涡北煤矿井下热害治理技术研究
作者简介 【摘 要】摘 要
【期刊名称】中国科技信息 【年(卷),期】2012(000)002 【总页数】2 【关键词】关键词
陈新1 黄东海2 万利平1 邵志杰1
（1.淮北工业建筑设计院，安徽 淮北 235000；2.淮北矿业集团涡北煤矿，安徽 涡阳 233611）
通过井下实测矿井热环境参数和矿井煤岩地温分析，对目前国内运用的矿井制冷降温系统进行比较。介绍了涡北煤矿矿井降温系统工艺、配置及其运行情况，并对矿井降温系统降温效果进行了考察，认为整个矿井降温系统运转平稳，矿井降温系统对采掘工作面降温效果明显。 井下热害；矿井降温；机械制冷
1 矿井概述
涡北煤矿是淮北矿业集团在涡阳煤田新建的一座现代化矿井，距安徽省涡阳县城约4km。涡阳县属暖温带半湿润季风气候，其主要特征是：气候温和，雨量适中，雨热同步，光照充足，无霜期较长，光、热资源比较丰富。年平均气温14.6℃，极端最高气温41.2℃，历年平均日照时数为2327.4小时。
矿井在工业场地内布置主、副、风三个井筒。采用立井开拓，井下布置南北翼轨道、胶带运输机和回风大巷分区开拓，一个水平上、下山开采，水平标高-
640m，回风水平-460m。
矿井恒温带深度为30m，恒温带温度为17.1℃，根据井下地温实测数据，地温梯度为1.88～3.33℃/百米，平均为2.75℃/百米，-640m 水平地温为35℃。32煤层的测温深度460.96～915.14m，底板温度28.65～40.0℃。一级高温区（≥31℃）在-470m以下，-750m水平以下将达到二级高温区（≥37℃），-650m水平平均地温为34.8℃。82煤层的测温深度422.57～913.56m，底板温度27.4～44.7℃。一级高温区在-480m以下，-710m水平以下为二级高温区，-650m水平平均地温为35.5℃。
根据统计资料显示当井下气温高于30℃，相对湿度大于90%时，作业人员开始出现中暑现象，随气温升高而更趋明显。长期在此高温高湿环境下作业，作业人员的心情易于烦躁不安、注意力不集中、反应能力差、事故发生率增加。另根据《矿山安全条例》、《煤矿安全规程》及《矿山井巷工程施工及验收规范》中的相关规定，涡北煤矿井下降温势在必行。
2 降温方案的比较
目前国内运用的矿井制冷降温系统主要有以下三种类型：地面集中式制冷降温系统、井下集中式制冷降温系统、水源热泵式制冷降温系统。由于水源热泵式制冷降温系统多用于煤矿井下的局部降温，因此在选择降温方案时，只对前两种降温系统进行比较。
地面集中式制冷降温系统，将制冷站集中布置在地面，制冷站生产出的冷源（冰片）经井筒中的专用输冷管道输送到井下的融冰池，将一次高压冷冻水转换成二次低压冷冻水，再输送到采掘工作面，用空冷器冷却风流，提供冷风，降低环境温度。其优点是设备安装、维护容易；制冷机组无防爆要求；冷凝热
排放方便；用冷方式多样化；初期投资、维护费用低。其缺点是系统复杂，装机总功率大，能耗高；供冷管道长，系统冷量损耗大，制冷效率低。
井下集中式制冷降温系统，将制冷站集中布置在井下，制冷原理与地面集中式相似。其优点是系统简单，能耗较低；冷冻水在井下循环，系统供冷管道短，冷量损耗较小，制冷效率较高。其缺点是井下占用硐室较大，设备安装、维护难度高；制冷设备要防爆、防腐；井下制冷机组冷凝器侧要承受高压，对设备性能要求高，制冷机组对井下增加噪声污染和二次热污染；初期投资、维护费用较高。
通过对比，根据涡北煤矿井下环境湿度大，多尘、高温、对设备腐蚀性大以及考虑相关安全性等情况，最终确定采用地面集中式制冷降温系统方案。
3 矿井降温系统
3.1 矿井热源分析
3.1.1 围岩散热：井下未被扰动岩石的温度(原始岩温)是随着与地表的距离加大而上升的，其温度的变化是由自地心径向外的热流造成的。在一个不大的地区内，大地的热流是相当稳定的，一般为60～70mW/m2。原始岩温的具体数值决定于温度梯度与埋藏深度。围岩向井巷传热的途径有两个：一是借热传导自岩体深处向井巷传热；二是经裂隙水借对流将热量传给井巷。Q围 =K τ V τ（Tgu－TB）。
3.1.2 机电设备散热：目前我国煤矿井下所使用的能源，几乎全部采用的是电源。机电设备所消耗的能量除了部分用以做有用功外，其余全部转换为热能并散发到周围的介质中去。Q机=∮∑N。
3.1.3 氧化热和炸药爆破热：如硫化矿、煤等碎石都会氧化发热，若到达自燃阶
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