矿井热害的治理方法及效果
(4)建议今后在条件具备的工作面开展煤柱稳定性观测,为深部条带开采尺寸优化设计,提高资源回收率提供井下第一手基础数据。
参考文献:
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规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社,1981.
[2] 徐乃忠.沛城煤矿城下急倾斜厚煤层条带开采研究[D].
徐州:中国矿业大学,1993.
[3] 吴 健.对发展综采放顶煤技术的几点意见[J].煤炭科学
技术,1996(1).
作者简介:徐乃忠(1961-),男,博士,高级工程师,江苏建湖人,现在煤炭科学研究总院从事特殊采煤与开采沉陷理论及应用研究工作。
收稿日期:2001-11-08;责任编辑:曾康生
矿井热害的治理方法及效果
李振顶,彭辉仕
(平顶山煤业(集团)有限责任公司五矿,河南平顶山 467091)
摘 要:叙述五矿己三采区的热害状况,分析了高温原因,提出了可行的降温措施,取得了显著效果。
关键词:井下降温;措施应用;效益;效果
中图分类号:TD727 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2002)12-0022-03 Method and result of underground mine thermal pollution control
LI Zhen ding,PE NG Hui shi
(No 5Mine,Pingdingshan Coal Mining Group Corp.Ltd.,Pingdingshan 467091,China)
平顶山煤业(集团)有限责任公司五矿,为设计生产能力120万t/a大型矿井,现有3个生产采区,其中,己三采区是热害采区。己三采区现有2个综采工作面,1个炮采工作面,一般配置4~5个掘进工作面。采掘工作面气温全年都超过28 ,夏季一般为31~34 ,个别高达35 ,空气相对湿度94%~100%,是平顶山煤业(集团)有限责任公司高温热害最严重的采区之一。造成己三采区热害的主要原因是:采深大,最深处达-909 m;岩温高,-450m标高处为42 ,-650m标高达50 。!热水涌出或淋水,例如在己三皮带下山施工中有一出水点,水温达42 ,流量30~ 40m3/h;己17-23061、己17-23071采煤工作面的顶板砂岩裂隙水,放顶后流出,水温达40 ,水量约30m3/h。
热水经工作面和进风巷时,使风流加湿加热,作业环境潮湿闷热,严重危害工人的身体健康。据统计,1995年6~8月份,该采区采煤一队职工湿疹患者达210人,晕倒35人次,约为近10年以来全国煤矿井下中暑晕倒人数的总和。
从出现高温热害至今,在平煤集团公司五矿和技术中心及武汉煤炭设计院科技人员的共同努力下,结合己三采区的热害特点,因地制宜的采用了改变通风方式,增加风量,热水隔热集中排放,采面空调等方法后,采掘工作面的气温降到?煤矿安全规程#规定的标准,降温效果明显,经济效益和社会效益显著。
1 通风降温
1 1 增加风量
在工作面出现高温热害,但不严重时,采取更换己三采区主要通风机,采区总进风量由5500 m3/min提高到8000m3/min,因此采煤工作面风量增加到1000m3/min以上,掘进工作面则采用高效
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对旋局部通风机,配用大直径风筒,风量增加到300m3/min,实测资料表明,增加风量采掘工作面的气温可降低1 5~2 4 。但当进风距离过长,围岩温度过高,有高温热水涌出或淋水时,增加风量的降温效果往往不佳。
1 2 下行通风
下行通风即把采煤工作面进风的流动方向与煤岩运出的方向由逆向(上行风)改为同向(下行风),煤(岩)在运输过程中释放出的热量和机电设备的散热不再加热进风流,相对逆向通风方式而言,风流经过采面时温度较低。
1997年7~11月,在己17-23111和己17-23151采煤工作面改上行风为下行风后,平均气温由32 8 降低到31 ,其中采面温度进风口由31 1 降低到29 ,中间由32 8 降低到31 ,出风口由34 6 降低到33 ,平均降幅1 8 。 但下行通风方式不利于工作面内的瓦斯排放,另外,运输机电设备都处在回风流中,给生产带来了不安全因素。因此,采用下行通风时,必须要有相应的安全措施。
2 热水隔热排放
独立排放热水,降低进风流的温度,在己三采区局部有淋水,涌水的巷道内,采用加导管疏排淋水和水泵疏排涌水至-450m中部水仓,然后通过排水系统至地面,为避免排水管、水沟对进风流进行加热,一般选用隔热效果较好的塑料管或玻璃钢管,排水沟加盖板并密封,该措施实施后,大巷的进风流温度降低1 左右。
3 劳动卫生措施
为防止在热害工作面作业人员中暑等热疾病发生,采取了2项措施:在人员集中的地方,设置防爆电热饮水机;!配发全棉短袖上衣及短裤工作服,以利人体散热。
4 机械制冷降温
4 1 KKL101空气制冷机局部降温
该机主要由涡轮膨胀机、水冷却器、水分离器、限流环、消音隔热风筒以及控制仪表等组成(如图1)。工作原理是:来自井下干管的压缩空气经降压限流后把空气降低到0 2MPa(表压),然后进入涡轮机进行升压、冷却、膨胀制冷,输出-30 的低温空气,再由消音隔热风筒送往掘进工作面降温。安装在距工作面450m处。在供气压力0 2MPa供风量18m3/min,冷却水量1 5t/h 时,开机40min后,就把掘进工作面的气温由34 降到24 8 ,作业条件大大改善。随着开机时间的延长,掘进工作面的降温范围逐步扩大,迎头降温幅度最大,一般为6~8 ,距掘进工作面越
远降温幅度越小。
图1 KKL101空气制冷机原理示意
为了将己三采区采掘工作面的气温控制在回采规定的标准之内,在综合考虑其他方法的基础上,由平煤集团技术中心与有关单位合作开发成功矿用防爆冷水机组,决定建立五矿己三采区井下集中空调系统,供四头两面空调之用,工程分期施工完成。
4 2 井下集中制冷系统
该系统主要由矿用防爆制冷机、高压空冷器、隔热输冷管道、冷却塔等组成。如图2所示。制冷站设在己三采区回风井底附近的一段平巷内,1996年至1998先后安装防爆冷水机组2台,总制冷能力为1300kW,制冷机制出6~8 的低温冷水,由隔热管道输送到工作面附近的空冷器中产生冷风,再返回制冷机循环使用。冷却后的风流由隔热风筒送到工作面;用于空调制冷机的冷凝热,由冷却水带到地面排到大气中。
4 2 1 矿用防爆制冷机
新研制的矿用防爆制冷机,首次解决了我国矿用制冷机的防爆技术难题,已获得防爆认证。非标防爆制冷机特点是防爆性好,运行平稳,冷量无级调节,有过冷、断水等多各保护,最大外形尺寸:长3 8m、宽1 4m、高1 7m。非标防爆制冷机组主要技术参数见表1。
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图2 井下集中降温系统示意
表1 非标防爆制冷机组主要技术参数
标准工况制冷量 kW
蒸发器
进、出水
温度
流量
m3?h-1
冷凝器
进、出水
温度
流量
m3?h-1
100017,710032,38300
4 2 2 矿用高压空冷器
在矿井降温系统中,末端设备(空冷器)的性能直接影响空调地点的效果。己三采区集中空调系统选用新开发的HPSCC-50型矿用高压组合式空冷器,主要技术参数:产冷量50kW;进水温度8 ;出水温度18 水量5~7m3 min;进风量温度34 ;出风量温度22 ;处理风量250m3 min;外形尺寸1 93m%0 67m%0 94m;主要特点:体积小,重量轻,安装灵活方便、换热性能好可任意组合。
4 2 3 冷凝热排放系统
井下集中空调系统的难点之一,是冷凝热排放问题,己三采区集中空调系统,利用2种方式排放冷凝热;井下回风系统排热经喷淋冷却系统排到回风流中。!地面冷却塔排热,制冷机的冷凝水通过管道输送到地面,冷却塔排出热能。
4 2 4 降温效果
井下集中空调系统,自建成运行以来,先后对己17-23071、己17-23111、己17-23101采煤工作面和己三泄水巷、己17-23180机风巷、皮带下山下延掘进工作面供冷降温,都取得明显的效果。己17-23101采煤工作面,降温前,采掘工作面进口气温为30 4 /29 8 (干/湿),出口气温为33 /32 2 ;降温后采面进口气温为26 8 /26 ,出口气温为29 /28 ,工作面平均28 /
27 ,降温效果显著。
5 结 语
五矿己三采区从1993年出现高温问题以来,因地制宜,利用不同降温方式,均取得了较好的经济效益和社会效益。
(1)通风降温几乎不用专职管理人员,但当通风距离过长,围岩温度过高,并有高温热水涌出或淋水时,采用通风降温方式往往效果不佳,一般只能降低1 5~2 。
(2)局部制冷降温,如KKL101矿用空气制冷机等,只适用于掘进工作面降温,但其初期投资较少,见效快。
(3)井下集中制冷降温,适用于全矿井降温或一个采区。优点是服务范围大,使用年限长,降温幅度大,效果明显,单位制冷量功耗小,管理方便;缺点是初期投资大,系统复杂,建设周期长。一般是在采用其它降温方式达不到要求时,才采用集中制冷降温方式。
实践证明,采用集中制冷降温方式是目前高温矿井治理热害最有效的手段。
作者简介:李振顶(1965-),男,河南郏县人,工程师,现任平顶山煤业(集团)有限责任公司五矿生产副矿长。
收稿日期:2000-07-17;责任编辑:李军涛
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