梅花井煤矿深部热害防治技术的应用

作 煤矿深部开采综采工作面高温问题的解决方案探讨淮南矿业集团顾桥煤矿陈龙生［摘 要］随着技术水平的提高，煤矿的开采深度不断增大，地温也随之升高，热害日益增大，严重影响井下职工的健康和采掘工效。

煤矿深井降温技术正成为国内外煤矿研究的一个重要课题。

治理热害应首先探明热源，然后根据热害类型及程度进行综合治理。

本 文分析矿井高温的热源组成，分类讨论解决矿井高温的可行性方案。

［关键词］煤矿 深部开采 矿井高温 解决方案 降温技术1. 目前煤矿深井开采的高温现状目前，随着技术水平的提高，煤矿的开采深度不断增大。

我国煤矿 1980 年平均开采深度为 288m ，到 1995 年已达 428m ，目前的开采深度 平均每年以 20~30m 的速度增加，如今正向千米深井的趋势发展，如淮 南矿业集团顾桥矿井深 800m ，谢一矿井深达 1100m 。

煤矿的开采深度越大，地温也越高。

我国《煤矿安全规程》（2005 年 版）规定，生产矿井采掘工作面空气温度不得超过 26℃，机电设备硐室 的空气温度不得超过 30℃。

但据调查，目前很多煤矿井下温度严重超 标，有的矿井工作面温度甚至超过 40℃，淮南矿业集团顾桥矿的 -650m 水平采掘工作面最高温度达 35℃，-800m 水平采掘工作面最高温度达 38℃，热害严重危害人员的身心健康，制约煤矿的安全生产。

所以，深井 开采条件下，解决矿井高温已成为煤矿开采的一项重大技术难题，亟待 解决。

2. 煤矿井下热源组成 2.1 井巷围岩热 矿井温度的主要热源是围岩散热，约占矿井热源的 70%以上。

井巷围岩的温度随井巷的深度增加而增加，据估测，地球中心温度能达到 6000-7000℃。

通过计算公式可以估算出一定深度的围岩温度 t r ：t r = t r 0+G r ×（Z - Z 0）/100 式中 t r 0、t r ─恒温带温度和岩层原始温度，℃； G r ─地温梯度，℃/100m ； Z 0、Z ─恒温带深度和岩层温度测算处的深度，m 。

摘要:矿井水害是影响煤矿安全生产的主要灾害之一，矿井水害一旦发生，不但影响煤矿各采掘工作面的安全施工，还将导致人员伤亡，设备损坏，并淹没矿井和采区，危害十分严重。

为切实保证梅花井煤矿安全生产，应对矿井水害的发生条件及原因进行分析研究，划分水害类型，并根据矿井实际情况不断加强防治水技术研究和科技攻关，推广使用防治水的新技术、新装备和新工艺，提高防治水工作的科技水平。

关键词:矿井水害水害类型防治水技术0引言矿井水害作为煤矿主要灾害之一，时刻威胁着煤矿安全生产，随着煤矿开采的范围扩大，开采水平延伸，矿井防治水工作越来越重，受水害威胁也将越来越大。

以梅花井煤矿为例，通过对矿井的水害防治工作进行总结，探索矿井水害防治对策。

梅花井井田位于宁夏回族自治区灵武市以东33km 处，行政区划属灵武市宁东镇管辖。

地理坐标位于东经106°42′05″至106°46′50″，北纬37°58′20″至38°04′21″之间。

梅花井煤矿是宁东能源化工基地规划首先开发的特大型矿井之一，其产品用户主要为宁东能源化工基地内的坑口电厂，煤基二甲醚和煤炭间接液化项目。

矿井总生产规模12.0Mt/a，矿井服务年限为77a。

1矿井地质及水文地质概况1.1自然地理井田内地形总体呈现东高西低，南北高中部低的低缓丘陵地貌，本区内大部分地区为沙丘掩盖，多系风成垄状及新月形流动沙丘，间有被植被固定、半固定沙丘，地形低缓平坦，起伏不大。

井田范围无常年地表迳流，仅在井田西北侧有南北长约1km、东西宽约0.5km，面积约0.5km 2的季节性积水地带，标高+1322m 左右，平时干枯无水，雨季有积水，一般可保持1个月左右，水质苦涩，不能饮用。

1.2地质概况梅花井煤矿位于鸳鸯湖矿区，鸳鸯湖矿区属晋冀鲁豫地层区（V 4）、华北西缘地层分区（V 41）、桌子山-青龙山地层小区（V 41-2）（见图1-1）。

井田全部被第四系（Q ）所覆盖，地表无基岩出露，井田含煤地层为侏罗系中统延安组（J2y ）。

鹤壁六矿回采面风温高达32度，相对湿度达 99%以上1984年，4名矿工中暑倒在工作地点。
平煤五矿1996年8越30日，井下工人每天都有 中暑和被热击的，矿山救护车几乎每天都叫， 最多一次，一个班有8人中暑。
新汶孙村矿，2002年7—9月，采煤面正常有48 人，但实际出勤只有5—6人，采煤工作面几乎 瘫痪，致使三个月的产量没有正常是一个越高。
井田及矿井热害等级划分
1978年，原煤炭工业部地质局颁发的《煤炭资源 勘探地温测量的若干规定》 井田热害区等级--按原始岩温划分二级 一级热害区：31℃～37℃ 二级热害区：≧37℃ 热害矿井等级--按采掘工作面风流温度划分为三级 一级热害矿井：28℃～30℃ 二级热害矿井：30℃～32℃ 三级热害矿井： ≧ 32℃
第四章 地热成因
第一节 地球的结构
地壳 36km 地幔 2900km 外核 2200km 内核 1270km
人类在地球上的活动范围仅限于地球的最外层，即大气 圈3000千米、岩石圈和水圈的表层。地球的平均半径 6371千米，最深的矿井5000米，最深的钻孔也不过十几 千米。 地球由地壳、地幔、地核构成 地壳分大陆壳和大洋壳，大陆壳平均35--40公里，大洋壳 10公里（水面5公里岩体5公里）。我国大陆壳厚度明显 两条变化带，一条沿太行山麓，另一条在东经104度，南 北构造带，太行山以东30-40公里，太行山以西至南北构 造带40—50公里，南北构造带以西厚度增加至青藏高原 厚度可达70公里。 地壳之下为地幔。厚大约2900公里。 地幔以下为地核。外核液态厚约为2100公里，内核固态 厚约1336公里。铁镍合金组成。
2、影响人的劳动效率
在高温高湿环境中作业，随着劳动强度的加 大，加在人体热负荷增多，当热负荷超过一 定限度时，首先感到闷热不舒适，这时人体 极易产生疲劳，劳动效率下降。 18度时劳动效率最高100%，大于18度时，劳 动效率下降，30度时，劳动效率只有40%。

２１ Ｏ
东瞧晨 甜枝
２ ０ １ 温 热 害 防 治 措 施
张 甲强 ， 张德 飞 ， 曹有 勋
（ １ ．新 汶矿 业 集 团新 阳能 源 有 限 公 司 ， 济南 济阳 ２ ５ １ ４ ０ １ ； ２ ．山 东新 巨龙 能 源公 司 ， 山东 菏泽 摘 要 ２ ７ ４ ９ １ ８ ） 该 文针 对 深 部 煤 矿 高 地 热 的技 术 难 题 ， 基 于 作 业 大 小 环 境 差 别 对待 原 理 ， 介 绍 了当 前 已成 功 应用 的 个 体 特 种 防 护 以及 空 调 系统 降 温
措施， 重点阐述 了基 于个体 降温 防护技术 的矿井热害个体特种防护服 的研 究与设计 ， 创造 性地设计 出基 于织物纤维 的毛 细管虹吸效应 的新 型 高地热矿井个体 特种 防护服 ， 并指 出将 两种 防护措施结合使用可实现高温热害的更加有效地 防治。
关键词 矿井热害 个 体 特 种 防护 吸湿 排 汗纤 维 空 调 系统 降 温
文献标识码 Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． １ ２ ４
中 图分 类 号 Ｔ Ｄ ７ ２ ７ ． ２
ｔ ｈ ｅ Ｓ ｈａ ｌ ｌ ｏ ｗ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｐｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ Ａｇ ａ ｉ ｎ ｓ ｔ Ｈｉ ｇ ｈ Ｔｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈｅ Ｄｅ ｅ ｐ Ｍｉ ｎｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｇ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍａ ａ ｌ ，ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ，ｉ ｎ —

深井高温热害的形成及防治深井高温热害的形成及防治摘要在深部采矿工程中，矿井高温热害及其治理被国内外采矿界视为两大科技难题之一，矿井降温研究工作对推动采矿业发展具有极其重要的意义。

本文阐述了矿井热害对煤矿安全生产的危害，理论分析影响矿井热害产生的各主要因素及其作用机理，分析了新汶华丰煤矿和平煤五矿工作面的需冷情况，考虑矿井自然条件，在华丰煤矿利用加大通风量的办法为工作面制冷。

在平煤五矿，利用北山低温淋水排放制冷系统凝，设计矿井降温系统降温系统：采用机械制冷降温为主，采面上部冷水喷淋降温为辅，回风巷安装抽放管抽放采面上隅角热量，以及隔热疏排热水的综合治理降温措施，空冷器采用串联布置方式，每三台为一组，体积小，安装运输方便。

采用加大通风量和综合治理降温措施，改善了工作面风流的温度和湿度，采面温度平均降低4℃和4.8℃，基本达到了降温设计的要求，取得了较好的降温效果和经济效益。

关键词高温; 热害; 矿井降温1 概况1.1深井高温的危害1.1.1 深井高温热害问题的提出在我国的华东及华北地区，随着煤炭开采量增大，一些老的矿井开采深度不断增加。

而且随着东部地区煤炭储量的减少，被迫开采的煤层深度也有增加的趋势。

随之而来，越来越多的矿井出现了不同程度的热害问题。

在全国，煤矿平均开采深度也正以每年15米的速度增加，按我国平均地温梯度3.5℃/hm计算，矿井围岩温度每年增加0.5℃，千米深井岩温在35℃以上。

开采深度的增加和机械化程度的提高，使我国高温矿井的数目越来越多，热害问题日趋严重。

如新汶矿务局的孙村矿采深576-776米，原岩温度25-35℃，掘进面气温34.5℃，回采面气温32.5℃;平煤集团八矿采深673米，岩温31-33℃，掘进面33℃。

据不完全统计，我国目前已有130多对矿井采掘工作面风流温度超过30℃，许多矿井的开采深度超过800米，其中新汶孙村矿延深水平的深度达1300米。

在我国预测的总储量中，有73.2%的储量埋深超过1000m。

１ 高温热害产 生的原 因及危害
煤 矿深 部 开采 气 温 高 主要 是 由地 温造 成 的 ， 即
４ 安 全 理 念 的 形 成 与 固化
安全理念形成后 ， 并不意味着万事大吉 ， 还有许
多艰苦 的工 作要 做 ， 其 目的就是 让它 能够深 入人 心 ，
制 度都 不 是 完备 的 ， 而 且在 制 度 的执行 上多 多少 少 都 会有 些 偏差 。所 以 ， 提高 制 度 的执 行力 是 每个 企
煤
１ ２ ２
炭
科
技
２ ０ １ ３ 年第４ 期
Ｎｏ ． ４ ２ ０１ ３
ＣＯＡＬ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺＩ ＮＥ
文章编号 ： １ ｏ ０ ８ — ３ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ １ ２ ２ — ０ ２
煤 矿 冻 却 亓 东 高 温 热 害 分 祈 艮 防 滔 对 菜
高温 不 仅严 重 影 响井 下煤 矿 职 工 的身 体健 康 ， 而 且
会降低生产效率 ， 增大事故发生的概率 。随着煤矿 开采 深度 的延 伸 ， 热 害问题 越来 越严 重 。为此 ， 必
须高 度重 视 ， 采 取有效 的防治措 施加 以解决 ， 以保 护 井下 煤矿 职工 的身心 健康 ， 促进 安全 生产 。
象 不深 的话 ， 当你看 到矿 难 中那 些 伤残 的人们 ， 当你 听到 遇难 家 属 的一 声声 呼 喊 ， 你 的心 中肯定 有 了更
例如某 煤矿 提 出“ 安全 就是 最大 效益 ” 的安 全理 念， 出 台了一 系列安 全奖惩 政策 ， 一是 将工 资收 入 的
深 切 的领悟 。作 为企业 ， 应该 利用 多种手 段 ， 开展形 式 多样 的安 全宣 教 活动 （ 安 全 知识 竞赛 、 安 全演讲 、 图片 展 、 警示 教 育 、 给 职工 家 属 的一 封信 、 一 对 一 帮 教、 最 优最差职工 家属座谈会 、 安 全宣誓 、 决 心 书

探究深部矿井高温热害防治措施作者：叱超张林江岗战伟来源：《科学与技术》2018年第20期摘要：为降低深部矿井高温热害对矿工身体健康水平形成的危害性，推动狂下施工作业安全、有效运行进程，文章在解析深部矿井高温热害定义及成因的基础上，有针对性的提出几点防治措施。

且大量的工程实践表明，若能联合应用两种防护措施，能进一步优化对矿井高温热害防治效果。

关键词：深部矿井；高温热害；成因分析；防治措施我国国土辽阔、地大物博，是一个矿产资源生产消费大国，社会经济的发展对矿产资源表现出较高的依赖性，但当下已探明的矿产资源难以迎合各个行业对矿产资源的需求量，且埋藏较浅处的矿产资源日益枯竭，在这样的生产状态下，加强深埋矿井的建设，毫无疑问的成为了我国煤矿行业未来发展的重点与突破点。

高温热害是深井建设与开采作业中的常见问题之一，其一方面对矿工人员生命安全构成威胁，另一方面也影响矿井生产作业效率。

基于此，本文笔者结合实践对相关防治措施作出探究与分析。

1深部开采高温热害分析在井巷掘进施工过程中，一般情况下应用局部通风法能实现改善井下气候条件的目标，但是该种方法在深度较浅、岩石温度较低的矿井作业中体现出良好的降温效能，但不适用于深度大（地下1000m）、岩石温度过高（大于350℃）、巷道距离长（大于2000m）的独头掘进工作环境中，且局部通风法难以实现预设的降温目标，究其原因，主要有：①在轴流风机设施运转期间，新鲜的贯穿气流难以被顺利的整合至工作面上；②胶质软风筒通风阻力偏大、隔热性能较低，造成抵达作业面的风量较小、风速偏低、风温较高；③在地下井巷中，轴流风机的噪音和回音较大，可能会影响矿工作业情绪状态，部分情况下矿工可能擅自关掉风机的情况，为应对以上情况，部分煤矿开采单位通常会应用以释放作为动力源的压缩空气，以同步降低矿井下环境的温度、湿度。

但是以上措施在应用后，降温降湿效果不显著，节流降温温差偏低，难以实现有效降温的目标；且在压缩空气大量释放的过程中很可能会造成作业气源不能得到有效保障，此时深部矿井作业成本明显上升，对狂下开采作业进度形成明显影响。

浅析煤矿深井热害及其防治技术
煤矿深井热害是指由于煤层、岩石和深埋地下的工作面的受热和压力作用等因素，导
致矿井地下环境温度逐步升高且耐热负荷较差时，使矿工处于高温状态下引起的身体不适
和各种疾病，包括热病、缺氧、疲劳、中暑等。

煤矿深井热害已成为近年来煤矿安全生产
的严重问题之一。

煤矿深井热害的主要原因是由于矿井地下环境温度升高和湿度下降导致煤矸石火灾、
爆炸等不良事故的发生，从而进一步影响矿工的身体健康。

同时，深井热害也会导致工作
效率下降，矿井生产成本增加等问题。

因此，煤矿深井热害的防治是当前煤矿安全生产工
作的核心内容之一。

煤矿深井热害防治技术的策略包括技术防治和管理防治两种。

技术防治的重点是通过
加强矿井通风、湿度调控、煤尘控制等措施来减少深度矿井的温度升高和干度降低的趋势。

例如，增加通风量、利用地下水进行冷却等技术手段来降低矿井深度的环境温度和湿度。

与此同时，管理防治的重点是通过加强检查、监理和培训等管理手段，提高矿工的安全意识，增强矿工的体质素质。

比如可以通过合理安排劳动时间、工作强度等措施，增加矿工
的运动量，提高机体对高温环境的抵抗力。

总的来说，煤矿深井热害是一项严峻的问题，需要煤矿企业加强科学管理和技术防治，提高矿工的安全意识，减少煤矿深井热害对煤矿安全生产的危害。

通过加强公共技术创新
和质量监控标准建设等措施，进一步提升煤矿深井热害防治技术水平，为煤矿安全生产创
造更加安全、健康、可持续的生产环境。

课外研学学院：专业班级：课题：姓名：指导教师：2014年9月19日引言随着矿产资源的不断开发，我国的浅表矿床及开采技术条件相对简单的矿床储量不断消耗，迫使大多数矿山转入深部或复杂矿床的开采。

目前，许多硬岩矿床已进入或接近深部开采的范畴，据统计，我国有三分之一的矿山即将进入深部开采。

深部矿床开采的技术难点主要集中在三个方面:即深部地压(岩爆)预测与控制技术、井下热害控制技术以及强化开采技术集成。

在深部矿床开采技术领域内，国内的研究工作起步较晚，没有成熟的技术和经验可借鉴。

在“九五”期间，虽然开展了部分前期研究工作，但现有的采矿技术不能有效地解决深部矿床开采的问题。

目前，急需研究开发适应于深部矿床开采的新工艺新技术，同时对现有的技术进行集成与提升，以满足我国不断涌现的深部矿床开采的需要。

由此可以看出，井下热害控制技术在我国深井开采技术中占有很重要的地位[1]。

1井下热源分析井下气温升高，是由于各种热源散热的缘故。

井下热源包括地热、地下水蒸发热、空气压缩热和机械设备放热以及爆热、氧化反应热、人体代谢生成热等。

实践证明，地热、空气压缩热、爆热和氧化反应热是主要的井下热源。

1.1地热地热是最重要的深井通风热源，据研究，深井岩层放热占井下热量的48%［2］。

地热是以围岩传热形式散热，地面以下岩层温度变化规律是：自上而下，岩层划分为变温带、恒温带和增温带，其中，恒温带以下的岩石温度随深度增加而增加，当采掘作业将岩石暴露出来以后，地热便从岩石中释放出来。

原岩放热是深井矿山的主要热源之一，当井下空气流经围岩时，两者发生热交换，从而使井下空气温度升高。

因受地热增温的影响，岩石温度随深度的增加而升高。

围岩与井巷空气热交换的主要形式是传导和对流，即借热传导自岩体深处向井巷传热，或经裂隙水借对流将热传给井巷。

在大多数情况下，围岩主要以热传导方式将热传给岩壁，并通过岩壁传给井下空气。

岩石温度随深度而增高的程度决定于岩石成分和岩石的导热性能、水文地质特征和其他一些因素，一般用地热增温率来表征岩石的增温程度［2］：式中：t h为深度h处的岩石温度（o C）；t0为该地区地表空气的年平均温度（C）；G t为地热梯度（o C/m）；h为所测定岩石温度之点距地表的深度（m）；h0为恒温带的深度（m）。

在安全“红线”管理上做到精益化 在危险源辨识和隐患排查整改上做到精益化 在不安全行为管控上做到精益化 在管理人员责任落实上做到精益化 在岗位标准作业流程上做到精益化
二
深化生产精益化管理
实行“4+X” 检修制度， 早中班实行 不停机交接 班，单产比 计划提高 7.6%。
每天对设备的生产能力利 用率、开机率、综合效率 进行统计、分析、对比。
对标改进在先
既要眼睛向内，树标杆、 抓典型、促全面。 要眼睛向外找差距、补短 板、促提升。
忧患意识
理念建塑
倒逼机制
科技创新
对标改进
理念建塑在先
持续不断地向各级管理人 员和全体员工培训灌输精 益化、价值流等先进管理 理念，引领企业健康有序 发展
科技创新在先
持续不断的开展顶板支护、 防治水、深部热害等技术 攻关，持续不断的开展智 能化矿井建设探索与实践
实现保 产增效
实现降 本增效
实现提 质增效
实现创 新增效
实现节 能增效
7.6% 463.9万吨
430万吨
计划
实际
原煤产量完成情况
14.6%
15820米
18122米
计划
实际
掘进进尺完成情况
实现保 产增效
实现降 本增效
实现提 质增效
实现创 新增效
实现节 能增效
14.33元/吨
139.73元/吨
10.3%
三
深化经营精益化管理
修订完 善制度
大型材料分 解到区队
增收节 支措施
25项
核算到 班组、
个人
优化 “7+4”
系统
上半年
成本节 约2593.2 万元

浅析煤矿深井热害及其防治技术煤矿深井热害是指矿井工作面的温度过高或者工作环境的温度过高而引起的健康和安全问题。

煤矿深井热害通常由于煤层自燃和矿井通风不畅所引起，严重影响了矿工的生产效率和健康。

煤层自燃是煤矿深井热害的主要原因之一。

当矿井深度增加时，地下水的压力也会增加，导致地下水中的氧气进入煤层中。

如果煤层中存在着易燃物质，这些物质就会与氧气发生反应产生大量的热量，进而引发煤层的自燃。

另一个导致煤矿深井热害的因素是矿井通风不畅。

矿井通风不畅会导致空气中的污浊物质无法及时排出，进而使空气质量下降，温度升高。

通风不畅还会使矿井中的湿度增加，导致矿井内部的温度进一步上升。

为了有效防治煤矿深井热害，可以采取以下技术措施：加强煤矿的通风管理。

矿井的通风系统需要保持畅通，确保空气能够及时流通，及时排出矿井中的污浊物质。

还可以利用通风设备将新鲜的空气引入矿井，降低温度。

加强煤矿的监测和预警。

矿井的温度和湿度应定期检测和记录，以便及时发现异常情况。

一旦发现煤层自燃的迹象，应立即采取措施进行处理，避免火灾的发生。

合理进行矿井的降温处理。

可以利用湿法降温技术，将冷却水喷洒在工作面周围，降低煤矿的温度。

还可以采用矿井水封技术，减少地下水进入煤层的数量，从而降低矿井的温度。

还可以加强矿工的健康防护措施。

对于长时间在高温环境下工作的矿工，应提供防热、防火的工作服和适量的饮水。

矿工在工作时，应定期休息并进行体检，防止因高温引起的身体不适和健康问题。

煤矿深井热害是煤矿生产中的一种常见安全问题，需要采取有效的措施进行防治。

通过加强矿井通风管理、监测和预警、降温处理以及矿工健康防护等措施，可以有效降低煤矿深井热害的风险，保障矿工的安全和健康。

类 型与 基本 原理 ， 以及 矿 井 空调 降温 方案 的优 缺点 。 关键 词 深 部矿 井 热害 通 风 降温 空调 降温 热 湿交换
Ａｎａ ｙ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｕｄ ｎ ｅ Ｈｅ ｒ ｏ ｉ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｎｔ ｏ ｔ ｙ ｏ Ｄｅ ｐ ａｔＨａ ｍ ｆＭ ｎｅ
Ｈ ａｔ ｆ ｔｌ ｉｅ ３ Ｇ ｉ ｏ ｉｙ Ｃ ａ Ｄ ｖｌ ｍ ｎ Ｃ ． Ｌｄ ｅｌ ｏ ａ Ｍ ｎ ； ． ｕｚ ｕＪ ｉ ｏｌ ｅｅｏ ｅ ｔ ｏ ，ｔ ） ｈ Ｍｅ ｈ ｎ ｐ
Ａ ｂｓｒ ｃ Ｈｉ ｈ ｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｕ ｉ ｔ ａ ｇ ｓ ｗｅ ｅ ｔ ｏ ｔａ ｔ ｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｈ ｍ ｄｉ ｄ ｍａ ｅ ｒ ｈｅ ｃ ｍｍｏ ｏ ｌｍ ｓ ｆｃ ｄ ｄ ｒｎ ｎ ｙ ｎ ｐｒ ｂ ｅ ａ ｅ ｕ ｇ ｍｉ ｅ ｉ
Ｓ ｒａ ． １ ｅ ｉｌＮｏ ５ ０ Ｏｃ ｏ ｅ ． ０１ ｔｂ ｒ２ １
现
代
矿
业
总 第 ５０期 １ ２１年 １ ０ １ Ｏ月 第 １ ０期
Ｍ ０ＤＥＲΒιβλιοθήκη Ｉ ＮＧ Ｍ ＮＩ・安 全 ・环 保 ・
矿 井 深 部热 害分析 及 治理 研究
黄寿 元 侯 玉强 吴冷 峻
英、 法等 国超 千 米 的煤 矿 较 多 。我 国浅 表 矿 床 及 开
采技 术条 件相 对 简单 的矿 床 储 量 不 断 消 耗 ， 多 数 大
矿山转向深部 、 复杂矿床的开采 ， 每年以 ８ １ ～ ２ｍ的 速度 向深部延 伸 ， 预计 在 未来 ２ ， 多数 煤矿 将进 ０ａ 大 入到 １ ０ １５ ０ ｍ 深处 开 采 ， 属 和 有 色金 属 矿 ０～ ０ ０ 金
ｓｒ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔｅｃ ｏ ｔ ｅ ｄｅ ｐ，ｗｈ ｃ ｕ ｄ ｂ ｎ ｕｇ ａ ｍ ｎ ｆｅ ｔｔ ｈ ｅ ｌｈ ｆｕｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ａ ｉ ｈ ｗｏ ｌ ｒ ｇ ｈ ｅ ｈ ｒ ａ ｄ ｅｆｃ ｏ ｔ ｅ ｈ ａｔ ｙ ｏ ｄ ｒｒ ｕ ｄ ｗｏ ｋ ｒ ｎｄ ｉ

浅析煤矿深井热害及其防治技术煤矿深井热害是指煤矿深井工作面地温超过36℃，对矿工工作和生活造成不利影响的一种地质灾害。

煤矿深井热害的产生和发展与煤层的热传导性、地层条件、深井开采方式等因素密切相关。

随着煤矿深井采煤深度的加深，煤矿深井热害问题日益凸显，给矿工的生产和生活带来了巨大的危害。

对煤矿深井热害的防治技术应予以高度重视。

一、煤矿深井热害的成因1. 煤层的热传导性差煤层的热传导性比土、石等常见的岩石要差，热容量大，因此在高温条件下煤层的温度变化较慢，导致煤矿深井地温升高。

2. 高温地层条件地层条件对煤矿深井热害的形成起着非常重要的作用。

当煤层下方与煤层有关的地层温度较高时，穿过这些地层开采煤层的深井也容易受到这一影响，导致热害问题。

3. 深井开采方式深井的开采方式也是煤矿深井热害形成的重要因素。

不同的采煤方式对深井地温的影响也有所不同，传统的采煤方式容易导致地温上升。

1. 对矿工的健康产生影响高温环境下工作容易导致矿工中暑、晕厥等症状，严重影响矿工的身体健康。

2. 对煤矿设备的稳定运行产生不利影响煤矿深井温度升高会对煤矿内部设备的运行产生不利影响，降低设备的寿命，增加维修成本。

3. 影响煤炭资源的开采量和质量高温环境下的煤矿工作面会导致煤炭资源的开采量和质量下降，从而影响煤矿的生产效益。

1. 合理选择采煤方式合理选择采煤方式对煤矿深井热害的防治至关重要。

采取节能采煤技术、节能支护技术等先进的采煤技术，可以有效降低深井地温。

2. 通风降温技术通过加强煤矿深井的通风系统，采取多点送风、冷风等通风降温技术，可以有效降低深井地温。

3. 水封降温技术利用水的冷却特性，通过在深井井口安装水封装置，减少煤矿深井地温的上升。

4. 冷矿块降温技术利用冷矿块的冷却效果，通过在煤矿深井的工作面上铺设冷矿块进行降温处理。

5. 生产计划合理调整根据深井地温变化情况，合理调整煤矿开采生产计划，避免在高温时段进行作业。

煤矿深井热害的防治需要综合运用多种技术手段，通过科学合理的方法来降低煤矿深井地温，保障矿工的健康和安全，保证煤炭资源的高效开采。

［ 摘
１ 概
况
鄂 尔多斯 盆地是 我 国主要 能源基 地 ， 由沙漠 、
湖盆滩地 、 丘间洼地组成 ， 河流水系稀少 ， 水资源
匮乏 。而 侏罗 系 中统砂 岩 含水 层 是盆 地 内地下 ］
水 的主要 含水层 之一 ，含水 岩体 内 的孔 隙 水成 为 煤矿 建井过 程 的主要水 害来 源 ，也 成 为施工 过程
体 内 的孔 隙率 ３ ％， 隙水 成 为煤 矿 建 井过 程 的 ０ 孔 主要 水 害来 源 ， 加上其 成岩性 差 ， 水泥浆 液灌 注 困 难， 也成 为施工 过程 中水害 治理 的难点 ， 重 的制 严 约建 井 单 位 的安 全 与 生 产 曙 ， 其难 点 在 于 ： 岩 ① 体 的成岩性 较差 ，砂岩 碎 屑颗粒 之间 的接触 为点 接触 ， 其性质 处 于半 岩半 土状 态 ， 碎屑 颗粒 之间 其 的胶结 为泥质 胶结 ，导 致孔 隙和裂 隙之 间 的贯通 性差 ， 遇水 容易泥 化崩 解 。因此 可 注性极差 。 且 根 据 施工 经验该 类岩体 条件 水泥 类颗粒 浆 液无法 注
要 ］ 梅 花 井煤矿 回风立 井在 建 井过程 中遇 到 了侏 罗 系 中统 直 罗组 高压 低渗 透含 水 地层 水害 ， 透性低 、 渗 涌水量 大 ， 致施 工无 法进 行 。在动 水压 力 高、 导 涌水 量 大、 涌水 主要 是 孔 隙水 、 泥 浆液 堵水 效 果不佳 的情 况 下 ， 用纯 溶液 、 水 选 流动 性 好 的改 性脲 醛 树 脂 化 学浆液 专 门封 堵其孔 隙水 ， 取得 了预期 的效果 。 ［ 关键 词 ］ 孔 隙水 ； 害； 学注浆 ； 井 涌水 水 化 矿 ［ 中图分 类 号 ］Ｔ ６． ４ ［ Ｄ２５４ 文献 标识 码 ］Ｂ ［ 文章编 号 ］１７ －９３２１）４ １ ２ ６２９４（０００ Ｏ４ 紫 斑 的细 、 、 粒砂 岩 ， 部 夹 薄层 粉砂 岩 和 泥 中 粗 局 岩 ， 部含 砾 ； 岩 的成 熟度 较低 ， 局 小 ， 对 有一 定 压 力 的孔 隙水 ， 能取 针 未

摘 要 ： 着矿 井开采深度 的增加 ， 井高温 热害 问题 开始凸显 ， 随 矿 严重 影响 了 矿的安 全生 产。 文 简要介 绍 了梅 花井煤矿 高温热 害的状 煤 本 况， 分析 了高温 原 因及介 绍 了非机 械 制冷降 温技术 和机械 制冷降 温技术 相结合 在梅 花井煤 矿 的应 用 ， 得 良好的 降温效 果 。 取 关键 词 ： 矿井 热害 防治技术 机械 制冷 非机械 制冷 中 图分 类 号 ： Ｄ ４ Ｔ ７ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ４ ９ Ｘ ２ １ ） ３ａ一０ ６ — １ １ ７ —０ ８ （ ０ ０ （） ０ ７ ０ ２ 矿 井 高温 热害 已被 认 为 水 、 、 斯 外 火 瓦 的第 ４ 矿 井 灾 害 ， 严 重影 响 了煤 矿 正 常 大 其 的安 全 生 产 ， 胁 了职 工 的 身 体健 康 。 花 威 梅 井煤 矿 ２ 采 区上 煤 组 综 采 工 作 面 最高 月平 １ 均气 温 ３ ２ ， ３． ℃ 掘进 工作 面 为 ３ ６℃ ； ３． 上煤 组 综 采 工 作 面 最 高 月 平 均 气温 ３ １ ， ５． ℃ 掘 进 工作面为３ ． ℃。 据《 ５４ 根 煤矿 安 全 规 程 》 （ ０ Ｏ 第 一 百零 二条 规 定 “ 产 矿 井采 掘 工 ２ １） 生 作 面 气 温 不 得 超 过 ２ ℃ ， 掘 工 作 面 气 温 ６ 采 超过３ ０℃ ， 电设 备 硐 室 的 空 气 温 度 超 过 机 ３ ℃时 ， 须 停 止 作 业 。 …新 建 改 、 ４ 必 … 扩建 矿 井 设 计 时 ， 须进 行风 温 预 测 计 算 ， 温 必 超 地 点 必 须 有 制 冷 降 温 设 计 ， 齐 降 温 设 配 施 ” 因 此 ， 井 降温 技 术 在 煤 矿 的应 用 已 。 矿 非 常 重要 。 冷 水 可 根 据 工 作 面 负 荷 变 化 进 行 喷 雾 降 温 。 面 低 温 制 冷 机 产 生 的 冷 凝 热 由冷 却 地 塔通过 大气排放， 成冷却水循 环系统。 形 （ ） 煤 工 作 面 降 温 ２采 针 对 采 煤 工 作 面 热 源 特 点 ， 作 面 除 工 尘洒水（ 采煤、 雾） 含 喷 可全 部 采 用 冷 水 ， 同 时 在 采 面 中部 以 上 布 置 降 温 喷 雾 装 置 ， 采 面 机 巷 内布 置６ 台ＨＰ ＣＣ ０ 型空 气冷 却 Ｓ 一２ ０ 器， 同时 配 置 ２Ｘ１ ５ ｋＷ 局 部 通 风 机 ２ 。 ８． 台 喷 淋 和 除 尘 洒 水 总水 量 为 １ ｍ ２ ／ｈ。 冻 水 冷 供 水温 度 ＜７ ， ℃ 闭式 水 系 统 回水 温 度 １ ℃ ， ７ 补 给 水 温 度 按 ２ ℃考 虑 。 ８ （） ３ 掘进 工 作 面 降 温 ３ 降温措施 在 每个掘进工 作面配用 １ 台ＨＰ ＣＣ Ｓ 一 ３． １非 机械 制冷 降 温措 施 ２ ０ 光 管空 气冷 却 器 ， 设 在 局部 通 风机 ０型 安 （） １ 开拓 、 采 布 置措 施 。 开 本矿 采 用 立井 后 １ ０ ０ ｍ处 。 另外 在 迎头 回风 流 每隔 ｌ ０ 安 ０ ｍ， １井田地温状 况 开 拓 ， 要 岩 层 布 置 或 煤 层 巷 道 采 用 锚 喷 设 一 组 喷 嘴 进 行 喷 雾 ， 雾 与 回风 流 充 分 主 喷 根 据 钻 孔 资 料 确 定 ， 花 井 井 田 的 恒 支 护 减 少氧 化 散 热 ， 要巷 道 及 采 区 布 置 接 触 ， 提 高 降 温 效 果 ， 解 决 掘进 工 作 面 梅 主 以 并 温 带深 度 为 ７ ｍ， 度 为 １ Ｏ ℃ ， ０ 温 ６ 平均 地温 避 开 局 部 地 热 异 常 区 和 可 能 的 热 水 涌 出 防 尘 问 题 。 ５． 梯 度 为３ １ ℃／ ０ ｍ。 ．２ ｌ ０ 从本 区地 温 梯 度和 热 点 。 部 采 区 采 用 下 山 开 采 或 仰 倾 斜 长 壁 深 ４ 管 道 及 保 温 ） 害 区 的 分 布 范 围 和 变 化 规 律 分 析 ， 温 场 开 采 ， 地 工作 面 采 用 后 退 式 开 采 。 根据开拓 开采布置 ， 水系统流量， 及 确 明显 受 构 造 的 控 制 。 内构 造 形 态 以 单 斜 区 （ ） 风 降温 措 施 。 一 定 条 件 下 增 加 定 选 用 热 轧 无 缝 钢 管 ， 保 温 材 料 选 用 ２通 在 其 构 造 为 主 ， 热 沿 层 面 传 导 较 好 ， 层 露头 风 流 量 使 得 矿 井 进 风 流温 升 减 小 ， 风 流 Ｐ 地 煤 进 ＶＣ， 聚 氨 脂泡 沫 塑 料 ， 防 止保 温 材 料 即 为 对 采 选 和 地 层 浅 部 为 地 热 散 失 创 造 了条 件 ， 浅 沿 散 热 小 的 巷 道 流 动 。 有 较 大 散 热 的 机 的 破 坏 ， 用 不燃 玻 璃 钢 作 为 保 护 层 。 用 故 部 的 地 温 梯 度 较 小 ， 部 地 温 梯 度 偏 高 ， 电 设 备 硐 室 采 用 独 立 通 风 ， 少 其 对 进 风 的 无 缝 钢 管 和 保 温 层 厚 度 如 下 ： ９Ｘ４ 深 减 Ｄ８ 、 ０８× ４、 １ Ｄ ８９× ６、 ３ ０、 ３ ２ Ｄ ２５ Ｘ １ Ｄ ７７ Ｘ １ 二 级 热 害 区 度 主要 分 布 在 深 部 。 主要 流 的 加 热 ， 且 控 制 工 作 面 顺 槽 的长 度 及 Ｄ ｌ 各 并 （ １冷 冻 水 管 路 均 设 厚 ５ ｒｍ保 温 层 ， 下 １） ０ ａ 井 煤 层 的 ＋８ ０ ５ ｍ水 平 以 浅 基 本 无 热 害 区 ， 一 工 作 面 的 长 度 ， 短 进 风 巷 道 的 长 度 。 缩 级热 害 区 分布 在＋８ ０ ５ ｍ～＋ ５ ｍ水 平 间 ， ６０ 二 ３ 局部 降 温 措 施 。 据 现 场 实 际 情 况 ， 管 路 设 玻 璃 钢 保 护 层 厚 ５ ） 根 ｍｍ， 璃 钢 保 护 玻 而 层 可现 场 加 工 ， 路 连 接 采 用 快 速 接 头 。 管 对 级 热 害 区 分 布 于各 煤 层的 ＋ ５ 水 平 以 深 对 矿 井 降温 系 统 难 以达 到 或 极 不 经 济 ， ６ ｍ０ 部位 。 工 作 人 数 很 少 的 少 量 地 点 ， 取 局 部 降 温 于 管 道 连 接 处 ， 门 、 表 等 连 接 处 ， 温 采 阀 仪 保 措 施 或 个 体 防 护 。 ： 块 冷 却风 流 、 缩 材 料 可 现 场 发 泡 充 注 。 如 冰 压 ２矿井致热 因素 空 气制 冷 、 动 式 制 冷 机 等 。 移 本 矿 热 害 致 热 因素 按 其影 响 程 度 的 大 （ ） 他 措 施 。 条件 时 ， 巷 支 护采 用 ４ 结论 ４其 有 煤 以 热 主 随 着 煤 矿 开 采 深 度 的 不 断 增 加 深 部 小 分 别 为 岩 热 、 缩 热 、 化 热 、 电 设备 锚 喷 支 护 ， 减 少 氧 化 散 热 ； 水 管 、 要 压 氧 机 采 散 热 和 人 体 散 热 ， 部可 能存 在 热 水 散 热 。 压 风 管 等尽 量 沿 回 风 巷 布 置 ； 有 水 沟 均 热 害 将 进 一 步 的 加 剧 ， 取 综 合 降 温 措 施 局 所 个 短 梅 因此 ， 井 致 热 因素 主要 是 岩 热 、 缩 热 、 设 盖板 ； 别热 害 严 重 区 段 的 ， 时 作 业 人 势 在 必 行 。 花 井 煤 矿 根 据 自身 高 温 热 害 矿 压 状 况 采 取 了 机 械 制 冷 降 温 措 施 和 非 机 械 制 机 电 设 备 散 热 和 氧 化 散 热 。 源 结 果 汇 总 员 可 采 取 个 体 防 护 措 施 。 热 冷 降 温 措 施 ， 采 掘 工 作面 进 行 降温 ， 得 对 取 表 见表 ｌ 。 ３ ２机 械制 冷 降温措 施 ． （ ） 面 集 中制 冷 水 １地 良好 的效 果 ， 为煤 矿 深 部 热 害 防 治 提 供 了 ２ １岩热 ． 井 巷 围 岩 散 热 的 主 要 途 径 有 三 ： 是 一 在 进 回风 立 井 井 口附 近 设 地 面 集 中制 可 借 鉴 的 经 验 。 借 热 传 导 自岩 体 深 处 向 井 巷 传 热 ； 是 经 冷 站 。 冷 站 利 用 水 源 热 泵 产 生 热 负荷 可 二 制 产 裂隙水借对流将热传给井巷 ； 三是 回采 、 掘 供 井 筒 加 热 和 风 井 场 地 设 施 采 暖 ， 生 冷 参考文 献 １ 李 三河 尖 煤 矿 高 温 热 害 进及运输 过程中的煤炭 、 石放热。 矸 负 荷 经 二次 制 冷 制 取 低 温 冷 水 ， 保 温 过 ［１张 周 权 ， 剑 锋 ． 通 治理 技 术 【】煤炭 工程 ， ０ ９ （ １ ： ７ Ｊ． ２ ０ ，１）５ － ２． ２压缩热 管 道 由 进 风 立 井 井 筒 至 井 下 高 低换 热 设 备 ５ ９． 空 气 在 地 球 重 力 场 作 用 下 ， 井 巷 向 硐 室 ， 沿 经高 低 换 热 设 备 换 热后 再 回 至地 面 ， ２ 焦海 朋 ， 明 ． 温 矿 井 的 热 害 李 高 下 流 动 时 位 能 减 小 ， 积 压 缩 热 转 化 为 热 形 成 一 次 冷 水 闭式 循 环 ， 次 冷 水 由高 低 【】李 艳 军 ， 体 二 治 理 【］能 源 技 术 与 管 理 ， ０ ７，６ ： Ｊ． ２ ０ （） 能 ， 矿 井 温 度 升 高 。 时 井 简 内的 淋 水 吸 换 热 设 备 出 来 后 直供 采 掘 工 作 面 的 空 气 冷 使 同 ４ ５～ ４７． 收 了 大 部 分 自身 压 缩 热 ， 有 部 分 淋 水 蒸 却 器 ， 冷 器 与 风 流 进 行 热 交换 后 回至 高 仅 空 低 压 换 热 器 ， 成 二 次 冷 水 闭 式 循 环 ， 量 【】国家 煤 矿 安 全 监 察 局 ． 矿 安 全 规 程 形 少 ３ 煤 汽使相对湿度增加 。 ［ 】北 京 ： 炭 工 业 出版 社 ， ０ ０ Ｍ ． 煤 ２１． 表 １ 热 源 结果 汇 总表 ［】余 恒 昌

工作 面进 风 流温度 高达 ３ ４ ｑ Ｃ， 夏 季最 高温 度 达到 ３ ６℃， 其 他采 掘面 的温度 都在 ３ ２℃以上 。 在 高 温 环境 中作 业 时 ， 职 工在 精 神 、 身体 、 感 觉上 与在 常温状态 下工作 有 明显差 异 ，感 到精 神 恍惚 、 疲劳 、 反应 迟 钝 ， 这 种精 神 状 态易 导致 事 故
梅 花井 井 田位 于灵武 市鸳 鸯湖 背斜东 翼 的 中
机功率大 、 巷道断面大等具体情况 ， 更加剧了采掘 面热害 ， 不仅严重损害职工的身体健康 ， 甚至影响 矿井的安全生产 ，需采取相关降温措施治理矿井 热害 。
南部 ， 井 田内构造整体呈近南北走向， 由西 向东倾 伏 的单 斜构 造 。地 势低缓 平 坦 ， 起伏 不 大 ， 井 田范 围最大相对高差 １ ２ ４ ｍ，该井 田构造属中等偏简 单类型。 矿 区构造形态以单斜构造为主， 地热沿层
２ ０ １ ３ 年第 ３ ８卷第 ６期
Ｖ０ Ｉ ＿ ３８ Ｎｏ ． ６
“ 点面结合法 ’ ’ 降温技术在梅花井煤矿的应用
张会听 ， 高保彬 ， 袁东升
（ １ ． 平煤 神马建工集 团 建 井一处 ， 河河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ０ ）
据 中煤 国际工 程集 团武汉设 计研 究 院所测 定 的数据 ： 各 主要 煤层 在标 高＋ ８ ５ ０ ｍ 以上基本 无 热 害区， 一 级热 害 区分布 在＋ ８ ５ ０ ～ ＋ ６ ５ ０ ｍ水平 间 ， 二 级热害 区分 布于各煤 层＋ ６ ５ ０ ｍ水平 以深 部位 。 梅花 井煤矿一分 区已开采 完毕 ， 现 开采水平在
０ 引 言
随着 矿井开 采深度 的增 加 ， 出现 了高瓦斯 、 高 地温 、高 地应力 等复 杂 的深 部开采 技术 问题 。其 中， 高温热 害治理 是 比较复 杂 的。 矿井 高温热 害 已 被认 为继 顶板 、 水、 火、 瓦斯 、 粉尘外 的第 六大 矿井

收稿日期:２０１８ ０２ ２６作者简介:芦水旺(１９７９－)ꎬ男ꎬ山西忻州人ꎬ助理工程师ꎬ从事矿井调度工作ꎮｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２７９８.２０１８.０７.０２２深部高温易氧化综放工作面的防灭火技术芦水旺(西山煤电集团公司总调度室ꎬ山西太原㊀０３００５３)摘㊀要:针对西铭矿４９４０１工作面正常推进过程中ꎬ即将通过自然发火区时ꎬ工作面回风流中存在ＣＯ浓度突然增高的问题ꎬ通过采取压注黄泥浆㊁采空区注氮㊁正压通风㊁提高回采速度等防灭火措施ꎬ降低了自然发火区发火的可能性ꎬ取得了良好效果ꎮ关键词:深部ꎻ高温ꎻ易氧化ꎻ综放首釆面ꎻ防灭火中图分类号:ＴＤ７５２㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１００５ ２７９８(２０１８)０７ ００５５ ０２㊀㊀４９４０１工作面为西铭矿南四采区＋９４０ｍ水平的首采工作面ꎬ该工作面位于南四采区轨道巷以西ꎬ北邻４９４０２设计工作面ꎬ西部为实煤区ꎮ该工作面上覆８号煤已回采ꎬ８号与９号煤层间距１.２２~２.９ｍꎬ平均２.０６ｍꎮ工作面走向长度为１８４４ｍꎬ倾斜长度为１８６ｍꎬ平均采高为３.４ｍꎬ设计工业储量１３５.２７万ｔꎬ采用综合机械化采煤顶板自然垮落工艺ꎬ工作面正常回采完成后ꎬ对采空区巷道及时进行封堵ꎮ由地质勘查报告可知ꎬ由于埋深较大ꎬ工作面所处地层的地温较高ꎬ且采空区顶板煤层易氧化ꎬ使得采空区自燃发火倾向严重ꎬ对首采工作面的采空区ꎬ设置了发火预警体系ꎬ对工作面自然发火性进行实时监测ꎬ以确保工作面安全生产ꎮ１㊀自然发火预警体系工作面设置的自然发火预警体系如图１所示ꎬ系统主要监测两种数据ꎬ一是对采空区浮煤的温度进行监测ꎻ二是对采空区气体变化进行监测ꎮ测量采空区浮煤的温度选用Ｐｔ１００型铂电阻ꎬ铂电阻与埋入采空区的管束一起组成温度监测系统ꎬ监测系统的监测点均布置在回风巷底板中ꎬ靠近外帮布置ꎻ气体变化监测系统从工作面向采空区每隔１０ｍ左右布置ꎬ特别是在采空区上隅角等容易引起瓦斯积聚的部位加强布置ꎬ建立对工作面多层次㊁立体化的监测ꎮ２㊀工作面隐患发现与原因分析２０１７年１２月２６日夜班ꎬ从监测监控系统发现南四采区４９４０１采煤面回风流ＣＯ体积分数达到１ˑ１０－６ꎬ而此时进风巷中ＣＯ传感器显示为０ꎬ而且工作面并未进行爆破作业ꎬ发现异常后ꎬ立即由通风瓦检人员进行全面排查ꎮ经排查ꎬ初步确认从４９４０１轨道巷口起至６８０号点段上覆８号煤采空区内ꎬ遗留浮煤或酥松煤帮有氧化倾向ꎬ两巷之间有明显压差ꎬ压差导致巷道漏风严重ꎬ从而导致ＣＯ气体浓度升高ꎮ轨道巷的回风流中有ＣＯ隐患ꎬ且初期呈增长趋势ꎬ至１２月２９日达到最高值ꎬ峰值为３.１７ˑ１０－４ꎻ之后ꎬ呈现稳中有降态势ꎮ选定轨道巷侧的２号孔㊁１３０号点㊁２３０号点等作为自然发火观测点(站)ꎬ经取样分析化验并作变化趋势分析得出ꎬ此工作面煤层具有自燃倾向性ꎮ为保证工作面尽快通过自然发火区ꎬ应采取积极措施排除隐患ꎮ图１㊀工作面自然发火预警体系３㊀防灭火措施３.１㊀压注黄泥浆鉴于４９４０１工作面上覆采空区存在自燃氧化隐患ꎬ抽采人员利用轨道巷原有的注水钻孔ꎬ对其上覆采空区进行压注黄泥浆ꎮ黄泥浆的水灰比为１ʒ１.５~１ʒ１ꎬ然后掺入３％的胶凝剂以加快凝结ꎮ黄泥浆的拌制必须坚持先加水后加黄土的工作顺序ꎬ并保证连续供浆ꎬ不得间断ꎮ为确保泥浆质量ꎬ５５可在浆液内加入少量悬浮剂ꎬ防止堵管ꎮ选用的矿用注浆机为２ＺＢＱ２４/１０型ꎬ注浆机性能参数如表１所示ꎬ注浆工艺如图２所示ꎮ黄泥浆通过注浆泵注入钻孔中ꎬ掺有胶凝剂的黄泥浆携带大量的水分ꎬ除可降低煤岩层温度外ꎬ还可对由于裂隙导致的风路进行封堵ꎬ可大大降低由于压力差导致的漏风现象ꎬ从而降低自然发火的概率ꎮ表１㊀注浆机性能参数参数流量/(Ｌ ｍｉｎ－１)功率/ｋＷ压力/ＭＰａ电压/Ｖ数值５０１０.５４３８０/６６０图２㊀注浆工艺３.２㊀采空区注氮在工作面向采空区内埋设２路管道ꎬ用来向采空区进行注氮(图３)ꎬ降低回风流中ＣＯ气体的浓度ꎮ注氮管路设置成花管ꎬ在注氮的过程便形成了氮气帷幕ꎬ使注氮效果更佳ꎮ采空区注氮量按吨煤计算为ＱＮ:ＱＮ＝５ＡＫ/(３３０ˑ６０ˑ２４)式中:Ａ为矿井年生产能力ꎬ１５０万ｔ/ａꎻＫ为工作面回采率ꎬ根据实际情况取０.７５ꎮ计算得:ＱＮ＝１１.８４ｍ３/ｍｉｎꎮ考虑１.２的安全系数ꎬＱＮ＝１４.２１ｍ３/ｍｉｎ＝８５２.４８ｍ３/ｈꎮ通常注氮流量控制在８５２ｍ３/ｈ左右(现场可根据实际情况调节)ꎬ３台注氮泵累计向工作面注氮４６万ｍ３ꎬ工作面上覆采空区各类气体指标均正常ꎬ对工作面不会造成自然发火的影响ꎮ图３㊀工作面注氮示意３.３㊀其他措施１)㊀正压通风ꎮ为有效调节工作面两巷压差ꎬ在４９４０１胶带巷口外ꎬ安装２ˑ５５ｋＷ局部通风机(双风机㊁双电源并实现自动切换)ꎬ并延接８００ｍ风筒ꎬ同时在轨道巷回风侧施工调节密闭ꎬ确保工作面形成均压通风系统ꎮ经测算ꎬ风量要求控制在１１００~１２００ｍ３/ｍｉｎꎬ以保持适当的正压ꎮ２)㊀提高回采速率ꎮ当工作面回采速率比较慢时ꎬ采空区浮煤的蓄热条件不易被破坏ꎬ热平衡也就不容易被破坏ꎬ且浮煤有充足的时间被氧化ꎬ采空区浮煤温度极容易积聚ꎬ具有自然发火的倾向ꎮ提高工作面的回采速率ꎬ会破坏采空区浮煤的热平衡条件ꎬ浮煤被氧化的时间也会大大缩短ꎬ故浮煤自然发火的倾向也会降低ꎮ４㊀效果评价１)㊀采用注新型浆液和采空区注氮配合ꎬ再加以正压通风作为辅助手段的防灭火方法ꎬ高效㊁快速地降低了采空区自然发火可能性ꎬ且经济效益较高ꎮ２)㊀由于监测监控系统的及时反馈ꎬ在通过自然发火区前ꎬ第一时间掌握了现场情况ꎬ并采取多种措施进行防灭火处理ꎮ经过一段时间的监测ꎬ发现各处风流的温度和采空区ＣＯ气体浓度基本稳定ꎬ进风流温度维持在１５ħꎬ上隅角温度维持在１８ħꎬ回风流温度维持在１９.２ħꎮ各采空区观测点氧气浓度保持在５％以下ꎬＣＯ浓度下降趋势明显ꎬ未发现Ｃ２Ｈ４㊁Ｃ２Ｈ２等标志性气体ꎮ３)㊀２０１８年１月５日至７日ꎬ各观测点(站)的ＣＯ浓度由最高值下降至０ꎮ之后ꎬ在回采至胶带巷口以里８００号点处(该处原来顶板极为破碎㊁棚梁下沉弯曲ꎬ曾采取喷涂化学封堵材料措施)后ꎬ观测点(站)的ＣＯ浓度又逐渐有小幅度增加趋势ꎬ经分析认为ꎬ是胶带巷顶板破碎段的漏风冲洗出积存的ＣＯ所致ꎮ４)㊀将原有的 四六制 工作制度临时调整为 三八制 ꎬ缩短了工人上下班交接准备的时间ꎬ提高了工作效率ꎬ加快了回采速率ꎬ为早日完成回采㊁封堵采空区创造了条件ꎮ参考文献:[１]㊀邓㊀军ꎬ刘文永.大采高综采工作面撤架期间采空区浮煤自燃防治技术研究[Ｊ].矿业安全与环保ꎬ２０１１ꎬ３８(３):２９－３１.[２]㊀孟凯宁ꎬ符智彭.柴家沟煤矿自燃火灾防治技术研究[Ｊ].煤炭技术ꎬ２０１３ꎬ３２(７):７４－７６.[３]㊀王省身ꎬ张国枢.矿井火灾防治[Ｍ].徐州:中国矿业大学出版社ꎬ１９９０.[４]㊀张颐纯.综采放顶煤工作面采空区注氮防灭火技术研究[Ｄ].太原:太原理工大学ꎬ２０１６.[５]㊀曹镜清ꎬ邬剑明ꎬ周春山ꎬ等.低位放顶煤采空区自燃区域划分与注氮口位置确定[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１７ꎬ４５(２):８９－９４.[责任编辑:常丽芳]６５２０１８年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀芦水旺:深部高温易氧化综放工作面的防灭火技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２７卷第７期。