孟村煤礦工作面熱害治理技術

摘 要：為解決礦井開采深度的增加和采掘機械化水平的提高造成深井礦井熱害日益嚴重的難題，孟村煤礦采取了增加風量、避開局部熱源、預冷煤層、隔熱措施、采取個體防護和機械制冷降溫相結合的綜合礦井熱害治理技術解決了熱害嚴重影響礦井安全生產、高效生產的難題，同時也保證了職工的身心健康。

關鍵詞：煤礦;工作面;熱害治理;高溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.077

隨著煤炭的不斷開采，開采深度不斷增加，礦井地熱災害問題越發嚴重。目前對于工作面高溫處理主要采取的措施包括以下幾種：一是降低機電設備散熱;二是盡可能降低工作時間;三是加大風量等。同時，隨著礦井大量使用大型機械設備，礦井開采延伸，開采強度增加，開采速度加快等也可能加大工作面的溫度。

孟村煤礦401101工作面為礦井首采工作面，可采走向長度2090m，傾向長度180m，面積376200m2，可采儲量504萬噸，煤層底板標高為+255m～+325m。工作面共布置四條巷道，分別為運順、回順、措施巷和高抽巷。工作面地表以溝谷切割的塬、峁、溝壑為主，距離巷道頂板垂距657～737m。

1 礦井熱害治理的措施

礦井熱害治理主要采取以下兩種措施：一是人工機械空調冷卻;二是非人工冷卻井下風流。具體的操作就是：增加通分量，改變原有的通風方式，機械制冷降溫，隔絕高溫圍巖和預冷進風風流等。其中機械制冷降溫分為：局部移動式空調機、地面集中式或井下集中式制冷方式、礦用空氣制冷機和冰冷降溫系統。

2 孟村煤礦401101工作面熱源分析

孟村礦熱源主要有圍巖散熱、井下涌水致熱、煤層氧化發熱、機電設備、人員、空氣壓縮熱等。在進風井筒中，壓縮生熱是很重要的，尤其孟村煤礦礦井埋深較深;引起水平巷道中風流溫度增加的主要原因是圍巖散熱，圍巖與風流間的換熱與兩者的溫度差，風速、圍巖的導熱率及巷道的表面積成正比，圍巖的導熱率越大則熱量釋放越多，圍巖溫度越高則散發熱量也較多，對孟村礦井而言，原巖溫度是造成礦井熱害的主要因素。

此外，煤炭在運輸過程中會與周圍風流產生熱交換，尤其是煤炭運輸的方向與風向相反時;隨著煤炭開采機械化水平的提高，機械設備用電量增加，設備的散熱也增多，尤其在是綜合機械化開采的工作面，環境溫度受到機電設備散熱的影響較大。同時，熱源還包括管道散熱等，但這些熱源相對于其他主要熱源來說，散熱量較小，對礦井工作面影響較小。

3 孟村煤礦401101工作面熱害治理措施

設計本著防、治結合的原則，根據現行的《煤炭工業礦井設計規范》、《煤礦井下熱害防治設計規范》《煤礦安全規程》的有關規定，采取以下綜合防治措施：

3.1 采用非機械制冷降溫措施

（1）通風降溫是降低工作面溫度的主要措施之一，目的是增加工作面局部風速和供風量。通過增加通風設備能力和降低風阻等實現供風量增加。同時，采用水力引射器或增加壓力來提高局部風速。

（2）采煤工作面采用后退式回采方式，減少采空區漏風量及散熱。

（3）對機電設備硐室進行氣象參數測定，如果超過限值，則風流應引入回風巷。

（4）在進風井進行噴水操作。通過冷水噴霧來降低礦井內的進風溫度，實現工作環境氣象條件改善。

（5）如熱水管布置在進風巷道中應采取相應的隔熱措施。

（6）機電設備如符合條件，盡可能的布置在回風巷道。

（7）采掘工作面進行防塵或支護工作時，盡可能采用冷水。

（8）在掘進工作面進行噴水和注水操作，對煤層進行預冷。

（9）采用隔熱型支護材料。

（10）機電設備散發的熱量用專用地溝排放、采用水冷電機。

（11）對于機電設備硐室，如果氣象參數超標，應盡可能降低機械設備使用，采取相應措施防止圍巖散熱進入進風風流，并增加局部排熱和增加供風量等措施。

（12）在熱害超標嚴重的區域，作業人員可暫時采用冷卻服防護措施。

3.2 采用機械制冷降溫措施

（1）冷負荷計算。在國內外高溫礦井中，當采用加大風量、利用天然冷源、回避井下熱源等非人工制冷降溫措施后，礦井下主要作業地點的氣象條件仍達不到現行《煤礦安全規程》規定的要求時，或不經濟時，應采用人工制冷降溫措施，即采用機械制冷。

本礦井單純采用通風并不能達到《煤礦安全規程》規定要求，若進一步加大風量，在保證巷道風速不超限的基礎上，巷道斷面較大，支護較困難，且維護費用較高，因此，需借助機械制冷降溫來達到降低井下溫度的目的。

機械制冷降溫方式：井下采用分散式空調降溫系統。在需要降溫的地點，如掘進工作面、大型機電硐室等附近建立小型的制冷站，對局部地區進行降溫，使工作面溫度低于26℃，機電硐室溫度低于30℃。

（2）設備選型。因工作面相對需冷量較大，選用一臺450kW閉式局部制冷機（如圖1所示）安裝在401101運輸順槽（如圖2所示），局部制冷機通過蒸發器將空氣的熱量傳遞到蒸發器的制冷劑中，吸收冷量后的空氣通過風筒送至工作面進行降溫，以緩解工作面熱害。經過熱交換后的制冷劑被壓縮機壓縮后輸入至冷凝器，經過冷凝器的過熱的制冷劑與管程中冷卻水進行熱交換后又送到蒸發器。換熱后的冷卻水被加熱成熱水通過排水溝排至運順水倉，進而排出。換熱后的冷卻水產生的熱量可以忽略不計。

4 使用效果分析

制冷設備使用前后分別在工作面下隅角、工作面中部、工作面上隅角以及回風口設置了溫度測點，并對使用前后的溫度進行了觀測記錄，具體如圖3～圖6所示。

通過進風口溫度平均下降7℃，工作面中部溫度平均下降5℃，上隅角溫度平均下降4℃，回風口溫度平均下降4℃。有效的緩解了工作面高溫環境。

5 結語

實踐證明，孟村煤礦401101工作面，采取的增加風量、避開局部熱源、預冷煤層、隔熱措施、采取個體防護和機械制冷降溫相結合的綜合礦井熱害治理技術，對于熱海的防治效果顯著，值得推廣使用。

參考文獻：

[1]蘇明軍.礦井熱害與防治措施[J].煤礦機電，2007（05）.

[2]李莉，張人偉，王亮，彭擔任.礦井熱害分析及其防治[J].煤礦現代化，2006（02）.

作者簡介：劉咸富（1985-），男，陜西漢中人，本科，工程師，主要從事礦井一通三防技術工作。