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《高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究》篇一一、引言随着采矿业的深入发展，高温岩层巷道作业面临的安全与健康问题日益突出。
高温环境不仅影响作业人员的舒适度与工作效率，还可能对巷道支护结构造成热应力损伤，进而威胁到整个矿井的安全。
因此，针对高温岩层巷道主动降温支护结构技术的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨主动降温支护结构技术的原理、设计、实施及其效果，以期为相关领域提供理论支持与实践指导。
二、高温岩层巷道的特点与挑战高温岩层巷道通常具有温度高、湿度大、热应力变化频繁等特点。
这种特殊环境对巷道支护结构提出了更高的要求。
传统的被动式支护方式难以应对高温带来的热应力问题，因此需要研发主动降温支护结构技术，以解决这一难题。
三、主动降温支护结构技术的原理主动降温支护结构技术主要依托先进的材料技术与热传导原理，通过在支护结构中加入散热元件和降温材料，实现对巷道内部温度的主动调控。
这种技术不仅能够降低巷道内部温度，还能有效减小热应力对支护结构的影响，提高巷道的安全性。
四、设计与实践（一）材料选择主动降温支护结构材料的选择是关键。
目前，常用的材料包括高导热性材料、相变材料等。
高导热性材料能够快速将热量传导出去，而相变材料则能在温度升高时吸收热量，并在温度降低时释放热量，从而实现温度的稳定控制。
（二）结构设计在结构设计方面，需根据巷道的具体情况制定设计方案。
通常采用复合式支护结构，将散热元件和降温材料嵌入到支护结构中，形成内外两层的结构形式。
这样既能保证支护结构的稳定性，又能实现温度的有效控制。
（三）实施步骤实施过程中，首先需要对巷道进行勘察与测量，了解其地质条件、温度分布等情况。
然后根据测量结果设计合理的支护结构方案。
在施工过程中，需严格按照设计方案进行施工，确保每个环节的质量与安全。
最后进行效果评估与监测，确保主动降温支护结构的有效性。
五、效果评估与展望（一）效果评估通过实际应用发现，主动降温支护结构技术能够显著降低高温岩层巷道的内部温度，减小热应力对支护结构的影响。
矿井制冷降温系统的研究与应用摘要在地面建立制冷中心，制冷中心生产的5℃的冷水通过供冷水泵送至副井井筒中的通过改造后的备用排水管路，经过井底减压阀减压后，低温冷水进入到矿井防尘管网中，直接供至工作地点，通过安装的制冷装置，冷却工作地点进风流温度，达到降温目的。
关键词深井开采；高温热害；需冷量；水冷降温1 概述朝阳煤矿核定能力72万吨/年，从井巷设计、设备选型、系统装备等均按90万吨/年的能力施工。
2 矿井需冷量计算2.1 采掘面降温标准结合朝阳矿目前及下步深水平高温发展状况，按《煤矿安全规程》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℃计算需冷量。
2.2 供冷范围按矿生产要求，降温工程共设计矿井一个综采工作面、四个掘进工作面。
2.3 矿井需冷量计算1）回采工作面需冷量的计算根据矿提供的工作面数值，计算回采工作面的需冷量为510kW。
2）掘进工作面需冷量计算风量260m3/min，按同样方法计算四个掘进工作面需冷量，四个掘进工作面总需冷量为610kW。
3）矿井总需冷量Q=510+610=1120kW目前矿井井下降温需冷量为：Qc=K*Q=1.2×1.25×1120=1680kW3 制冷降温方案确定制冷水降温主要由制冷水系统、输冷系统、井下输冷散冷系统四大部分组成。
4 水制冷降温系统4.1 主要制冷设备选型4.1.1 井下制冷综采工作面上隅角附近安装1台MK-300空冷器和1台MK-150空冷器，制冷量500kW，满足降温需求。
掘进工作面的需冷量为150kW，进风巷采用1台新雪公司生产的MK-200空冷器，作为热交换器，满足降温需求。
井下降温总循环冷水量103.2m3/h，考虑到井下防尘用水量及地面空调用水，选择冷水量为120m3/h，用于制冷器降温后的，剩余回水，经过回水管排到地面。
地面选用3台1032kW的水冷螺杆机组，冷冻水由20℃降为5℃，所需的水量为120m3/h，可满足矿井1个回采工作面、4个掘进工作面的降温需求及地面中央空调供冷。
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。
对大采深高温热害矿井井下降温设计的探究摘要：目前我国大部分开采的煤矿，都处于深水平开采，随着开采深度的增加，煤岩温度升高以及设备散热等因素影响，产生了矿井的高温热害问题。
本文主要以朱集西煤矿为研究对象，对朱集西煤矿矿井热环境和制冷降温工艺等方面进行了论证分析。
关键词：矿井；井下降温；设计前言随着矿井开采深度的增加，综合机械化程度不断提高，地热和设备向井下空气散发的热量显著增加，井下高温、高湿环境严重影响井下作业人员的身体健康和生产效率，造成高温热害，矿井热害最终将成为制约开采深度的决定性因素。
朱集西煤矿由于埋深大、工作面走向长、供风距离远，工作面温度达36℃～39℃，湿度达90%～95%。
虽然采取了一些措施，但仍然多次发生工作人员中暑现象，既危害了职工的身心健康，又影响了矿井建设、正常生产及接替。
迫切需要建设一套有效的降温系统来解决矿井生产过程中产生的热害问题。
以改善井下作业环境，保护矿工的身体健康，提高劳动生产效率。
1矿井热环境分析影响本矿井热环境的因素较多，分析归纳认为主要有以下几个方面：1.1地面大气环境矿井风流由地面进入井下，地面大气环境对井下风流气象条件的影响较大。
朱集西煤矿位于淮河中游，属淮河冲积平原，区内地形平坦，属过渡带气候，为季风温暖带半湿润气候，季节性明显，夏季炎热。
根据气象台连续5年观测数据统计，年平均气温16.8℃，极端最高气温41.4℃，相对湿度平均为74%。
由于夏季地面入风温度较高，且湿度较大，导致井下风流温度较高，湿度大。
1.2地质地热环境1.3矿井生产环境矿井开采所形成的生产环境对井下热环境具有直接的影响。
如机电设备运转时散热、运输中的煤矸放热、通风风流的压缩热以及采掘裸露煤岩的氧化散热等，都将与矿井风流发生热交换，使井下风流温度升高。
1.3.1高温岩壁和煤壁散热朱集西矿井煤层埋藏深，地温高。
大量地热通过高温岩壁和煤壁以辐射和与通风流对流换热传导至矿井通风流中，是导致井下高温环境的重要因素。
矿井降温技术研究现状矿井的高温热害防治问题是一个世界性的难题。
为了提供可接受的矿井工作热环境条件，机械制冷降温已经成为矿井热害治理的必须手段。
目前已经进入到实际工程应用过程并且技术比较成熟的主要有三种模式：风冷系统、水冷系统与冰冷系统。
1国外研究现状国外一些国家应用矿井空调技术已有700多年的历史。
英国是世界上最早在井下实施空调技术的国家。
早在1923年英国彭德尔顿煤矿就在采区安设制冷剂冷却采煤工作面的风流，巴西的莫罗维罗矿及南非的鲁宾逊深井也早在30年代就采用了集中冷却井筒入风风流的方法降温。
60年代南非便开始了大型的矿井降温工作，矿井空调系统也逐渐大型化和集中化。
德国是世界上煤矿采深最大的国家。
1985年德国煤矿平均采深已达900m，最深的依本伦矿已达1530m，矿井原始岩温最高达60℃。
1990年德国产商品煤约7000多万吨，矿井降温总制冷能力约285MW，其中有180台平均制冷能力达到1200kW的冷水机组、280台平均制冷能力为260kW的冷水机组。
使用的空冷器约600台。
煤矿集中制冷能力超过3.7MW的有18个，制冷能力合计为126.9MW。
其中采用井下集中制冷系统有8个，制冷能力计48MW；采用地面集中制冷系统的有6个，制冷能力计53.4MW；采用井上下联合制冷系统的有4个，制冷能力计25.5MW。
2006年德国井工煤矿仅剩下三个矿区，分别是鲁尔（Ruhr）区、萨尔(Saar)区和依本比仁(Ibbenbueren)区。
全德国共8对矿井，矿井开采深度都在800~1000m以上。
现有的8对矿井全部采用机械制冷降温系统。
均采用地面集中式或井下集中式或混合式布置冷水机组，井下局部可移动式制冷系统仅作为上述系统的补充。
东欧国家以前苏联和波兰为代表，矿井高温问题也相当严重。
前苏联从化70年代开始采用大规模的矿井空调降温系统，矿井采深达1200m，岩温高达40~50℃，井下单机制冷能力最大达1.5MW，地面达4.2MW。
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。
矿井降温技术研究述评
矿井降温技术一直是煤矿安全生产的重要环节之一。
随着煤矿开采深度的不断加深，矿井温度也越来越高，超温现象频发，给矿工的安全生产带来了很大的威胁。
因此，矿井降温技术的研究和应用变得越来越重要。
矿井降温技术主要包括传统的机械降温和新型的物理、化学降温技术。
传统的机械降温技术包括通风降温、水喷雾降温、冷却降温等。
这些技术虽然已经得到广泛应用，但是由于其效果有限，难以适应现代化、深部、高温、高湿等条件下的矿井降温需求。
新型的物理、化学降温技术则是近年来发展起来的一种新型技术。
它们的原理是通过改变矿井内部的物理、化学环境，来达到矿井降温的目的。
这些技术包括冷媒降温、水泥浆封堵降温、地源热泵降温等。
这些技术具有效果好、节能环保等优点，已经得到了广泛应用。
但是，新型降温技术也存在一些问题。
首先是技术成本较高，不适合所有的煤矿；其次是技术本身还不够成熟，需要进一步完善和提高。
因此，我们需要在推广新型技术的同时，继续加强对降温技术的研究和探索，寻求更好、更实用的技术方案。
总之，矿井降温技术是煤矿安全生产中不可或缺的一项工作。
我们需要不断推动技术创新，加强科学研究，为煤矿安全生产提供更加可靠、高效、节能、环保的降温技术。
河南理工大学建筑环境与设备工程专业『矿井降温技术』课程论文课程名称：矿井降温技术专业班级：建环10-01班姓名：马云雷学号：311007060122指导教师：刘靖老师国内外矿井降温技术最新进展[摘要]：随着我国煤矿开采深度的增加和采掘机械化水平的提高，矿井热害日益严重，已严重影响矿井安全生产。
德国和南非在矿井热害治理方面有着较为成熟的技术，本文对德国和南非及我国一些矿井采用降温技术和降温方法进行了总结。
针对矿井热害，在实际工程中，根据不同的情况采用不同的降温方法，取得较好的经济效益和社会效益。
[关键词]：矿井热害德国南非矿井降温研究现状一、前言煤炭一直是我国的主要能源，在一次性能源结构中占据不可替代的重要地位。
为满足国民生产需要，煤矿必然加快向深部资源的勘探和开采[1][2]。
深部开采条件下，随着采矿机械化程度的提高，生产更加集中，开采强度加大，地温升高等因素恶化了矿内作业环境，热害问题越来越突出。
据初步统计，在国外，南非西部矿井在深度 3300m处气温达到50℃；日本丰羽铅锌矿由于受热水影响，在深度 500m 处气温高达80℃。
到 2005 年，中国有煤矿的平均采深达 650m 左右，生产水平的平均原始岩温为35.9℃～36.8℃，而采深超过 1000m 的矿井，其原岩温度高达40℃～45℃，工作面温度达34℃～36℃，大部分矿井将进入一、二级热害区[3]。
这种高温环境使得井下作业人员体能下降、工作效率严重降低，易产生高温中暑、热晕并诱发其他疾病以及神经中枢系统失调，从而造成职工防护能力降低，严重影响生产安全。
二、德国和南方矿井简介1、德国煤矿德国煤炭开采有 600 多年的历史，井工矿产量呈逐年减少趋势。
2006 年德国井工煤矿仅剩三个矿区，分布是鲁尔区(Ruhr)、萨尔(saar)区和依本比仁区(Ibbenbueren)。
全德国共有8对矿井，其中鲁尔区6对矿井由西向东分别是 West、Walsum、Prosper- Haniel、Lippe、AuguestVictoria、Ost 煤矿，萨尔区 1 对矿井为 Saar 矿井，依本仁区仅1对矿井，叫 Ibbenbueren 煤矿。
基于制冷降温技术在高温掘进巷道中的应用研究随着开采深度不断加大，许多矿井面临高温带来的严重威胁，巷道中作业场所空气温度明显超过《煤矿安全规程》的相关规定，特别是掘进作业，由于受巷道断面的限制和局部通风装置的制约，供给掘进巷道的风量又不能明显加大，通过加大风量温度下降很小，起不到应有的降温作用。
文章采用最新的局部制冷降温技术，在张集煤矿高温掘进作业地点安装TS-300B型煤矿井下局部制冷机组，对如何安设和利用进行了实地应用研究，空气温度下降6～9℃，取得了良好的效果，解决了井下高温问题。
标签：制冷降温技术；掘进巷道；高温；应用引言为保障矿工的身心健康和生产的安全进行，我国的《矿山安全条例》规定：井下工人作业地点的空气温度，不得超过28℃，超過时应采取降温和其他保护措施。
同时《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的空气温度不超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃，空气温度超过时，要采取降温措施。
当采掘工作面ta>30℃，机电硐室ta>34℃时，必须停止工作，采取降温措施。
徐州矿区随着煤炭资源的枯竭，有些矿井不得不向深度开采，工作面温室度越来越高，特别是三河尖矿，张集矿已采到1000米以下，经测井下出水点水温及岩温高达36～39℃，掘进工作面空气温度达到31～32℃，井下局扇吸风侧空气温度达到26～29℃，严重制约着矿井安全生产，致使巷道掘进无法正常进行。
为解决地热灾害问题，曾采取加大迎头风量、降低机电设备散热、缩短作业时间等非人工制冷措施，但不是解决地热危害的根本途径。
由于受巷道断面的限制和局部通风装置的制约，供给掘进巷道的风量有限，通过加大风量温度下降很小，通过测试掘进巷道内空气温度只降低了1℃，起不到应有的降温作用。
下面就现场如何采用机械制冷进行了一系列应用研究，取得了预想的效果。
1 制冷降温技术1.1 安装环境通过现场调查研究决定，在张集煤矿北翼延深轨道下山掘进中采取安装北京鑫源九鼎科技有限公司TS-300B煤矿井下局部制冷机组，用于井下掘进巷道的空气降温。
矿井热源分析及降温技术研究和发展柴会来;王建学;王景刚;鲍玲玲【摘要】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.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P151-154)【关键词】矿井热害;高温热源;降温技术;瓦斯发电;分离式热管;发展趋势【作者】柴会来;王建学;王景刚;鲍玲玲【作者单位】河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038;北京矿大节能科技技术有限开发公司,北京100083;河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038;北京矿大节能科技技术有限开发公司,北京100083;河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038;河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038【正文语种】中文【中图分类】TD724矿井热害就是井下空气的温度、湿度、风速达到一定状态后，出现人体散热散湿困难，感到闷热，体温升高、头晕、虚脱等中暑症状，甚至出现死亡的灾害。
伴随国民经济迅猛发展，煤炭需求与日俱增，煤矿向纵深开采趋势毋庸置疑；矿井巷道周围岩体和空气温度随矿井深度增加而不断升高，据我国煤田地温观测资料统计，地温梯度为0.02～0.04 ℃/m[1]，矿井热害问题是客观存在的现象。
热害问题严重影响井下工人健康和工作效率，情况严重则可能引发矿井恶劣事故，造成巨大人身财产损失。
煤矿井下降温技术的研究述评及应用文章针对日益威胁煤矿安全生产的井下热害：分析产生的原因，提出治理方法，采取相应的降温措施，取得较好的经济效益和社会效益。
标签矿井热害；降温技术；研究述评防治矿井热害技术自20世纪20年代即已兴起，至今已近90年的历史；但是，迅速发展并广泛应用是在20世纪70年代后。
在各国科技工作者的共同努力下，用于防治矿井热害的技术已经取得了巨大成就，并在矿井开采过程中起着重要作用。
1 矿内热源分析矿内空气温度、湿度、风速和热辐射是矿内微气候的四要素。
其中最主要的参数是温度。
地面空气进入井下后，由于受到井下各种热源的影响，空气的温度发生了很大的变化。
一般来说，对于井深为1000m的矿井，造成空气温升热源的50%来源于井下围岩的放热，25%来源于氧化放热，机械设备散热及其它热源占25%，现对影响曲江矿井气温的主要因素进行分析。
1.1 地面空气温度地面空气温度直接影响矿内空气温度，地面气温周期性变化，使矿井进风路线上的气温也相应地周期性变化。
但是这种变化随着距进风井口的距离增加而衰减；并且在时间上，井下气温的变化要稍微滞后于地面气温的变化。
因而在采掘工作面上，一般是觉察不到风温的日变化。
然而当地表大气参量如发生持续多天的显著性变化时，在采掘工作面上还是能够测量出这种变化。
地表大气参量的季节性变化对井下气候状态的影响要比日变化的影响显著得多，在采掘工作面能测量出这种变化。
一般来说，在给定的风量条件下，气候各参量的日与季节性变化的衰减率和其流经的井巷距离成正比，和井巷的横断面面积成反比。
曲江井夏季地面风温对井下影响较大。
1.2 矿内空气的压缩放热矿井深度的变化，使空气受到的压力状态也随之改变，当风流沿井巷向下流动时，空气的压力值增大，空气的压缩会出现放热，从而使矿井温度升高。
在绝热情况下，温升的变化值可按下式计算：△t= ，℃上式表明：井筒垂深每增加102m，空气由于绝热压缩释放的热量使其温度升高1℃。
煤矿矿井降温技术综述1 煤矿矿井降温技术的研究现状目前矿井常用的降温方法有非人工制冷降温方法和人工制冷降温方法两类，其中后者又有人工制冷水的降温技术、人工制冷的降温技术和空气压缩式制冷技术，下面分别叙述。
1.1 非人工制冷的降温方法1.1.1 改善通风矿井降温可以借助增加风量来实现。
随着流过巷道风量的增加，从岩体放出的氧化热和其他热源放出的热量分散到更大体积的空气里，从而使风流的温度降低。
在一定的条件下增加风量，比人工降温方法更为经济。
但是，当风量增加时，负压也随之呈二次方增加，风机功耗也随之呈三次方增加。
1.1.2 减少各种热源放热（1）减少氧化放热。
在矿井热平衡中氧化放热和局部热源放热起了很大的作用。
最大限度减少巷道中的煤尘含量，实行坑木代用，缩短从工作面到地面的运煤时间以及采纳专门的材料涂抹巷壁可以大大降低其氧化放热层；（2）排除机械放热。
通常固定设备（如主排水泵、绞车等）是布置在用新风流通风的专用（硐室）中。
一般流经这些（硐室）而被加热的空气均进人流向工作面的主风流，这样就使井下空气加热。
如果这些回风排至总回风流中，便可大大减少由机械放热引起的风流加热，大多数情况下在技术上是可行的；（3）巷壁绝热。
可以在深矿井及中深矿井中热害严峻的区段作为辅助手段与其他降温措施配合使用，但进行巷壁绝热的费用，特别是当必须扩大巷道断面时，会大大提高吨煤成本。
因此，巷壁绝热只是在技术、经济合理的基础上采纳。
1.2 人工制冷水的降温方法该降温技术已经成为矿井降温的主要手段。
该矿井降温技术主要有：井下集中式、地面集中式、井下地面联合集中式、分布式。
在经济上地面集中式和井上下联合集中式具有其优越性；而在技术上3种集中式系统各有特点：井下集中式系统的致命弱点是冷凝热排放困难；地面集中式和井上下联合集中式系统必须使用高低压转换设备，此设备在冷冻水转换过程中会产生3～4℃的温度跃升。
1.3 人工制冰降温技术冷冷却系统的主要原理是利用冰的溶解热，通过冰的溶解把水冷却到接近0℃，然后把冰冷却水送到各个工作面，系统由冰的制备，冰的运输和冰的溶解3个主要部分组成。
矿井高温热害综合治理技术的研究与应用摘要：本文将对矿井高温热害的主要成因进行分析，同时以矿井开采的实际情况为基础，结合笔者自身在煤矿现场的实践经验，集中阐述预防冷热害的措施，尤其在通风量的增加、通风方式的转变、热源的管控、地面空调的设置、井下集中进行制冷等方面，本文将进行详细的介绍，从而为矿井之中的热害治理工作提供部分借鉴与参考。
关键词：矿井；高温热害；治理；安全生产前言当前，伴随矿井开采挖掘的深度逐渐加深,矿井地面的温度也有所提升，与此同时其他的放热源也会释放一定的热量，致使遭遇高温热害的矿井与日俱增。
在高温的环境之下开展相关开采发掘作业,不仅劳动生产率显著降低，工人的身体也会相应受到损害，显著地增加井下工作的风险，甚至会引发矿井之内的灾害与相关开采事故。
故而,对矿山井下的放热源与通风方面问题进行研究分析,能够保证矿山之内生产工作的安全性与开采工作人员的身体健康安全,促进矿业的可持续发展。
1 矿井高温热害成因分析在矿井之中带来矿井高温热害的放热源可以分为两种，一种是相对热源，另一种是绝对热源。
相对热源同环境温度之间的差值有着密切的关系，例如井下的热水与高温岩层散热都属于相对热源。
绝对热源则一般与气温没有任何的联系,例如化学反应与空气压缩带来的热源均属于绝对热源。
热害产生最主要的四大热源是地热、机电设备散热、矿物放热、风流自重压缩放热。
1.1 井下围岩散热伴随着矿井下端距离地表越来越远，井下原岩的温度逐渐提升，地心沿着半径向外界输送的热流使得井下的温度有所变化。
围岩传热主要有两种方式：一种是热导从岩体的深处朝着井巷的方向传导热量，另一种是裂隙水借对流向井巷传导热量。
可以用下述的式子来表示围岩对风流的加热量：Q gu=K r LU (t gu-t B) ①①式之中特殊字母代表的含义如下述所示:K r 指的是风流和围岩之间的不稳定换热系数，单位是W/m2·K；L指的是巷道的长度，与此同时U则指的是巷道的周长，单位均为m（米）；t gu指的是围岩的起始温度，单位为℃（摄氏度）；t B指的是巷道风流温度的平均数，单位也为（摄氏度）℃。
高温矿井热源分析与制冷降温技术应用
近年来，随着矿井深度的不断加深，矿井温度也在不断上升，温度高达60~90℃。
这种高温环境对矿井设备和矿工的安全造成了极大的威胁，保障矿井的安全已成为当务之急。
在此背景下，高温矿井热源分析与制冷降温技术的开发和应用显得尤为重要。
高温矿井热源分析主要涉及两个方面：一是通过热量空气和矿藏传热特性的计算，分析并计算温度变化，确定矿井中热状态，分析热源状态；二是通过实时监测矿井内温度和流量，模拟矿井温度变化，进一步确定矿井未来温度状态。
另一方面，制冷降温技术可以有效控制矿井内的温度，降低温度危害。
一般情况下，制冷降温技术涉及以下几种技术：一是机械制冷，采用真空制冷系统，通过机械压缩或液态物质的循环，从而调节空气温度；二是热泵制冷，利用热泵压缩机，采用抽气加热、排气冷却和气体压缩机对空调进行调节；三是电子制冷，采用空调设备，利用电热元件、抽气加热和空调机暂存器控制空调温度；四是太阳能制冷，利用太阳能能量调节空气温度。
针对当前高温矿井的温度危害，相关单位和机构应采取措施，积极探索高温矿井热源分析与制冷降温技术的研究和应用，加强高温矿井的安全保障。
首先，要开展高温矿井温度场的模拟计算，确定热源类型、分布特性；其次，要采取制冷技术，积极调控空气温度，保障矿井安全；最后，要不断完善高温矿井的安全技术，保障矿工的安全。
综上所述，通过高温矿井热源分析与制冷降温技术的开发和应用，
可以有效控制矿井内的温度，降低温度危害，为矿工的安全提供保障。
希望有关单位和机构积极探索高温矿井热源分析与制冷降温技术的
研究和应用，为矿工安全提供有效保障。
高温矿井降温技术研究动态
煤矿是我国的主要能源之一。
随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强,矿井的开采深度不断增大。
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己达1400~ 1500m;南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m,竖井井底己达地表以下4146m;加拿大超千米的矿井有30座,美国有11座。
我国煤矿1980年平均开采深度为288m,到1995年已达428m,并且目前的开采深度平均每年以8~12m的速度增加,采深超过1000m的矿井己有数十对。
据世界各地的测量资料,全球平均地温梯度约为3℃/100m,据全国矿井高温热害普查资料统计,我国目前已有65对矿井出现了不同程度的热害,其中38对矿井的采掘工作面气温超过30℃。
据我国煤田地温观测资料统计,百米地温梯度为2~4℃/100m,例如平顶山八矿平均地温梯度为3.4℃/100m,-430m水平的原始岩温为33.2 ~33.6℃,采掘工作面的气温在29~32℃,最高己达34℃。
世界各国对井下温度做出规定,我国2005年1月1日起实施的新《煤矿安全规程》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℃。
深井开采条件下,地温不断升高,热害以及有毒有害气体、粉尘的危害也日益增大。
这些危害严重影响作业工人的效率以及他们的身心健康,甚至很可能导致一些矿井恶性事故的发生,给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁。
可见,煤矿深井降温技术正成为国内外矿山研究的一个重要领域。
一、高温矿井热源
1、空气自压缩放热
空气的自压缩并不是一个热源,它是在地球重力场作用下,空气绝热地沿井巷向下流动时,其温升是由于位能转换为焓的结果,而不是由外部热源输入热流造成的。
但对深矿井来说,自压缩引起风流的温升在矿井的通风与空调中所占的比例很大,所以一般将它归在热源中进行讨论。
2、围岩散热
井下未被扰动岩石的温度(原始岩温)是随着与地表的距离加大而上升的,其温度的变化是由自地心径向外的热流造成的。
在一个不大的地区内,大地的热流是相当稳定的,一般为60~70mW/m2,但在某些热流异常地区,其值可能变动很大。
原始岩温随深度而上升的速度(地温梯度)主要取决于岩石的导热系数与大地热流值,原始岩温的具体数值决定于温度梯度与埋藏深度。
围岩向井巷传热的途径有两个:一是借热传导自岩体深处向井巷传热;二是经裂隙水借对流将热量传给井巷。
3、机电设备散热
目前我国煤矿井下所使用的能源,几乎全部采用的是电源,压缩空气及内燃机的使用量都很少。
机电设备所消耗的能量除了部份用以做有用功处,其余全部转换为热能并散发到周围的介质中去。
井下机电设备主要有采掘机械、提升运输设备、扇风机、电机车、变压器、水泵、照明设备。
4、氧化热和炸药爆破热
如硫化矿、煤等碎石都会氧化发热,若到达自燃阶段,发热更大,是矿内氧化发热的主要热源。
其它如坑木、充填材料、油、包装料等的氧化发热影响并不显著。
用放顶法开采的长壁采煤工作面中,从采空区煤氧化而来的发热,又加上空场漏风助势,一般都占全煤工作面总热量的30%以上,有时达到55%。
炸药爆炸产生的热量全部传给了空气。
常用的2#岩石销铵炸药爆破热为3639kJ/kg,其产生的热量是相当可
观的,因此应当考虑炸药的爆破热。
二、深井降温措施
1、增加风量
在矿井热害不太严重的情况下,可以加大风量以降低井下温度。
改善通风系统,增加井下通风量,可采用下列措施:减少风阻;防止漏风;加大扇风机能力;采用合理分风与辅助风路通风法;加强通风管理等。
但是,风量的增加不是无限制的,它受规定的风速和降温成本的制约,且当风量加大到一定程度后其降温作用会逐渐减小直至消失。
2、改革通风方式
将上行风改为下行风,对降低风温是有益的。
这是因为风流是从岩温较低的、已被冷却的较高水平流进工作面去的。
在一般情况下,采用下行通风可使工作面的风温降低1~2℃。
3、避开局部热源
井下各种局部热源,如机电设备散热、热水散热、矿物氧化放热以及采空区的漏风等都会对风流加热。
因此需要分析矿井的热源,有针对性地采取措施减少热量的排放,并使新鲜风流尽量避开这些局部热源,减少热源对风流的加热,以降低风流温度和湿度的上升。
4、预冷进风风流
采用非制冷措施降低进入工作面的风流温度。
如让风流通过一段有喷淋水雾的巷道,将其冷却,该方法可达到降温和降尘的目的,其缺点就是会增加风流的湿度,有可能会导致高湿的作业环境。
另外可以以低岩温巷道冷却风流。
该技术最早由我国东北大学提出,是在井下岩层温度的测定的基础上,利用位于恒温层处的大量的废弃坑道对入风风流进行了预冷降温。
通过现场实际测定证明,经过低温岩层预冷的入风流温度要比由入风井直接进入井下的入风流温度底3~5℃。
5、隔绝高温围岩
当围岩温度很高时,就要采用某些隔热材料喷涂岩壁,防止围岩通过岩壁向巷道中的空气散热。
焦作工学院郭文兵等研制出适合于煤矿井下高温地段巷道使用的矿用隔热材料。
该材料是以硅酸盐水泥和生石灰作为基本水硬性材料.以硅灰石、粉煤灰作为辅助水硬性材料及填料,以珍珠岩作为填充材料,以石膏等作为增强剂,以铝粉作为发泡剂,做成具有一定形状的多孔状块料。
经实测,在井下围岩温度大于35℃条件下的进风巷道内应用该隔热材料的效果较明显,可使巷道内的温度最大降低3~4.5℃,采煤工作面温度可降低2~3℃。
6、热水防治
热水对风流的加热作用相当显著。
治理深井热水的热量和热蒸气进入风流的主要办法是:超前疏干地下水源,疏干的热水经有隔热盖板的水沟导入水仓,再用隔热管路排至地面。
也可打专用的疏排热水的立井、斜井和平硐排出热水。
7、采取个体防护
人体防护就是在矿内某些气候条件恶劣的地点,由于技术和经济上的原因,不宜采取风流冷却措施时,可让矿工穿上冷却服,以实现个体保护。
研究表明,穿着冷却服是保护个体免受恶劣气候环境危害的有效措施。
它的作用是:当环境的温度较高时,可以防止其对身体的对流和辐射传热,使人体在体力劳动中所产生的新陈代谢热能,较容易地传给冷却服中的冷媒。
冷却服的适用范围很广,即可以是独头高温工作面,又可以是井下各种大型设备操作人员和未采用中央制冷空调时的井下游动工作人员和生产管理者。
个体防护的制冷成本仅为
其它制冷成本的1/5左右,因而世界各国争相开展冷却服的研制,走在技术前列的有德国、南非、美国、澳大利亚。
8、人工制冷降温
当采用隔绝热源、加强通风等非制冷措施不足以消除井下热害,或技术经济效果不佳的情况下,才考虑采取人工制冷降温。
按制冷机的容量和设置位置可大致分为:(1)独立移动式制冷机,即在各工作而实施局部制冷的方式;(2)大型制冷机安装在地表或井下的集中固定式制冷方式,即制冷机在竖井井口或井底冷却全部进风的直接制冷方式和制冷机的冷水用送水管送往工作面附近与移动式热交换器配套,组成局部冷却的分散制冷
方式。
80年代中期,南非一些金矿开始采用冰冷却系统进行井下降温。
1985年,南非的东兰德矿山控股公司,首先在梅里普鲁特一号井建成了冰冷却系统,冷却功率为29MW。
冰冷却系统的主要原理是利用冰的溶解热,通过冰的溶解把水冷却到接近0℃,然后把冰冷水送到各工作而,系统由冰的制备、冰的输送和冰的溶解三个主要部分组成。
冰冷却系统作为一种新型制冷系统,和水冷却系统相比具有无静水压力、电能消耗低、无须井下高低压换热设备、需水量少、增容能力大及制冷效率高等突出优点。
冰冷却系统的提出和应用为深井降温开拓了一条新的途径。
三、结束语
随着我国煤矿开采深度的不断增加,高温矿井的数量也在不断增多,如何有效解决矿井高温问题己迫在眉睫。
目前,避开局部热源、加强通风、预冷进风风流等优化通风系统的方法在我国矿井热害治理中应用较为成熟,对隔绝高温围岩、个体防护和水冷却技术的研究也有很大的进展,而冰冷却技术在矿井降温中应用还处在起步阶段,但作为一种新型矿井降温技术,由于其所具有的独特优势在我国深井热害治理将有着良好的应用前景。
