千米深井熱害治理技術(shù)研究

徐珂　孔雨

摘 要：在持續(xù)延伸采掘工作、持續(xù)增加井型、持續(xù)提升機(jī)械化水平的影響下，能夠?qū)崿F(xiàn)平均650m—850m的礦井采深，且也經(jīng)常見到千米深井。而今年來，國內(nèi)持續(xù)碰到礦井熱害的一個(gè)關(guān)鍵因素是不斷增加的礦井開采深度，因此國內(nèi)煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域的一種重要的災(zāi)害源就是礦井熱害。本文闡述了千米深井的一些熱害治理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：千米深井；熱害治理；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.047

0 引言

隨著礦井的開拓延深，開采深度的增加，高溫高濕等熱害問題顯得越來越突出，對(duì)井下作業(yè)人員的工作效率、安全和健康產(chǎn)生了較大的影響，當(dāng)前礦井熱害表現(xiàn)得日益嚴(yán)峻，因此務(wù)必實(shí)施有效的治理對(duì)策，進(jìn)而確保礦井具備理想的工作環(huán)境。改善工作面作業(yè)環(huán)境尤其是熱害環(huán)境是保證礦井安全高效生產(chǎn)、提高礦井綜合效益的必備條件，只有如此，才可以確保礦井的穩(wěn)定與安全生產(chǎn)，才可以實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)效率的提升，進(jìn)而確保礦井的安全生產(chǎn)。

1 通風(fēng)降溫技術(shù)

一是通風(fēng)系統(tǒng)要合理。結(jié)合地質(zhì)狀況選用具備短進(jìn)風(fēng)路的通風(fēng)系統(tǒng)，這樣能夠使風(fēng)流的吸熱減少，進(jìn)而使通風(fēng)中風(fēng)流的升溫降低。總之，跟中央式通風(fēng)降溫進(jìn)行比較，角式更加理想，而進(jìn)風(fēng)路最短的是混合通風(fēng)系統(tǒng)，其是處理高溫井的一種最為高效的通風(fēng)系統(tǒng)。

二是優(yōu)化通風(fēng)狀況。在增加空氣跟巷道壁對(duì)流散熱量和通風(fēng)量、提升風(fēng)速的基礎(chǔ)上，通過風(fēng)流將大量的熱量帶走，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降溫的效果。事實(shí)證實(shí)，改變上行通風(fēng)為下行通風(fēng)，確保工作面具備一致的風(fēng)流跟輸煤方向，以及使工作面進(jìn)風(fēng)線路縮短等手段能夠降低工作面氣溫。在選用通風(fēng)方式方面，更加適宜應(yīng)用W型通風(fēng)方式。

三是其它的一些通風(fēng)降溫技術(shù)對(duì)策。能夠在調(diào)熱通風(fēng)降溫中增加調(diào)熱巷道通風(fēng)系統(tǒng)；需要將小的局部通風(fēng)機(jī)安裝在大發(fā)熱量的一些區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)局部散熱；需要將單獨(dú)的回風(fēng)線路設(shè)計(jì)在大型機(jī)電硐室；也能夠在降溫中應(yīng)用冷水噴灑的方式。

2 冰冷降溫技術(shù)

2.1 空調(diào)制冷降溫技術(shù)

空調(diào)制冷降溫系統(tǒng)屬于一種對(duì)礦井作業(yè)條件下優(yōu)化一系列空氣熱濕處理方式的技術(shù)。其中，制冷、穿冷、輸冷、排熱，以及控制系統(tǒng)是空調(diào)制冷降溫系統(tǒng)的根本所在?？照{(diào)制冷降溫系統(tǒng)的三個(gè)組成部分是冷卻水、載冷劑、制冷劑。制冷機(jī)在循環(huán)制冷劑的基礎(chǔ)上制作冷氣，結(jié)合冷氣的重復(fù)蒸發(fā)與壓縮，在蒸發(fā)吸熱時(shí)進(jìn)行制冷。吸收風(fēng)量熱量的載冷劑向制冷劑傳遞熱量。吸收載冷劑的制冷劑向冷卻水傳遞，吸熱之后的冷卻水到達(dá)冷卻塔實(shí)現(xiàn)降溫，然后對(duì)載冷劑的熱量進(jìn)行不斷地吸收，從而使不斷排出冷凝熱的效果實(shí)現(xiàn)。根據(jù)制冷站的各種位置，礦井空調(diào)制冷降溫系統(tǒng)分為三種，即井上、下聯(lián)合式、井下集中式、地面集中式。

2.2 人工制冰降溫技術(shù)

人工制冷降溫技術(shù)是通過制作好的泥狀冰或粒狀冰向工作面直接地噴灑，在冰水相變的基礎(chǔ)上交換熱量，要么是在井下輸送冰之后，通過融冰設(shè)備使空調(diào)跟冰換熱，從而使降溫的效果實(shí)現(xiàn)。冰冷降溫系統(tǒng)的組成部分是制備冰、輸送冰、溶解冰。人工制冷降溫技術(shù)的特性是：一是在一致的冷荷載之下，憑借冰溶解熱降溫運(yùn)輸?shù)谋臄?shù)量只是占據(jù)20%的輸水量，這使輸送中的耗損減少，從而使冰水的應(yīng)用率提升。二是空調(diào)跟冰回水能夠使直接換熱實(shí)現(xiàn)，這實(shí)現(xiàn)了換熱效率的提升，能夠得到跟0攝氏度接近的水，從而實(shí)現(xiàn)十分顯著的降溫效果。三是在地面設(shè)計(jì)冷源是當(dāng)前深井降溫的一個(gè)發(fā)展方向，而制冰降溫技術(shù)的顯著好處是在地面制冰，如此一來，能夠提高排熱的有效性，從而使制冷效率大大提升。總之，跟空調(diào)制冷降溫技術(shù)進(jìn)行比較，人工制冰降溫技術(shù)的好處是降溫效果顯著、換熱效率高，而其不足之處是維護(hù)成本高、系統(tǒng)復(fù)雜。

3 控制熱源降溫技術(shù)

一是控制機(jī)械熱。礦井生產(chǎn)過程中必然存在的熱源之一是機(jī)械熱，根據(jù)各種發(fā)熱機(jī)械，也存在各種機(jī)械熱控制的手段。例如將單獨(dú)的通風(fēng)回路設(shè)計(jì)在機(jī)電室中，防止低機(jī)械效率機(jī)械的應(yīng)用，將局部通風(fēng)機(jī)安裝在集中散熱的位置，盡可能地在回風(fēng)巷安裝工作面大散熱量的輔助設(shè)備，從而對(duì)機(jī)械熱進(jìn)行有效控制。如此的控制方式方便執(zhí)行，也適宜在礦井存在大型機(jī)械設(shè)備的區(qū)域應(yīng)用。

二是處理熱水和熱管道。具體的處理對(duì)策是：一是事先對(duì)熱水進(jìn)行疏放，通過局部絕熱作用的管道向?qū)胨畟}或地面排放。二是在回風(fēng)巷設(shè)計(jì)高溫排水管道，以使排水管散出的熱量被回風(fēng)自熱帶走。三是改造明水溝為暗水溝，避免熱水跟礦井下面的空氣直接交換熱，進(jìn)而降低礦井風(fēng)巷的溫度。

三是是巖壁的絕熱。巖壁的絕熱屬于短時(shí)間之內(nèi)有效和直接降溫、控制熱源的方式，其適宜應(yīng)用于高溫度和較難迅速降溫的地方。巖壁絕熱在國內(nèi)的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用防水性能優(yōu)良的隔熱材料（鍋爐渣、聚乙烯泡沫等）噴涂巖壁。在實(shí)際測試之后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)V井圍巖溫度在35攝氏度以上的情況下，這種對(duì)策能夠降低巷道3攝氏度至5攝氏度的溫度，以及降低工作面3攝氏度至3攝氏度的溫度。如此的降溫方式的好處是能夠?qū)崿F(xiàn)有效、直接的降溫成效，特別是初期投入應(yīng)用的階段非常顯著，其不足之處是成本高，在一定時(shí)期的應(yīng)用之后會(huì)降低絕熱能力。

四是是將水注入煤層當(dāng)中。將鉆孔設(shè)計(jì)在回采工作面周圍的斜巷或平巷，將水注入到煤層鉆孔當(dāng)中，通過水壓向要回采的煤層當(dāng)中注入低溫度的水，基于水分子擴(kuò)散以及水壓的影響之下，順著煤裂隙方式滲透冷水且在空隙和裂隙當(dāng)中儲(chǔ)存，這樣能夠冷卻回采工作面附近的巖體。如此的降溫方式的好處是有效經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用普遍。其不足之處是難以執(zhí)行，短時(shí)間的效果不理想?？傊?，將水注入煤層的方式在便于輸送冷水和較小煤層密度的礦井適宜應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，礦井的地溫高、開采深、表土厚，工作面具備大容量的裝置，而優(yōu)化工作面的工作環(huán)境，特別是治理熱害是確保礦井生產(chǎn)高效、安全、提升礦井經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。為此，務(wù)必應(yīng)用通風(fēng)降溫技術(shù)、冰冷降溫技術(shù)、控制熱源降溫技術(shù)。只有如此，才可以實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：徐珂（1990-），男，山東濟(jì)寧人，本科，助理工程師，從事機(jī)電技術(shù)工作。endprint