矿井热源分析及降温技术研究和发展

矿井热源分析及降温技术对深井开采有重要意义。从矿井巷道内岩体放热、矿石氧化放热、机电设备放热、井下热水放热及局部热源放热5方面分析煤矿热害来源。将矿井降温技术分为传统降温技术和现代降温技术2大类型,评述各降温技术原理、特点及应用现状。机械制冰降温仍然存在运冰和融冰技术难题。机械制冷水降温技术应用成熟,已经成为现行矿井降温的主要手段;瓦斯发电制冷降温技术有机地结合了煤矿瓦斯排放和治理井下热害问题,实现了能源的合理利用;分离式热管降温技术适应大型化换热设备,冷、热流体完全分隔开,且系统循环不需要外加动力。另外,提出了现行矿井降温技术的一些改进方法及研究趋势。     

深井矿井热害治理技术

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,大强矿采取了增加风量、避开局部热源、预冷进风风流、隔绝高温围岩、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。通过大强矿深部矿井热害治理过程,摸索出了成熟的深井矿井热害治理技术。     

矿井深部开采降温技术的研究

随着矿产资源的不断开发,多数矿山已转入深部开采,造成深井热害程度日趋严重,矿井内部高温环境严重影响了工人的健康和安全,矿产开采设备的生产效率也随之降低。为解决深井热害环境的热点课题,从矿井热源入手,研究分析了对高温矿井热害的处理,并进一步总结了高温矿井的降温技术。     

凡口铅锌矿深部热害调查分析与防治措施

凡口铅锌矿采深近千米,深部中段高温热害已经成为制约采矿作业、威胁作业人员健康的重要因素,亟需开展深部热害调查分析与防治措施研究。通过热害调查、热源放热计算和分析得出如下结论:凡口铅锌矿-500 m中段以下温度已经接近30℃,并且随着深度的增加温度不断升高;深部热源产热量高,热害较为严重,其中,围岩放热是深井热害的主要热源,约占总产热量的85.4%。对于深井热害的防治应采用增加风量为主,局部采用机械制冷水技术为辅的方法,以达到矿井深部热害防治的目的。     

孙村煤矿热害处理技术

孙村煤矿是我国较早出现高温热害问题的矿井,自-600 m水平开始,高温热害问题便成为影响矿井生产的重要灾害。通过对孙村煤矿深井热害问题进行分析,揭示了孙村煤矿是以地热和空气压缩热为主要热源的热传导型矿井。针对孙村煤矿热害治理,结合矿井实际情况,提出了具有针对性的热害治理技术,即局部制冷降温技术和冰冷低温辐射降温技术,该系统大大改善工作面长期以来的高温工作环境,值得在深部开采及相关领域推广应用。     

深井热源分析及人体热平衡研究

为了有效降低深井热害对人体的影响,提高生产效率,并最大限度的降低事故发生的可能性,针对矿井热害产生的主要因素进行了分析研究,并以某煤矿为例进行计算。分析研究表明:该煤矿在井下热负荷热源贡献率方面,空气压缩放热和机电设备散热是井下热负荷的主要组成部分,是矿井制冷降温系统应解决的关键问题;为了有效降低高温对人体的影响,应采取有效的降温措施并排除空气中的有害物质,适当调整作息时间,减轻劳动强度,减少皮肤暴露;适当补充水和无机盐,提高耐热能力,减少中暑的发生,减轻矿井恶劣环境对人体的影响。     

千米深井热害防治技术

通过对矿井热源进行分类和分析,总结出计算方法,并对矿井的降温手段及降温效果进行较为详细的比较和研究,从而为矿井尤其是热害更为严重的深井提出一些常用热害防治措施,对每种措施的优缺点进行分析并对其适用范围进行定位,对未来的新型降温技术进行展望。通过降温实例和效果分析,为矿井选择合理的降温方案并对所需制冷量进行计算。     

我国煤矿深井热害成因及治理方法研究进展

热害是制约我国煤矿深井开采的重要因素,采取行之有效的治理方法对于保障深井安全高效开采意义重大。详细分析了矿井热害成因,并对现阶段矿井降温方法的技术原理及应用研究进展进行了评述。研究表明:对于矿井热害需因地制宜制定综合治理措施,以确保深井持续高效安全生产;结合矿井可利用资源的特性化降温系统以及降温系统整体能效及经济性评价方法是深井热害治理的重要研究方向。     

千米深井热害研究与治理技术

通过井下实测矿井热环境参数和矿井煤岩地温,分析了矿井地热灾害原因。结合具体条件提出了适合唐口煤业公司深井热害治理方案,介绍了唐口煤业公司矿井降温系统配备及其运行情况,并对深井降温系统降温效果进行了研究与分析。     

我国深部矿井热环境调控研究近20 a进展及展望

随着矿井开采水平向深部转移,高地温热害成为资源安全开采面临的重要难题。矿井通风与空气调节逐渐成为深部矿产资源开发的主要耗能形式,影响着矿井生产运营成本和资源开发的可持续性。概述了矿井通风传热理论发展脉络和矿井降温技术研究现状,剖析了目前常用的降温技术特点,在此基础上展望了深部矿井热环境调控的未来重点发展方向。结果表明:机械制冷通风降温是目前主要的矿井热害治理方式,但存在成本高、维护困难、冷量利用率低、降温效果不理想等不足。为提高深部矿井热害治理效果,应秉持“节源开流”的新思路,在矿井开拓过程中实施主动降温措施,并采取多种方式进行联合降温。此外,可结合智能通风系统精准控温降低冷量消耗,采用循环通风降温技术提高冷量利用率,应用高性能降温防护服应对特殊高温场景。将传统矿井热害治理技术思路转变为地热资源利用理念,实现矿井热环境调控与地热资源开采协同,是高效解决深井降温和升级矿井能源结构体系的关键。     

局部降温系统在深井掘进中的应用

针对热害矿井井下热环境参数和煤岩温度,分析了矿井热害形成原因。根据矿井具体条件提出了适合济宁三号煤矿的掘进工作面热害治理方案。利用局部降温系统制取低温冷水,降低风流温度,介绍了系统工作原理、布置流程及其运行情况,并对深井降温效果进行了分析。结果表明,掘进迎头温度降低5～7℃,掘进巷道最高温度控制在30℃。局部降温系统可以有效缓解局部地点热害状况,改善井下作业环境。     

矿井深部热害分析及治理研究

高温高湿热害是矿井向深部开拓延伸中普遍面临的问题,给井下作业人员的健康和矿井安全生产带来了极大的影响和危害。论述了热害治理的非人工制冷降温与人工制冷降温（矿井空调降温）两条主要思路,分析了非人工制冷降温的主要技术措施及特点,矿井空调降温的主要类型与基本原理,以及矿井空调降温方案的优缺点。     

矿井深部热害分析及治理研究

高温高湿热害是矿井向深部开拓延伸中普遍面临的问题,给井下作业人员的健康和矿井安全生产带来了极大的影响和危害。论述了热害治理的非人工制冷降温与人工制冷降温（矿井空调降温）两条主要思路,分析了非人工制冷降温的主要技术措施及特点,矿井空调降温的主要类型与基本原理,以及矿井空调降温方案的优缺点。     

河西金矿深部热环境调查与分析

随着开采深度的不断增加，地下岩层温度显著升高，恶化了井下深部作业环境，使得采矿工程活动受到了矿井热害的影响。通过对河西金矿的热湿环境及地温条件现场调查，在河西金矿不同中段采集分析了风温（干湿球）、湿度、风速等相关数据；利用深孔测温法，量测了不同中段地温，绘制了地温梯度回归曲线，计算出平均地温梯度；实验测定了矿岩平均导热系数，计算了深部各水平中段的井下热源放热量，并确定了井下热源最大放热量，为河西金矿深部降温需风量的计算提供了数据支持和重要参考，为深部矿井的相关现场调查分析和数据应用处理提供了案例借鉴。     

深井开采地温场监测技术及分布规律研究

在深井开采过程中,地热是导致井下热害的主要原因。热量源源不断地从巷道围岩传递到井下工作面,使工作面气候环境恶化,危害矿山生产安全。本次研究采用合理的地温监测技术,研究深井矿山围岩地温场分布规律,为矿山进行热源分析、地温预测、通风降温等技术研究提供了重要依据。     

金属矿山深部掘进巷道热交换模拟测试平台设计

基于深井采矿热害控制问题,研发设计了金属矿山深部掘进巷道热交换模拟测试平台。该测试平台按照相似理论将井下掘进巷道简化为长方体硐室。利用电加热膜模拟井下各类热源,加湿器加湿模拟井下高湿环境;制冷降温装置由制冷机组、空冷器和冷风风管等构成。试验平台采用西门子300PLC系统进行实时监测以及远程操作,对工艺流程上设备运行的工况、生产流程中的工艺参数进行实时采集,并将采集的数据传送到上位操作画面,由上位机根据工艺要求,对设备、工艺过程、工艺参数进行自动控制和操作。试验平台能够在实验室内模拟井下真实热湿交换环境,模拟巷道流场、温度场及湿度场的变化规律,研究制冷降温系统的匹配优化和冷量在工作面的配送方式对降温效果的影响因素等,对于解决目前深井开采面临的问题具有很好的现实意义和推广应用价值。     

广西某矿井高温热害分布规律调查研究

为研究广西某矿山深井的高温热害分布规律,对该矿山井下主要生产作业区域温度进行了测定,并根据测定结果进行分析研究。结果显示,矿山井下温度的变化与矿井深度并不呈现简单的线性比例增加的趋势,靠近深部区域温度增加值相对更明显,同时指出该矿深部区域仅靠通风降温方式已不能根治热害,应配合机械降温等手段对深部区域进一步治理。     

一种井下新型空气压缩人工制冷系统

以工程热力学与传热学的理论为基础,结合井下实际情况提出一种新型人工制冷系统。该制冷系统由一套空气压缩制冷装置及换热水袋组成,袋内有蛇形布置的空气管,工质空气在管内流动,并借助其他制冷装置完成工作循环。巷道围岩上覆盖一层保温隔热材料,换热水袋安装在这层保温材料之上。该系统不仅能通过井下风流与换热水袋的对流换热降低风流温度,而且有效阻隔了围岩散热,并将高温围岩与人体间的辐射换热转变成低温的换热水袋与人体间的辐射换热,因此制冷效果更好。制冷工质空气本身廉价且无毒害。     

基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。     

新城金矿深部热环境分析及围岩温度测试

随着开采深度的增加,新城金矿已经进入深部开采阶段,逐步面临高温热害问题。鉴于此,开展地下深部热环境分析,分析矿区主要热源及其形成机理,应用工程热力学手段量测不同开采深度下巷道风流温度、湿度以及风速等环境因素。采用深孔测量法测定不同深度的围岩温度,研究地温梯度变化规律。测试结果表明,巷道风温、水温均随着开采深度的增加而增大,主要生产中段相对湿度在80% RH以上,矿区恒温带温度为23 ℃,正常地温梯度为0.018 ℃/m,调热圈半径为17~18 m。该结果为有效控制井下作业场所的热环境状况以及热害防治研究提供了基础数据。