区进行降温。图4井下分散式局部降温系统优势：制冷机可移动冷量传输距离小,冷损小,初期投资少,移动灵活。不足：冷凝热排放困难,仅适用于小范围的煤矿降温空调3.3机械制冷降温技术空调系统优点缺点地面①厂房施工、设备安装、维护、管理和操作方便；②可采用一般型制冷设备，安全可靠；③冷凝热排放方便；④排热方便；⑤无需在井下开凿大断面机电硐室；⑥冬季可利用地面天然冷源。①高压冷水处理困难；②供冷管道长，冷损大；③需在井筒中安设大直径管道；④一次载冷剂需用盐水，对管道有腐蚀作用；⑤空调系统复杂。井下①供冷管道短，冷损小；②无

8、高压冷水系统；③可利用矿