胡占海

摘要：随着采矿向深部发展，矿井温度越来越高，矿井气象条件逐渐恶化， 目前三河尖煤矿-980m温度高达30～33℃，直接危害工人健康和生产率的提高，地温问题已成为矿井安全生产中的一个重要问题。本文通过对三河尖煤矿井下地温的调查，分析了地温的影响因素，提出了地温的防治措施，对晒口煤矿地温的防治工作具有一定的现实意义。

Abstract： With the development of mining to deep， the temperature of mines is getting higher and higher， and the meteorological conditions of mines are gradually deteriorating. At present， the temperature of -980m in Sanhejian Coal Mine is as high as 30～33°C， which directly harms the health of workers and productivity. The problem of ground temperature has become an important issue in mine safety production. Based on the investigation of the underground temperature of the Sanhejian Coal Mine， this paper analyzes the influencing factors of ground temperature， and puts forward the prevention and control measures of ground temperature， which has certain practical significance for the prevention and control of the ground temperature of the Shaikou coal mine.

关键词：回采；降温；效果

Key words： recovery；cooling；effect

中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）33-0245-02

0 引言

根据《煤矿安全规程》规定：“生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃ ，机电设备硐室的温度不得超过30℃；采掘工作面的空气温度超过30℃，机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。”三河尖煤矿降温系统深部采区工作面及掘进头环境目标控制温度为干球温度26～29℃，相对湿度90%以内。

地下采掘面工作温度均在32°以上，在高温热害环境中，工作人员的身心健康受到极大的影响，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，甚至中暑昏倒、呕吐和湿疹等，高温高湿环境使工人的身体和工作能力受到极大的伤害，同时这种精神状态成为诱发事故的原因。

1 矿井及工作面概况

三河尖井田座落在丰沛煤田西北角，属华北地层区。矿井目前有三个采区在进行生产，分别为西一采区、南翼采区和吴庄采区。矿井采用机械抽出式通风。72209工作面属于南翼采区，位于-980m水平，工作面位于-900～

-980m水平之间。工作面属于回采7#煤层，直接顶为砂质泥岩，直接底为砂质泥岩。煤层厚度平均为2.4m，煤层倾角大约为18°。72209工作面走向长度924m，倾向长度平均为162m。采煤方法为走向长壁后退式采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤，一次采全高。采用液压支架支护管理顶板。

2 煤矿井下温度现状

徐州矿区煤矿恒温带深度在30m左右，温度为17℃左右，矿井平均地温梯度最低为1.12℃/100m，最高达到3.32℃/100m，平均2.3℃/100m左右。开采深度在-600m水平以上的矿井，原岩温度在23.2-28℃，基本属于无热害矿井；开采深度在-600m～-800m水平的矿井，原岩温度在24-33.4℃，热害的程度较低。徐矿集团三河尖煤矿采深-700m水平时，原岩温度达到32.18℃，开采深度达到-800m以下时，原岩温度达到37-49℃，属于二级热害区，热害现状严重。随着采深的增大，热害程度增加，采深达到-1000m时热害尤为严重。三河尖矿72209工作面正处于二级热害区，礦井必须采取降温措施降低该工作面工作环境的温度，以保护施工人员的人身安全。

3 工作面降温方案

目前三河尖矿采用的主要降温方式为HEMS机械降温系统，主要用于西一采区和吴庄采区，为成熟的降温方式，降温效果良好。但72209工作面为南二采区最后一个回采工作面，投入HEMS降温系统，会增加运营成本、且只用于一个工作面，浪费巨大。只能依靠增加送风量来达到降温的目的，但是由于地面温度较高，单纯依靠增加风量来降低温度已不能达到舒适的作业环境温度，将严重影响工人的身心健康和矿井的安全生产。因此，有必要对72209工作面采取其他降温措施。

根据72209工作面的巷道布置、矿井通风系统、制冷降温范围、采深、冷负荷、矿井涌水量及水质和水温、回风风量和温度、采掘机械化程度、热源等因素影响来考虑，确定采用制冰降温系统。

现场测试了72209工作面温度，具体数据如表1。

由以上数据可见，整个工作面空气温度自然条件下，温度从27.6℃升高至29.4℃，空气合计升高1.8℃。经测算工作面配风量为1700m3/min。要想满足工作面尾端温度不大于30℃，需要在工作面前端温度不超过28℃。

经过反复研究降温原理，推敲工艺流程及操作的便利性。采用制冰降温措施，将72209工作面前的空气直接降温，减少空气输送过程中冷损耗，提高降温效率。

为此进行了两次实验：

试验一：

采用商品冰降温箱（截面尺寸为800mm×800mm，长度为1000mm），里面设置三层铁架，每层铁架放置3块商用冰块（单个冰块尺寸370mm×700mm×170mm，重量41kg），共计9块冰。采用风量为300m3/min的局扇，通过风筒将室外空气送进商品冰降温箱，商品冰降温箱对面为出风口。室外温度为32℃，出风温度为24℃，空氣经过冷却后降低8℃。

又串联了两个商品冰降温箱（也就是三个商品冰降温箱串联，放置27块商品冰），在室外空气温度32℃的情况下，空气温度降低10℃。经过热质交换计算，估算采用三台商品冰降温箱串联降温后，取用工作面前300m3/min经过冰块降温箱处理后，与工作面前空气其他空气混合成1700m3/min后（假如工作面前未经过处理的空气温度为32℃），空气温度可降低至30.24℃。

把风量1700m3/min的工作面空气温度，从32℃降低到28℃，上面数据显示只能降低1.76℃，距离降低4℃，差距很大。

在此基础上，改进试验方案：增加送风量，以及商品冰的数量。

试验二：

采用商品冰降温箱（截面尺寸为1200mm×1500mm，长度为1000mm），里面设置五层铁架，（单个冰块尺寸370mm×700mm×170mm，重量41kg），共计24块冰。采用通风量为389m3/min的局扇，通过风筒将室外空气送进商品冰降温箱，商品冰降温箱对面为出风口，测试数据如表2（风机吸入温度32℃）：

在室外空气温度32℃的情况下，空气温度降低约10℃。经过热质交换计算，估算采用一台商品冰降温箱降温后，取用工作面前389m3/min的风量经过冰块降温箱处理后，经与工作面前空气其他空气混合成1700m3/min的风量后（假如72209工作面前未经过处理的空气温度为32℃），空气温度可降低至29.72℃。如果要将工作面前空气工作温度降低至28℃，需要两套389m3/min的风量经过冰块降温箱处理，并联放置或者两套设备间距50m以上放置（根据现场工作环境定放置方式）。

通过以上两次试验，最终选用商品冰降温箱（截面尺寸为1200mm×1500mm，长度为1000mm），里面设置五层铁架（单个冰块尺寸370mm×700mm×170mm，重量41kg），共计24块冰，采用通风量为389m3/min的局扇。两套系统并联或者两套设备间距50m以上放置（根据现场工作环境定放置方式）。

4 进一步降温措施

为了进一步提高冰的使用效率，将现场冰融化成的水（约3℃），在商品冰降温箱底部收集，经加压后喷雾，与冷却后的空气再次交换，进一步降低冷却空气温度。具体实施如下：

在商品冰降温箱出风截面上半部分，四周均匀布置冷却水喷雾头。水经过加压雾化后的，与高速冷却空气混合后一同送往工作面，在送往工作面的过程中，会与周围环境空气进一步充分混合，吸收冷却水雾的热量，提高冰水的使用效率。

因为巷道宽度有限，我们的商品冰降温箱只能放在巷道的一侧，为了更好使冷却后的空气与环境空气混合，我们采用在商品冰降温箱出风口加入倒流措施，使的冷却空气送至巷道水平中间，上下空间偏上的位置（考虑冷空气会下沉），这样空气就能更好的混合。

5 结论

经过两次试验，不断的改进工艺设备布置。最终采用两套风机389m3/min的风量经过冰块降温箱处理，并联放置或者两套设备间距五十米以上放置（根据现场工作环境定放置方式）。冷却空气经过倒流后，再与冷却水经过加压喷雾后混合，送至工作面前，与工作面周围空气混合。最终可以将1700m3/min风量的空气从32℃降低至28℃，送至工作面前。使得降温后的空气经过采掘工作面后，至采掘工作面末端满足不超过30℃要求。

参考文献：

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[2]陆智斐.浅析矿井热害的治理[J].中国科技纵横，2010（18）：41.

[3]郭念波.矿井高温热害综合治理技术的探索和实践[J].中国煤炭，2015（01）.