千米深井热害治理技术研究

徐珂　孔雨

摘 要：在持续延伸采掘工作、持续增加井型、持续提升机械化水平的影响下，能够实现平均650m—850m的矿井采深，且也经常见到千米深井。而今年来，国内持续碰到矿井热害的一个关键因素是不断增加的矿井开采深度，因此国内煤矿生产领域的一种重要的灾害源就是矿井热害。本文阐述了千米深井的一些热害治理技术。

关键词：千米深井；热害治理；技术

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

0 引言

随着矿井的开拓延深，开采深度的增加，高温高湿等热害问题显得越来越突出，对井下作业人员的工作效率、安全和健康产生了较大的影响，当前矿井热害表现得日益严峻，因此务必实施有效的治理对策，进而确保矿井具备理想的工作环境。改善工作面作业环境尤其是热害环境是保证矿井安全高效生产、提高矿井综合效益的必备条件，只有如此，才可以确保矿井的稳定与安全生产，才可以实现矿井生产效率的提升，进而确保矿井的安全生产。

1 通风降温技术

一是通风系统要合理。结合地质状况选用具备短进风路的通风系统，这样能够使风流的吸热减少，进而使通风中风流的升温降低。总之，跟中央式通风降温进行比较，角式更加理想，而进风路最短的是混合通风系统，其是处理高温井的一种最为高效的通风系统。

二是优化通风状况。在增加空气跟巷道壁对流散热量和通风量、提升风速的基础上，通过风流将大量的热量带走，进而实现降温的效果。事实证实，改变上行通风为下行通风，确保工作面具备一致的风流跟输煤方向，以及使工作面进风线路缩短等手段能够降低工作面气温。在选用通风方式方面，更加适宜应用W型通风方式。

三是其它的一些通风降温技术对策。能够在调热通风降温中增加调热巷道通风系统；需要将小的局部通风机安装在大发热量的一些区域，从而实现局部散热；需要将单独的回风线路设计在大型机电硐室；也能够在降温中应用冷水喷洒的方式。

2 冰冷降温技术

2.1 空调制冷降温技术

空调制冷降温系统属于一种对矿井作业条件下优化一系列空气热湿处理方式的技术。其中，制冷、穿冷、输冷、排热，以及控制系统是空调制冷降温系统的根本所在。空调制冷降温系统的三个组成部分是冷却水、载冷剂、制冷剂。制冷机在循环制冷剂的基础上制作冷气，结合冷气的重复蒸发与压缩，在蒸发吸热时进行制冷。吸收风量热量的载冷剂向制冷剂传递热量。吸收载冷剂的制冷剂向冷却水传递，吸热之后的冷却水到达冷却塔实现降温，然后对载冷剂的热量进行不断地吸收，从而使不断排出冷凝热的效果实现。根据制冷站的各种位置，矿井空调制冷降温系统分为三种，即井上、下联合式、井下集中式、地面集中式。

2.2 人工制冰降温技术

人工制冷降温技术是通过制作好的泥状冰或粒状冰向工作面直接地喷洒，在冰水相变的基础上交换热量，要么是在井下输送冰之后，通过融冰设备使空调跟冰换热，从而使降温的效果实现。冰冷降温系统的组成部分是制备冰、输送冰、溶解冰。人工制冷降温技术的特性是：一是在一致的冷荷载之下，凭借冰溶解热降温运输的冰的数量只是占据20%的输水量，这使输送中的耗损减少，从而使冰水的应用率提升。二是空调跟冰回水能够使直接换热实现，这实现了换热效率的提升，能够得到跟0摄氏度接近的水，从而实现十分显著的降温效果。三是在地面设计冷源是当前深井降温的一个发展方向，而制冰降温技术的显著好处是在地面制冰，如此一来，能够提高排热的有效性，从而使制冷效率大大提升。总之，跟空调制冷降温技术进行比较，人工制冰降温技术的好处是降温效果显著、换热效率高，而其不足之处是维护成本高、系统复杂。

3 控制热源降温技术

一是控制机械热。矿井生产过程中必然存在的热源之一是机械热，根据各种发热机械，也存在各种机械热控制的手段。例如将单独的通风回路设计在机电室中，防止低机械效率机械的应用，将局部通风机安装在集中散热的位置，尽可能地在回风巷安装工作面大散热量的辅助设备，从而对机械热进行有效控制。如此的控制方式方便执行，也适宜在矿井存在大型机械设备的区域应用。

二是处理热水和热管道。具体的处理對策是：一是事先对热水进行疏放，通过局部绝热作用的管道向导入水仓或地面排放。二是在回风巷设计高温排水管道，以使排水管散出的热量被回风自热带走。三是改造明水沟为暗水沟，避免热水跟矿井下面的空气直接交换热，进而降低矿井风巷的温度。

三是是岩壁的绝热。岩壁的绝热属于短时间之内有效和直接降温、控制热源的方式，其适宜应用于高温度和较难迅速降温的地方。岩壁绝热在国内的实现需要应用防水性能优良的隔热材料（锅炉渣、聚乙烯泡沫等）喷涂岩壁。在实际测试之后发现，当矿井围岩温度在35摄氏度以上的情况下，这种对策能够降低巷道3摄氏度至5摄氏度的温度，以及降低工作面3摄氏度至3摄氏度的温度。如此的降温方式的好处是能够实现有效、直接的降温成效，特别是初期投入应用的阶段非常显著，其不足之处是成本高，在一定时期的应用之后会降低绝热能力。

四是是将水注入煤层当中。将钻孔设计在回采工作面周围的斜巷或平巷，将水注入到煤层钻孔当中，通过水压向要回采的煤层当中注入低温度的水，基于水分子扩散以及水压的影响之下，顺着煤裂隙方式渗透冷水且在空隙和裂隙当中储存，这样能够冷却回采工作面附近的岩体。如此的降温方式的好处是有效经济，应用普遍。其不足之处是难以执行，短时间的效果不理想。总之，将水注入煤层的方式在便于输送冷水和较小煤层密度的矿井适宜应用。

4 结语

综上所述，矿井的地温高、开采深、表土厚，工作面具备大容量的装置，而优化工作面的工作环境，特别是治理热害是确保矿井生产高效、安全、提升矿井经济效益的关键。为此，务必应用通风降温技术、冰冷降温技术、控制热源降温技术。只有如此，才可以实现煤矿生产的可持续发展。

参考文献：

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作者简介：徐珂（1990-），男，山东济宁人，本科，助理工程师，从事机电技术工作。endprint