鮑店煤礦3.0 Mta新井設(shè)計含5張CAD圖.zip,鮑店煤礦3.0,Mta新井設(shè)計含5張CAD圖,煤礦,3.0,Mta,設(shè)計,CAD 深部高溫礦井熱害治理技術(shù)研究 摘要:本文主要介紹了我國高溫礦井的現(xiàn)狀，指出了治理高溫?zé)岷ΦV井在維護(hù)工人健康、提高生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全及其經(jīng)濟(jì)社會意義；詳細(xì)闡述了國內(nèi)外對于礦井熱害理論、技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并針對上述理論技術(shù)，指出了其存在的不足與改進(jìn)方向，進(jìn)而引出井巷噴注隔熱材料這一新型井下主動降溫方法，并對其進(jìn)行了初步的實(shí)驗探究，預(yù)計其將有廣泛的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：礦井高溫；熱害治理；噴注降溫 1問題的提出與研究意義 1.1我國高溫礦井現(xiàn)狀 隨著我國煤礦開采年限的增加，淺部資源逐步減少和枯竭，我國煤礦開采平均以8~12m/a的速度向深部延伸，尤其是近年來煤礦采用更先進(jìn)的開采技術(shù)和采掘機(jī)械，開采延伸速度呈現(xiàn)加大趨勢，東部以10~25m/a的速度發(fā)展[1～2]。目前一些礦井開采深度已達(dá)1000m以下，如開灤礦業(yè)集團(tuán)趙各莊煤礦十三水平開采深度達(dá)到1155m，新汶礦業(yè)集團(tuán)孫村礦開采深度達(dá)到了1300m，華豐礦開采深度為1070m，徐州礦務(wù)集團(tuán)的旗山礦開采深度為1032m，夾河煤礦開采深度達(dá)1100m，張小樓井開采深度己超過1100m?？梢灶A(yù)計，我國有大批礦井尤其是中東部地區(qū)礦井，將進(jìn)入1000m以下的深度。 二十世紀(jì)初國外許多國家逐漸出現(xiàn)了熱害問題，世界上礦井熱害最嚴(yán)重的是南非金礦，德國煤礦和前蘇聯(lián)煤礦[3]。南非是當(dāng)今世界開采深度最大的國家，南非的威特沃特斯蘭德盆地極深含金礦礁埋深達(dá)3500m~5000m[4]，斯太總統(tǒng)金礦的工作面深度超過3000m，原始巖溫高達(dá)63℃；德國的伊本比倫煤礦開采深度達(dá)1530m，巖溫高達(dá)60℃，前蘇聯(lián)的彼得羅夫煤礦工作面達(dá)1200m，原始巖溫達(dá)到52℃[5~7]。據(jù)我國煤田地溫觀測資料統(tǒng)計，百米地溫梯度為2～4℃/100m，隨著開采深度的逐步增加，深部礦井熱害問題已經(jīng)逐步凸顯。近些年來的文獻(xiàn)資料和統(tǒng)計資料表明[8~21]，我國已有140余個礦井出現(xiàn)了不同程度的高溫?zé)岷栴}，表1.1顯示了我國部分礦井的熱害情況，同時得到我國礦井熱害區(qū)劃圖1.1。 由圖1.1可見，我國高溫礦井主要分布在東部地區(qū)，其中熱害最為嚴(yán)重的區(qū)域，包含我國黃河以南、長江以北的東部各省份，主要是山東、江蘇、安徽和河南等省份。該地區(qū)開采深度較深，許多礦井開采深度超過800m，已探明未開采煤炭主要在800m~1500m之間，地溫梯度一般大于2℃/100m，礦內(nèi)巖溫一般高于30℃，典型礦區(qū)為徐州、兗州、新汶、永城、兩淮等。其次在河北、遼寧及內(nèi)蒙東部地區(qū)，開采深度相對較深，部分礦井開采深度超過600m，巖溫較高，部分礦井熱害現(xiàn)象比較嚴(yán)重，典型礦區(qū)為峰峰、開灤、鐵法、撫順等。長江以南的東部各省，熱害礦井主要分布在江西、福建和湖南東部。該地區(qū)開采深度較大，夏季江南潮熱氣候，井下熱害嚴(yán)重，典型礦區(qū)為萍鄉(xiāng)、豐城等。 表1.1 我國部分礦井熱害情況 礦井名稱 采深/m 工作面溫度/℃ 巖溫/℃ 地溫梯度/℃/100m /100m 徐州夾河礦 1200 36 40 1～2.5 徐州三河尖礦 1000 39 46.8 2.75～3.46 徐州張樓煤礦 1000 35 40.6 徐州旗山礦 1100 30 41.9 1.5～2.6 徐州張小樓礦 1200 33.5 1.7～2.7 大屯孔莊礦 1015 37 40.4 2.36～2.42 新汶孫村礦 1300 32 43.5 2.7 新汶?yún)f(xié)莊礦 1010 34 31 2～3 濟(jì)寧三號井 838 33 35.3 2.44～2.96 撫順老虎臺 715 33 38～42 3.6～4.2 撫順東風(fēng) 800 33 30 2.7～4.6 長廣牛頭山 937 34 40.5 2.28 淮南潘一礦 650 36 37 3 淮南潘三礦 810 36～40 43 3.42 淮南顧橋礦 800 36 40.1 3.08 淮南丁級礦 826 34～40 43 2.52～4.02 平媒五礦 909 35 50 3.3～4 平媒八礦 650 34 33.6 3.4 義馬躍進(jìn)礦 930 31.5 33 1.92 河北大城煤田 1100 33 57 3.3～6 圖1.1 我國礦井熱害區(qū)劃圖 1.2礦井熱害危害性分析 1)危害工人健康 礦井高溫環(huán)境對井下作業(yè)人員的健康帶來了極大的危害。研究表明，人長時間處在高溫環(huán)境中生理調(diào)節(jié)機(jī)能將發(fā)生嚴(yán)重障礙。表現(xiàn)在： (1)體溫升高，參與人體代謝的各種酶隨著體溫升高其活性減弱，破壞體內(nèi)熱平衡，造成代謝紊亂。 (2)溫度過高，引起體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)障礙，中樞系統(tǒng)特別是大腦皮層的負(fù)擔(dān)加大，降低其興奮性，同時引起條件反射活動的紊亂，加深抑制過程，甚至發(fā)生高級神經(jīng)活動的病理變化。 (3)高溫作業(yè)使體表血管擴(kuò)張，輸送皮下血管的血量增多，相應(yīng)輸向內(nèi)臟的血量減少，返回心臟的血量減少，血壓降低，脈搏加快，再加上大量出汗，體內(nèi)缺水，血液的粘滯度增大，從而影響心臟的功能。 (4)在高溫環(huán)境從事重體力勞動，呼吸淺而急促，氧氣供應(yīng)不足，肺功能的負(fù)擔(dān)增加。如果長期處于這種環(huán)境，會引起肺功能職業(yè)病。 在高溫環(huán)境中，尤其從事重體力勞動時，容易出現(xiàn)體溫升高，代謝紊亂，心跳加快，心律失常，血壓升高等現(xiàn)象，人體失去熱平衡，易造成熱虛脫、熱衰竭、熱驚厥、中暑等熱病，嚴(yán)重甚至危及生命。另外，礦工長期在高濕的礦井下作業(yè)，會使人患上風(fēng)濕病、皮膚病、皮膚癌、心臟病及泌尿系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等疾病，還會使人產(chǎn)生心緒不寧、心情浮燥，誘發(fā)人精神方面的疾病，嚴(yán)重影響礦工的身心健康。 2)降低生產(chǎn)效率 長期在井下高溫高濕環(huán)境中作業(yè)，容易破壞體內(nèi)熱平衡，造成代謝紊亂，引起體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)障礙，中樞神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)，出現(xiàn)精神恍惚、疲勞、渾身無力、昏昏沉沉等狀況，這是礦山勞動生產(chǎn)率低下的主要原因。據(jù)大量的高溫礦井統(tǒng)計：采掘工作面氣溫每超過標(biāo)準(zhǔn)(26℃) 1℃時，勞動生產(chǎn)率將下降6~8%；氣溫升至32℃時生產(chǎn)率降低5%左右，升至34℃將會降低50%。許多高溫礦井夏季工人的出勤率明顯降低，勞動生產(chǎn)率顯著下降，有的甚至被迫停產(chǎn)。我國高溫礦井的勞動生產(chǎn)率都較低，有的甚至僅為30%~40%。 3)威脅生產(chǎn)安全 長時間處于高溫高濕的作業(yè)環(huán)境中，會使作業(yè)人員對周圍的注意力、判斷力及反應(yīng)能力逐漸減退，疲憊乏力、精神煩躁、精力不集中，從而增加了事故的發(fā)生率。表1-2顯示了礦井溫度與事故率的關(guān)系。據(jù)日本北海道7個礦井的調(diào)查資料，30~34℃的工作面事故發(fā)生率比30℃以下高1.5~2.3倍。 表1.2 礦井溫度與事故率的關(guān)系 作業(yè)地點(diǎn)氣溫/℃ 27 30 32 33 工傷頻次/次/千人 0 150 300 450 同時礦井高溫可引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸、煤炭自燃等重大災(zāi)害事故，給礦井安全生產(chǎn)帶來極大威脅。目前礦井高溫已成為與瓦斯、煤塵、火災(zāi)、水災(zāi)并列的重大自然災(zāi)害。 4)我國礦內(nèi)氣候標(biāo)準(zhǔn) 我國《煤礦安全規(guī)程》中第108條對煤礦井下的作業(yè)環(huán)境提出了明確的規(guī)定： (1)生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃，機(jī)電設(shè)備銅室的空氣溫度不得超過30℃； (2)在超溫的個別地點(diǎn)，經(jīng)采取加大風(fēng)量、局部降溫等措施后，仍超過本條文所規(guī)定的空氣溫度時，報省(區(qū))煤炭局批準(zhǔn)，可以適當(dāng)超過空氣溫度的規(guī)定，在超溫地點(diǎn)的工作人員應(yīng)縮短工作時間，并給予高溫保健待遇； (3)采掘工作面的空氣溫度超過30℃、機(jī)電銅室的空氣溫度超過34℃時，必須停止作業(yè)； (4)新建、改擴(kuò)建礦井設(shè)計時，必須進(jìn)行礦井風(fēng)溫預(yù)測計算，超溫地點(diǎn)必須有制冷降溫設(shè)計，配齊降溫設(shè)施。 1.3 礦井熱害研究意義 1)礦井工人健康、生產(chǎn)效率、安全意義 由上一小節(jié)的分析可知，人長時間處在高溫環(huán)境中可能使人產(chǎn)生一系列生理功能的改變，嚴(yán)重影響礦工的身心健康；高溫礦井勞動生產(chǎn)率低下且嚴(yán)重影響礦井安全。所以，治理礦井熱害，適度降低礦井溫工人作業(yè)環(huán)境溫度，可以保護(hù)工人的健康，提高勞動生產(chǎn)率，減少礦井安全事故。 2)經(jīng)濟(jì)社會意義 中國煤由地質(zhì)總局第三次全國煤炭資源預(yù)測，在全國5個賦煤區(qū)、85個含煤區(qū)、542個煤田/煤產(chǎn)地中，共圈定了2554個預(yù)測區(qū)，預(yù)測總面積39.3X104km2，垂深2000m以淺的預(yù)測資源量為4.55 X 1012t，垂深1000m以淺的預(yù)測資源量為1.84X1012t，垂深600m以淺的預(yù)測資源量為0.94X 1012t。埋深大于1000m的占全國預(yù)測總量的59.5%。河北、山西、內(nèi)蒙古、江蘇、安徽、山東、河南、陜西等重要產(chǎn)煤省(區(qū))，埋深1000m以下的預(yù)測資源分別占該省(區(qū))預(yù)測總量的65.5%~92.4%，說明這些產(chǎn)煤地區(qū)埋藏較淺的煤炭資源潛力已經(jīng)有限，深部煤炭資源所占的比例非常高。深部資源的開采，可以解決東部沿海省份煤炭資源的缺口?？梢哉f，深部高溫礦井開采技術(shù)，在一定程度上決定著我國的經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和國家安全戰(zhàn)略的實(shí)施。 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1 國外研究現(xiàn)狀 在礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，由于開采時間長、礦井深，熱害問題出現(xiàn)較早。據(jù)資料文獻(xiàn)記載，最早研究礦井高溫問題是1740年在法國Belfort地區(qū)的礦山進(jìn)行的低溫測定。二十世紀(jì)初，許多國家逐漸出現(xiàn)了礦井熱害問題，開始了高溫礦井的基礎(chǔ)研究及降溫技術(shù)研究。1915年，巴西的莫勞·約里赫金礦建立了世界上第一個礦井空調(diào)系統(tǒng)，在地面建立了集中制冷站，把空調(diào)器應(yīng)用于井下。隨后，南非在1919年也開始了礦井風(fēng)流熱力學(xué)規(guī)律的研究。二十年代，礦內(nèi)熱環(huán)境的最初理論開始形成。1923年，英國的彭德爾頓煤礦是第一個在采區(qū)安設(shè)制冷機(jī)，冷卻采面風(fēng)流，首開局部制冷先河。同年，德國Heise Drekopt假定巷道壁面溫度為穩(wěn)定周期變化，解析分析圍巖內(nèi)部穩(wěn)定的周期變化，提出了調(diào)熱圈概念，此成果是礦內(nèi)熱環(huán)境問題研究領(lǐng)域的最初理論。三、四十年代，礦井風(fēng)溫預(yù)測計算理論開始發(fā)展。在1939-1941年間，南非Biccard Jappe連續(xù)發(fā)表了四篇關(guān)于“深井風(fēng)溫預(yù)測”的論文，提出了風(fēng)溫計算的基本思想，被稱為近代風(fēng)溫預(yù)測計算的基礎(chǔ)。 二十世紀(jì)五十年代礦井風(fēng)溫計算理論進(jìn)一步發(fā)展。1951年英國的Van Heerden[35]、日本的平松良雄[36]，1952年德國的K?nig等人結(jié)合平巷圍巖與風(fēng)流熱交換，在理想條件下提出圍巖調(diào)熱圈溫度場的理論解。1953年，南非首次在洛博爾礦安裝大型風(fēng)流冷卻設(shè)備。同年蘇聯(lián)學(xué)者提出較精確的不穩(wěn)定換熱系數(shù)和調(diào)熱圈溫度場計算方法。1955年平松良雄又提出圍巖與風(fēng)流組成體系的傳熱方程式隨時間變化的風(fēng)流溫度的近似計算法。六十年代，采用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行風(fēng)溫預(yù)測的計算。1961年蘇聯(lián)的Bopo∏aB、1966年德國的Npttrot等人采用數(shù)值計算方法來描述調(diào)熱圈溫度場。1964年Mücke用圓板狀試塊測定巖石穩(wěn)態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)。1967年Sherrat在現(xiàn)場對一段巷道強(qiáng)制加熱，實(shí)測圍巖中的溫度分布，從實(shí)測值與理論計算值對比中求出一些熱參數(shù)。同年，南非的Starfield[42]等人初步探討論述了潮濕、有質(zhì)交換條件下的熱交換規(guī)律。在此期間，南非也開始采用了大型礦井集中式空調(diào)，蘇聯(lián)、日本等國的礦井也隨后應(yīng)用制冷降溫。礦井降溫理論開始向?qū)嵱没姆较虬l(fā)展。七十年代，一些礦內(nèi)熱環(huán)境工程的系統(tǒng)專著逐漸問世，形成了學(xué)科理論體系。1974年日本的平松《通風(fēng)學(xué)》，1977年ⅢepσaHъ的《礦井熱環(huán)境調(diào)節(jié)指南》，福斯的《礦井氣候》等都對礦井降溫理論做了較系統(tǒng)的闡述。隨著學(xué)科研究的發(fā)展，礦井降溫技術(shù)的各方面都提高到一個新水平，問題的研究也深入到解決最核心的采掘工作面、井筒等降溫問題。西德從1970-1980年，制冷能力劇增15倍。日本從1975-1985年，制冷機(jī)總的制冷能力達(dá)到4528MW，制冷系統(tǒng)亦向大型化發(fā)展，單個系統(tǒng)的最大制冷量已達(dá)50MW。 進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以后，美國、蘇聯(lián)、德國、日本、南非、捷克、匈牙利、波蘭和保加利亞等國都爭相進(jìn)行該學(xué)科的研究工作，著重分析了風(fēng)流與圍巖間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)、熱濕比、當(dāng)量熱導(dǎo)率與濕度系數(shù)等關(guān)鍵系數(shù)。內(nèi)野健一差分法求得不同巷道形狀，巖性情況下調(diào)溫圈的溫度場，并提出了考慮入風(fēng)溫度變化、有水影響條件下的風(fēng)溫計算式。南非的Starfeld等也提出了更為精確的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)的計算式。到八十年代末，國內(nèi)外對礦井風(fēng)溫的預(yù)測精度均達(dá)到了1. 5℃的高水平。1985年11月，南非金礦首次將冰送入井下，利用冰的溶解熱 (80Kcal/Kg)吸熱制冷，冰用量僅為同一冷卻用水量的1/5，此制冷系統(tǒng)能力達(dá)628MW。9 0年代，德國已有28對礦井采用了空調(diào)降溫，制冷能力達(dá)256MW。 目前，國外礦井降溫技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)和趨勢是： 1)建立了系統(tǒng)的礦山熱力學(xué)的理論體系，并應(yīng)用其解決采礦工程中的一些重大技術(shù)問題，例如礦床的合理開采深度，合理的開拓系統(tǒng)和開采程序，以及合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)和供風(fēng)量等。 2)應(yīng)用高科技手段來解決礦井降溫的重大技術(shù)問題，如三管式能量轉(zhuǎn)換裝置，板式蒸發(fā)器，可調(diào)速水泵以及內(nèi)隔熱保冷管道等;應(yīng)用智能化控制系統(tǒng)來控制礦井降溫系統(tǒng)，使礦井降溫系統(tǒng)始終處在優(yōu)化的狀況下運(yùn)行。 3)礦用制冷設(shè)備性能良好，運(yùn)行安全可靠。板式蒸發(fā)器的使用，可將冷水溫度降到0℃左右。大型冷水機(jī)組無故障運(yùn)行時間可達(dá)70000h，最高可達(dá)成120000h。 4)礦井傳冷技術(shù)發(fā)展日新月異。礦用空氣冷卻器，由20世紀(jì)60年代以前的翅片管式，80年代的板管式到光管式，80年代后期到90年代各國都在試圖用噴淋式或混合式。 2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國礦井降溫工作在二十世紀(jì)五十年代初就開始了地溫考察和氣象參數(shù)的觀測。六十年代，在淮南九龍崗礦采用小型制冷設(shè)備進(jìn)行礦井降溫，并取得較好的降溫效果。七十年代，原中國煤炭部在中國科學(xué)院地質(zhì)研究所等單位的協(xié)助下，對平頂山八礦、棗莊陶莊礦、淮南九龍礦等許多礦井，有計劃地進(jìn)行了系統(tǒng)觀測，用數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法提出了風(fēng)溫預(yù)測數(shù)學(xué)模型。楊德源將國內(nèi)外學(xué)者研究的成果與自己的工作實(shí)踐相結(jié)合，提出了礦內(nèi)風(fēng)流熱力計算方法。 八十年代后期礦井降溫學(xué)科理論開始形成較完整的體系有關(guān)高校的礦山通風(fēng)和安全相關(guān)專業(yè)也加強(qiáng)了熱環(huán)境工程的課程和研究內(nèi)容，科研單位也以此為研究課題進(jìn)行了大量的研究，公開發(fā)表了眾多學(xué)術(shù)論文和專著，例如，岑衍強(qiáng)等編著的《礦山熱環(huán)境工程》、余恒昌主編的《礦山地?zé)崤c熱害治理》、嚴(yán)榮林等主編的《礦井空調(diào)技術(shù)》等，這些研究成果極大的豐富和發(fā)展了我國礦井降溫理論體系。1986年，國務(wù)院頒發(fā)了《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》將地溫條件評價的有關(guān)規(guī)定納入相應(yīng)條文。 九十年代，高溫礦井降溫技術(shù)逐步應(yīng)用，其中主要是礦井空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。1990年，平頂山八礦建立了第二個井下集中降溫系統(tǒng)，開展了綜合性降溫技術(shù)研究。1992年孫村礦又在井下集中制冷的基礎(chǔ)上，在-800m水平的降溫設(shè)計中采用了地面集中制冷系統(tǒng)，設(shè)備選用了二臺國產(chǎn)的LSLGF-2000型冷水機(jī)組，二臺德國產(chǎn)的WKMZ-1500型冷水機(jī)組，涉及制冷量達(dá)5.5MW，高低壓換熱器也從德國進(jìn)口，該系統(tǒng)總投資為2032萬元，是我國當(dāng)時最大的礦井集中空調(diào)系統(tǒng)。1993年7月，平頂山礦務(wù)局科研所和原中國航空工業(yè)總公司第609研究所聯(lián)合研制成KKL101礦用無氟空氣制冷機(jī)。1995年，山東礦業(yè)學(xué)院陳平等提出用壓氣引射器與制冷機(jī)相結(jié)合進(jìn)行礦井空調(diào)。在此之前，我國采用的制冷設(shè)備主要是以氟里昂和氨為制冷劑的冷水機(jī)組。1996年，韓學(xué)廷提出了礦井降溫冷源與煤礦熱電冷聯(lián)產(chǎn)的理論。1998年，撫順煤科院研制出我國第一臺礦用可移噴淋式空冷器，產(chǎn)冷量128KW。2003年孫村煤礦在深井降溫設(shè)計中采用了冷水直接噴射制冷和裸管熱交換制冷的方式，取得了很好的效果，該項成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。目前，一些學(xué)者正致力于世界上比較先進(jìn)的深井降溫冰冷卻系統(tǒng)的研制。 近年來，許多學(xué)者在礦山熱害防治及降溫技術(shù)的研究上做出了卓越的貢獻(xiàn)。孫樹奎等人研究了埋深對煤礦巷內(nèi)溫度場分布的影響。周西華[49]等人通過對礦內(nèi)風(fēng)流與巷壁換熱過程的理論分析，得出了圍巖與風(fēng)流的不穩(wěn)定對流換熱系數(shù)的解析式、理論解和實(shí)用式，導(dǎo)出了風(fēng)流溫度變化和圍巖調(diào)熱圈的計算方法。從能量和質(zhì)量守恒定律出發(fā)，提出了礦井風(fēng)流場模型，通過數(shù)值模擬，初步得出了礦井回采工作面與掘進(jìn)面風(fēng)流速度場、溫度場與采煤機(jī)對回采工作面風(fēng)流熱力性質(zhì)的影響。 左金寶在對圍巖與風(fēng)流熱濕交換理論研究的基礎(chǔ)上，利用井巷壁面潮濕度系數(shù)處理壁面水分蒸發(fā)問題，并對對流放熱系數(shù)和圍巖與風(fēng)流不穩(wěn)定換熱系數(shù)的計算進(jìn)行了研究，建立了高溫礦井風(fēng)溫預(yù)測模型；將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到了風(fēng)溫預(yù)測中，提出了風(fēng)流熱狀況預(yù)測方法。胡華軍以孫村礦為研究對象，重點(diǎn)就煤巷風(fēng)溫預(yù)測、井巷風(fēng)流熱濕交換及配風(fēng)量進(jìn)行了研究。蘇昭杜采用反演算法確定了井巷圍巖與風(fēng)流的散熱、導(dǎo)熱等系數(shù)和基本參數(shù)。吳強(qiáng)采用有限元法分析了掘進(jìn)工作面散熱規(guī)律。鄧軍對工作面采空區(qū)溫度場分布特征進(jìn)行了模擬分析。張樹光針對熱害影響下的巷道溫度分布規(guī)律進(jìn)行了研究，分析了風(fēng)流和滲流禍合作用下圍巖的溫度場和溫度矢量分布。肖林京利用ANSYS的FLOTRAN CFD模塊模擬分析了工作面溫度場分布的一般規(guī)律，并通過優(yōu)化計算獲得了空冷器最佳安裝位置。劉冠男等利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型分析了高溫高濕礦井風(fēng)流溫度特征，并對噴淋霧化降溫效果進(jìn)行了數(shù)值模擬，為工作面降溫方案的設(shè)計提供了理論依據(jù)。 由于我國礦井降溫工作的起步較晚，資金不足，同發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，目前在熱害治理方面存在的主要問題是： 1)對礦井熱環(huán)境的評價依據(jù)及方法在一定程度上缺乏科學(xué)依據(jù)。 2)如何經(jīng)濟(jì)、高效、持續(xù)地將井下工作地點(diǎn)的惡劣氣候條件改善到合乎要求的水平。由于礦井空調(diào)降溫的費(fèi)用甚高，僅在采用加強(qiáng)通風(fēng)等措施無效時方可采用。 3)目前在礦井空調(diào)領(lǐng)域中從事研究的單位和研究人員雖然較多，但缺乏全面系統(tǒng)的規(guī)劃來協(xié)調(diào)指導(dǎo)各方面的工作。 4)熱礦山的設(shè)計、管理尚缺乏規(guī)范性的依據(jù)，已建成的礦井空調(diào)系統(tǒng)的管理工作有待加強(qiáng)，許多重大問題尚待研究解決。 5)國產(chǎn)的制冷設(shè)備質(zhì)量有待提高。在空冷器、高低壓換熱器、冷卻塔及其他有關(guān)器材的研制和新產(chǎn)品開發(fā)方面沒有連續(xù)工作的研究力量。 3 井下高溫?zé)嵩捶治? 3.1地?zé)嵊绊? 地?zé)崾亲钪匾纳罹疅嵩?，?jù)研究，深井巖層放熱占井下熱量的48%。巖層劃分為變溫帶、恒溫帶和增溫帶，其中，恒溫帶以下的巖石溫度隨深度增加而增加，當(dāng)采掘作業(yè)將巖石暴露出來以后，地?zé)岜銖膸r石中釋放出來。原巖放熱是深井礦山的主要熱源之一，當(dāng)井下空氣流經(jīng)圍巖時，兩者發(fā)生熱交換，從而使井下空氣溫度升高。 3.2熱水涌出的影響 涌水對氣溫的影響有兩個方面：一是熱水在流經(jīng)巷道的過程中對空氣傳導(dǎo)熱，導(dǎo)致空氣溫度升高；二是熱水蒸發(fā)，吸收空氣熱量，有利于降低氣溫。但前者占主導(dǎo)。 3.3 空氣下行壓縮升溫 地面空氣經(jīng)井筒進(jìn)礦井內(nèi)，由于受到井筒空氣柱的壓力而被壓縮，空氣到達(dá)井筒底部時，其所具有的勢能轉(zhuǎn)化為熱能。試驗研究結(jié)果表明:空氣每下降100m,氣流溫度升高約0.4℃一0.5℃，空氣壓縮放熱占井下熱量的20%。 3.4機(jī)電設(shè)備放熱及局部風(fēng)機(jī)壓縮熱 由于現(xiàn)代化礦井，機(jī)械化程度高，電器設(shè)備的數(shù)量越來越多。機(jī)電設(shè)備的輸入功率中，其有效功率轉(zhuǎn)化為熱使其風(fēng)流升溫。不僅如此，有效功率克服摩擦所耗的那部分能量也轉(zhuǎn)化為熱傳給風(fēng)流。 3.5化學(xué)反應(yīng)放熱 煤和含煤、含碳、含硫圍巖及支護(hù)材料的氧化散熱，也是局部氣溫升高熱源之一。錨噴支護(hù)的掘進(jìn)頭，噴涂混凝土?xí)r，水泥和速凝劑凝結(jié)作用放熱，也影響礦井空氣溫度。 3.6爆炸放熱 井下炸藥爆炸具有兩重放熱性，一方面在爆破時期內(nèi)迅速向空氣及圍巖放熱，形成一個較高的局部熱源;另一方面炸藥爆炸時傳向圍巖中的熱又以圍巖放熱的形式在一個較長的時期內(nèi)緩慢地向礦內(nèi)大氣釋放出來。 3.7采運(yùn)中的煤、矸放熱 采、掘工作面中采落下來的煤和矸石溫度接近圍巖的初始溫度，在其井下運(yùn)輸過程中，煤和研石將自身熱傳遞給風(fēng)流，引起風(fēng)流溫升。 3.8其他放熱 地面氣溫影響和井下操作人員放熱等。 4熱害的治理 我國《煤礦安全規(guī)程》第102條明確規(guī)定：生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃，機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過30℃，否則應(yīng)采取降溫或其它防護(hù)措施。針對礦井熱源，各國有熱害的礦山都采取了不同的防治措施。主要是非制冷空調(diào)降溫和冷空調(diào)降溫。 4.1非制冷空調(diào)降溫 4.1.1通風(fēng)降溫 增加風(fēng)量法。增加風(fēng)量可以大大降低空氣的含熱量，是一種有效的降溫方法?？刹捎孟铝写胧?shí)現(xiàn)：減少風(fēng)阻；防止漏風(fēng)；加大通風(fēng)機(jī)能力；采用合理分風(fēng)與輔助風(fēng)路通風(fēng)法；加強(qiáng)通風(fēng)管理等。但是，風(fēng)量的增加不是無限制的，它受規(guī)定的風(fēng)速和降溫成本的制約。據(jù)現(xiàn)場增風(fēng)降溫的經(jīng)驗，高溫工作面的風(fēng)量最低限應(yīng)為800-1000m3/min.。 采場通風(fēng)形式。采場通風(fēng)有多種形式，但以能抑制采空區(qū)熱氣串入工作面和增加工作面有效風(fēng)量的形式降溫最有利。采場下行通風(fēng)時，礦巖運(yùn)輸方向與風(fēng)流同向，這樣使礦巖運(yùn)輸過程中放出的熱量和水蒸氣，以及運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)電設(shè)備散熱等不再返回工作面，從而大大改善工作面入風(fēng)流的空氣狀態(tài)。此外，新鮮風(fēng)流從巖溫較低的上水平進(jìn)入采區(qū)，從圍巖獲得的熱量也相對較少。 4.1.2合理的開拓方式降溫 開拓方式不同，入風(fēng)線路長度不同，因此，風(fēng)流到達(dá)工作面的風(fēng)溫也不同。一般情況下，分區(qū)式開拓可以大大縮短入風(fēng)線路長度，降低入風(fēng)流到達(dá)工作面前的溫升。 4.1.3充填采礦法降溫 應(yīng)用充填采礦法有利于采場降溫，這是因為減少了采空區(qū)巖石散熱的影響，采空區(qū)漏風(fēng)量大大降低，同時，充填物還可大量吸熱，可起到冷卻井下空氣的作用。 4.1.4減少熱源法 1)巖層熱的控制。主要方法有：采用隔熱物質(zhì)噴涂巖壁；防止圍巖傳熱；巷道保持適當(dāng)?shù)母稍?；提高風(fēng)速以提高空氣冷卻能力；預(yù)冷礦層等。2)機(jī)械熱的控制。主要方法有：機(jī)電硐室獨(dú)立通風(fēng)；擇用輔助風(fēng)機(jī)并選擇適當(dāng)?shù)奈恢?；避免使用低效率機(jī)械等。3)熱水及管道熱的控制。主要方法有：超前疏排熱水，并用隔熱管道排至地面；或經(jīng)過有隔熱蓋板的水溝導(dǎo)入水倉；將高溫排水管和熱壓風(fēng)管敷設(shè)于回風(fēng)道；或?qū)嚎s空氣冷卻后再送入井下等。4)爆破熱的控制。井下采掘爆破產(chǎn)生的熱量，一般在爆破后不久即由回風(fēng)道排到井外，為免受其影響，通常將爆破時間與井下人員的工作時間分開。 4.1.5 個體防護(hù) 在礦工分散的井下高溫作業(yè)地點(diǎn)，不便采取集中降溫措施時，可采用個體防護(hù)措施。例如，澳大利亞布里斯班的昆士蘭大學(xué)研制成功兩種新型冷卻工作服。實(shí)驗結(jié)果表明，當(dāng)使用水冷卻工作服時，人體出汗率可減少25%；當(dāng)使用空氣冷卻工作服時，人體出汗率可減少35%。即使溫度高達(dá)40℃，這種工作服仍可將溫度調(diào)節(jié)到適合人體的溫度。 4.1.6 其它措施 其它礦井降溫措施，有全礦性的，如進(jìn)風(fēng)井口噴水；利用進(jìn)風(fēng)巷道巖層調(diào)熱圈冷卻風(fēng)流；利用凍結(jié)井筒的凍結(jié)壁，自然解凍做空調(diào)冷源等。局部性措施如噴霧、放置冰塊、利用壓風(fēng)引射器通風(fēng)、利用空氣調(diào)節(jié)器降溫等。 4.2 空調(diào)制冷降溫 礦井空調(diào)降溫是空調(diào)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的一個新領(lǐng)域。當(dāng)采用非空調(diào)降溫措施仍無法達(dá)到所要求的作業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或不經(jīng)濟(jì)時，應(yīng)考慮使用空調(diào)降溫技術(shù)。人工制冷降溫是目前國內(nèi)外普遍采用的降溫措施。人工制冷降溫技術(shù)關(guān)鍵是制冷、輸冷、傳冷與排熱，以及降溫系統(tǒng)及其控制。 4.2.1制冷 從世界上第一臺制冷機(jī)的產(chǎn)生到現(xiàn)在，已有近200年的歷史-我國從50年代末開始制造制冷機(jī)，但將制冷設(shè)備用于礦井僅有70余年的歷史。由于煤礦井下空氣中含有瓦斯、煤塵等可燃易爆氣體，因此，要求制冷機(jī)所用的制冷劑必須符合無毒、不可燃和無爆炸危險的要求。目前國內(nèi)外廣泛采用的制冷劑為氟里昂，這種制冷劑雖然符合煤礦井下的特殊要求。但其散放到大氣中對臭氧層有破壞作用，世界上已逐步限制使用氟里昂制冷，80年代后各國都在努力研制新的制冷劑來代替氟里昂。在有高溫蒸汽、高溫水等余熱的地方可采用吸收式制冷機(jī)。獨(dú)聯(lián)體國家共22個礦采用了溴化鋰吸收式制冷機(jī)，利用礦井瓦斯燃燒作為熱源。 4.2.2 輸冷 在大范圍的礦井降溫工程中，制冷站制取的冷量大都通過管道用水作為載冷劑進(jìn)行輸冷。在管道 輸冷技術(shù)中，主要解決兩個問題，即降低供冷量損失與降低管道的阻力損失，鑒于井下空氣濕度大，巷道中有淋水，管道敷設(shè)條件差及搬運(yùn)困難等原因，保冷材料要由防腐（防銹’層、隔熱(保冷層、防潮層(又稱空氣阻凝層和保護(hù)層組成)。目前，國內(nèi)外常用的礦用保冷材料以泡沫塑料 制品為主。主要有聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、苯酚甲醛、聚異氰脲酸酯及脲醛等泡沫塑料。利用冰塊輸冷，目前在南非已由試驗向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化。80年代初期對南非金礦的降溫系統(tǒng)分析表明，井深達(dá)3000m(其井下地?zé)釛l件相當(dāng)于我國煤礦1500m深的井下條件時，用冰塊輸冷較用水輸冷有利。井越深，這種優(yōu)點(diǎn)越突出。在向井下輸同樣的冷量時，冰的質(zhì)量、耗量約為水的1/5。 4.2.3 傳冷 如何有效地將制取的冷量傳遞給風(fēng)流，這是礦井降溫中的重要環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外在傳冷方式上主要有以下幾種： 1)表面式空氣冷卻器傳冷； 2)噴淋式空冷器傳令； 3)其它傳冷方式傳冷。 4.2.4 排熱 如何有效地排除制冷機(jī)的冷凝熱，是維持制冷機(jī)正常運(yùn)行、提高礦井降溫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵技術(shù)之一。制冷機(jī)安設(shè)在地面時，排熱問題比較簡單，容易解決；當(dāng)安設(shè)在井下時，排熱問題比較復(fù)雜，且難以解決。目前世界上許多井下大型降溫系統(tǒng)都是利用回風(fēng)流排熱。這是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。利用井下回風(fēng)流排熱的主要方式有： 1)在井下水平巷道中建立噴淋硐室； 2)利用井下暗立井建立垂直冷卻塔； 3)為了適應(yīng)井下小型制冷設(shè)備的排熱要求，制造出可移式水冷卻器。 集中制冷降溫系統(tǒng)分為三種基本類型，即地面集中、地下集中和地面與井下分別設(shè)制冷站的聯(lián)合系統(tǒng)。用哪一種，要根據(jù)礦井的具體條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較和系統(tǒng)優(yōu)化確定。由于礦井逐步向深部延深，地溫高，回風(fēng)溫度也高，利用回風(fēng)流排熱困難。因此，集中制冷站由井下轉(zhuǎn)移到地面將成為發(fā)展趨勢。 5井巷噴注隔熱材料降溫 伴隨深部資源的開采而來的熱害問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了礦井工人的健康、礦井的生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)，深井熱害問題亟待解決。而降溫技術(shù)就是深部高溫礦井開采技術(shù)的必不可少的一環(huán)。 目前國內(nèi)外礦井巷道降溫主要采用機(jī)械制冷空調(diào)技術(shù)，存在設(shè)備投資大、能耗高、管理復(fù)雜等缺點(diǎn)。噴注隔熱降溫是基于減少熱量傳遞到巷內(nèi)的主動降溫思想，不但節(jié)能環(huán)保，而且投入少、成本低。因此，深井開采的降溫問題還遠(yuǎn)未得到很好的解決，無論是降溫理論還是降溫技術(shù)尚需進(jìn)一步深入研究。 基于此，萬志軍教授提出向巷道圍巖裂隙中注入與巷壁噴射隔熱漿料相結(jié)合的方法控制井巷熱害的方法具有重要意義和導(dǎo)向作用，該方法將礦井的隔熱降溫與深部巷道支護(hù)技術(shù)結(jié)合，再輔以適當(dāng)?shù)耐L(fēng)降溫和人工制冷降溫等降溫技術(shù)，可以有效解決高溫深井熱害問題，并起到節(jié)能降耗的效果。本人在萬志軍教授的指導(dǎo)下也對該方法進(jìn)行了初步的實(shí)驗探究。 5.1井巷噴注隔熱材料降溫實(shí)驗裝置設(shè)計方案 5..1.1設(shè)計方案的提出 引起礦井高溫的主要因素有以下幾個方面：圍巖散熱、機(jī)電設(shè)備散熱、氧化散熱、風(fēng)流自壓縮等。礦井熱害主要是受圍巖散熱的影響，并且隨著開采深度的增加，圍巖散熱的比例會上升。所以，控制巷道圍巖散熱，是解決巷道熱害的根本。由于高溫?zé)岷ΦV井開采深度較大，圍巖承受應(yīng)力增大，塑性變形和流變明顯，造成圍巖裂隙發(fā)育、頂板下沉、底鼓、兩幫移近量加大等現(xiàn)象。 在深入分析國內(nèi)外控制礦井熱害理論與技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出采用向巷道圍巖裂隙中注入與巷壁噴射隔熱漿料相結(jié)合的方法控制井巷熱害的方法。 通過自主研發(fā)的井巷噴注隔熱材料降溫實(shí)驗裝置，研究隔熱降溫的效果，全面認(rèn)識深井巷道圍巖及裂隙對巷內(nèi)溫度環(huán)境的影響，噴漿、注漿隔熱降溫的機(jī)理、效果，為下一步工業(yè)性應(yīng)用提供理論及技術(shù)依據(jù)。 本設(shè)計采用主動的隔絕井巷主要熱源的方式，可以與通風(fēng)降溫和人工制冷降溫等被動降溫方式相結(jié)合，綜合解決高溫深井熱害問題。 為了模擬巷道不同圍巖條件（圍巖不含預(yù)制裂隙、裂隙發(fā)育程度、噴漿厚度、注漿、圍巖溫度變化等）下，圍巖與巷內(nèi)空間的熱交換過程。設(shè)計研究了井巷噴注隔熱材料降溫實(shí)驗裝置，該裝置包括：巷道熱環(huán)境模擬裝置，恒溫加熱裝置，測溫裝置。 5.1.2 巷道模擬裝置 為較準(zhǔn)確的模擬巷道圍巖環(huán)境及井巷內(nèi)溫度環(huán)境，取一塊長寬高比為200×20×300mm的砂巖，砂巖與井下圍巖熱導(dǎo)率相近；此砂巖板作為巷道的一個巷幫，用隔熱板與砂巖板圍成一長方體，此長方體長寬高比為100×10×300mm，板間用泡沫膠粘結(jié)，有縫隙處用隔熱材料涂抹，直至形成封閉的巷內(nèi)空間。通過加熱此長方體的砂巖面來模擬巷內(nèi)熱環(huán)境。實(shí)驗主體裝置見圖5.1。 實(shí)驗裝置模型圖 圖5.1實(shí)驗主體裝置 如圖5.1，中間部分為加熱水箱，依靠加熱器給水箱中的液體加熱直至恒定在設(shè)定溫度，水箱的兩側(cè)緊貼模擬巷道的砂巖板，模擬巷道一個面為砂巖，其他面為隔熱板的封閉空間，設(shè)定不同的溫度并保持至巷內(nèi)溫度恒定，通過溫度計測定巷內(nèi)各點(diǎn)溫度，以此來模擬巷內(nèi)熱環(huán)境。 5.1.3 恒溫加熱系統(tǒng) 恒溫加熱裝置分為水箱加熱裝置和控溫系統(tǒng)。 1)水箱加熱裝置 水箱長寬高比為300×300×300mm，內(nèi)置加熱器給水箱內(nèi)液體加熱，小攪拌器用來攪拌箱內(nèi)液體，使其溫度均勻。由于水箱兩長板的溫度與水箱內(nèi)液體無論是升溫時還是恒溫時都一致，水箱兩邊的模擬巷道實(shí)驗邊界條件完全相同，有利于對比實(shí)驗的準(zhǔn)確性。 2)控溫系統(tǒng) 控溫系統(tǒng)包括XMT-SF50S雙屏智能溫控儀、PT100熱電阻和交流接觸器，將其組合成控溫系統(tǒng)，溫控儀將溫度都控制在40℃，當(dāng)溫度比設(shè)定溫度小時（左表顯示測量溫度為39.9℃），為加熱狀態(tài)，指示燈不亮；當(dāng)溫度比設(shè)定溫度大時（左表顯示測量溫度為40.1℃），為非加熱斷電狀態(tài)，指示燈亮。 其中XMT-SF50S智能溫控儀見，使用先進(jìn)的CPU芯片，是高性能抗干擾、高可靠性、操作簡單的溫度自動控制系統(tǒng)。技術(shù)指標(biāo)：儀表精度±0.2℃，冷端補(bǔ)償誤差≤±2℃，功耗≤3W。圖中所示為控溫儀正控制溫度在40℃，下表顯示為設(shè)定的控制溫度，上表顯示為測定實(shí)際溫度。溫控儀連接交流接觸器和PT100熱電阻實(shí)現(xiàn)對水箱溫度的實(shí)時控制。用熱電阻測量水箱內(nèi)液體溫度，并將溫度信號傳輸給溫控儀，當(dāng)水箱溫度高于溫控儀設(shè)置溫度時，溫控儀輸出信號，交流接觸器斷開，水箱加熱停止；當(dāng)水箱溫度低于溫控儀設(shè)置溫度時，交流接觸器收到溫控儀信號吸合，加熱開始。使得水箱內(nèi)水溫保持恒定。 圖5.2恒溫加熱系統(tǒng)系統(tǒng) 5.1.4 溫度測量和采集系統(tǒng) 采用CENTER304測溫儀測溫，測溫系統(tǒng)如圖5.3，是以K-type熱電偶溫度感測器為Sensonr的數(shù)位溫度計，可記憶16000個數(shù)據(jù)，具有四位數(shù)液晶顯示器，測量精度在0.1℃。通過在隔熱板鉆眼將測溫儀探頭插入模擬巷道空間內(nèi)，測量模擬巷道不同點(diǎn)的溫度，并與計算機(jī)進(jìn)行連接輸出。 圖5.3 測溫系統(tǒng) 為了保證測溫的準(zhǔn)確性，需在測溫前標(biāo)定測溫儀。標(biāo)定方法：將測溫儀探頭放在室溫和一個恒定的溫度點(diǎn)，讀5~8組溫度值；測得水銀溫度計的誤差在0.1~0.2℃，測溫儀誤差較大，調(diào)整了測溫儀的修正值之后，得到的溫度值與溫度計誤差在0.2℃以內(nèi)。 5.2井巷噴注隔熱材料降溫實(shí)驗裝置實(shí)驗方案及效果分析 5.2.1實(shí)驗方案及實(shí)施 首先安裝溫控系統(tǒng)、模擬巷道和測溫系統(tǒng)。安裝完成之后對各個系統(tǒng)進(jìn)行初步的加熱調(diào)試，檢測測溫和控溫準(zhǔn)確度，模擬巷道的封閉性。 檢測完畢后開始對比實(shí)驗，為了減少實(shí)驗的誤差，在水箱600×500的兩面密貼模擬巷道的砂巖部分，一組傳熱對比實(shí)驗可以同時模擬兩種巷道圍巖情況 1)圍巖不含預(yù)制裂隙與圍巖含一條預(yù)制裂隙的巷道傳熱比較 水箱一邊模擬巷道砂巖保持原有狀態(tài)，另一邊砂巖切出一條長300mm寬5mm深10mm的裂隙，裂隙位置在砂巖中間，將二者進(jìn)行對比實(shí)驗。 2)一條預(yù)制裂隙圍巖注漿與圍巖含三條預(yù)制裂隙的巷道傳熱比較 將上一組實(shí)驗的一條預(yù)制裂隙圍巖注入隔熱材料，同時將模擬圍巖不含預(yù)制裂隙的卸掉，安裝上割有三條預(yù)制裂隙的砂巖組成的模擬巷道，裂隙尺寸與上一組一條預(yù)制裂隙的尺寸相同，三條裂隙在砂巖中間每50mm一條，并列排開。 3)噴漿厚度不同的巷道傳熱比較 將兩塊砂巖涂抹隔熱材料，隔熱材料厚度分別為5mm和10mm，等隔熱材料晾干成型后，在四周粘貼上隔熱板模擬巷道，將隔熱材料一面放入模擬的巷道中，將砂巖一面貼在水箱上加熱。 實(shí)驗過程中五分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，平行于巷道砂巖壁在水箱兩面的模擬巷道中各布置3個溫度測點(diǎn)，巷道中部每隔150mm布置一個測點(diǎn)。將水箱溫度分別控制在30、35、40、45、50、55和60℃。當(dāng)某一個圍巖溫度點(diǎn)下的巷道溫度基本穩(wěn)定時，調(diào)節(jié)溫控儀所控制的溫度標(biāo)準(zhǔn)，使水箱溫度上升至下一個溫度段，并記錄在升溫過程中模擬巷道內(nèi)的溫度變化。分別分析巷道圍巖裂隙傳熱規(guī)律、噴射隔熱材料降溫規(guī)律、注入隔熱材料降溫規(guī)律。部分規(guī)律圖如下所示： 圖5.450℃時噴厚變化影響圍巖及巷道中心溫度規(guī)律 圖5.550℃時注漿與裂隙巷道溫度比較 圖5.6 50℃時注漿與裂隙巷道溫差比較 5.2.2實(shí)驗效果分析小結(jié) 通過對比實(shí)驗得出：含預(yù)置裂隙巷道溫度升高較快，然后變慢達(dá)到穩(wěn)定，裂隙對巷內(nèi)溫度升高影響較大，平均比無裂隙巷道高出1.28℃；裂隙的注漿隔熱效果比較顯著，注漿巷道比含裂隙巷道溫度平均低1.33℃；噴厚較大的模擬巷道，巷內(nèi)溫度平均低1.53℃。 5.3 應(yīng)用實(shí)例 結(jié)合淄礦集團(tuán)唐口煤礦井下巷道實(shí)際情況進(jìn)行降溫設(shè)計。唐口煤礦南部輔助運(yùn)輸大巷需冷量為289kW，考慮冷損失20%和備用系數(shù)10%計算，得到地面制冷需375.7kW。由巷道圍巖放熱占總放熱量的57%計算，圍巖對熱環(huán)境的影響在164.73kW，與計算的巷道圍巖及裂隙傳熱速率169.05kW基本接近。噴注隔熱材料后圍巖傳熱減少至23.7kW，此時，南部輔助運(yùn)輸大巷需冷量為圍巖傳熱量與其他熱源散熱量之和，為119.07kW。如果考慮注漿噴漿后裂隙熱水的阻隔，減少了裂隙熱水對巷內(nèi)熱環(huán)境的影響，按熱水對巷內(nèi)溫度影響占10%計算，總需冷量降低至90.17kW?？紤]冷損失和備用系數(shù)，得到地面制冷需117.221kW。噴注式隔熱降溫與輸冰水制冷系統(tǒng)相結(jié)合，可節(jié)省68.8%的制冷能耗，降溫效果更加顯著，實(shí)現(xiàn)了熱害礦井降溫的節(jié)能減排。 5.4 結(jié)論及應(yīng)用前景 1)結(jié)合深部礦井圍巖裂隙發(fā)育及圍巖溫度高導(dǎo)致熱害嚴(yán)重等具體實(shí)際，首次提出噴射隔熱材料與注入隔熱材料相結(jié)合的降溫方法。 2)結(jié)合巷道實(shí)際與實(shí)驗室具體情況，自主研制了巷道熱環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，包括恒溫加熱系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)及模擬巷道系統(tǒng)。 3)對比研究了圍巖不含預(yù)制裂隙與圍巖含預(yù)制裂隙，圍巖預(yù)制裂隙注漿與圍巖含多條預(yù)制裂隙以及不同圍巖噴漿層厚度等條件下的巷內(nèi)溫度環(huán)境，得到了裂隙注漿與不同噴漿厚度的降溫效果的初步研究成果。 4)采用的井巷噴注隔熱材料的技術(shù)與礦井支護(hù)技術(shù)結(jié)合便于操作，普通礦井工人都能操作控制。 5)噴注的隔熱材料采用普通的珍珠巖、粉煤灰等與礦用噴漿料混合使用，價格低廉，來源廣泛，可以滿足礦井大量使用需要。 淄博礦業(yè)集團(tuán)唐口煤礦原始巖溫37℃，地壓較大，巷道支護(hù)困難，裂隙發(fā)育。針對巷道的高溫?zé)岷?，設(shè)計了噴注隔熱材料降溫與現(xiàn)有冰水降溫系統(tǒng)相結(jié)合的降溫方式。 6 參考文獻(xiàn) [1]何滿潮．深部開采工程巖石力學(xué)的現(xiàn)狀及其展望．中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會編．第八次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集．北京：科學(xué)出版社，2004，88-94 [2]蘭貴枝．孟加拉國巴礦建井期間降溫措施的探討．煤炭科技，2001，4（5）：13-15 [3]金雙林，楊思光．三河尖煤礦高溫高濕環(huán)境的治理技術(shù)．煤礦安全，2005，36（2）：20-21 [4]周應(yīng)江，儲方?。录V210807綜采工作面熱害治理．礦業(yè)安全與環(huán)保，2003，30（4）：54-65 [5]李鵬，周繼禎，趙延湘．孫村礦井熱源分析及通風(fēng)降溫經(jīng)濟(jì)可采深度確定．煤礦安全，2003，34（12）： 16-18 [6] Yuan Liang．Study on Critical，Modern Technology for Mining in Gassy Deep Mine]．Journal of China University of Mining&Technology，2007，17（2），226-231． [7]陳安國．礦井熱害產(chǎn)生的原因、危害及防治措施．中國安全科學(xué)學(xué)報，2004，14（8）：3-6． [8]李光天．高溫作業(yè)對人體健康的影響．勞動安全與健康，2000．1．