浅谈煤矿高温热害防治技术研究

2021-11-26叶志

魅力中国 2021年36期

叶志

（陕西彬长胡家河矿业有限公司，陕西咸阳 713602）

煤矿每年都会增加开采的深度，平均在-600 到-800 米开采深度，而比较深的矿井能够达到一千米。而矿井正在以100-250 米每十年的速度进行发展，不难看出再过二十年，很多煤矿的深度都会达到-1000 到-1500米左右。而随着逐渐增加的开采深度，使得巷道与工作面温度增加，一方面会对工作人员的身心健康造成损害，降低百分之三十到百分之四十左右的劳动效率。有相关研究说明，当工作面温度在26 到30℃时，其劳动效率只有0.8，高于30℃的温度时，其效率只有0.7。另一个方面，矿井发生事故的概率是常温时候的3.6 倍左右。所以，分析研究煤矿高温热害的防治技术是非常重要的。

一、传统降温技术

（一）非人工降温技术

1.改善通风方式

在生产阶段，矿井风流温度是和矿井的通风设计以及部署有着很大的关系，通俗地讲就是要想有效控制井下空气温度，就必须合理有效的设计矿井通风方式，这样才能对通风量以及通风风率进行增加，以此来对井下的湿度与温度进行改善。这是较为常用的一种非人工降温技术，但是优化通风方式与增加风量都离不开围岩温度与井下进风温度等指标的影响，这种方式不能适应所有环境，在开采深度到达一定程度之后其降温的效果会大大减弱，如果只应用通风方式进行降温，那么在高温热害严重的矿井中，其降温的效果不是很明显。

2.控制热源降温

（1）岩壁隔热。可以在岩壁上喷涂聚乙烯泡沫，膨胀珍珠岩，锅炉渣，硬质氨基甲酸泡沫以及其他隔热材料，比如喷涂一层10 毫米厚的聚氨酯泡沫其隔热效果就比较好。岩壁隔热只在热害较为严重的位置应用，当作一种辅助降温的手段。

而国外采用硬质氨基甲酸泡沫，泡沫作为隔热材料，井下温度在35℃以上的情况下，可以使得巷道温度降3-4.5℃左右，工作面温度可以降2-3℃左右。但是隔热材料一段时间会失效，所以现阶段急需一种低传热系数并且要适用井下施工的隔热材料。

（2）热水及管道热的控制。超前把热水进行疏放，并且通过隔热管道排到地面。在回风巷设置高温排水管以及热压风管。把明水沟改成暗水沟，减少热水散热量，能够降低0.7%的井巷风温。

（3）机械热的控制。要把机电酮室进行独立通风，并且要特别注意安装辅扇的位置，在回风巷进行的布置工作面的辅助设备，低效率机械要尽量避免使用。

（4）煤层注水预冷煤体。在煤矿中，利用斜巷或者平巷来布置钻孔，在即将回采的煤层中利用水的压力把冷冻水注入其中，通过压力水在煤体裂缝中进行扩散，渗透，并存储在裂缝以及空隙中，以此来对煤体的水分进行增加，冷却回采工作面周围的岩体。煤层在一定的条件之下进行预冷，其经济效益以及有效性要比使用制冷设备更好。还有就是把喷雾洒水装置安设在工作面的回风隅角处，然后把冷冻水利用喷嘴在温度比较高的回风隅角处进行喷洒，从而对风流的温度进行降低。

（5）采空区注浆。对采空区进行注浆填充管理顶板，一个方面能够对采空区顶板岩石的冒落进行减少，并减少其散热量。另一个方面就是填充采空区之后，会很大程度的降低采空区的漏风情况，进而对其漏风所带的热量进行减少。除此之外，把冷水通过上层采空区进行注入，能起到降低下层煤层的热量。

（6）采空区构筑挡风墙。通过采空区漏风流场的变化情况，可以在其内部每隔30 米-50 米左右构筑一个挡风墙，从而对采空区漏风的情况进行减少，能够有效地对其带入的热湿量进行控制。通过测定漏风，能够对采空区的漏风情况进行减少，从而能够对工作面的湿度与温度有效地进行降低。

（二）人工降温技术

1.人工制冷水降温技术

其矿井空调技术就是制冷水技术的核心，在矿井下通过对压缩制冷机进行合理的布置，利用制冷机可以降低与缓解高温情况。虽然氟利昂能够破坏臭氧层，但是现阶段不能完全丢弃。而对于人工制冷降温的技术关键是排热，制冷，传冷，输冷及其他。而对于这个过程，现阶段主要是通过喷淋式空冷器以及表面式空冷器来进行实现。

2.人工制冰降温技术

其原理是在工作面均匀的铺洒冰块，而冰块通过吸收热量融化盛水，以此来对热量的交换进行实现，从而能够降低空气温度。

3.个体防护技术

煤矿不同其矿内的环境也是不一样的，在气候与外部恶劣的条件下，有一些降温技术不适合采用，再有就是因为经济条件的原因，不能直接使用风冷却方式，与此同时要对旷工冷却服正确穿戴进行保证，从而能够对个体保护效果进行提高，这么做主要是当人体不能承受矿内温度时，能够有效地进行热量阻绝，以免和人体直接进行对流，而在生产时工作人员所产生的热量也能传输到冷却服中。

二、现代降温技术

（一）深井HEMS 降温系统

对于深井开采高温热害控制开发出了一套深井HEMS 降温系统，该系统的主要原理就是利用现有矿井涌水，从中提取冷量，然后和工作面高温空气进行换热，以此使得工作面的湿度与温度有效地进行降低。该系统包含了利用涌水作为冷源的HEMS-I 系统，高压转化系统HEMS-PT，远程温度数据监测系统以及降温降湿HEMS-Ⅱ系统。与国外对比，该系统降温技术不管是降温供风方式，能量获取能力，还是降温降湿的效果，在国际上都是比较先进的。运行该系统之后，能够使得工作面降低4-6℃左右的温度，其效果比较显著。

（二）热管降温技术

分离热管输送技术是根据分离氨系统延伸而来，其主要的原理就是直接在地表上设置中央制冷站，在井下设置蒸发器。这样设置的好处是，在上部设置制冷站能够方便维护和管理，并且能够把热管中的冷凝热排到地面，并且克服了井下余热污染的问题，而在下部设置蒸发器能够对冷媒水的利用率进行提高，这就使得排水费用有效地进行减少，有效地控制了冷损量。

（三）矿井压气蒸发冷却技术

蒸发冷却是对水汽化潜热进行合理的应用，利用水分蒸发吸收热量，以此来降低缓解高温的情况。根据相关的文献说明，高压冷空气有膨胀吸热降温，吸湿降低温球温度，冷空气升温吸热对环境温度进行降低这三种降温能力。

（四）压缩空气制冷技术

压缩空气制冷技术是通过限流环来对空气进行压缩，把空气的压力减少0.18MPa-0.22MPa 之间，之后进入压气机进行增压，而涡轮中空气膨胀的输出功就是压气机的推动力，在对空气进行增压时，其温度也会逐渐增加，压气机出口中的空气经过热交换使得空气温度与压气机进口时温度差不多，之后再根据膨胀机把冷却的空气进行膨胀，一般膨胀之后，空气的温度能够降到-30℃左右。然后再把-30℃的冷风利用隔热减噪风筒混合热风之后导入掘进面中。