矿井降温技术发展与展望

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矿井降温技术研究现状及展望

矿井降温技术研究现状及展望

矿井降温技术研究现状及展望高志鹏【摘要】随着我国矿井开采深度的增加,矿井热害日益严重,已严重影响矿井安全生产.文中就近些年来国内外矿井降温技术的研究现状进行了简要的分析和总结,指出了现有技术中存在的一些问题以及今后的发展趋势.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】6页(P38-43)【关键词】矿井降温;矿井热害;研究现状;展望【作者】高志鹏【作者单位】霍州煤电集团公司三交河煤矿,山西临汾041000【正文语种】中文【中图分类】TD350.40 引言目前,世界各主要采煤国家相继进入深部开采,开采深度的逐步增加,地温也随之升高。

德国和俄罗斯的一些矿山开采深度已达1 400~1 500 m;南非卡里顿维尔金矿开采深度达3 800 m,竖井井底已达地表以下4 146 m;加拿大超千米的矿井有30座,美国有11座[1]。

到2005年,我国煤矿的平均采深达650 m左右。

随着开采深度的增加,井下气温急剧升高,成为影响正常和安全生产的主要灾害。

造成矿井气温升高的热源很多,就世界范围看,矿井高温热害的主要因素有地热、采掘运机电设备运转时放热,运输中的矿物和矸石放热,以及风流下流时自压缩放热等四大热源。

就个别矿山而言,矿内高温水涌出、强烈氧化等也可能形成该矿高温热害的主要因素[2]。

在高温环境中,人的中枢神经系统容易失调,从而感到精神恍惚、疲劳、周身无力、昏昏沉沉,这种精神状态成为事故的原因。

在高温矿井中,一般生产率均较低,有的矿山其相对劳动效率仅为30%~40%[3]。

《煤矿安全规程》明确规定:采掘工作面空气温度不得超过30 ℃,机电硐室的空气温度不得超过34 ℃,并且,当上述两工作地点的空气温度超过30 ℃和34 ℃时,必须停止作业。

根据国务院最新规定,井下作业地点的空气温度不得超过26 ℃。

因此,矿井降温技术已成为采矿技术中的一个重要领域。

1 矿井降温技术研究现状矿井降温技术虽然已有80余年的历史,但迅速发展和较广泛地应用仅是近30年的事。

浅谈深井开采中的深井降温

浅谈深井开采中的深井降温

浅谈矿山深井降温技术发展趋势摘要:深井开采矿山随着开采深度的不断加深单凭自然通风降温有时已经不能满足通风降温的需要,为此各种各样的降温方法,非制冷降温、人工制冷水降温、制冰降温、空气压缩制冷降温技术等等均被尝试,甚至为此工人们把常规的空调技术发展应用到深井开采当中而出现了矿井空调系统,对于各种深井降温方法有一个简介与应用。

关键词:深井开采;人工制冷;矿井降温概述岩层离地表越深,温度越高;矿山开采深度增大,岩温也随之增高,这是众所周知的现象。

岩温是深井矿山作业面气温升高、工作面作业条件恶化的主要原因之一。

温度在深井开采时的重要性,与它和人体所适应的温度有关。

人是通过皮肤散发热量来维持平衡,故必须保证通风风流的温度要低于标准要求的28 ℃(新标准为26 ℃)高于28 ℃就应采取某种形式的降温措施。

一般认为,当矿井内工作面的空气干球温度超过30 ℃,就称为高温工作面,矿井内出现终年持续的高温工作面并影响到采掘的正常进行,就认为出现了矿井热害。

人在湿热的空气中作业时间较长,人体大量出汗,大量氯化钠、水溶性维生素、矿物盐随之排出,正常的水盐代谢被破坏,从而可能出现热痉挛,就会发生中暑、昏倒、呕吐和湿疹等疾病,人的某些机能就会出现故障,导致事故增加。

据日本调查统计,30 ~37 ℃的工作面较30 ℃以下的工作面事故率增加1.5 ~2.3 倍同时井下高温条件还将引起劳动生产率下降。

据南非统计资料表明温度超过标准1 ℃时,工人的劳动效率降低7 % ~10 %。

当然,矿井的气候条件好坏,不仅仅取决于温度的高低,在很大程度上还取决于含湿量与空气流动速度,因为人体的湿热感觉与汗液的蒸发难易程度密切相关。

同样的温度,湿度大就会感到闷热;相同的温度与湿度,有风就会感到凉爽。

因此,美国原矿业局采用“实效温度”这一概念,规定其不超过26.7 ℃。

所谓“实效温度”是指考虑了湿度和风速的指数。

深井开采矿山高温热害的防治措施主要有隔绝热源、减湿和增湿降温、通风降温、人工制冷空调等。

矿井地热利用与降温技术的综合研究与应用

矿井地热利用与降温技术的综合研究与应用

一、前言大多数矿井在开采过程中,都要涌出一定量的矿井废水(简称“矿井水”),这部分矿井水一年四季温度恒定,水量随着矿井生产规模的不断扩大和开采时间的增长会逐步增大,是一种稳定的、可利用价值很高的冷热源,是从水中提取热能和往水中释放热能的理想环境,最适合应用水源热泵空调。

但多数矿井都忽视矿井水的利用价值,其中的热能往往随矿井水的排放而流失,造成热源的浪费。

我公司与世界知名厂家协作,将矿井水的能量利用与井下采掘工作面降温技术综合起来研究,在全国煤炭行业率先利用水源热泵空调技术这一国内成熟技术,实现了矿井水与本矿副立井井口进风流之间的热量转换,达到了对矿井进风流升温或降温的目的,取得了显著的经济效益和社会效益。

二、基本原理1、冬季制热通过水源热泵空调机组将矿井水中的部分热量提取出来,再通过末端送风设备把热量传递出去,以消耗少量的电能,完成从低品位热能向高品位热能的转移,来取代传统的燃煤锅炉,为矿井井口实施供暖,保证井口处的空气温度始终保持在2℃以上,符合《煤矿安全规程》的要求,杜绝井筒内出现结冰现象,确保提升安全。

经测试,当开启2台水源热泵机组,在本矿副立井井口棚室外环境温度-10℃时,井口处的实际风温达到4.5℃,完全满足井口供暖需要。

2、夏季制冷利用末端送风设备吸收矿井进风流中的热量,通过水源热泵空调机组将吸收的热量传递到矿井水中,从而降低矿井进风流的温度,为井下采掘工作面提供凉风,改善工作人员的作业环境。

三、工艺流程1、制热流程水温19℃矿井水首先进入旋流除沙器除沙,再经过电子水处理仪除掉絮状物,然后进入水源热泵空调机组蒸发器与氟利昂R22制冷剂进行热交换,通过氟利昂的形态汽化,吸收矿井水中的部分热量,利用压缩机做功将汽态氟利昂变为液态,释放热量,再通过冷凝器与空调系统的循环水进行热交换,制出45~50℃的空调热水,为井口末端送风设备提供热量。

2、制冷流程水温19℃矿井水首先进入旋流除沙器除沙,再经过电子水处理仪除掉絮状物,然后进入水源热泵空调机组冷凝发器与氟利昂R22制冷剂进行热交换,通过氟利昂的形态液化,向矿井水释放热量,利用压缩机做功,再通过蒸发器中氟利昂与空调系统的循环水进行热交换,氟利昂吸收循环水中的部分热量,制出7℃的空调冷媒水,为井口末端送风设备提供冷量。

煤矿井口降温方案

煤矿井口降温方案

煤矿井口降温方案一、为啥要给井口降温呢?咱煤矿井口啊,就像个小火炉口似的,特别是到了夏天,那热得就像蒸笼。

这热可不光是让咱矿工兄弟们难受,还可能有安全隐患呢。

温度一高,人在井下干活就容易中暑,设备也可能因为过热出毛病。

所以啊,给井口降温是个大事儿,就像给井口吹吹凉风,让大家都能舒舒服服、安安全全地干活。

二、具体咋降温呢?# (一)通风降温。

1. 自然通风加强版。

咱先看看自然通风能不能多使点劲儿。

井口周围的建筑布局可以调整调整,把那些挡着风的障碍物都清理清理,就像给风在井口开个顺畅的大路。

再在井口旁边多种点树,这些树就像大自然的小风扇,能把风吹得更凉快,还能美化环境呢。

不过这自然通风也得看老天爷的脸色,有时候风小了就不太顶用。

2. 机械通风来帮忙。

所以啊,机械通风就得跟上。

在井口装几个大风扇,那种超级大的,转起来呼呼的。

风扇的方向要调好,得朝着井口里面吹,把外面的凉风一股脑地往井里送。

而且这风扇的功率得选合适的,不能太小,小了就跟挠痒痒似的,没效果;也不能太大,太大了费电不说,还可能吹得太猛,影响井下的气流稳定。

可以先选几个不同功率的风扇做个小测试,看看哪个效果最好,就像挑西瓜一样,得挑个最甜的。

# (二)制冷降温。

1. 冰块降温大法。

这个方法简单又粗暴。

咱就往井口附近放冰块,越多越好。

冰块就像一个个小冷源,慢慢地散发着凉气。

不过这冰块得有来源啊,可以在煤矿附近找个制冰厂合作,每天定时送冰。

而且冰块化了会有水,得安排好排水的地方,可不能让井口变成小池塘。

2. 制冷机组上阵。

要是想更高级一点,就得上制冷机组了。

这就像给井口装个大空调。

在井口附近建个小屋子,把制冷机组放在里面,然后通过管道把冷气送到井口。

制冷机组的大小要根据井口的面积和需要降温的程度来选,可不能瞎买。

就像买衣服得合身一样,制冷机组也得适合井口的“身材”。

而且这制冷机组运行起来得有人看着,就像照顾小娃娃一样,得时刻注意它有没有啥毛病。

# (三)隔热降温。

高温矿井热源分析与制冷降温技术应用

高温矿井热源分析与制冷降温技术应用

高温矿井热源分析与制冷降温技术应用随着矿业的发展,矿井的深入开采程度也在不断加深,使得矿井热源的温度逐渐升高,有时甚至超过100℃,这对矿山的深部采掘技术和安全措施提出了更高的要求。

如何降低矿山仓中的温度,不仅能保证采矿工作者安全,还可以有效提高矿井的开采效率,这是当前采矿技术领域研究和探索的重要课题。

针对矿井高温热源的分析,首先要从外部热源分析开始,仔细观察周围的热源,以确定矿井的外部热源。

其次,需要考虑的是矿山内部的热量放射,可以通过测定矿山不同层次的温度变化,对矿山内部的热量放射作出分析,这样就可以有效地发现问题,及时采取热源降温措施。

矿井中温度太高会带来很多问题,因此,采取有效的制冷降温技术是解决矿井高温热源问题的重要手段之一。

当前制冷降温技术可以分为常规冷却技术和新型冷却技术两大类。

常规冷却技术主要有风冷、液冷和热泵冷却技术。

风冷方法的原理是将外部温度较低的空气引入矿山并进行冷却;液冷是将冷却液通过管道引入矿山内部,使其与空气进行接触和热交换;而热泵冷却技术是将外部热量转化为冷量,再引入矿山内部。

新型冷却技术主要有太阳能制冷、地表波制冷和微波制冷等,太阳能制冷的主要原理是借助太阳能,将空气排入空调内并进行冷却;地表波制冷技术是利用地表波辐射的能量进行制冷;微波制冷技术是利用微波的电磁能量进行制冷。

综上所述,在矿山采矿技术过程中,高温热源分析和制冷降温技术应用是起着重要作用的,可以有效地降低矿山仓内温度,减少采矿过程中安全隐患,提高采矿效率。

因此,有必要就高温热源分析和制冷降温技术应用作出深入研究,及时采取积极有效措施,以改善矿井的安全环境,保证采矿工作者的安全。

研究高温矿井热源分析和制冷降温技术的应用,不仅需要从外部热源分析和矿山内部热量放射等方面探索研究,还需要深入研究制冷降温技术的原理和应用,将其纳入实际的采矿技术之中,以改善矿山内部的温度状况,保证采矿工人的安全。

此外,还要加强对先进温度测量技术及相关仪器的研究开发,促进新技术的应用,提高矿山的采矿安全。

煤矿天然制冰降温技术的可行性分析

煤矿天然制冰降温技术的可行性分析

常压下冰在 0 融化 ,  ̄ C 冰的融 化潜 热为 35k k, 够 5 J g能 / 满足 O ℃以上 的制冷要求 。冰 冷却时 , 常借助空气 或水 作中
间介质 以吸收被冷却对象的热量 。此时 , 换热过程发生在水 或空气与冰表面之 间, 被冷 却物体所 能达 到的温度一般 比冰 的融化温度高 5 O℃。厚 度 1 m左 右的冰块 , 比表面 —1 0c 其
所 需 总 的冷 量 Q 为 【 : T J q =1 1 Q +Q +Q +Q +Q +qo T .( 0 。 。 ,) 12 制 冰 量 计算 . () 1
个回采面的降温工 程平 均投资 20—20万元 , 一个矿 0 5 而
井 的降温工程投 资可 高达 1 0 ~250万元 。我 国当前 吨 0 0 0 煤降温成本达 4—6元。 因此 , 取经 济有效 的矿井 降温技 采 术方案 。 是矿井降温技术研究必须解决 的重大课题… 1。 在夏热冬冷地区 , 若充 分利用 这些地 区的气候特点 , 把
2 ・ 2

工业安全 与环保
I d s ilS ft n n i mr tlP oe t n n u t a ae y a d E vr m ̄a r tci r o o
21 年第 3 卷第 2 01 7 期
F b u r 0 1 e ra y 2 1
煤 矿 天 然 制 冰 降 温 技 术 的 可 行 性 分 析
0 引言
冷量的基础 , 同时也是制 冰量的依 据 , 因此 准确计算 出矿井 热源散热 量对 于课题 的研究 至关重要 。
国内外矿井降温技术普遍使用的是大型机组 制冷降温 ,
由于消耗大量的 电能 , 以运行 费用 较高 。据 不完全 统计 , 所

人工环境学大作业——高温矿井降温技术研究综述

人工环境学大作业——高温矿井降温技术研究综述

高温矿井降温技术研究综述摘要:分析了矿井工作面的热环境特点,论述了国内外矿井热害治理的发展状况和一些常用的降温技术和方法,指出了矿井热害治理过程中需要注意的问题,并对采用高效、节能方式进行矿井热害处理的发展提出了展望。

关键词:高温矿井;热害;降温技术;高效节能引言随着地表矿藏资源的日渐枯竭,矿藏资源开采向纵向发展是必然的趋势。

未来矿山开采的主要特点包括:开采深度大,高温热害严重,开采的机械化、自动化程度高。

由于地热、压缩热、机械热、氧化热等的影响,越来越多的矿井将不可避免地出现高温,例如:南非西部矿井的开采深度达到了4000多米,气温达到66℃,我国冬瓜山铜矿的开采深度也已达到1000多米,原岩温度高达39.8℃,井巷空气温度31℃。

据不完全统计,目前我国国有重点煤矿采深大于700m的矿井有50多处,最深矿井已超过1000m,已有80多对矿井出现了不同程度的热害,其中有38对矿井采掘工作面的气温超过30℃。

热害已与瓦斯、矿尘、顶板、火、水并称为矿内六大灾害。

矿井热害直接影响到井下的开采工作,致使矿内环境恶化,造成工人劳动生产率下降和生产成本升高,危及工人身体健康,并易酿成灾害和事故,严重威胁着矿山的安全生产。

因此,矿井必须采取降温措施或其他防护措施来解决矿井的热害问题,从而使井下作业的环境满足安全性、舒适性和经济性的要求。

1国内外矿井热害处理的发展状况1.1 国外发展状况国外对矿井高温现象的描述,最早可追溯到16世纪。

直到20世纪20年代,对于高温现象的研究都只是局限于矿井地温及巷道温度的观测,在理论上的研究很少。

但是不可否认,这些研究积累了大量的技术数据和观测资料,取得了非常重要的技术成果。

世界矿业发达国家如美国、德国、英国、前苏联、巴西、南非等,为了改善作业环境提高劳动生产率,相继开展了矿井热害的预防和治理工作。

这些国家的学者们在矿井风温预测、岩石热物性参数的测定、地温的观测、系数的计算等方面做了大量的研究,为矿井热害的治理奠定了基础。

矿井降温

矿井降温

一、改善矿内气候条件的一般措施:1. 改善矿井的通风条件:(1)增加风量(防漏风)(2)选择合理的矿井通风系统(进风流经过的路线最短):①通风系统对井下风流的影响;②以低岩温巷道为进风巷道;③要尽量使新鲜风流避开局部热源的影响(3)改革通风方式:采用下行通风(缺点是易发生瓦斯或煤尘爆炸)(4)利用调热巷道降温:采用恒温带地层的巷道进风(5)井下机电硐室单独回风2. 改革采煤方法及顶板管理:(1)集中生产;(2)后退式采煤法;(3)倾斜长壁采煤法;(4)全面充填法3. 井下热水的治理:(1)超前疏干(将热水水位降低到开采深度以下)(2)热水的排放方法:①地面钻孔直接排放;②回风井排放;③利用隔热管道或加隔热板的水沟导入水仓;④涌水量大的矿井,可以开掘专门的热水排水巷;⑤局部高温热水可以用封堵、集中涌出、导入水沟等方式4. 其他技术措施:(1)减少采空区漏风;(2)隔热措施;(3)压气降温;(4)冰块降温;(5)煤壁注水预冷煤层5. 矿工个体防护:穿冷却服(1)分类:自动系统(自带能源和冷源)和它动系统(需外接能源和冷源)(2)作用:①当矿工在高温地点作业时,可以防止对流传热伤害身体;②可吸收人体在进行体力劳动时由新陈代谢产生的热量(3)要求:①冷却服重量要轻,穿上后不能影响正常工作;②冷却服应有自动制冷系统;③供冷持续时间5——6小时;④制冷剂应采用无毒无害、不燃不爆物质;⑤防止因穿冷却服导致皮肤冻伤或感冒二、矿井空调系统比较:(1)地面集中系统优点:①厂房施工,设备安装、维护、管理和操作方便;②可采用一般型制冷设备,安全可靠;③排热方便;④冷量便于调节;⑤无需在井下开凿大断面硐室;⑥冬季可利用大气冷源。

缺点:①高压水处理困难;②供冷距离长,冷量损失大;③需要在井筒中安装大直径管道;④系统复杂;⑤要求一次载冷剂的温度越低越好,需采用盐水或板式换热器。

适用范围:矿井需冷量大,井下排热困难(2)井下集中系统优点:①供给距离短,冷量损失小;②无高压水系统;③可利用矿井水或回风排热;④供冷系统简单,冷量便于调节;⑤能耗较地面系统小。

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关键词 : 矿井热 害 , 降温技术 , 发展趋势 中图分 类号 :U 3 .4 T 84 3 文献标识 码 : A
随着地表 矿藏资源的 E渐枯竭 , t 矿藏资 源的开采 趋势 逐渐 向 如热疲劳 、 热辐射病等 。综上所述 , 矿井温度 的升 高 , 作条 件逐 工 纵深方 向发展 。随着矿井 开采深度 的增 加 , 矿井 中巷 道周 围岩体 渐恶化 , 动生 产率 的降低 , 业病 的威胁 给深 部开 采 的可行 性 劳 职
1 3: 4— 5. 98 1 1
[ ] 牛晓荣 , 5 应芬芳. 建筑结构构造设计 手册 [ . 京: M] 北 中国建
筑 工 业 出版 社 ,9 5 19.
Dic s i n o h e i n a ay i fc n e tn e m o g b a i g p a f r s u so n t e d sg n l ss o o n c i g b a a m n e  ̄ n l to m
第3 8卷 第 1 8期 20 12 年 6 月
山 西 建 筑
S HANXI ARC T E HI C UR I
Vo . 8 No 8 1 3 .1
J n 2 1 u . 02
・63 ・

岩 土 工 程
・地 基 基 础
文章 编号 :0 9 6 2 ( 0 2 1 —0 3 0 10 — 8 5 2 1 ) 80 6 — 3
i 銎/ g眉 n ! .2 ̄\一7 5 (4 - 09 ,84-2-1  ̄ 7 9 -9 2 . 15 2. 4  ̄ . 6 ̄ 1 29 盆 2 2 6 .4 4五 _ 9
图 5 用S T A WE软件计算 内力
[ ] 杨 康 , 家 宝. 4 李 结构 力 学 [ . 京 : M] 北 高等教 育 出版 社 ,
况; 整体分析法计算 的内力结 果介 于前 两种方 法之 间 , 这种 计算
方法一定程度 上考虑了上部结构 对连 系梁 的影响 , 实际上连 系梁
除承担墙重外 也参 与了上部结构 的弯矩分 配。具 体在工程实 践中 采用哪种方法 , 应根据不 同的情况综合考虑各种因素进行选择 。
3 结语
矿 井 降 温 技 术 发 展 与 展 望
丁点点

李珠 军
10 8 ) 0 0 3
( 北京科技大学土木与环境工程学院 , 北京
要: 对传统 降温技术及现代降温技术 的优缺点进行 了简单 的概 述 , 对机械 制冰降温 技术 的改进——直 接冰循 环作 了介绍 , 并
以期有效治理矿井高温热害 , 保证矿 山生产能 力, 维护矿工身体健康 。
L a -a IY nj i
( hnhnZ og u n cer n i ei ei o , t , hnhn5 8 2 ,C ia S eze h ng a gNul gn r gD s nC . Ld Seze 10 9 hn ) aE e n g
社 。0 1 8 — 3 2 0 :28 .
1. n 1.n 1 .\ 1 . 81\ 18 一 1n 1 7 6\ 3 、 0 6 8
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图 4 按连续梁设计计算 内力
连 系梁具 有承担地基 反力 , 加基 础 的整 体刚度 , 增 避免 出现 不均匀沉 降的作 用。通 过对连系梁功 能的分析 , 不同情况 下桩 在
承 台连系梁 的设计 方法有所不 同。实 际工程 中, 应根 据实 际情况
、 虿1 \1 1 1 1 6 肆1 7 }1 嚣0\6 、8 { . 1I 肆 . 8 3n . 1 .\8 嚣
和空气 的温度也 随之升 高。依 据矿床地质 条件 显示 , 金属矿 山 的 带来 了严峻 的考验 。除此之外 , 深部开 采过程 中由于矿 石温度 升 地温升温率变化在 3 5m一10m之 间 。对于井 下 的工作 者而 高有 可能会引起硫化矿石 自燃 、 2 炸药 自爆 。因此 , J 在控制矿井温 言, 矿井下 温度的升高会直接影 响劳动过程 中热交换 的进 行。如 度方 面应引起足够的重视 。近年来 , 降温技术也在不断的发展 矿井 果 井下作业人员长 期处 于高 温环境 中, 引发一 些疾 病 的发生 , 与进步 中, 的来说可分为传统降温技术 和现代降温技术 。 会 总
方法 2 按连续梁设计 。按连续梁 设计 计算内力见图 4 : 。 方法 3用 S T : A WE软件计算。用 S T E软件计算内力见 图5 AW 。
从 三种不 同方法计算 的内力结果 可 以看 出 , 中简支 梁计算 其
方法最 为简便 , 但会 出现 跨 中弯矩偏 大 的情况 , 于 只承受 填充 适 墙荷 载的连系梁 , 梁端不 需承 受弯矩 作 用 的情 况 , 多桩承 台间 如 的连 系梁 ; 按连续梁 计算 时会 出现 支座 弯矩 较大 的情况 , 用 于 适 梁 端需 承受 弯矩 作 用、 传递 水平 力 以及 单桩 承 台的连 系梁 的情

考虑各种 因素 , 选用符合实际 的计算模 型 , 以使其设计更加合 理。
参考文献 :


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Hale Waihona Puke : 4v 9 9 -2 o - 9
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