论文部分内容阅读
摘要：本文通过对综掘工作面巷道高温热害的调查，分析了巷道高温产生的影响因素，制定了切实可行的非机械式降温措施，为同类矿井采取有效降温措施提供了有益的借鉴。
关键词：综掘；高温；热害；治理；
Pick to: this article through to the comprehensive tunneling face high temperature thermal damage investigation, the article analyses the influence factors of high temperature of roadway, formulated the practical mechanical cooling measures, for the similar mines to take effective cooling measures provides the beneficial reference.
Keywords: comprehensive tunneling; High temperature; Thermal pollution; Governance;
中图分类号：TD822文献标识码：A
一、矿井热害概况
三河尖煤矿位于徐州西北90km处，设计生产能力为120万t/年，2004年实际产量为171.6万t，为立井单水平开拓方式，主采水平为-700m。矿井通风方式为中央分列式通风，通风方法为抽出式，主、副井进风，南风井回风，南风井安装有两台上海鼓风机厂生产的GAF-26.6-15.8-1型轴流式风机, 7月份矿井应进风量8896m3/min，实进风量9731m3/min，矿井有效风量率为85.6％，矿井总排风量9975m3/min，矿井通风能力182.61万吨/年，水柱计读数为2058Pa，风机静压为2036.03Pa，矿井等积孔4.4m2，属通风容易矿井，但该矿井地温较高，根据钻孔测定资料，平均地温梯度刘、吴庄区为3.06℃/100m，三河尖区为3.24℃/100m。
二、综掘巷道风流热力测定
掘进工作面是井下主要高温工作地点，7434综掘巷道供风距离1460m，采用FBD-5.6/2*15KW的对旋风机供风，局供风量为1200m3/min，迎头风筒出口风量为187 m3/min，如图一，，掘进工作面由于供风距离远，并受风量限制，巷道内各种热源不能及时有效地排出，特别是综掘机的使用，更加大了机电设备的散热，使掘进工作面迎头风流显著升高，仅综掘机造成的温升就达0.6℃。
1-乏风流，2-东四东轨道巷，3-辅助风机及辅助风筒，4-新鲜风流，5-主风机及主风筒，6-7411轨道巷
三、掘进工作面高温热害产生原因分析
（一）地温影响
三河尖矿区具有完整的地壳热结构：基底壳、沉积壳、披盖壳，第四系较厚，平均220m，起着较好的隔热保温作用；煤系基底及基底壳的变质岩热导率高，起到良好的导热作用，易把下部的热量传导上来，而在煤系地层聚集了大量的热量。三河尖井田位于丰沛复向斜中的滕鱼背斜向西南的延伸部分（龙固背斜）；位于下盘的三河尖井田基底相对抬高，刘吴庄断层和丰沛复向斜、龙固背斜共同组成了一个良好的聚热构造。
（二）地质构造影响
7134轨道巷综掘工作面位于F7断层附近，深部奥灰水通过断层裂隙进入煤层中，地下水与围岩热交换已达平衡，水温达39℃，与岩温基本一致。
（三）机电设备散热
综掘工作面机电设备较多，该掘进工作面设备功率总和为450KW，散热量明显增加，通过测定，机电散热量占总的掘进工作面的散热量的30％左右。
（四）巷道采用锚梁网支护，煤层暴露于巷道空气中，煤层氧化和煤巷散热也是造成掘进巷道温度较高的因素之一。
（五）地面温度直接影响井下各采掘工作面的温度，在冬天，井口大巷中的温度一般在17℃，到夏天进口大巷中的温度则在25℃左右，到达各用风地点后，则温度则达到30℃左右，迎头温度则更高。
（六）西一采区通风路线长，仅进风流就达4200m，再加上巷道供风，到达掘进迎头处的实际供风距离已达6000m以上，空气流动与巷道壁摩擦产生大量的熱量，带入各采掘工作面内。
（七）三河尖煤矿主采水平为-700m，风流进入井下后，由于空气压缩释放热量，进一步提高了空气中的温度。
（八） -700西大巷和西二运输下山，安装了3200m的强力皮带，处在西一采区的整个进风流中，在冬天时风流混合处的温度已达25.2℃，夏天时温度则达29.6℃，导致7134综掘工作面局扇供风处的温度就已高达29.6℃，进一步恶化了气候环境。
（九） 综掘工作面一般为长距离巷道，西一采区供风距离最长可达1900m，个别职工责任心不强，为了降低自己工作地点的温度，经常出现撕风筒现象，使迎头供风量出现不足现象，长距离的独头供风使风筒受热面积大，热负荷增大，热量难以排出。风流在折返流动中受到长距离巷道的围岩散热作用，在掘进巷道的中部到掘进开窝口位置大部分区域风流保持了高温，对工人的身体健康有很大的影响。
四、热害治理
（一）加大全风压巷道处的风量
增加风量是矿井最经济的降温手段之一。加大风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改善人体的散热条件，增加人体的舒适感。但增风降温并不总是有效的，当风量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。
（二）在高温掘进工作面采用双风机双风筒通风方式，主风机采用功率大一点的风机，风筒接至迎头，确保迎头风量满足，辅助风机采用FBD-5/2*5.5KW的风机，风筒延接800m左右，接至掘进巷道中部最热的地点，不仅使工作面的风流温度下降，而且使整个新掘进巷道的风流温度都有明显的降低，避免了工人撕风筒现象，有效地改善了井下工作环境，取得了显著的经济和社会效益。
（三）选择合理的矿井通风系统
从降温角度出发，在今后设计确定通风系统时，一般应考虑下列原则：
1、尽可能减少进风路线的长度。
2、尽量避免煤流与风流反向运行,尽量将运输上山和运输巷设置为回风巷，机电设备设置在回风流中。
3、各胶带上下山采取独立供风，仅作为采区的辅助进风巷道，避免进见流风温升高。通过我矿对-700西大巷和西二运输下山的测定结果，西大巷出风口温度比辅巷温度高5.2℃，相差较大，因此有必要对各胶带上下山进行独立供风
（四）隔热疏导
1、管道和水沟隔热。压风管路采取密封隔热措施。有热水排出地点的水沟全部封闭，尽量减少水沟内的热水散热。
2、井下发热量大的大型机电峒室应独立回风。对各采区机电峒室、绞车房、变电所全部采取独立通风，避免使整个采区进风流增温。
（五）其它措施
1、煤层注水预冷煤体
2、进风流中安装净化水幕
3、个休防护，将工人班中补充白开水改为含电解质的高温保健饮料，对强重体力劳动采取轮换作业，缩短劳动时间，有条件时甚至将工作制度改为“四六制”。
4、为使在施工过程中中暑的工人得到及时救护，利用我矿闲置的空气涡轮机，自制加工局部制冷机，并安装在施工地点附近的硐室中，形成局部制冷休息峒室，一旦工人出现中署征兆时，及时将人员转移到峒室内休息。
关键词：综掘；高温；热害；治理；
Pick to: this article through to the comprehensive tunneling face high temperature thermal damage investigation, the article analyses the influence factors of high temperature of roadway, formulated the practical mechanical cooling measures, for the similar mines to take effective cooling measures provides the beneficial reference.
Keywords: comprehensive tunneling; High temperature; Thermal pollution; Governance;
中图分类号：TD822文献标识码：A
一、矿井热害概况
三河尖煤矿位于徐州西北90km处，设计生产能力为120万t/年，2004年实际产量为171.6万t，为立井单水平开拓方式，主采水平为-700m。矿井通风方式为中央分列式通风，通风方法为抽出式，主、副井进风，南风井回风，南风井安装有两台上海鼓风机厂生产的GAF-26.6-15.8-1型轴流式风机, 7月份矿井应进风量8896m3/min，实进风量9731m3/min，矿井有效风量率为85.6％，矿井总排风量9975m3/min，矿井通风能力182.61万吨/年，水柱计读数为2058Pa，风机静压为2036.03Pa，矿井等积孔4.4m2，属通风容易矿井，但该矿井地温较高，根据钻孔测定资料，平均地温梯度刘、吴庄区为3.06℃/100m，三河尖区为3.24℃/100m。
二、综掘巷道风流热力测定
掘进工作面是井下主要高温工作地点，7434综掘巷道供风距离1460m，采用FBD-5.6/2*15KW的对旋风机供风，局供风量为1200m3/min，迎头风筒出口风量为187 m3/min，如图一，，掘进工作面由于供风距离远，并受风量限制，巷道内各种热源不能及时有效地排出，特别是综掘机的使用，更加大了机电设备的散热，使掘进工作面迎头风流显著升高，仅综掘机造成的温升就达0.6℃。
1-乏风流，2-东四东轨道巷，3-辅助风机及辅助风筒，4-新鲜风流，5-主风机及主风筒，6-7411轨道巷
三、掘进工作面高温热害产生原因分析
（一）地温影响
三河尖矿区具有完整的地壳热结构：基底壳、沉积壳、披盖壳，第四系较厚，平均220m，起着较好的隔热保温作用；煤系基底及基底壳的变质岩热导率高，起到良好的导热作用，易把下部的热量传导上来，而在煤系地层聚集了大量的热量。三河尖井田位于丰沛复向斜中的滕鱼背斜向西南的延伸部分（龙固背斜）；位于下盘的三河尖井田基底相对抬高，刘吴庄断层和丰沛复向斜、龙固背斜共同组成了一个良好的聚热构造。
（二）地质构造影响
7134轨道巷综掘工作面位于F7断层附近，深部奥灰水通过断层裂隙进入煤层中，地下水与围岩热交换已达平衡，水温达39℃，与岩温基本一致。
（三）机电设备散热
综掘工作面机电设备较多，该掘进工作面设备功率总和为450KW，散热量明显增加，通过测定，机电散热量占总的掘进工作面的散热量的30％左右。
（四）巷道采用锚梁网支护，煤层暴露于巷道空气中，煤层氧化和煤巷散热也是造成掘进巷道温度较高的因素之一。
（五）地面温度直接影响井下各采掘工作面的温度，在冬天，井口大巷中的温度一般在17℃，到夏天进口大巷中的温度则在25℃左右，到达各用风地点后，则温度则达到30℃左右，迎头温度则更高。
（六）西一采区通风路线长，仅进风流就达4200m，再加上巷道供风，到达掘进迎头处的实际供风距离已达6000m以上，空气流动与巷道壁摩擦产生大量的熱量，带入各采掘工作面内。
（七）三河尖煤矿主采水平为-700m，风流进入井下后，由于空气压缩释放热量，进一步提高了空气中的温度。
（八） -700西大巷和西二运输下山，安装了3200m的强力皮带，处在西一采区的整个进风流中，在冬天时风流混合处的温度已达25.2℃，夏天时温度则达29.6℃，导致7134综掘工作面局扇供风处的温度就已高达29.6℃，进一步恶化了气候环境。
（九） 综掘工作面一般为长距离巷道，西一采区供风距离最长可达1900m，个别职工责任心不强，为了降低自己工作地点的温度，经常出现撕风筒现象，使迎头供风量出现不足现象，长距离的独头供风使风筒受热面积大，热负荷增大，热量难以排出。风流在折返流动中受到长距离巷道的围岩散热作用，在掘进巷道的中部到掘进开窝口位置大部分区域风流保持了高温，对工人的身体健康有很大的影响。
四、热害治理
（一）加大全风压巷道处的风量
增加风量是矿井最经济的降温手段之一。加大风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改善人体的散热条件，增加人体的舒适感。但增风降温并不总是有效的，当风量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。
（二）在高温掘进工作面采用双风机双风筒通风方式，主风机采用功率大一点的风机，风筒接至迎头，确保迎头风量满足，辅助风机采用FBD-5/2*5.5KW的风机，风筒延接800m左右，接至掘进巷道中部最热的地点，不仅使工作面的风流温度下降，而且使整个新掘进巷道的风流温度都有明显的降低，避免了工人撕风筒现象，有效地改善了井下工作环境，取得了显著的经济和社会效益。
（三）选择合理的矿井通风系统
从降温角度出发，在今后设计确定通风系统时，一般应考虑下列原则：
1、尽可能减少进风路线的长度。
2、尽量避免煤流与风流反向运行,尽量将运输上山和运输巷设置为回风巷，机电设备设置在回风流中。
3、各胶带上下山采取独立供风，仅作为采区的辅助进风巷道，避免进见流风温升高。通过我矿对-700西大巷和西二运输下山的测定结果，西大巷出风口温度比辅巷温度高5.2℃，相差较大，因此有必要对各胶带上下山进行独立供风
（四）隔热疏导
1、管道和水沟隔热。压风管路采取密封隔热措施。有热水排出地点的水沟全部封闭，尽量减少水沟内的热水散热。
2、井下发热量大的大型机电峒室应独立回风。对各采区机电峒室、绞车房、变电所全部采取独立通风，避免使整个采区进风流增温。
（五）其它措施
1、煤层注水预冷煤体
2、进风流中安装净化水幕
3、个休防护，将工人班中补充白开水改为含电解质的高温保健饮料，对强重体力劳动采取轮换作业，缩短劳动时间，有条件时甚至将工作制度改为“四六制”。
4、为使在施工过程中中暑的工人得到及时救护，利用我矿闲置的空气涡轮机，自制加工局部制冷机，并安装在施工地点附近的硐室中，形成局部制冷休息峒室，一旦工人出现中署征兆时，及时将人员转移到峒室内休息。