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

關(guān)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?zé)釣?zāi)害問題越發(fā)嚴(yán)重。目前對(duì)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(jī)電設(shè)備散熱;二是盡可能降低工作時(shí)間;三是加大風(fēng)量等。同時(shí)，隨著礦井大量使用大型機(jī)械設(shè)備，礦井開采延伸，開采強(qiáng)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(zhǎng)度2090m，傾向長(zhǎng)度180m，面積376200m2，可采儲(chǔ)量504萬(wàn)噸，煤層底板標(biāo)高為+255m～+325m。工作面共布置四條巷道，分別為運(yùn)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(jī)械空調(diào)冷卻;二是非人工冷卻井下風(fēng)流。具體的操作就是：增加通分量，改變?cè)械耐L(fēng)方式，機(jī)械制冷降溫，隔絕高溫圍巖和預(yù)冷進(jìn)風(fēng)風(fēng)流等。其中機(jī)械制冷降溫分為：局部移動(dòng)式空調(diào)機(jī)、地面集中式或井下集中式制冷方式、礦用空氣制冷機(jī)和冰冷降溫系統(tǒng)。

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(fā)熱、機(jī)電設(shè)備、人員、空氣壓縮熱等。在進(jìn)風(fēng)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(fēng)流溫度增加的主要原因是圍巖散熱，圍巖與風(fēng)流間的換熱與兩者的溫度差，風(fēng)速、圍巖的導(dǎo)熱率及巷道的表面積成正比，圍巖的導(dǎo)熱率越大則熱量釋放越多，圍巖溫度越高則散發(fā)熱量也較多，對(duì)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(yùn)輸過程中會(huì)與周圍風(fēng)流產(chǎn)生熱交換，尤其是煤炭運(yùn)輸?shù)姆较蚺c風(fēng)向相反時(shí);隨著煤炭開采機(jī)械化水平的提高，機(jī)械設(shè)備用電量增加，設(shè)備的散熱也增多，尤其在是綜合機(jī)械化開采的工作面，環(huán)境溫度受到機(jī)電設(shè)備散熱的影響較大。同時(shí)，熱源還包括管道散熱等，但這些熱源相對(duì)于其他主要熱源來(lái)說(shuō)，散熱量較小，對(duì)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(shè)計(jì)本著防、治結(jié)合的原則，根據(jù)現(xiàn)行的《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦井下熱害防治設(shè)計(jì)規(guī)范》《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，采取以下綜合防治措施：

3.1 采用非機(jī)械制冷降溫措施

（1）通風(fēng)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(fēng)速和供風(fēng)量。通過增加通風(fēng)設(shè)備能力和降低風(fēng)阻等實(shí)現(xiàn)供風(fēng)量增加。同時(shí)，采用水力引射器或增加壓力來(lái)提高局部風(fēng)速。

（2）采煤工作面采用后退式回采方式，減少采空區(qū)漏風(fēng)量及散熱。

（3）對(duì)機(jī)電設(shè)備硐室進(jìn)行氣象參數(shù)測(cè)定，如果超過限值，則風(fēng)流應(yīng)引入回風(fēng)巷。

（4）在進(jìn)風(fēng)井進(jìn)行噴水操作。通過冷水噴霧來(lái)降低礦井內(nèi)的進(jìn)風(fēng)溫度，實(shí)現(xiàn)工作環(huán)境氣象條件改善。

（5）如熱水管布置在進(jìn)風(fēng)巷道中應(yīng)采取相應(yīng)的隔熱措施。

（6）機(jī)電設(shè)備如符合條件，盡可能的布置在回風(fēng)巷道。

（7）采掘工作面進(jìn)行防塵或支護(hù)工作時(shí)，盡可能采用冷水。

（8）在掘進(jìn)工作面進(jìn)行噴水和注水操作，對(duì)煤層進(jìn)行預(yù)冷。

（9）采用隔熱型支護(hù)材料。

（10）機(jī)電設(shè)備散發(fā)的熱量用專用地溝排放、采用水冷電機(jī)。

（11）對(duì)于機(jī)電設(shè)備硐室，如果氣象參數(shù)超標(biāo)，應(yīng)盡可能降低機(jī)械設(shè)備使用，采取相應(yīng)措施防止圍巖散熱進(jìn)入進(jìn)風(fēng)風(fēng)流，并增加局部排熱和增加供風(fēng)量等措施。

（12）在熱害超標(biāo)嚴(yán)重的區(qū)域，作業(yè)人員可暫時(shí)采用冷卻服防護(hù)措施。

3.2 采用機(jī)械制冷降溫措施

（1）冷負(fù)荷計(jì)算。在國(guó)內(nèi)外高溫礦井中，當(dāng)采用加大風(fēng)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(yè)地點(diǎn)的氣象條件仍達(dá)不到現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的要求時(shí)，或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，應(yīng)采用人工制冷降溫措施，即采用機(jī)械制冷。

本礦井單純采用通風(fēng)并不能達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要求，若進(jìn)一步加大風(fēng)量，在保證巷道風(fēng)速不超限的基礎(chǔ)上，巷道斷面較大，支護(hù)較困難，且維護(hù)費(fèi)用較高，因此，需借助機(jī)械制冷降溫來(lái)達(dá)到降低井下溫度的目的。

機(jī)械制冷降溫方式：井下采用分散式空調(diào)降溫系統(tǒng)。在需要降溫的地點(diǎn)，如掘進(jìn)工作面、大型機(jī)電硐室等附近建立小型的制冷站，對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行降溫，使工作面溫度低于26℃，機(jī)電硐室溫度低于30℃。

（2）設(shè)備選型。因工作面相對(duì)需冷量較大，選用一臺(tái)450kW閉式局部制冷機(jī)（如圖1所示）安裝在401101運(yùn)輸順槽（如圖2所示），局部制冷機(jī)通過蒸發(fā)器將空氣的熱量傳遞到蒸發(fā)器的制冷劑中，吸收冷量后的空氣通過風(fēng)筒送至工作面進(jìn)行降溫，以緩解工作面熱害。經(jīng)過熱交換后的制冷劑被壓縮機(jī)壓縮后輸入至冷凝器，經(jīng)過冷凝器的過熱的制冷劑與管程中冷卻水進(jìn)行熱交換后又送到蒸發(fā)器。換熱后的冷卻水被加熱成熱水通過排水溝排至運(yùn)順?biāo)畟}(cāng)，進(jìn)而排出。換熱后的冷卻水產(chǎn)生的熱量可以忽略不計(jì)。

4 使用效果分析

制冷設(shè)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(fēng)口設(shè)置了溫度測(cè)點(diǎn)，并對(duì)使用前后的溫度進(jìn)行了觀測(cè)記錄，具體如圖3～圖6所示。

通過進(jìn)風(fēng)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(fēng)口溫度平均下降4℃。有效的緩解了工作面高溫環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，孟村煤礦401101工作面，采取的增加風(fēng)量、避開局部熱源、預(yù)冷煤層、隔熱措施、采取個(gè)體防護(hù)和機(jī)械制冷降溫相結(jié)合的綜合礦井熱害治理技術(shù)，對(duì)于熱海的防治效果顯著，值得推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇明軍.礦井熱害與防治措施[J].煤礦機(jī)電，2007（05）.

[2]李莉，張人偉，王亮，彭?yè)?dān)任.礦井熱害分析及其防治[J].煤礦現(xiàn)代化，2006（02）.

作者簡(jiǎn)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(shù)工作。