千米深井熱害治理技術研究

徐珂　孔雨

摘 要：在持續延伸采掘工作、持續增加井型、持續提升機械化水平的影響下，能夠實現平均650m—850m的礦井采深，且也經常見到千米深井。而今年來，國內持續碰到礦井熱害的一個關鍵因素是不斷增加的礦井開采深度，因此國內煤礦生產領域的一種重要的災害源就是礦井熱害。本文闡述了千米深井的一些熱害治理技術。

關鍵詞：千米深井；熱害治理；技術

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，對井下作業人員的工作效率、安全和健康產生了較大的影響，當前礦井熱害表現得日益嚴峻，因此務必實施有效的治理對策，進而確保礦井具備理想的工作環境。改善工作面作業環境尤其是熱害環境是保證礦井安全高效生產、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定與安全生產，才可以實現礦井生產效率的提升，進而確保礦井的安全生產。

1 通風降溫技術

一是通風系統要合理。結合地質狀況選用具備短進風路的通風系統，這樣能夠使風流的吸熱減少，進而使通風中風流的升溫降低。總之，跟中央式通風降溫進行比較，角式更加理想，而進風路最短的是混合通風系統，其是處理高溫井的一種最為高效的通風系統。

二是優化通風狀況。在增加空氣跟巷道壁對流散熱量和通風量、提升風速的基礎上，通過風流將大量的熱量帶走，進而實現降溫的效果。事實證實，改變上行通風為下行通風，確保工作面具備一致的風流跟輸煤方向，以及使工作面進風線路縮短等手段能夠降低工作面氣溫。在選用通風方式方面，更加適宜應用W型通風方式。

三是其它的一些通風降溫技術對策。能夠在調熱通風降溫中增加調熱巷道通風系統；需要將小的局部通風機安裝在大發熱量的一些區域，從而實現局部散熱；需要將單獨的回風線路設計在大型機電硐室；也能夠在降溫中應用冷水噴灑的方式。

2 冰冷降溫技術

2.1 空調制冷降溫技術

空調制冷降溫系統屬于一種對礦井作業條件下優化一系列空氣熱濕處理方式的技術。其中，制冷、穿冷、輸冷、排熱，以及控制系統是空調制冷降溫系統的根本所在。空調制冷降溫系統的三個組成部分是冷卻水、載冷劑、制冷劑。制冷機在循環制冷劑的基礎上制作冷氣，結合冷氣的重復蒸發與壓縮，在蒸發吸熱時進行制冷。吸收風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冷卻塔實現降溫，然后對載冷劑的熱量進行不斷地吸收，從而使不斷排出冷凝熱的效果實現。根據制冷站的各種位置，礦井空調制冷降溫系統分為三種，即井上、下聯合式、井下集中式、地面集中式。

2.2 人工制冰降溫技術

人工制冷降溫技術是通過制作好的泥狀冰或粒狀冰向工作面直接地噴灑，在冰水相變的基礎上交換熱量，要么是在井下輸送冰之后，通過融冰設備使空調跟冰換熱，從而使降溫的效果實現。冰冷降溫系統的組成部分是制備冰、輸送冰、溶解冰。人工制冷降溫技術的特性是：一是在一致的冷荷載之下，憑借冰溶解熱降溫運輸的冰的數量只是占據20%的輸水量，這使輸送中的耗損減少，從而使冰水的應用率提升。二是空調跟冰回水能夠使直接換熱實現，這實現了換熱效率的提升，能夠得到跟0攝氏度接近的水，從而實現十分顯著的降溫效果。三是在地面設計冷源是當前深井降溫的一個發展方向，而制冰降溫技術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，跟空調制冷降溫技術進行比較，人工制冰降溫技術的好處是降溫效果顯著、換熱效率高，而其不足之處是維護成本高、系統復雜。

3 控制熱源降溫技術

一是控制機械熱。礦井生產過程中必然存在的熱源之一是機械熱，根據各種發熱機械，也存在各種機械熱控制的手段。例如將單獨的通風回路設計在機電室中，防止低機械效率機械的應用，將局部通風機安裝在集中散熱的位置，盡可能地在回風巷安裝工作面大散熱量的輔助設備，從而對機械熱進行有效控制。如此的控制方式方便執行，也適宜在礦井存在大型機械設備的區域應用。

二是處理熱水和熱管道。具體的處理對策是：一是事先對熱水進行疏放，通過局部絕熱作用的管道向導入水倉或地面排放。二是在回風巷設計高溫排水管道，以使排水管散出的熱量被回風自熱帶走。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，進而降低礦井風巷的溫度。

三是是巖壁的絕熱。巖壁的絕熱屬于短時間之內有效和直接降溫、控制熱源的方式，其適宜應用于高溫度和較難迅速降溫的地方。巖壁絕熱在國內的實現需要應用防水性能優良的隔熱材料（鍋爐渣、聚乙烯泡沫等）噴涂巖壁。在實際測試之后發現，當礦井圍巖溫度在35攝氏度以上的情況下，這種對策能夠降低巷道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實現有效、直接的降溫成效，特別是初期投入應用的階段非常顯著，其不足之處是成本高，在一定時期的應用之后會降低絕熱能力。

四是是將水注入煤層當中。將鉆孔設計在回采工作面周圍的斜巷或平巷，將水注入到煤層鉆孔當中，通過水壓向要回采的煤層當中注入低溫度的水，基于水分子擴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中儲存，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濟，應用普遍。其不足之處是難以執行，短時間的效果不理想。總之，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用。

4 結語

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，而優化工作面的工作環境，特別是治理熱害是確保礦井生產高效、安全、提升礦井經濟效益的關鍵。為此，務必應用通風降溫技術、冰冷降溫技術、控制熱源降溫技術。只有如此，才可以實現煤礦生產的可持續發展。

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