基于相变降温技术的矿井局部热害控制研究.pdf

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1、煤矿现代化2014年第6期总第123期基于相变降温技术的矿井局部热害控制研究张连昆·，王月芳。谢耀社z。(1．运城职业技术学院，山西运城044000；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221008；3．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008)摘要文章在详细总结国内外高温矿井局部热害成因和控制方法的基础上，提出了极细雾粒相变降温技术。通过流体力学数值模拟软件CFD，对煤矿井下高温硐室的相变降温进行数值模拟研究。结果表明，经过相变降温后，硐室温度降低到人体可以接受的范围之内，利于煤矿的绿

2、色、安全、高效、和谐发展。关键词矿井热害；相变降温；数值模拟中图分类号：TD727．5文献标志码：A文章编号：1009—0797(2014)06—0081—03煤炭在我国的一次性能源结构中长期占据着不1．2矿井热害的危害可替代的地位。据第三次全国煤炭资源预测和评价矿井热害的危害对象主要是人。表明，我国已探明的煤炭资源总量为5．57万亿t，其(1)对人身体健康的危害。如果煤矿职工的工作中lO00m以内的为2．86万亿t，已采储量约为70％。环境温度持续较高，不仅人体的舒适度大幅下降，也今后我国的主体能源后备储量主要是

3、埋深在会破坏人体体温调节系统，影响职工身体健康。1000m2000m之间的深部煤炭资源【1-2]。(2)对煤矿安全生产的危害。《煤矿安全规程》对随着我国煤矿开采技术的发展和进步，煤矿开井下工作温度有如下规定：采掘工作面不得超过采深度急剧增大，导致矿井热害13趋凸显。目前世界26℃，机电硐室不得超过30℃。长时间的高温劳动会上除了煤与瓦斯突出及冲击地压较难根治，传统的使工作人员心情烦躁，精神难以集中，容易出现违章瓦斯、顶板、水、火、煤尘五大灾害基本都有了易于控作业。重大隐患和安全事故率会大幅增高，不利于煤制的方法，因

4、此煤矿热害在将来很有可能成为第六矿的安全高效生产。大灾害。由于煤矿高温热害多集中在深井局部地区2煤矿常见的降温方法或部分浅井的局部地区，所以对煤矿局部地区热害控制研究尤为重要。我国煤矿常用的降温方法有：非人工降温技术、隔离降温技术、水冷降温技术、冰冷降温技术、空压1矿井局部热害成因与危害制冷技术。1．1矿井局部热害成因2．1非人工降温技术造成煤矿井下局部地区高温的原因主要有：通非人工降温技术主要有：改善矿井开拓布局、增风不良、地热及原岩放热、机电设备放热、岩浆岩侵大风量、充填开采等。入等[3-5]。其中充填方式管理

5、顶板比直接垮落法管理顶板(1)通风不良。井下通风不良，热量不能随着风更有利于井下风流降温。尤其是充填温度较低的物流迅速排出，容易导致井下部分地区的温度升高。质。我国目前常用的充填法主要有：矸石充填、膏体(2)地热及原岩放热。在地壳内部，由于地温梯充填和高水材料充填。由于充填开采成本较高，一般度的原因，煤层埋深越大，原岩温度就越高。因此，地煤矿较少采用这种方法，主要在“三下一上”(建筑物热是制约我国煤矿千米以下开采的重要因素之一。下、铁路下、水体下、承压水上)开采时使用。(3)机电设备放热。目前井下机电设备功率大幅2

6、．2隔离降温技术增加，根据能量守恒，设备的能量来源电能全部转化隔离降温技术主要原理是工作人员穿上隔离式为机械能和热能，因此设备会释放大量热量，使周围降温服装来达到降温的目的。由于煤矿井下作业场空气温度升高。所复杂多变，隔离式降温服有以下局限性：(4)岩浆岩侵入。岩浆岩侵入会引起周围岩石温(1)降温服重量较大，井下作业人员还要佩戴自度的升高，导致煤矿井下的高温。另外，由于岩浆岩救器、矿灯、矿帽，使得身上装备笨重，设备操作不方硬度很高，会使煤矿的采掘工作受到严重影响。便；}基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目(P

7、APD)；煤炭资源与安全开采国家重点实验室2009年开放基金资助(09KF12)·81·煤矿现代化2014年第6期总第123期理对策【J】．煤炭科学技术，2004，32(09)：19—22．5结语【5]刘晓明，罗周全，夏长念，等．深井高温矿山热害控制新文章总结国内外高温矿井局部热害成因和控制技术[J1．安全与环境工程，2006，13(01)：85—88．方法的基础上，提出了极细雾粒相变降温技术。并且【6】张利，陈松，于峰．几种矿井降温技术的比较[J]．山东煤通过流体力学数值模拟软件CFD，对煤矿井下高温炭科技．20

8、09(03)：152—153．硐室进行相变降温的数值模拟研究。结果表明，可以【7]张业慧．我国矿井降温技术研究评述[J]．山东煤炭科把高温硐室(或掘进工作面)温度降低到人体接受的技，2009(05)：158—160．范围内，有利于煤矿绿色、安全、高效、和谐的发展。【8】PATILPS．Versatilityofchemicalspraypyrolysiste