温湿度独立控制系统应用于深井降温

针对传统矿井降温系统能耗大和工作面湿度大的问题,结合深井特殊环境及要求,研制出温湿度独立控制新型深井降温系统。由于冷水不承担除湿任务,该系统可由各种天然冷源或高COP的高温冷水机组承担显热负荷,由转轮除湿机承担潜热负荷,并利用深井余热废热作为转轮除湿的再生热源。通过对实例的热力学计算表明:温湿度独立控制深井降温系统能较好地应用于深井降温,该系统既可以有效改善工作面环境,又可以节约深井降温能耗,是一种值得推广的深井降温方式。通过对实例的能耗分析表明:冷源选用高温冷水机组,再生热源采用电加热方式,工作面相对湿度接近饱和的条件下,温湿度独立控制深井降温系统能耗略小于传统深井降温系统。进一步分析表明:工作面湿负荷越大,温湿度独立控制深井降温系统节能的优越性越明显,当利用余热、废热和天然冷源时,可进一步降低系统能耗。     

赵楼煤矿高温热害防治研究与实践

结合兖州赵楼煤矿高温热害防治研究与实践,对开拓、掘进、回采工作面热源状况进行分析,从矿井建设到投产不同阶段的高温热害防治措施进行研究。研究表明,赵楼煤矿开拓及掘进工作面以围岩散热为主,采煤工作面以机电设备及热水散热为主;赵楼煤矿从矿井设计、降温设备、管理措施、个人防护等多方面综合考虑,采取矿井分区通风、机械降温、工作面采用下行通风、缩减职工作业时间、补充盐水等方法对矿井建设到矿井投产的高温热害进行全过程、全方位的综合防治,其中在矿井建设时期、矿井建设过渡时期采用“地面制冷站-井口风室喷水冷风制备-井下通风工作面降温/矿井通风系统井下降温”制冷工艺,矿井投产后采取在井底车场设置制冷硐室进行井下集中制冷,均取得良好的降温效果。     

高温矿井工作面热害控制模拟研究及系统优化

针对典型煤矿的深部高温热害威胁,在徐州矿区建立的"以矿井涌水为冷源的深井降温系统"取得了良好效果,但也仍存在优化潜力。本文以徐州张双楼矿井热害控制为例,应用流固传热及边界层理论数值模拟的方法,建立工作面的岩石-空气耦合传热模型,对降温系统干预下的深井工作面温度场进行了研究。利用系统运行实测结果对模型进行验证,证明了模型的准确性和适用性。通过对降温系统不同工况进行模拟,为现场降温系统提出了优化方案。     

基于GIS的煤矿井下安全避险集成管理系统的研究与实现

 摘要：根据应急管理“感知-避险-救援”三阶段模型对煤矿安全避险“六大系统”的综合功能进行分析;提出“六大系统”的功能体系结构,构建基于GIS的井下安全避险集成管理系统的体系结构并对系统的实现进行了研究。该系统集成了煤矿地理信息数据、煤矿实时安全信息数据和“六大系统”基础信息数据,实现了“六大系统”的基础数据管理、安全避险与应急救援工作的信息化管理、三维巷道环境下“六大系统”的实体模型实体属性调取功能以及安全监测信息与人员定位信息的综合监测与预警功能。     

顾桥矿高温风流致热源分析及防治措施

针对深井开采时的风流高温问题,对具有代表性的顾桥煤矿高温致热源进行了全方位的分析。提出了相关的高温防治措施,有开采技术措施以及分区集中制冷、冷凝热地面排放降温系统,对该降温系统进行了详细的介绍,对比分析了降温措施取得的效果。结果表明,采取降温措施可降低井下局部区域风流温度4～5℃,改善了工作环境,提高了工作效率,降低了事故的发生率,保障了煤矿的安全生产。     

夹河矿深井开采岩体温度场特征与热害控制研究

在分析夹河煤矿深井开采岩体温度场特征基础上,采用理论分析、现场实测、总结规律、研究设计、工程应用等手段,对深井热害控制问题进行深入研究,与中国矿业大学(北京)共同研发了HEMS降温系统,该系统利用矿井涌水循环进行能量置换.提取出的冷量与工作面高温空气进行换热作用,使-1150 m标高的7446工作面回风温度控制在26℃～29℃,与降温前相比回风温度降低了4℃～6℃,相对湿度降低了5%～15%,降温降湿效果明显,安全、社会及经济效益俱佳.     

煤巷掘进时间分析法构建及应用研究

 在现场调研的基础上,将煤巷掘进工作过程划分为13个时间单元,通过构筑各时间单元之间的比例和剖析各比例之间的内在逻辑关系,建立了“时间分析法”,用以对煤巷掘进作业过程的“效率和效果”进行分析。在详细构建“时间分析法”的基础上,运用该方法对某煤炭集团公司A、B、C三个矿的作业数据进行横向分析,并根据对B矿分析出来的问题釆取针对性措施的前后数据进行纵向分析。结果显示：横向分析的结果与实际情况相吻合,纵向分析的结果表征为釆取措施后能提高各指标的数值,以上证据说明该方法适用于煤矿掘进工作过程的“效率与效果”分析。     

沙溪铜矿井下掘进工作面局部降温技术的应用

随着金属矿山资源日益深部化,深立井及超深立井施工过程中的矿井热害问题也日益突出,以沙溪铜矿千米深井为例,首先分析了地面送风风流余热、围岩传热、井下岩石爆破余热、井下设备散热等热源源头,然后根据国内外煤矿、金属矿建井期的降温经验,采用3种降温方式对比分析,确定了掘进工作面实施矿井排水散热的局部制冷降温方案。因掘进工作面局部降温送冷风距离长,利用热力学理论及经验公式定量分析了冷风输送量及送风温度对降温效果的影响,降温后风流的实测参数表明理论分析方法正确有效。根据降温前后风流温、湿度的实测对比分析,表明矿井排水散热的局部制冷降温可有效消除井下掘进工作面的热害影响,具有较好的借鉴意义。     

神东矿区建设本质安全型煤矿企业的理论与实践

建设本质安全型煤矿企业是实现煤矿安全状况好转的最重要途径.本质安全型煤矿企业是人的行为本质安全、物的状态本质安全、系统环境本质安全的统一体,可以表达为“人-机-环境”系统或“人-物”系统.其建设途径可以分为管理“软件”和设备设施“硬件”建设.“软件”建设包括安全理念、管理制度、安全管理体系、安全文化、员工素质等的形成与提高; “硬件”建设包括建设合理的矿井开拓、采区布置方式,主要生产系统、开采方法、技术装备、安全保障设施等.本质安全型煤矿企业的建设可以创造优异的安全业绩,百万吨死亡率可以达到“0”目标.如果在不远的将来解决技术先进性、行业准入标准等问题,本质安全型煤矿企业的安全业绩可望进一步得到提高.     

煤矿重大事故模拟虚拟现实系统的开发与应用

以某煤矿重大瓦斯爆炸事故为例, 利用Vega和VC⁺⁺软件环境开发了煤矿重大事故模拟虚拟现实系统。结果表明: 利用该系统可以生动形象地描述事故发生过程和事故原因, 有助于事故调查、分析和认证; 同时把事故“保存”下来, 在安全培训中重现事故场景, 可以提高培训效果。该系统可为煤矿重大事故分析、事故汇报、安全培训等提供新的技术支持。     

基于蓄热充填体深井吸附降温机理

现有深井降温系统主要存在能耗大和工作面湿度高的问题。为了解决这两个问题,提出了基于蓄热充填体深井吸附降温系统。系统由空气处理系统、充填采热系统及矿井水系统3个子系统组成。充填采热系统为空气处理系统中的转轮除湿机提供再生热源。矿井水系统用于给空气处理系统的表面式冷却器提供冷源。研究了系统的工作原理、热力学过程、热力计算和热性能分析。对某矿井工作面设计了基于蓄热充填体深井吸附降温系统,热力计算结果表明:系统降温前后的空气温度降低了8.9 ℃,相对湿度降低了52.9%。这种降温系统改善了井下工作面环境,并具有能耗低的优点,可应用于采用充填法控制地压的高温矿井。     

矿井水降温系统冷水源制取及冷凝热综合利用

随着矿井开采深度的加深,矿井热害问题越显突出。基于深部矿井多水平开采的前提,利用第一水平废弃水仓以及运输大巷,运用水源与岩壁的热交换原理制取并储存冷水源;对开采水平各高温工作面运用热交换原理进行降温;并把通常情况下难以解决的冷凝热进行综合利用;探讨了新型的绿色节能矿井降温系统。     

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。     

露天矿拉斗铲倒堆工艺作业方式与参数优化

以物料流量流向优化理论与工艺系统模拟为基础,提出重心圆投影模型与拉斗铲倒堆工艺流量流向优化模型,通过规划物料最优的原始分布状态、优化物料的迁移次序与路径实现倒堆工艺效率的提高。以黑岱沟露天矿为实例对所提出的理论进行了应用研究,构建了重心圆投影模型的作业单元体三维模型,计算了不同作业内容、不同作业环节条件下,设备作业循环耗时概率分布的拟合函数,模拟计算结果显示:拉斗铲作业旋转角度与耗时符合凹函数非线性关系,应采用"差距排弃"作业方式;拉斗铲作业平盘高度约为13 m时,设备实际作业效率最高;排土空间充足条件下拉斗铲无需额外自行拓展平盘。     

矿井工业废弃能源综合利用研究与应用

在“双碳”背景下,能源消费成为制约企业生存与发展的重要影响因素。为了合理解决中马村矿矿井工业废弃能源的综合利用问题,充分实现企业的节能增效并降低综合能源消费总额,对中马村矿现有的矿井水余热、空压机余热、瓦斯发电站余热、建材厂散排热烟气余热等废弃能源利用进行研究,并对矿井余热回收系统、燃气锅炉及空调制冷的运行费用进行了对比分析。研究表明,采用矿井余热综合利用系统进行冬季制热及夏季制冷,相对于传统燃气锅炉及单机空调可分别节约243.45万元的取暖费用及18.24万元的制冷费用,项目运行工况良好,经济效益显著,具有较高的推广应用价值。     

关于高温矿井地面集中制冷降温系统节能设计分析

地面集中制冷降温系统是高温矿井的能耗大户,解决好该系统的节能问题,对高温矿井的节能降耗意义重大。文章从一次冷媒水泵的节能设计入手,提出了高温矿井地面集中制冷降温系统一次冷媒水泵节能设计分析的方法。为制冷降温系统,节能降耗设计人员提供参考。     

基于井筒低温淋水的矿井降温技术研究

分析了中平能化五矿热害的热源情况,利用五矿风井中低温淋水设计了降温系统,即制冷机组制取低温冷冻水,通过输冷管道向采煤工作面运输巷输送,由安装在运输巷中的空冷器对风流进行冷却,回水重新回入制冷机组进行制冷循环,制冷产生的冷凝热利用北山井筒低温淋水排放,有效解决了井下冷凝热排放困难的技术难题。为避免长采煤工作面降温"下冷上热"现象,采用低温淋水喷淋降温后,现场测试表明,喷淋未开时采煤工作面上出口降温幅度为2.8℃,喷淋开时采煤工作面上出口降温幅度为4.8℃,采煤工作面温度平均降低4℃,空气中含湿量下降6 g/kg左右,保障了热害矿井的安全生产。     

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。