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深部矿井热害治理的原则与方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:随着矿井开采深度的增加,综合机械化程度不断提高,矿井高温问题越来越严重,已造成灾害—热害。热害严重影响井下作业人员的身体健康和生产效率。

深部矿井热害治理的原则与方法

随着矿井开采深度的增加,综合机械化程度不断提高,矿井高温问题越来越严重,已造成灾害—热害。热害严重影响井下作业人员的身体健康和生产效率

一、矿井热害形成的原因

地壳最表层的温度受地面温度周期性变化的影响,这种影响是随着深度的增加而逐渐减弱的;到一定深度,这种影响基本消失,从而地温保持恒定。地温常保持恒定的地带称为恒温带。在恒温带以上,地温受太阳辐射热的影响而具有周期性的变化,故称为变温带。在恒温带以下,地温的变化受控于地球的内热;随着深度的增加而不断增温,故称为增温带。恒温带则是变温带与增温带的分界面。

由于恒温带的深度大都为十余米、数十米,而矿井生产的深度大都为数百米,甚至上千米,远远深于恒温带的深度;随着温度的增加,地温增高,当地温超过某一温度时,就产生了矿井的热害问题。可以说,热害是矿井生产向深部发展过程中不可避免的。

如前所述影响井下气温的主要因素有:

(一)矿井进风温度;

(二)井下风流的压缩和膨胀;

(三)机电设备散热;

(四)氧化放热;

(五)人体散热、散湿;

(六)地下热水散热;

(七)围岩与井下空气的热交换等。

二、矿井热害的防治措施

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℃,超过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。

改善矿内气候条件的措施很多,归纳起来有两个方面。一是非人工制冷措施,即矿井通风;一般来说,地温是31℃以上、34℃以下时,可能产生热害,但这种热害一般用通风方法(即非人工风流的措施)就可以解决。二是人工制冷来冷却风流的措施,也称为矿井空气调节;在地温达到37℃以上的地区,一般来说,单靠加强通风降低温度难以达到目的,应考虑采用人工制冷降温系统。

(一)矿井通风降温

改善矿井通风采用合理的矿井通风系统可以有效防治矿井热害。矿井通风主要是采用机械通风方法,为矿内采掘工作面及机电砜室提供足够的新鲜空气来冲淡、带走有毒有害气体,以满足工作人员和生产的要求。矿井通风降温的具体措施有:

1.增加风量,提高风速,可以降低气温、改善井下气候条件。

2.改变通风方式,在《煤矿安全规程》的允许条件下,回采工作面采用下行通风或上下平巷进风、中间巷道回风的W型通风系统,可显著降低工作面气温;

3.选择合理的通风系统,尽可能缩短通风线路,在巷道环境条件和风量不变的情况下,风路越短风流升温越小。

(二)隔热疏导降温

所谓隔热疏导就是采取各种有效措施将矿井热源与风流隔离开来,或将热流直接引入矿井回风流中,避免矿井热源对风流的直接加热,从而达到矿井降温的目的。隔热疏导的措施主要有:

1.在发热量大的机电硐室要实行独立通风,避免把热量带到采掘工作面。

2.在采掘工作面人员相对集中的高温地点,使用小型局扇吹风,增加局部地区的风速,改善人体散热条件。(www.xing528.com)

3.减少矿内热源的放热量,如覆盖淋水巷壁及水沟,减少热水的传热量和蒸发量;防止压气管路对入风加温;把热水经回风井巷引到地面;热水型高温矿井还可采用超前疏干排水措施;用隔热材料覆盖或喷涂巷壁,减少岩壁放热量等。

(三)人工制冷降温

在高温矿井中,当采用加大风量等非人工冷却系统措施都无法使矿内气温达到《煤矿安全规程》规定的标准时就必须采取人工制冷冷却风流的措施,也就是采用制冷设备对矿内空气进行冷却。如建立井下集中式空调系统、地面集中式空调系统等矿内空调系统。

(四)个体保护

在矿内某些气候条件恶劣的地点,由于经济和技术上的原因,不宜采取风流冷却措施时,可以让矿工穿上冷却服,实行个体保护。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。供矿工使用的冷却服,必须满足降温和便于劳动等方面的要求。

此外,在高温环境里作业的矿工还应注意以下几点:

1.注意多饮水,以补充汗液韵流失,防止脱水;

2.注意营养,多食用高碳水化合物的食物,以补充能量的代谢;

3.注意饮食,补充汗液中流失掉的盐分;

4.注意休息,恢复体力,保持身体健康等。

三、矿井热水治理措施

热水是矿井热害的重要热源和湿源之一,尤其是在水文地质条件复杂的矿井,热水的突然涌出往往使采掘工作面的热湿条件进一步恶化。

井下高温热水大致分两类,第一类承压水,与含水层有水力联系,在掘进巷道时,遇断层或裂隙带,热水便涌入巷道或从顶板两帮泄下,水量大,水温高于同标高的原始岩温,出现地温正异常。水流延续时间长,成为井下气温升高的强大热源。第二类是非承压水,与含水层无水力联系,主要是裂隙水,有时也有上分层开采后的积水和相邻上部采空区积水,水量小,无补给水源,出水延续时间短,水温接近同标高地温,地温异常不明显。

矿内热水通过两个途径把热量传递给风流:一是涌出的热水,通过对流方式对风流直接加热加湿;二是深部承压热水,加热了上部岩体,岩体再把热量传递给风流。

根据煤矿实测资料,在风流通过有热水涌出的巷道时,增加的热量82%来自热水(水温40℃),l8%来自围岩加热。热水每增加l℃,风温增加0.16℃。同时,排水沟(宽0.44m)每延长l0m,风温增加0.13℃。

为了避免或减少热水对进风流的加热加湿,对井下涌出的高温热水(>30℃),分类采取相应的治理措施:

(一)对承压水,打超前疏干钻孔或超前开掘泄水巷,超前排放热水,将热水水位降 低到开采深度以下。这是治理热水矿井行之有效的方法。

(二)改变热水流经巷道。进风巷热水由回风巷排出,避免热水对进风流的加热加湿作用。

(三)将漫流变管流或集中在加盖隔热盖板的水沟中排放。对于采掘工作面的热水应随时采用隔热管道排出,绝对不能在进风流中大面积漫流。

四、地热的利用

地热(含地下热水)是矿井热害的主要热源,但在一定条件下,地热又可以作为能源加以利用。如冬季气温较低,当井筒有淋帮水时,往往发生冰冻;造成卡罐、坠罐、落冰伤人和管道冻裂等事故,同时过低温度的风流还会危害工人健康,降低劳动生产率。利用地热来预热矿井的冬季进风,可以达到防冻、保证井筒安全提升的目的。

在矿山,由于热水的出现,一方面加重了矿井热害的程度,使治理热水成为这类矿山开发中不可缺少的措施和步骤;另一方面,在一定的情况下,热水又是资源,成为矿山的宝贵财富。热水作为能源和水源,可广泛用于工农业生产和社会服务;当矿井热水含有某种或某些有益的矿物和微量元素,达到饮用水或医疗用水的标准时,其利用价值将更大。矿山开发利用矿井热水有一个突出的优点,即不必设置专门的热水开发工程,矿井系统本身就是热水开发工程的主体,可以节省投资。因而,对于矿井地热、矿井热水、应除弊与兴利相结合,以达到最佳的经济效益为目的。

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