胡志臣

摘要：由于矿煤层所处的位置较深，地温对深采工作面的温度影响较大，因此采取科学有效的措施来降低深采工作面的温度显得十分重要。本文以平煤集团六矿为例，详细分析了六矿综采工作面高温的原因以及六矿深采工作面的基本状况，并针对相应引起高温的因素提出降温的措施，希望能对综采工作面降温技术的研究和实施提供一些帮助。

关键词：深采工作面；降温技术；实施

0 引言

随着矿石应用量的逐步提升，所开采矿井的深度也在逐渐加深，深采工作面出现高温热害的情况也越来越多，针对不同矿井深度的不同、工作面特征的不同应该采取不同的降温技术，但目前对于一些采掘深度较大的矿井仍没有十分可靠的工作面降温措施。本文以平煤集团六矿为例，通过分析不同的热害原因以及不同的热源因素，并结合平煤集团六矿的基本特征，提出降低深采工作面温度的综合技术以及实施，并证明了该技术应用的科学有效性。

1 工作面的简介

平煤集团六矿是该集团重要的矿井之一，以每年339万吨的产矿量在平煤集团位列前茅，因此保障六矿的施工质量和安全显得尤为重要。当下平煤集团的采矿工作主要集中在丁、戊两组煤，由于该地区的恒温带可达到27m，平均温度可达到17.2摄氏度，地温的平均梯度为3.07℃/hm，因此六矿在平煤集团矿区中热害较严重。以位于六矿二水平的丁5，6-22180采面来说，地面标高为330-270，工作为面标高-561到-496，丁5，6-22160的深采工作面的采空区位于其上方，丁5，6-22200深采工作面的采空区位于其下方。在进行工作面施工时，由于高产高效、功率大的设备的使用，使得工作面受到热害的危害较大，尤其是在夏季，当工作面进行回采和掘进时，深采工作面可达到35摄氏度的高温，局部地方甚至可以达到39摄氏度。另外，当深采工作面进行掘进作业时，瓦斯涌出量较大，而工作面的通风又不能完全将瓦斯排除，存在很大安全隐患。

2 分析引起工作面高温的热源因素及高温分布情况

2.1 大功率设备应用产生的热量

由于六矿是平煤集团产矿量较大的矿区，因此在选择施工设备时根据高产高效、功率大、强度高的原则选择作业设备。功率较大的施工设备在电力驱动下除了完成正常的施工作业，还将一部分电能转化为热能释放到工作环境中，使施工环境中空气温度上升，同样也会使深采工作面以及周围的原始岩温度升高。另外，由于深采工作面的走向较深，因此大功率设备的使用在运输开采的煤矿时会产生很多摩擦，也会使工作环境中温度升高。

2.2 煤炭放热以及氧化生热

由于对煤矿产量要求较高，因此要求较快的作业速度，随着工作面开采工作的加快，使得开采工作落煤时产生较多而热量。再有，在煤矿开采时通常将运输巷与进风巷共用一个，而工作面又具有较深的走向，长距离的运输使得开采的煤矿和矸石对涌进的风释放较多的热量，从而使得空气中温度上升。另外，煤炭的氧化放热也是深采工作面温度高的热源因素之一，由于煤壁暴露面积较大，而煤层本身又具有自然发火的趋势，因此经常会氧化生热导致工作环境温度升高。

2.3 围岩和地表传热

由于深采工作面位于较深的位置，因此原始岩的温度较高，当工作面位于深度达800m以上的位置时，原始岩的工作温度可达到42摄氏度。原始岩通过向工作面传递热量使得深采工作环境温度升高。再有，由于煤层被埋较深，矿井地温梯度为3.23℃/100m，井围岩可以通过水分的对流把岩体深处的热量不断地高强度的传递到工作环境中，使环境中温度升高。地表温度对大采深、长走向的影响较小，但是由于丁5，6 -22180深采工作面与二水平北山进风井口距离较小，因此受地温的影响较大，尤其是当夏季，地表的温度较高、湿度较高，对工作环境的温度影响显著提升。

3 探讨降低深采工作面的温度的措施有效性

3.1 通风降温

由于围岩、大功率设备以及煤炭自身的影响，使得矿井内的温度明显高于外界温度，因此可以通过增大通风量来改善矿井内温度较高的情况。在平煤集团五矿己17-23200综采工作面的实践应用可以发现，增加通风量、改善通风條件可以在一定程度上起到降温的效果，但并不明显，当通风量达到每分钟1400立方米时，矿井温度下降约1摄氏度。因此可以将增加通风量、改善通风条件作为降低工作面温度的辅助手段。

3.2 冷风、冷水机降温

通过分析六矿的深采工作面的基本特征以及引起工作面温度较高的热源因素，我们可以采取冷风机组降温的方法。冷风机组降温是采用空冷器将进风巷中的空气降温，再通过增加通风量、改善通风条件来使工作环境中热空气不断排除，凉空气不断输入来降低矿井中的温度。由于矿井通风常采用上行通风，从而经常产生工作面上方温度高、下方温度低的现象，进行降温时采用10℃的冷水直接向煤壁喷洒，即采面下半部采用空冷器进行降温，上半部以冷水喷淋为主，空冷器为辅的综合降温措施。

3.3 冰冷辐射综合降温

冰冷辐射降温是通过在矿井外进行机械制冰，然后把矿井中保温管中的水输送到融冰池中，通过冰的溶解使保温管中的水温度降低，最后再利用吸水泵将经过降温的水通过保温管将水送到矿井中，可以通过空冷器的作用冷却进风巷的空气，使矿井中温度降低，也可以在保温管的适当位置安装喷洒装置，利用低温水喷洒来来降低采煤大型设备的温度以及围岩的温度。

4 降温系统的工艺设计及流程

4.1 降温系统的设计

有数据显示，围岩和地表传热占全部热源的57%，大功率设备应用产生的热量占全部热源20%左右，而煤炭放热以及氧化生热占12%。针对六矿围岩和地表传热所占比重较大的情况，我们可以依据五矿丁-22260采取冰冷辐射综合降温获得的实践经验，进行相应的降温系统设计。为了节约资源，减小工作量，可以充分利用两个工作面地理位置，在原来保温管铺设的基础上进行适当改动铺设，使两个工作面共同利用一个地面制冰池。具体设计是地面制冰站厂房、地面输冰管、输冷保温管道、融冰池都应依据两个工作面的实际情况进行综合考量，在保障能够有效降低温度的同时节约资金。

4.2 降温系统的流程

首先，在距离矿井较近的地面筑建制冰厂房以及安装完善相应的制冰设备。然后通过地面输冰管将制冰厂房制造的冰片输送到矿井中融冰池中，通过井筒输水管将水输送到融冰池中，待冰片融化，再将经过低温处理的水通过保温输水管道输送到矿井工作环境中，通过安装喷头将冷凝水喷洒在施工环境中，降低工作面围岩的温度以及空气中的温度。还可以通过空冷器的作用将进风巷中的空气降温，然后通过低温流动的空气将矿井中的温度降低。最后将输送到深采工作面的剩余的低温水在经过保温管输送到矿井中融冰池中，重复融冰、输送工作，防止水资源浪费。另外，在利用冰冷辐射综合降温的同时，还应当采取一些其他措施来辅助降温，例如及时检修设备减少摩擦生热、煤壁注水等。

5 效果分析

通过上述降温方法以及一些辅助方法的应用，深采工作面温度在降温方案实施前后通过对比可以发现工作面平均下降5.1摄氏度，有效的降低了深采工作环境的温度，达到预期降温目的。温度的降低不仅改善了深采工作面的工作环境，还在很大程度上降低了矿井中灰尘含量，改善了工人的施工环境，为更加高效的完成采煤任务做好铺垫。

6 结语

对于深采工作面的降温工作要根据深采工作面的基本特征以及引起深采工作面温度高的主要热源因素，采取科学合理、行之有效的降温方案。针对平煤集团矿井多是大采深、长走向的情况，其更应当时刻重视矿井降温工作，保障深采工作面的施工质量和安全。另外，还要加大矿井降温的投入，认真分析其他矿井降温方案，探讨其合理性、有效性，借鉴好的降温方案，不断提高自身降温举措。

参考文献：

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[2]袁世伦.深井开采工作面通风与降温技术研究[J]. 中国矿山工程， 2007， 36（2）：1-3.

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