高地温综采工作面降温技术研究与实践.pdf

煤炭工程 2 0 0 7年第 4 期 高地温综采工作面峰温技术研究与实践 王玉杰，张 寅，胡许强 平顶山煤业集团公司 天安六矿，河南 平顶山4 6 7 0 9 1 摘要 针对天安 六矿 丁 一2 2 2 6 0综采工作 面的具体情 况，研 究 了高地 温的成 因及危 害， 提 出了地面制冰、输冰降温的热害治理方案并应用于采面的 实际生产过程 中，此方案降温幅度达 6 c c，效果非常明显，对 高地温矿井的热害治理具有重要的指导意义。 关键词 综采工作面；高地 温；热害；降温 中图分类号 T D 8 2 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 -0 9 5 9 2 0 0 7 0 4 _ 0 5 4 _ 2 天安六矿地温梯度为 3 ． 2 4 ． 4 ／ 1 0 0 m，随着矿井开 采深度不断增加，高地温热害 日益严重。 丁 一 2 2 2 6 0工作面位于矿井二水平丁二下山采区，埋 藏深度接近 8 3 0 m，采面走向2 7 5 0 m，倾斜长度 2 6 0 m，可采 储量 2 8 8万 t ，实测煤 岩 层地温达4 5 ℃，投产后采面热害 日趋严重。2 0 0 5年 7月 1 5日一 v 2 7日，采面发生职工中暑 晕倒事故 2 3 例 ， 采面上隅角内实测最高气温达 4 6 ℃，回风 流中平均气温接近 3 9 ℃，职工普遍患有湿疹、皮肤溃烂等 皮肤病，严重损害了身心健康，采面处于半停产状态。 1 高地温热害分析 1 、 1 高温热害成因 工作面气温变化一般受煤 岩 层地温高、机械设备运 行散热和地面气温季节性变化的综合影响。丁 一 2 2 2 6 0综 采工作面围岩 煤 层地温高、围岩对进风流长时间、高强 度加热；大功率采掘机械设备散热；煤岩在开采、运输过 式改为局部通风机压人式，使供风量更小，以充分利用全 负压携带工作面及其周边煤体的热量。 3 ． 4 ． 4 注浆湿润架后采空区的浮煤体 为避免自燃发火隐患死角的存在，停采后通过支架前 梁架缝沿工 作面走 向，利用岩石 电钻 向架后 采空区打 7 5 m m钻孑 L ，并及时下人前端布设有 61 0个 1 8 m m花 眼的 4 0 m m套管。钻孑 L 的参数 孑 L 深 L81 0 m；角度 1 5 。 一 2 0 。 ；布置间距为每架一个。成孔后，应及时连接 注浆支管大量注浆湿润。 3 ． 4 ． 5 合理安排撤架工艺 由于综放支架的吨位大，运输时需解体，而造成撤除 环节多、时间长 为此，改变以往的撤除方式 ，而将支架 程中对进风流的加热；地面气温季节性变化对采掘工作面 气温也有一定影响，夏季地面高温风流进入井下，由于地 热加温，使工作面风流温度升高 ，最高达 4 6 ℃，回风流平 均3 9 ℃左右，冬季工作面平均气温 2 8 2 9 ℃，每年 6～1 0 月是高温热害严重时期。 l 。 2 高温热害分析 矿井高温热害容易使职工头晕、心跳加快、注意力不 集中，严重者会发生四肢痉挛、呕吐及中暑 昏倒等极易引 发高温事故。与一般局部区域的安全事故相 比，高温热害 引发的事故范围较广，涉及人员较多。 矿井高温热害不仅损害职工身体健康，而且也极大地 降低了劳动生产效率。实际研究显示，高温矿井工作面气 温每超过 1 ℃ 规定指标 2 6 ℃ ，生产效率降低 6 ％ ～8 ％ ， 工作效率与采掘工作面温度的关系见图 1 。 由图 1可以看出当采掘工作面风速小于 2 m ／ s 、湿球 温度超过3 0 ℃以后 ，工作效率明显下降。 拉出工作面解体。同时，合理分工落实，工作面撤架及支 架解体工作由两个队承担，增加了工作人员，加快了撤除 速度，一般要求在3 5 d全部撤除完毕。 4 结语 开采易自燃厚煤层的综采工作面，虽然影响工作面自 燃的因素很多 ，但是是有规律是可寻的，只要抓住 “ 两道 两线” 开采线、终采线，进、回风巷 及工作面的设计、 安装、回采、拆除四个阶段的防灭火重点，实践表明，根 据现场实际，分清主次，综合防治，就能有效地防止综采 工作面 自然发火事故的发生。 责任编辑郑燕凌 收稿 日期 2 0 0 7 0 1 0 9 作者简介王玉杰 1 9 6 7一 ，男 ，河南平顶山人，工程师，1 9 9 2年毕业于焦作矿业学院矿建专业，现任天安六矿技术 科副科长。 维普资讯 2 0 0 7年第 4期 煤炭工程 1 O 0 8 0 。 较 誉 。 2 O O _ ＼ ． I l I I、 ＼＼ 4 ．0 6 m A 、I 、 I l／ -0 3 删 | ＼ 、 ＼ t f ＼ P ，0．51 m／ s ＼ 2 O 3 O 4 O 温球温度或等效温度 图 1 工作效率与采掘工作面温度的关 系图 井下高温、高湿空气对机电设备的正常运转影响很大。 国内矿用一般型机电设备的工作环境温度≤4 0 ℃ 矿用隔爆 型机电设备≤4 5 ℃ 。如果机电设备长期处在高温高湿环境 中，其故障率将大增。 2 制冰降温方案 根据丁 ～2 2 2 6 0综采工作面地温高 、热害严重的实际 情况，经过对比分析确定采用地面制冰、输冰降温的技术 方案，其特点是主要设备 制冷机、片冰机、蒸发器 安 装在地面，安装、维护、管理方便。井下只有水泵、空冷 器、局扇等少量设备，可有效保证降温系统运行稳定、可 靠，最大限度发挥降温功效。 2 ． 1 综采工作 面需冷量计算 Q≥ a i Ii o Q 式中9 需冷点冷负荷，k W； G 通过需冷点的风量 ，m ／ s ； 。需冷点入风口风流焓值，k J ／ k g ； 。需冷点空凋 目标温度对应的风流焓值，k J ／ k g ； ∑p 需冷点最大热负荷或热源总散热量，k W。 根据上式求 得丁 一2 2 2 6 0综采 工 作面 的需冷 量 为 1 2 k W 。 2 ． 2主要制冰设备 1 A E J H T K A 0 2型制冷压缩机 2台，单 台制冷量为 l 6k W 。 2 X 6 0 T型片冰机6台，日产冰量 6 0 ff台。 3 E XV一Ⅱ一 5 3 0型蒸发式冷凝器 2台。 2 ． 3降温工 艺流程 在地面建立制冰站，生产的冰屑通过安装在井简中的 输冰保温管路送至井底车场的融冰池。冰屑融化后 ，冷水 泵将融冰池中2 ℃左右的低温水通过保温管道输送至采面机 巷。采用空冷器散冷气、采面喷雾及采煤设备均使用低温 水相结合的方式进行散冷、降低工作面温度，大部分冷却 回水返回融冰池融冰，循环使用。制冰降温系统设备布置 见 图 2 。 图2综采工作面制冰降温设备布置图 采 煤 T 二 作 面 从降温角度考虑，空冷器越靠近工作面下出口降温效 果越好 ，一般空冷器安装在距离采面不超过 1 0 0 m的地方， 既利于降温，又可减少移动次数。 在工作面进风巷 机巷 安装 3台3 0 0 k W 的空冷器作为 热交换器，其额定工作压力3 MP a ，当水流量为2 6 m ／ h 、进 水温度 7 ℃、出水温度 1 7 ℃、进风温度 3 5 ℃时，空冷器出 风温度为 2 0 ℃左右 。空冷 器之 间 的距 离为 6 0 m，每 台空冷 器配备 1台 Z B K J一№6型对旋局扇，电机功率 21 5 k W， 设计冷却风量 4 0 0 m ／ mi n 。采用规格为 8 0 0矿用胶皮风 简，把2 0 ℃左右的冷风输送至采面下口，达到降温目的。 机械制冷降温的难点是工作面上半部。为避免工作面 “ 下冷上热”冷热不均现象，在工作面上半部安装 1 0套可 控制流量 0～1 0 m ／ h 的低温水喷雾降尘装置 ，工作面采 煤机、运输机等设备的冷却水也全部采用低温水进行冷却， 使降温效果达到最好。 3 治理效果分析 制冰降温系统安装运行后，对降温效果进行了实测分 析。2 0 0 6年6月 1 8日实测参数 地面气温 3 7 ℃、采面风量 1 6 8 0 m ／ m i n 、采面下出口干球温度由 3 0 ℃降低到 2 4 ． 2 ℃， 采面中间由3 3 ℃降低到2 8 ． 5 ℃，采面上口由3 4 ． 2 ℃降低到 3 0 ． 1 ℃，采面温度平均降低 4 ． 9 ℃，采面工作环境大为改 善，为正常生产提供了有利条件。 采用工作面机巷空冷器 工作采面安装冷水喷雾 采 煤设备用低温冷却水等综合降温措施后，降温幅度大、降 温效果明显，较好地解决了高地温、长走 向、大采长、设 备功率高的综采工作面高温热害问题。 责任 编辑马光辉 5 5 维普资讯