摘 要：結(jié)合礦井實(shí)際效果介紹了幾項(xiàng)礦井熱害防治措施，給礦井下一步建設(shè)過(guò)程中的熱害治理工作提供了較好地建議和選擇。

關(guān)鍵詞：高溫?zé)岷?；治理；安全生產(chǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.018

1 引言

隨著礦井開(kāi)采深度不斷增加，礦井高溫?zé)岷?wèn)題越來(lái)越顯著，已嚴(yán)重影響到礦井的安全生產(chǎn)，甚至可能帶來(lái)惡性事故的發(fā)生，所以必須積極采取措施治理，以確保礦井的安全生產(chǎn)，并為職工提供適宜的工作環(huán)境。

陳蠻莊煤礦為立井開(kāi)拓，設(shè)—900m一個(gè)水平，資料顯示，本煤田可采煤層基本上都處于二級(jí)高溫區(qū)，在夏季該地區(qū)極端溫度達(dá)到41.8℃，致使井下工作面溫度達(dá)到32℃，回風(fēng)流中溫度甚至超過(guò)35℃。積極采取相應(yīng)措施防治熱害已成為關(guān)乎礦井重大任務(wù)。

2 礦井高溫?zé)岷３梢蚍治?/p>

2.1 井下圍巖散熱

陳蠻莊礦區(qū)恒溫深度50m，溫度18.9攝氏度，平均地溫梯度為2.59℃/100m，地?zé)嵩鰷芈蕿?℃/38.6m，地溫梯度小于3℃，屬于地溫正常區(qū)。但是，隨著開(kāi)采深度的增加，地溫將有所升高，陳蠻莊礦區(qū)3煤層深度750m以深為大于37℃的二級(jí)高溫區(qū)，陳蠻莊礦的開(kāi)采水平為—900m，也就是說(shuō)本井田可開(kāi)采煤層基本都屬于二級(jí)高溫區(qū)。同時(shí)，工作面和巷道的淋水溫度也非常高，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，部分工作面淋水溫度達(dá)到42℃，水溝中的水溫也在40℃左右。由此可見(jiàn)，圍巖散熱是引起陳蠻莊礦區(qū)高溫?zé)岷Φ闹饕蛩亍?/p>

2.2 空氣自壓縮熱

空氣從地面到達(dá)井下溫度升高主要來(lái)自兩個(gè)方面：井筒圍巖散熱和空氣壓縮散熱。陳蠻莊礦的副井水平為+43.5m，副井底水平為—900m。初步計(jì)算，從地面副井口到井底車(chē)場(chǎng)，風(fēng)流由于自身壓縮而引起的升溫理論值為9.25℃?？梢?jiàn)，對(duì)于深井開(kāi)采來(lái)說(shuō)，空氣自壓縮引起的風(fēng)流的溫升在礦井的熱源中所占的比例很大。

2.3 機(jī)電設(shè)備散熱

隨著機(jī)械化程度的不斷提高，井下使用的能源，大部分采用的是電源。陳蠻莊礦是新建礦井，機(jī)械化程度也是很高，井下機(jī)電設(shè)備散熱非常明顯，通過(guò)測(cè)定，機(jī)電設(shè)備散熱量占總的采煤工作面總熱量的20%左右，它能使風(fēng)流溫度上升5～6℃。

2.4 煤矸運(yùn)輸過(guò)程中散熱

隨著礦井開(kāi)采強(qiáng)度的加大，生產(chǎn)的相對(duì)集中以及生產(chǎn)水平的延伸，開(kāi)采出來(lái)的煤巖溫度高，并且陳蠻莊礦90%的煤矸都是采用膠帶輸送機(jī)或者鏈條輸送機(jī)運(yùn)輸，加大了煤矸與空氣的接觸面積，在運(yùn)輸過(guò)程中煤矸對(duì)風(fēng)流強(qiáng)烈加熱，進(jìn)一步升高了風(fēng)流的溫度。

2.5 地面溫度

地面溫度直接影響井下各采掘工作面的溫度。陳蠻莊礦所在的地區(qū)四季分明，1月份平均溫度為—0.9℃，7月份平均溫度為27.1℃。井下實(shí)測(cè)實(shí)據(jù)顯示，在冬季，大巷中的溫度15℃左右，回采工作面回風(fēng)流溫度為26℃，到夏季大巷中的溫度25℃，采掘面風(fēng)流溫度達(dá)到33℃，總回風(fēng)流溫度在35℃。

3 制冷降溫措施措施

3.1 非機(jī)械制冷降溫措施

（1）增加風(fēng)量：事實(shí)證明，增大風(fēng)量降溫是最為經(jīng)濟(jì)的手段之一。陳蠻莊礦在進(jìn)入7月份以后天氣開(kāi)始升溫的時(shí)候就選擇了加大風(fēng)量的辦法，首先調(diào)整了主通風(fēng)機(jī)的葉片運(yùn)行角度，由原來(lái)的36°調(diào)至42°，同時(shí)井下的局部通風(fēng)機(jī)也適度加大了功率并實(shí)現(xiàn)“雙風(fēng)機(jī)雙電源”。這樣一來(lái)井下的風(fēng)量增加了1700m3/min，回采工作面風(fēng)量也達(dá)到了1000m3/min以上，明顯改善了井下作業(yè)環(huán)境的溫度和濕度，經(jīng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得知，加大風(fēng)量可以降低溫度2°左右。不過(guò)，風(fēng)量的增加不是無(wú)限制的，它受規(guī)定風(fēng)速和降溫成本的制約，而且風(fēng)量增加到一定程度后降溫作用就會(huì)非常微弱甚至不起作用。

（2）改善通風(fēng)方式：實(shí)踐表明，將上行通風(fēng)改為下行通風(fēng)可使工作面的風(fēng)溫降低1～4℃，W型通風(fēng)方式比U型通風(fēng)方式降低了1～2℃；在不同通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)風(fēng)速相同時(shí)，側(cè)翼式比中央運(yùn)輸?shù)慕K端風(fēng)溫低2.2～6.3℃，混合式比中央式低2.4～9.3℃。陳蠻莊礦回采工作面就采取了下行通風(fēng)的方式，可以把工作面產(chǎn)生的大量熱量帶走，同時(shí)把回風(fēng)巷中的機(jī)電設(shè)備散熱也帶入總回風(fēng)流中，從而降低了工作面的溫度，改善了工作環(huán)境。但其降溫幅度有限，對(duì)于熱害嚴(yán)重的礦井往往不能滿足。

（3）控制熱源降溫：主要是考慮到陳蠻莊礦井的工作面淋水溫度較高，且三灰水溫度也很高，通過(guò)疏放熱水，并用隔熱管道排到地面，或經(jīng)由隔熱蓋板的水溝導(dǎo)入水倉(cāng)；將高溫排水管和熱壓風(fēng)管設(shè)于回風(fēng)巷。實(shí)踐證明該明水溝為暗水溝，減少熱水對(duì)井巷空氣的散熱量，可是將行風(fēng)溫降低0.7%。同時(shí)，對(duì)于機(jī)電硐室獨(dú)立通風(fēng)，合理選擇局扇位置，盡量選擇在風(fēng)溫較低的位置，并對(duì)局部通風(fēng)風(fēng)筒進(jìn)行灑水降溫。

（4）其他降溫措施：1）煤層注水預(yù)冷煤體。2）個(gè)體防護(hù)?？s短勞動(dòng)時(shí)間，在井口發(fā)放冰綠豆湯，同時(shí)安排專人對(duì)井下高溫作業(yè)區(qū)域人員送降暑雪糕及冷飲。3）采掘工作面高溫區(qū)域利用水射流風(fēng)機(jī)，將水汽化吸熱降溫。

3.2 機(jī)械制冷降溫措施

（1）使用地面空調(diào)系統(tǒng)預(yù)冷進(jìn)風(fēng)風(fēng)流：通過(guò)在井口安設(shè)的7臺(tái)中央空調(diào)，對(duì)進(jìn)入副井的風(fēng)流溫度進(jìn)行預(yù)冷。同時(shí)，減小副井進(jìn)出車(chē)兩側(cè)的斷面積，加大副井南側(cè)空調(diào)冷風(fēng)的進(jìn)入，從而盡量減少戶外熱風(fēng)涌入井口。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，全部打開(kāi)7臺(tái)中央空調(diào)可以降低井口溫度2～3℃。

（2）建設(shè)制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)以向井下采掘工作面輸送冷媒的種類不同，分為風(fēng)冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、冰冷系統(tǒng)。風(fēng)冷系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)分析不太可行，所以陳蠻莊礦將采用水冷系統(tǒng)。按制冷機(jī)組的設(shè)置位置不同，制冷系統(tǒng)可分為地面集中式和井下集中式，根據(jù)制冷系統(tǒng)的設(shè)施位置及其運(yùn)行工況，陳蠻莊礦的礦井降溫制冷系統(tǒng)設(shè)于—900m井底車(chē)場(chǎng)附近的制冷機(jī)房，即井下集中式系統(tǒng)，與地面建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)置。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)深層開(kāi)采礦井高溫?zé)嵩吹姆治?，根?jù)陳蠻莊礦的實(shí)際情況，提出了一些相關(guān)的降溫制冷的措施，并以陳蠻莊礦為實(shí)例做了效果驗(yàn)證，制冷系統(tǒng)已基本建設(shè)完成，隨著制冷系統(tǒng)的正式投入運(yùn)行，有效的解決礦井的高溫?zé)岷?wèn)題，保證礦井的安全生產(chǎn)，給井下職工提供更加舒適的作業(yè)環(huán)境。

作者簡(jiǎn)介：張國(guó)防（1988-），男，山東寧陽(yáng)人，主要從事采礦專業(yè)技術(shù)工作。