孟村煤矿工作面热害治理技术

摘 要：为解决矿井开采深度的增加和采掘机械化水平的提高造成深井矿井热害日益严重的难题，孟村煤矿采取了增加风量、避开局部热源、预冷煤层、隔热措施、采取个体防护和机械制冷降温相结合的综合矿井热害治理技术解决了热害严重影响矿井安全生产、高效生产的难题，同时也保证了职工的身心健康。

关键词：煤矿;工作面;热害治理;高温

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.077

随着煤炭的不断开采，开采深度不断增加，矿井地热灾害问题越发严重。目前对于工作面高温处理主要采取的措施包括以下几种：一是降低机电设备散热;二是尽可能降低工作时间;三是加大风量等。同时，随着矿井大量使用大型机械设备，矿井开采延伸，开采强度增加，开采速度加快等也可能加大工作面的温度。

孟村煤矿401101工作面为矿井首采工作面，可采走向长度2090m，倾向长度180m，面积376200m2，可采储量504万吨，煤层底板标高为+255m～+325m。工作面共布置四条巷道，分别为运顺、回顺、措施巷和高抽巷。工作面地表以沟谷切割的塬、峁、沟壑为主，距离巷道顶板垂距657～737m。

1 矿井热害治理的措施

矿井热害治理主要采取以下两种措施：一是人工机械空调冷却;二是非人工冷却井下风流。具体的操作就是：增加通分量，改变原有的通风方式，机械制冷降温，隔绝高温围岩和预冷进风风流等。其中机械制冷降温分为：局部移动式空调机、地面集中式或井下集中式制冷方式、矿用空气制冷机和冰冷降温系统。

2 孟村煤矿401101工作面热源分析

孟村矿热源主要有围岩散热、井下涌水致热、煤层氧化发热、机电设备、人员、空气压缩热等。在进风井筒中，压缩生热是很重要的，尤其孟村煤矿矿井埋深较深;引起水平巷道中风流温度增加的主要原因是围岩散热，围岩与风流间的换热与两者的温度差，风速、围岩的导热率及巷道的表面积成正比，围岩的导热率越大则热量释放越多，围岩温度越高则散发热量也较多，对孟村矿井而言，原岩温度是造成矿井热害的主要因素。

此外，煤炭在运输过程中会与周围风流产生热交换，尤其是煤炭运输的方向与风向相反时;随着煤炭开采机械化水平的提高，机械设备用电量增加，设备的散热也增多，尤其在是综合机械化开采的工作面，环境温度受到机电设备散热的影响较大。同时，热源还包括管道散热等，但这些热源相对于其他主要热源来说，散热量较小，对矿井工作面影响较小。

3 孟村煤矿401101工作面热害治理措施

设计本着防、治结合的原则，根据现行的《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿井下热害防治设计规范》《煤矿安全规程》的有关规定，采取以下综合防治措施：

3.1 采用非机械制冷降温措施

（1）通风降温是降低工作面温度的主要措施之一，目的是增加工作面局部风速和供风量。通过增加通风设备能力和降低风阻等实现供风量增加。同时，采用水力引射器或增加压力来提高局部风速。

（2）采煤工作面采用后退式回采方式，减少采空区漏风量及散热。

（3）对机电设备硐室进行气象参数测定，如果超过限值，则风流应引入回风巷。

（4）在进风井进行喷水操作。通过冷水喷雾来降低矿井内的进风温度，实现工作环境气象条件改善。

（5）如热水管布置在进风巷道中应采取相应的隔热措施。

（6）机电设备如符合条件，尽可能的布置在回风巷道。

（7）采掘工作面进行防尘或支护工作时，尽可能采用冷水。

（8）在掘进工作面进行喷水和注水操作，对煤层进行预冷。

（9）采用隔热型支护材料。

（10）机电设备散发的热量用专用地沟排放、采用水冷电机。

（11）对于机电设备硐室，如果气象参数超标，应尽可能降低机械设备使用，采取相应措施防止围岩散热进入进风风流，并增加局部排热和增加供风量等措施。

（12）在熱害超标严重的区域，作业人员可暂时采用冷却服防护措施。

3.2 采用机械制冷降温措施

（1）冷负荷计算。在国内外高温矿井中，当采用加大风量、利用天然冷源、回避井下热源等非人工制冷降温措施后，矿井下主要作业地点的气象条件仍达不到现行《煤矿安全规程》规定的要求时，或不经济时，应采用人工制冷降温措施，即采用机械制冷。

本矿井单纯采用通风并不能达到《煤矿安全规程》规定要求，若进一步加大风量，在保证巷道风速不超限的基础上，巷道断面较大，支护较困难，且维护费用较高，因此，需借助机械制冷降温来达到降低井下温度的目的。

机械制冷降温方式：井下采用分散式空调降温系统。在需要降温的地点，如掘进工作面、大型机电硐室等附近建立小型的制冷站，对局部地区进行降温，使工作面温度低于26℃，机电硐室温度低于30℃。

（2）设备选型。因工作面相对需冷量较大，选用一台450kW闭式局部制冷机（如图1所示）安装在401101运输顺槽（如图2所示），局部制冷机通过蒸发器将空气的热量传递到蒸发器的制冷剂中，吸收冷量后的空气通过风筒送至工作面进行降温，以缓解工作面热害。经过热交换后的制冷剂被压缩机压缩后输入至冷凝器，经过冷凝器的过热的制冷剂与管程中冷却水进行热交换后又送到蒸发器。换热后的冷却水被加热成热水通过排水沟排至运顺水仓，进而排出。换热后的冷却水产生的热量可以忽略不计。

4 使用效果分析

制冷设备使用前后分别在工作面下隅角、工作面中部、工作面上隅角以及回风口设置了温度测点，并对使用前后的温度进行了观测记录，具体如图3～图6所示。

通过进风口温度平均下降7℃，工作面中部温度平均下降5℃，上隅角温度平均下降4℃，回风口温度平均下降4℃。有效的缓解了工作面高温环境。

5 结语

实践证明，孟村煤矿401101工作面，采取的增加风量、避开局部热源、预冷煤层、隔热措施、采取个体防护和机械制冷降温相结合的综合矿井热害治理技术，对于热海的防治效果显著，值得推广使用。

参考文献：

[1]苏明军.矿井热害与防治措施[J].煤矿机电，2007（05）.

[2]李莉，张人伟，王亮，彭担任.矿井热害分析及其防治[J].煤矿现代化，2006（02）.

作者简介：刘咸富（1985-），男，陕西汉中人，本科，工程师，主要从事矿井一通三防技术工作。