三河尖煤矿深部高地温区域局部降温技术分析与研究

摘要 随 着煤矿采场的延伸，高温热害 对安 著降低 ，医学研究表 明 ，在热环境作 业的工人 工作面所 需制冷量进 行计算 ，计算范 围为工 作 全生 产 的威胁 已越 来越 大 ，治理 热 害刻 不 容缓 。 视觉——运动 反应潜伏时 间随 着环境 气温升高 面入 Ｉ至工作面 上 口，计算结果如下 ： Ｚ ｌ 出 本文从局部高温热害采掘工作 面所需制冷功率考 而延长 ，因此 容易发生事故 ，气温在３ ～３ ℃ Ｏ ７ 以工作面上 出 口温度降到３ ￣ ０Ｃ以下为准 ， 关键 词 ｝高温热害 技术分析 制冷设计
降温工作刻不容缓。 三，井下热环境危害
从 ７２ １ ２ ０ 工作面资料 看，掘进工作面的送风 按 照相 关规 定 ，三 河尖 南翼 区域 井 田大 部分 量 为５ ０ ／ ｎ；最热的时候 ，工作面 进 口的 ０ ｍ３ ｍｉ 为二类 热害 区。根据 《 煤矿安 全规程 第 １ ２ ０ 温 度和湿度分 别为２ ℃和９ ％ ，回风流 的温 度 ９ ３ 条规 定 ：生 产矿 井 采掘 工作 面空 气 温度 不得 和湿度分 别为３ ℃和 １０ ７ ０ ％，经粗略计算得出 ： 超过２ ￣ ６Ｃ，机电设备硐室 的空气温度不得超过 当将机组布 置在现 有联络 巷前的时候 ，选 用… ３ ￣；当空气温度超过时 ，必须缩短超温地点 ０ 台Ｚ Ｌ － ｏ ￣ 冷装置时 ，机组在该工作条件下 Ｊ ｌ ５ｏ １ 工作人 员的工作时 间，并给 予高温保健待遇 。 的制冷量为４ Ｏ ｗ ，制冷机组出 口处温 度能够 ５ｋ 采掘工作面的 空气温度超过３ ￣ ０Ｃ、机电设备硐 降到 １ ￣ 经过 １０ 米的隔热风筒输送到工作 面 ７ Ｃ， ５０ 迎头 的时候 ，掘进迎 头风筒 的出 口温度能够达
尖区为现生产 区 ，正在开拓刘 庄区和补勘 吴庄 司生产 的移 动式大 气降温机组 。经过 经济 、技 上 升￣ ３ ￣ Ｌ４ Ｊ Ｃ。此温 度显然不能满足 工作 面的降 儿 一５¨ Ｏ 区。矿井现 有５ 个水平 ，即－ ２ ｍ、一 ３ ｍ、一 术比较 ，夹河煤矿使用的ｚ ｌ ０ 矿用隔爆兼 温 需 求 。 ４０ ５０ ７０ 、－８ ５ —９ ０ ０ｍ ３ｍ￣１ ８ ｍ水 平 ，现 刘 庄 区 已延 深 本质安全型 制冷装置具 有制冷效果好 ，价 格低 当选 用 两 台 ｚ １ ０ ｆ 冷 装 置 时 ，机 组 儿 —５ ０￣ ０ 到一９ ０ ８ ｍ水平 。目前 ，矿井主要开采山西组７ 廉，运行稳定等优点。 、 在该工作 条件 下的制冷量为９ ０ Ｗ ，通过 它的 ０ｋ
根据计算结果 ，７ ２ １ ２ ０ 工作面 回采应选用两 套制冷装置并联使用，才能达到降温效果。 五 、结语
随着三河尖 区一７０ ０ ｍ以上 的区域 已基本开 机 型匹 配 于 采 购 相 匹 配 电 易 采 购 相 匹 易 不 采完 毕 ，今后开采地 点将集中在刘 庄区 ，主要 气设 备 配 电气 设备 设 备 简 单 、 易 于 维 备 较 复 杂 、 设 煤量全部位 于一８ ０ ０ ｍ水平以下 。根据 我矿的地 维 护情 况 护 不 易维 护 温梯度较大 的特点 ，因此 高温热 害将 是我矿开
平 ，回风 水平 为一４ ０ ２ ｍ、－４ ０ ０ ｍ水 平 ，开 采
在该工作条件下的制冷量 为４ ０ Ｗ ，通过它的 ５ｋ
风 量为６ ０ ５ ｍ３ ｍｉ ／ ｎ，设备的蒸发 器布 置在距 经集团公司和我矿调研用于我矿７ ２ １ ２ ０ 工作 离工作面入 口３ ０ ０ ｍ的位置 ，制 出的冷风通过绝 上限为一 ５ ｍ。通 风方式 为中央分列式 ，主副 面两道 局部降温的设 备有两种 ，即本集团公 司 热 风筒送到工作 面入 口，蒸发器 出 口的风温为 ３０ 夹河煤矿使用的Ｚ ｌ ５０ 儿 一 ０矿用隔爆兼本质安全 ２ ． ℃， 到工 作面入 口与风简外 的热风 混合 井进风 ，南风 井回风。三河尖 井 田共分 为三个 ０２ 送 Ｔ公 勘探区 ，即 三河尖区 、刘 庄区 、吴庄 区。三河 型制冷装置和淮南矿业集团使用的德国ｗ Ａ 后 ，风温上升到２ ． ℃，而 工作面 出 口的温度 ４６
目程
河尖煤矿深部高地温区域 三
力为 １４ ４ Ｐ １９ ０ ａ，工作面进 口的温度和湿 度分 别
为２ ￣ ￣ ３ ，工作面 出 １的温度和湿度分 别 ９ １ ％ Ｃ；９ ： １ ３ 为３ ￣ ７ Ｃ和１０ ０ ％，工作面出 口温度远远 高于降温
局部降温技术分析与研究
位玉红 徐州矿务集团有限公 司 三河尖煤矿
３０ 元 ０万
６０ 元 ０万
综 上所 述 ，类 似于 三河 尖矿 井 下特 别是
南翼区域 原始 岩温超过４ ℃的煤矿 ，国内外 尚 ５ 不 多见 ，现场 实测温度均超 过煤矿保安规定 ，
２ ２ ０ 掘进工作面制冷方案设计 、７ ２ １
风机配８ ０ ｍ直径风筒情 况下，迎头温度仍将 ０ｒ ａ 达３ ℃以上 ，将来该 区正式 回采生 产 ，工作面 ５ 的空 气温 度也将超过规 定 ，对作业 人员的人身 安全威胁越 来越 大， 因此 三河尖矿 高温热害区域
虑 ，经过 经 济技 术 分析 ，确 定 采 、掘期 间投 入 制
冷机组 的数量 。
标 准 。因此 ：为改善采掘 工作 面工人的劳动环 境 ，对井下采掘 工作面进行降温是 必要 的 ，而 局 部降温是一种投 资小，见效快 ，且效 果明显
的降温方式。 根据７ ２ １ ２ ０ 工作面资料和有关规定对７ ２ １ ２ ０
： ０Ｃ． Ｎ３ ￣
人在 井 下高 温环 境 中工 作 ， 由于 产热 、
室的空气温度超 过３ Ｖ时 ，必须停 止作业 。新 ４
建 、改扩建矿井 设计时 ，必须进 行矿井凤温预
受热量大 ，人体保持热平衡 比较困难 ，一 旦人
体通过辐射 、对流 、传导和 蒸发散热的 方式 不 能及时地将体 内多余的热量 散发出去 ，多余的
以上的工作面 ，事故率较 ３ ￣ ０ Ｃ以下增加 １５ ～ 工作地点降 温前风 温按３ ￣ ． ７ Ｃ计算 ，采煤 工作面 ２．倍 。井 下空气温度超过标 准１ ３ ℃，工人劳动 风 量 １ ０ ｍ３ ｍｉ ， 工 作 面需 冷 量为 １ １ｋ ， １０ ／ ｎ ２ ５Ｗ 生产率便降低６ ％。当等效温度在２ ℃至３ ￣ 考虑冷损失则为 １０ｋ ～８ ７ ０ Ｃ ３０ Ｗ。经计算可知 ：当工作 之间 ，人的 工作能力就将 显著 下降 。当等效 温 面进 口混合 后风流温度降到 １ ． ℃时 ，可将 工 ７４ 度由２ ℃增高 到３ ℃时 ，生产 效率明显下 降 ； 作面出 口温 度降￣３ ７ Ｏ ｏｃ以下 ，相 应的所需蒸发 ｏ 当等效温度为３ ． ℃时 ，生产 率下降到等效温 器的产冷量为１４ ｋ ４５ ０ ０ Ｗ。
测计算 ，超温地 点必须有制冷降温 设计 ，配齐 ３ 、回采工作面制冷方案设计 降温设施 。因此 ，三河尖矿南 翼采 区采取降温 从７ ２ １ ２ ２ ０ ３ 作面资料 看，围岩的散热对于工 措施迫在眉睫。 热量就在体 内蓄存起来 。当体内蓄热超过 人体 作面 的环境温 度有 明显的影 响，另外 ，工作地 所能耐受的限 度时 ，体温就 会升高 。随 着体 温 点机 电设备散热量 也很大 。采煤 工作面通风 系 偿耆舞介＃ ｜ 囊 的升 高 会伴随 着 产生 头 痛 、头 晕 、耳 鸣 、恶 统为 下行 通风 ；开始 回采后 ，回采 工作面的送 位玉红 （ ７． １ １ ９ ），江苏沛县人 ， 掘进首席工程 心、呕吐以致 晕厥等 。当体温超 过３ ℃时 ，对 ９ 风量为１ Ｏｍ３ ｍｉ；最热的时候 ，平均大气压 师，毕业于中国矿业大学，现在徐州矿务集团 ｌＯ ／ ｎ 生 命就 有危险 。人在热环境 中劳动生产率将 显 三河尖煤矿安监科工作。
Ｉ
９ 层，分东 、西两翼进行开采 ，东翼有四个采 煤 区，西翼有二个采区。矿井现 有２ 个综 放工作面
附设 备 比较表
ＺＬ — ０ Ｎ冷装置 Ｊ １ ５０ 移动式降温机组
风量为 １０ ｍ３ ｍｉ １０ ／ ｎ，设备的蒸发器布置在距 离工作面入 口３ ０ ０ ｍ的位置 ，制出的冷风 通过绝
当 选 用 一 台 ＺＪ —５ ｏ 冷 装 置 时 ，机 组 Ｉ１ ｏ ￣１
一
、
概述
三河尖煤矿设计生产能力为 １０ ２ 万吨／ ， 年 ７Ｃ时 ５ ｌ ７ 年开 始建井 ，１ ８ 年８ ９９ ９ ８ 月建成投 产 ，１ ９ 度为 ２ ￣ 的２ ％。 ９１ 四、经济技术分析 年达 产 。采 用立 井 单水 平 开拓 ，主副 井位 于 １ 、设备比较 三河尖 区第５ 探线 附近 ，主水平 为～ ０ ｍ水 勘 ７０
采南翼等一 ０ 水平 以下 区域 的主要问题之一 。 ８０ 根据 对 三河 尖矿 南 翼采 区现 在 的 风温 测 定 ， 三 河尖 矿深 部一 ８ ｍ水 平边 界处 原 岩温 度为 ９０
４ ． ℃，夏 季７ ２ １ ８５ ２ ０ 轨道 巷在 使用２ ３ ｋ ｛ ０ ｗ对旋
设 备费 用
和１ 个综采工作面，年实际生产能力２ ０ １万吨／ 年
左右。
使 用范 围
二 、问题提出
局温矿 井 制冷功率 １２Ｗ ｋ ３ 制冷 效 果 工 作面 降温 ３
—
高 温矿 井
５Ｃ 。
１０ｌ ＯＷ ２ （ 工 作 面 降 温
６５ ℃
热风筒送 到工作面入 口，蒸发器出 口的风温为 １ ￣ 送到工作面 入 口 ９ Ｃ， 的风量 由于全部为冷风， 考虑到冷 损失 ，风温上升￣ ２ ￣ ］ Ｃ，而工作面 出 １０ 口的温度上升到约３ ℃。 １