王樓井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)鑒定資料（頁）

1、井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)鑒更材料iii東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦二 o 一二年 一h一、鑒定大綱二、計(jì)劃任務(wù)書三、工作報(bào)告四、技術(shù)研究報(bào)告五、用戶使用報(bào)告六、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析 七、查新報(bào)告井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)鑒更農(nóng)舸山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦二oo九年十月鑒定大綱一、項(xiàng)目來源山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)項(xiàng)目 一-、項(xiàng)冃名稱井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)三、項(xiàng)目完成單位山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦協(xié)作單位山東同方能源工程技術(shù)有限公司四、鑒定依據(jù)計(jì)劃任務(wù)書五、鑒定形式專家會(huì)議鑒定六、鑒定的內(nèi)容：1、對(duì)課題研究所取得的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。2、對(duì)課題研究所提供的技術(shù)文件、資料進(jìn)行審

2、查。3、對(duì)課題研究所取得的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益及推廣應(yīng)用前 景進(jìn)行評(píng)價(jià)。七、鑒定文件：1、計(jì)劃任務(wù)書2、工作報(bào)告3、技術(shù)研究報(bào)告4、用戶使用報(bào)告5、經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告八、鑒定程序：1、成立鑒定委員會(huì)2、通過鑒定大綱3、聽取項(xiàng)目完成單位匯報(bào)4、鑒定委員會(huì)進(jìn)行鑒定5、提出鑒定意見、簽字鑒定委員會(huì)年 月編號(hào).類別二o 二年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)書項(xiàng)目名稱井下高溫高濕制冷通風(fēng)技術(shù)研究負(fù)責(zé)單位山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦國內(nèi)外概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)及專利情況:濕熱災(zāi)害是礦井的自然災(zāi)害之一，是礦井向深部發(fā)展不可避免的。我國目前煤礦采深達(dá)到1300多米，平均在600m左右，我國在井下遇到的水溫和巖溫已經(jīng)達(dá)到50

3、°c以上，空氣溫度已經(jīng) 嚴(yán)重超過規(guī)程規(guī)定。因此，礦井熱害的治理技術(shù)已經(jīng)成為煤 礦開采中不可缺少的部分。目前全國已有120多對(duì)礦井遇到濕熱 災(zāi)害問題，并且全國在建和擬建礦井中，大部分將遇到濕熱災(zāi)害 問題。按每年11米的速度向深部發(fā)展，再過5年，我國將有200 多對(duì)礦井出現(xiàn)高于30°c的濕熱災(zāi)害，有些礦井采掘面氣溫可能超 過35°c。隨著機(jī)械化水平的提高，機(jī)械化設(shè)備帶來的濕熱災(zāi)害直 接影響到礦工的工作環(huán)境及工作效率，對(duì)濕熱災(zāi)害的治理研究已 迫在眉睫，在這方面，雖然國內(nèi)外都已有研究，但他們的研究只 是借鑒地面制冷空調(diào)、或其他行業(yè)降溫經(jīng)驗(yàn)、模式，并沒有形成 人工降溫的成熟

4、理論。因此，對(duì)礦井降溫技術(shù)的要求，特別是對(duì) 綜合降溫技術(shù)的需求將更加迫切。針對(duì)濕熱災(zāi)害，結(jié)合我礦實(shí)際，我們投入了大量的人力物力和財(cái)力對(duì)我礦高溫點(diǎn)的熱害進(jìn)行了 研究。目的是摸索出適合我礦的濕熱災(zāi)害的防治方法，從而總結(jié)出一套行之有效的濕熱災(zāi)害防治理論，惠及周圍礦區(qū)乃至整個(gè)煤炭行業(yè)。主要研究、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目標(biāo)、技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（目標(biāo)要具體，包括階段目標(biāo)和最終目標(biāo)）主要研究：礦井濕熱災(zāi)害的主要來源及降溫技術(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：各種降溫方法實(shí)驗(yàn)及綜合降溫方法實(shí)驗(yàn)。目標(biāo)：階段目標(biāo)：07年05月 08年11月：弄清濕熱災(zāi)害的來源，利 用加大礦井總進(jìn)風(fēng)量、冰塊等措施，把井下工作環(huán)境溫度控制在30°c

5、 以下。08年12月09年08月：利用綜合降溫措施，探索出礦井降溫 的方法，把井下工作環(huán)境溫度控制在26°c以下。09年09月09年10月：數(shù)據(jù)匯總整理，撰寫研究報(bào)告，總結(jié) 出濕熱災(zāi)害防治理論。最終目標(biāo)：把工作面環(huán)境溫度控制在26°c以下。技術(shù)關(guān)鍵：機(jī)械降溫的方式。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：水源熱泵降溫設(shè)備及管路等：1120萬元達(dá)到的技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景：濕熱災(zāi)害在礦井建井初期就初見顯現(xiàn)，我們將以濕熱災(zāi)害為研 究對(duì)象，通過對(duì)濕熱災(zāi)害的觀測(cè)，掌握濕熱災(zāi)害對(duì)礦井安全生產(chǎn)的影 響程度，摸索出解決濕熱災(zāi)害的一般規(guī)律，為合理進(jìn)行礦井降溫提供 決策，為安全服務(wù)，為職工提供安全

6、舒適的工作場所和環(huán)境服務(wù)，從 而為高產(chǎn)高效服務(wù)。具體說，就是為礦井降溫提供技術(shù)參數(shù)，確定各 個(gè)參數(shù)對(duì)礦井的影響程度，從而找出解決礦井降溫的有效途徑。摸清礦井濕熱災(zāi)害對(duì)礦井的影響規(guī)律可以有的放矢地指導(dǎo)生產(chǎn)， 最大限度地減少因濕熱災(zāi)害而出現(xiàn)的通防事故，節(jié)約生產(chǎn)成本，減少 人身傷害效益：解決采掘接續(xù)緊張問題，可使回采面提前投產(chǎn)。經(jīng)計(jì)算，實(shí)施礦 井水源熱泵降溫方案，每年可節(jié)約費(fèi)用2731萬元，折合27310噸標(biāo) 煤。社會(huì)效益：能夠降低作業(yè)地點(diǎn)的空氣溫度，改善職工工作環(huán)境，保障職工身 體健康，充分提高職工工作積極性，促進(jìn)礦井產(chǎn)量和進(jìn)尺的提高，給 煤礦企業(yè)帶來不可估量的無形效益，同時(shí)，摸索出一套成功的井下

7、濕 熱災(zāi)害治理技術(shù)，能夠在煤礦行業(yè)起到帶頭作用，對(duì)建設(shè)和諧礦區(qū)、 和諧社會(huì)有更大的現(xiàn)實(shí)意義。推廣應(yīng)用前景：摸清楚降低濕熱災(zāi)害的一般規(guī)律，可直接利用本成果進(jìn)行濕熱災(zāi) 害防治工作，因此，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。采用的研究、實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線（包括工藝流程）：本課題研究采用現(xiàn)場觀測(cè)和理論相結(jié)合的研究方法?，F(xiàn)場觀測(cè)主要是觀測(cè)各掘進(jìn)工作面煤巖體的溫度、礦井水溫、 機(jī)械設(shè)備溫度、采、掘工作面溫度。分析各種熱害與礦井空氣的溫 度關(guān)系，找出工作面溫度高的原因，并對(duì)其做出定性、定量分析。技術(shù)路線調(diào)查研究一制定現(xiàn)場觀測(cè)研究方案一成立礦井溫度觀測(cè)小組一 實(shí)施現(xiàn)場溫度觀測(cè)一數(shù)據(jù)整理分析一撰寫研究報(bào)告?，F(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)及條

8、件（包括本課題做了哪些工作和現(xiàn)有儀器設(shè)備 條件等）:本研究課題是在集團(tuán)公司、礦領(lǐng)導(dǎo)下立項(xiàng)的，并擔(dān)任課 題組領(lǐng)導(dǎo)人，負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)整個(gè)研究工作，深刻認(rèn)識(shí)到礦井 濕熱災(zāi)害是礦井五大災(zāi)害之外的另一大災(zāi)害，直接影響到礦 井是否正常生產(chǎn)，按照煤礦安全規(guī)程觀定采掘工作面超 過30°c ,必須停止作業(yè)；同時(shí)影響到職工的心身健康。因此， 解決了濕熱災(zāi)害這一課題，也就為我礦高產(chǎn)高效夯實(shí)了堅(jiān)定 的物質(zhì)條件。濕熱災(zāi)害直接影響到礦工的積極性，對(duì)于濕熱 災(zāi)害，集團(tuán)公司尚無成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可借鑒，因此面對(duì)濕熱 災(zāi)害，探索出行之有效的真知，為以后類似條件的礦井提供 有技術(shù)價(jià)值的借鑒經(jīng)驗(yàn)。在集團(tuán)公司、礦領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下

9、，王樓煤礦組織了一批豐富 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員組成研究小組，參與課題的現(xiàn)場觀測(cè)、數(shù)據(jù) 整理及理論研究工作。本課題使用的具體儀器為：1、水源熱泵降溫系統(tǒng)1套2、礦用紅外測(cè)溫儀2臺(tái)3、礦用溫度計(jì)16個(gè)地點(diǎn)：試驗(yàn)規(guī)模和進(jìn)度安排：現(xiàn)場溫度觀測(cè)地點(diǎn)在一、二、三、五采區(qū)掘進(jìn)巷道及高溫出水 點(diǎn)、。研究進(jìn)度：2007年05月2008年11月為調(diào)查研究階段2008年12月2009年08月為現(xiàn)場降溫觀測(cè)階段2009年09月2009年10月為高溫災(zāi)害觀測(cè)數(shù)據(jù)整理匯總和研 究報(bào)告撰寫階段。承擔(dān)單位和主要協(xié)作單位及分工（包括研究、研制、試驗(yàn)各階 段的各單位得分工和承擔(dān)的責(zé)任）:承擔(dān)單位：山東東山王樓煤礦有限公司，負(fù)責(zé)

10、組織現(xiàn)場濕熱災(zāi) 害觀測(cè)，數(shù)據(jù)匯總整理，研究報(bào)告的撰寫等工作。協(xié)作單位：山東同方能源工程技術(shù)有限公司，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場施工、 觀測(cè)人員的指導(dǎo)等工作。經(jīng)費(fèi)概算（包括總概算和分年度預(yù)算的項(xiàng)目和費(fèi)用及償還經(jīng)費(fèi)和年度）:1、研究費(fèi)用總概算1120萬元:需要增添的主要設(shè)備.儀器（名稱.規(guī)格型號(hào).數(shù)量）和材料:1水源熱泵降溫系統(tǒng)1套2、礦用紅外測(cè)溫儀2臺(tái)3、礦用溫度計(jì)16個(gè)課題負(fù)責(zé)（單位.姓名.職務(wù)、職稱.聯(lián)系電話）:王樓煤礦任智德總工程師高級(jí)工程師王樓煤礦齊東合生產(chǎn)礦長工程師課題工作人員（單位.姓名、職務(wù)、職稱.聯(lián)系電話）：王樓煤礦鄒洪建通防科主任工程師工程師王樓煤礦鐘宇輝通防副總工程師工程師王樓煤礦呂鳳新機(jī)電

11、區(qū)長工程師王樓煤礦厲彥欣技術(shù)員助工王樓煤礦劉忠云通防科科長工程師王樓煤礦楊德全通防科副科長助工王樓煤礦張磊科員助工王樓煤礦吳紹輝調(diào)度室主任助工基層單位、負(fù)責(zé)人審查意見（指所室、院廠礦基層負(fù)責(zé)人等）：負(fù)責(zé)人（簽名、蓋章）審查日期：年月 日上報(bào)任務(wù)書單位、負(fù)責(zé)人審查意見（有學(xué)術(shù)委員會(huì)者應(yīng)附其審查意 見）：負(fù)責(zé)人（簽名、蓋章）審查意見： 年 月 日主管部門審查意見:（公章）審查日期:井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)工作報(bào)告山東東山王樓煤礦有限公司二零零九年十月井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)工作報(bào)告-一、概述王樓井田位于山東省濟(jì)寧市以南，以后王樓村為中心，北距濟(jì)寧 市25km,行政區(qū)劃歸濟(jì)寧市市中區(qū)管轄。礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力

12、90萬 t/a,礦井主采3上煤層，配采10下、12下煤層，采用立井開拓方式， 礦井采用立井開拓，設(shè)置主井(d5.5m)、副井(d6.0m)兩個(gè)井筒。井底 車場：才艮據(jù)礦井開拓方式，主、副井筒相對(duì)位置，大巷運(yùn)輸方式等， 采用環(huán)形立式車場。井底車場水平標(biāo)高為-680m,井口標(biāo)高+37.5m。 主井裝載系統(tǒng)采用半上提方式。礦井于2004年9月正式開工建設(shè)， 2007年7月1日開始投入試生產(chǎn)。礦井地溫情況：精查勘探未對(duì)恒溫點(diǎn)(帶)做專門的確定工作， 沿用了濟(jì)寧煤田(東區(qū))總體詳查地質(zhì)報(bào)告確定的恒溫點(diǎn)的深度 為55m、溫度為17.5°c o本區(qū)非煤系地層的平均地溫梯度2.62°c /

13、100m,煤系地層的平均低溫梯度2.70°c/100m,全區(qū)平均地溫梯度 2.64°c/100m,即地?zé)嵩鰷芈蕿閘°c/3759m。全區(qū)地溫梯度呈西高東 低、南低北高的趨勢(shì)。由煤層底板溫度等值線圖可以看出，等溫線與 煤層底板等高線基本平行，即煤層埋藏越深地溫越高。3上煤層大部 分處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)，一級(jí)高溫區(qū)基本上在-600m等高線以深， 主要位于北部3上煤層賦存區(qū)的東評(píng)；二級(jí)高溫區(qū)大致在-800m等高 線以深，主要位于北部3上煤層賦存區(qū)的西部。南部3上煤層賦存區(qū) 為正常地溫區(qū)。南翼12下煤層大部分處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)，一級(jí)高溫區(qū)基本 上在600m等高線以深，主

14、要位于北部12下煤層賦存區(qū)的東部；二 級(jí)高溫區(qū)大致在-800m等高線以深，主要位于北部12下煤層賦存區(qū) 的西部。16上煤層大部處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)，一級(jí)高溫區(qū)基本上 在600m等高線以深，主要位于北部煤層賦存區(qū)的東部；二級(jí)高溫區(qū) 大致在800m等高線以深，主要位于北部16上煤層賦存區(qū)的西部， 東南部局部處于正常地溫區(qū)?？傏厔?shì)為從東南向西北依次為正常地溫 區(qū)、-一級(jí)高溫區(qū)、二級(jí)高溫區(qū)。礦井通風(fēng)方式：才艮據(jù)煤層賦存特點(diǎn)、煤層瓦斯含量和開拓布局， 礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，副井井深746.5m,井筒南北相距86m, 東西相距30m,，副井進(jìn)風(fēng)，主井回風(fēng)。通風(fēng)方法：采用的通風(fēng)方法為機(jī)械通風(fēng)，即抽出式

15、通風(fēng)。主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)：bdk618 ii -8-no28 電機(jī)型號(hào)：ybf630-8p 通風(fēng)機(jī)房安裝兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，為雙風(fēng)道布置，每個(gè) 風(fēng)道布置一個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，便于倒換風(fēng)機(jī)。主扇額定風(fēng)量為4920 14280m3/min,現(xiàn)工作風(fēng)量為9606 m3/min,工作負(fù)壓為2031 pao反風(fēng)方式：通風(fēng)機(jī)為反轉(zhuǎn)反風(fēng)。當(dāng)需要反風(fēng)時(shí)，備用通風(fēng)機(jī)反送 電，達(dá)到正常轉(zhuǎn)速式，關(guān)閉另一側(cè)通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)風(fēng)門，同時(shí)打開本通 風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)風(fēng)門。二、礦井濕熱災(zāi)害的分析1、礦區(qū)地形地貌王樓井田地形由濱湖平原及湖區(qū)構(gòu)成。南陽湖西岸堤壩以西為濱 湖沖積平原，地形平坦，溝壑縱橫，地面標(biāo)高+33.2034.9m,地勢(shì) 西

16、高東低，自然地形坡度為0.3%。，堤岸以東為南陽湖區(qū)，標(biāo)高為 31.50-33.50m,局部高地可達(dá) 35.80m。2、礦區(qū)湖泊河流本區(qū)水系發(fā)育，大部分為南陽湖覆蓋，湖區(qū)面積約占全井田面積 的55%,是附近地表水系的匯聚地。歷年最低湖水位32.32m,最高 湖水位36.89m,防洪水位36.00m,湖西壩頂最低高程39.00m,壩頂寬 約6m,最高洪水位36.54m。井田內(nèi)主要河流自南而北有新萬福河、蔡河、洙趙新河等，它們 以湖盆為中心，匯入南陽湖，均為引湖、排澇為目的的人工河渠。洙 趙新河位于井田北部，自北西向南東穿過初期采區(qū)經(jīng)候樓村南側(cè)流入 南陽湖，河床寬約200m,汛期最大流量1584m

17、3/s,最小至斷流。3、礦區(qū)氣象及地震本井田為溫帶半濕潤季風(fēng)區(qū)，四季分明。年平均氣溫為13.6°c。 多年平均最低氣溫月為1月，平均氣溫為-2 °c .7月份溫度最高，月平 均最高氣溫29°c, （ 1959年7月），日最高氣溫41.6°c （ 1960年6月 21日），年平均降水量667.2mm,最小347.9mm（1988年），最大1186mm （1964年）。降雨多集中在78月份日最大降雨量183.7mm, （ 1993 年8月5日）。年平均蒸發(fā)量1785.2mm。春夏兩季多東及東南風(fēng)，冬季多北及西北風(fēng)，平均風(fēng)速每秒2.3m, 最大風(fēng)力8級(jí)，歷年最

18、大積雪厚度0.15m,最大凍土厚度0.31m。根 據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃表，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g（相當(dāng) 于基本烈度6度）。4、水源條件可供作礦井水源條件的有第四系沖積層的砂層水和本區(qū)南部的 奧灰水。其中第四系砂層水分布面廣，水量豐富，水量及水質(zhì)均能滿 足礦井生產(chǎn)和生活的需要。5、礦井開拓開采情況王樓煤礦礦井采用立井開拓方式，井底車場采用立式環(huán)形車場， 現(xiàn)開采水平為680m水平，地面標(biāo)高為33.3m,垂深713.3m。礦井現(xiàn) 布置2個(gè)綜采工作面，12個(gè)掘進(jìn)工作面，其中有3個(gè)綜掘工作面。6、濕熱災(zāi)害來源分析：礦井主要地點(diǎn)溫度測(cè)定數(shù)據(jù)分析通過調(diào)查分析影響礦井氣溫因素及對(duì)礦井主要地點(diǎn)進(jìn)行長期

19、的 溫度測(cè)定，摸清了礦井高溫?zé)嵩?，總結(jié)了季節(jié)性地面氣溫與礦井主要 巷道氣溫變化關(guān)系，可知礦井高溫?zé)嵩粗饕幸韵聨c(diǎn)：2008年7月至09年7月礦井實(shí)測(cè)月平均溫度見表1.1 （單位：°c ）2008年7月至09年7月礦井實(shí)測(cè)月平均溫度表 表1-1地點(diǎn)三季度四季度一季度二季度7川8月9丿10月11月12月1丿2月3丿4川5月6月副井口（地面）27.629.626.518.814.9105. 1& 417.219.523.224.7副井底28.630.526.522.721. 12l520.821.322. 123. 124.326.6風(fēng)井底3433.532.425. 123. 1

20、22.522.424. 125.228.730.731.4一采紈道下iii31.33l831.726.224.522.722,622.323.724. 125.82& 5二采軌道下山3131.630.425.524.222.622.322. 123.524.925.52& 3巷道圍巖放熱巖層溫度。巖層溫度對(duì)礦井空氣溫度有很大影響，是引起礦井 高溫?zé)岷Φ闹饕蛩?。是礦井的主要熱源，約占50% 60%.o王樓礦井開采深度大，-800m水平的圍巖溫度高達(dá)36.7°c,處在 二級(jí)熱害區(qū)。因此，圍巖是礦內(nèi)風(fēng)流的主要加熱源。經(jīng)實(shí)際測(cè)定，2008 年9月6日-800水平最高巖溫36

21、.7°c;形成通風(fēng)系統(tǒng)后，2009年8 月3日測(cè)定900最高巖溫34.1 °c。礦井涌水放熱王樓礦井2007年7月1日至2008年7月28日，礦井總涌水量 由435m3/h增加到1100m3/h,至目前礦井總涌水量保持在900m3/h 1200m3/ho -680水平水溫達(dá)35°c45°c。礦井涌水量突然增大，水 溫高（比巖溫高），同水平水溫比巖溫高4 53°c，水的放熱量傳遞 給風(fēng)流的速度快。水溫高是王樓礦井高溫?zé)岷χ匾攸c(diǎn)。機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)放熱如：680中央泵房安設(shè)5臺(tái)1600kw排水泵，正常運(yùn)轉(zhuǎn)三臺(tái)， 需要?dú)饫渖帷?009年7月21日測(cè)定

22、，總通風(fēng)量956m3/min,三臺(tái) 運(yùn)轉(zhuǎn)水泵機(jī)組出風(fēng)分別為55 °c. 62 °c. 65 °c,單臺(tái)需冷卻風(fēng)量 130m3/min左右，經(jīng)過三臺(tái)機(jī)組后，風(fēng)溫由26°c升高到35 °c,溫差9°c。風(fēng)流壓縮熱風(fēng)流為一可壓縮流體，其沿井筒(或巷道)向下流動(dòng)時(shí)，由于自 身的壓縮使其焙值升高，相反地，向上流動(dòng)時(shí)，由于膨脹使其熔值降 低，風(fēng)流從地面流入井底是一個(gè)加溫壓縮的多變過程，對(duì)井底車場的 風(fēng)溫起決定性的作用。(6) 王樓礦井位于南陽湖西岸，水資源豐富，在每年的7、8、 9月份，空氣濕度相對(duì)增大，礦井氣候條件比較惡劣。在生產(chǎn)過程中 出現(xiàn)了

23、井下排水量大，排水溫度高等問題，導(dǎo)致環(huán)境溫度升高、空氣 濕度增大、有毒有害氣體及粉塵危害日益增加等問題，惡化了生產(chǎn)環(huán) 境，嚴(yán)重影響了工作效率和工人的身心健康。甚至導(dǎo)致礦井惡性事故 的發(fā)生，給礦井的安全生產(chǎn)及其日常管理帶來了極大的威脅，安全、 科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效地治理礦井熱害問題勢(shì)在必行！(7) 高溫濕熱的危害對(duì)人體的危害：礦井采掘工作面的相對(duì)濕度一般在95%以上，根 據(jù)資料表明，不同溫度下，對(duì)人的危害不同。30°c時(shí)，人體力工作2 3小時(shí)，汗腺就開始啟動(dòng)，通過滲汗散發(fā)積蓄的體溫。33-34°c時(shí)， 人體通過汗腺排汗已十分困難，且難以保證正常體溫，肺部急促“喘 氣“、心跳加速，

24、彳艮容易出現(xiàn)心臟病瘁發(fā)的危險(xiǎn)。3536°c時(shí)，人體 力工作時(shí)容易頭昏眼花、站立不穩(wěn)、生命臨危，需要緊急救護(hù)。對(duì)機(jī)電設(shè)備的危害：礦井任何機(jī)電設(shè)備、電纜均是通過與環(huán)境的 對(duì)流散發(fā)本身所產(chǎn)生的熱量。其工作環(huán)境的溫度、濕度超過規(guī)定的限 度或長期處在極限值附近時(shí)，必將導(dǎo)致設(shè)備散熱困難，以致發(fā)生設(shè)備 故障。根據(jù)有關(guān)資料表明：機(jī)電設(shè)備在相對(duì)濕度90%以上，氣溫在 30-34°c的地點(diǎn)工作時(shí)，其事故率比低于30°c的作業(yè)地點(diǎn)高3.6倍。 井下氣溫以30°c為標(biāo)準(zhǔn)，氣溫每增加1°c,井下機(jī)電設(shè)備的故障率增 加1倍以上。我國煤礦安全規(guī)程規(guī)定：生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣

25、溫度不得 超過26°c,機(jī)電設(shè)備麗室的空氣溫度不得超過30°c,當(dāng)上述兩工作 地點(diǎn)的空氣溫度超過30°c和34°c時(shí)必須停止作業(yè)。為保證礦井安全 生產(chǎn)和職工身體健康，王樓礦井必須針對(duì)性地采取有效措施，降低環(huán) 境溫度，治理高溫?zé)岷?。因此，王樓煤礦與山東同方合作進(jìn)行礦井水 源熱泵降溫除濕系統(tǒng)技術(shù)研究，經(jīng)過嚴(yán)密設(shè)計(jì)和反復(fù)現(xiàn)場調(diào)試、改進(jìn), 采用水源熱泵降溫技術(shù)解決了王樓煤礦井下高溫高濕問題，取得了顯 著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果。三、礦井濕熱災(zāi)害的處理方法1、優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)。才艮據(jù)現(xiàn)有的通風(fēng)狀況和礦井開拓開采情況，礦成立了礦井通風(fēng)系 統(tǒng)優(yōu)化小組，礦總工程師任組長，由經(jīng)驗(yàn)豐

26、富的通防工程技術(shù)人員任 成員，針對(duì)礦井高溫這一災(zāi)害采取的辦法之一即加大局部通風(fēng)量來改 善作業(yè)點(diǎn)的工作環(huán)境和條件。為了降低通風(fēng)阻力，增大風(fēng)量，優(yōu)化小 組結(jié)合礦井通風(fēng)阻力的結(jié)果，對(duì)礦井的巷道逐一分析，針對(duì)存在的問 題分解到各個(gè)生產(chǎn)單位，并限期整改。在通風(fēng)線路上做工作。降低通風(fēng)阻力是提高礦井通風(fēng)容易的有效 途徑，根據(jù)井巷摩擦阻力計(jì)算公式；h摩二otluq'/s?式中 cx井巷的摩擦阻力，kg/m3l井巷的長度，mu井巷的斷面周長，ms井巷的凈斷面積、m2q井巷中流過的風(fēng)量，m3/s根據(jù)上述公式可從以下幾方面做工作：擴(kuò)大巷道的斷面，降低摩擦風(fēng)阻；提高井巷壁面的平整、光滑度， 降低摩擦阻力系數(shù)；

27、合理選擇井巷斷面形狀，減少周邊長度，對(duì)井巷 斷面面積相同但形狀不同的井巷，其周邊長度以梯形最大，拱形次之, 圓形最小的特點(diǎn)，為此，應(yīng)盡量選擇圓形；優(yōu)化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確施工，盡 量縮短井巷長度。風(fēng)量不宜過大，滿足降溫要求即可，盡量避免主要巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中現(xiàn)象。2、適當(dāng)合理增加風(fēng)量是解決礦井高溫?zé)岷ψ钪苯?、最簡單、?有效的方法。礦井在一級(jí)熱害的情況下，通過加大風(fēng)量可以滿足礦井 降溫要求；目前，礦井需要風(fēng)量6400m3/min,礦井實(shí)際進(jìn)風(fēng)量8600 m3/min,回采工作面配風(fēng)699 m3/min,實(shí)際進(jìn)風(fēng)910 m3/min,降溫效 果非常明顯，對(duì)于掘進(jìn)工作面，采用大功率雙局扇供風(fēng)降彳氐掘進(jìn)工作

28、面的溫度。我礦目前有兩個(gè)綜掘工作面溫度較高，12302皮帶順槽工 作面回風(fēng)流中溫度最高達(dá)34°c,為解決這一難題，采用了大功率雙 局扇供風(fēng)，配合水源熱泵降溫除濕系統(tǒng)，解決了濕熱災(zāi)害問題。3、灑水降溫。灑水降溫是礦井行之有效且最經(jīng)濟(jì)的方法，在運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷及采 區(qū)進(jìn)風(fēng)巷設(shè)置數(shù)道自動(dòng)噴霧，形成噴霧帶，且霧化效果達(dá)到正常，降 溫效果非常明顯，降溫可達(dá)到1.5°c，為達(dá)到最佳降溫效果，利用地 下水抽出經(jīng)過濾后再直接進(jìn)入礦井防塵管路，根據(jù)實(shí)測(cè)，礦井噴霧帶 降溫情況表見表12。地面溫度超過32°c以上，采用灑水降溫效果已 不明顯，必須配合其他降溫措施，才艮據(jù)我礦現(xiàn)場使用的情況來

29、看，一 旦溫度超過32°c,需采用冰塊降溫，方可取得較為明顯的效果。采 用冰塊降溫的措施有兩種方法，一是把冰快壘放在局部扇風(fēng)機(jī)前方， 冰塊化沒的時(shí)間大約8小時(shí)；另一種方法是把冰塊壘放在風(fēng)筒出風(fēng) 口，直接降低掘進(jìn)工作面的溫度。另外為確保灑水降溫達(dá)到目的，可 在風(fēng)筒上覆一軟管，該軟管接到防塵水管上，每隔1米設(shè)一噴霧處， 定時(shí)開啟灑水降溫及灑塵，效果也較好。礦井噴霧帶降溫情況表表1-2地點(diǎn)噴霧帶長度(m)噴霧 帶前溫 度°c噴霧帶后溫 度°c溫 差4北翼軌道大巷第一水幕1503129. 515北翼軌道大巷第二水幕15029. 529. 20.3一采軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷8029

30、. 22& 606二采軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷9029. 22& 705南翼軌道大巷703129. 61.44、采用機(jī)械降溫。即利用水源熱泵降溫除濕技術(shù)。1）、井下制冷水源熱泵系統(tǒng)原理水源熱泵主要包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器四大部分， 由這四部分構(gòu)成一個(gè)閉合回路。冷媒通過壓縮機(jī)壓縮變成高溫高壓的 氣體，進(jìn)入冷凝器，與進(jìn)入冷凝器的35.5°c的礦井水換熱，冷媒遇冷 液化，變成低溫高壓氣液混合物，而冷凝器中的礦井水被加熱到40°c 后排到水倉。低溫高壓的氣液混合態(tài)的冷媒經(jīng)過膨脹閥后，變成低溫 低壓的液態(tài)，再進(jìn)入蒸發(fā)器中與冷凍循環(huán)水換熱，將蒸發(fā)器中的循環(huán) 冷凍水由12

31、°c降到7°c,再進(jìn)入壓縮機(jī)形成一個(gè)循環(huán)。通過循環(huán)將熱 量源源不斷的從蒸發(fā)器抽到冷凝器。見下圖。井下水源熱泵制冷原理q烹富彩一二(cm.2）、本項(xiàng)目技術(shù)方案方案研究，：根據(jù)王樓礦井實(shí)際，王樓礦井與山東同方工程技術(shù) 有限公司合作開發(fā)，由王樓礦領(lǐng)導(dǎo)、現(xiàn)場一線工程技術(shù)骨干等共同組 成科研課題攻關(guān)組,對(duì)王樓煤礦井下特殊的環(huán)境條件和資源及能否使 用水源熱泵系統(tǒng)作為井下降溫除濕的動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行了分析論證，對(duì)水 源熱泵的特點(diǎn)和周圍環(huán)境的要求進(jìn)行了理論分析及調(diào)查研究，經(jīng)過深 入分析研究認(rèn)為，水源熱泵技術(shù)是比較符合現(xiàn)場條件的方案之一，根 據(jù)“蒸發(fā)吸熱，冷凝放熱”的制冷原理，制備出的7°

32、;c冷凍水，由管 網(wǎng)輸配至掘進(jìn)迎頭，并通過強(qiáng)制換熱末端（風(fēng)機(jī)盤管）的形式，向掘進(jìn) 迎頭送風(fēng)，以降低環(huán)境溫度（經(jīng)過空冷器，進(jìn)風(fēng)的溫度可降低10°c 左右），改善工作條件（工作面溫度可降低5°c左右），吸收環(huán)境熱量 的冷凍水溫度升至12°c,返回蒸發(fā)器循環(huán)，整個(gè)制冷過程中，采用 礦井井下35.5°c排水作為冷凝器冷卻水，經(jīng)水源熱泵機(jī)組冷凝器后礦 井水溫度可升至52°c,冷卻水流量為looiw。冷凝熱排至井下水倉， 并伴隨井下既有的排水系統(tǒng)排升至地面。該運(yùn)行工況除制冷正常耗電 外，不產(chǎn)生額外的排水電費(fèi)。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：通過水源熱泵降溫系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)如下目

33、標(biāo)解決王樓礦井高溫高濕問題。在井下排水溫度約35.5°c的工況 下，利用礦井排水作為介質(zhì)，利用熱泵的“泵升”原理通過壓縮機(jī) 做功，帶走掘進(jìn)迎頭的冷凝廢熱，風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)溫度為28°c,出風(fēng)溫度 約20度，降低迎頭的溫度，改善工作環(huán)境，提高工作效率。礦井排 水通過原有的排水系統(tǒng)排至水倉，不增加原有系統(tǒng)的排水費(fèi)用。降低礦井降溫運(yùn)行費(fèi)用，和初投資費(fèi)用。充分利用礦井余熱，變廢為寶，減少環(huán)境污染。系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，便于維護(hù)運(yùn)行。水源熱泵降溫系統(tǒng)實(shí)施后，迎頭工作面的溫度控制在28°c以 內(nèi)。設(shè)備及系統(tǒng)管網(wǎng)安裝主要建設(shè)內(nèi)容有：熱源熱泵機(jī)房建設(shè)、設(shè)備基礎(chǔ)澆注、水源熱泵 及附屬設(shè)備安裝就

34、位、制冷管路和冷卻水管路安裝、末端空冷器安裝。建造水池、澆筑設(shè)備基礎(chǔ)；設(shè)備下井、安裝機(jī)房設(shè)備及配管；安裝巷道管網(wǎng)系統(tǒng)；安裝機(jī)房供配電系統(tǒng)。安裝工作由王樓礦井組織施工隊(duì)伍負(fù)責(zé)安裝工作，并安排工程監(jiān) 理負(fù)責(zé)安裝工程的質(zhì)量檢查，確保嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工。山東同方工程師 負(fù)責(zé)現(xiàn)場安裝指導(dǎo)工作。系統(tǒng)調(diào)試、試運(yùn)行制訂系統(tǒng)調(diào)試大綱，成立系統(tǒng)調(diào)試組織，落實(shí)人員分工；對(duì)系統(tǒng)的各臺(tái)設(shè)備調(diào)試運(yùn)行。對(duì)礦井水源熱泵降溫系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試。對(duì)調(diào)試過程中遇到的問題進(jìn)行現(xiàn)場處理，現(xiàn)場處理不了的制訂 整改方案，限期整改。對(duì)調(diào)試合格的水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)月的試運(yùn)行，觀察、分析 系統(tǒng)的運(yùn)行工況。及時(shí)記錄檢測(cè)水源熱泵降溫系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并與

35、 設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較，看是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試運(yùn)行結(jié)束后由臨礦集團(tuán)、山東同方進(jìn)行工程驗(yàn)收，對(duì)驗(yàn)收中 發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)整改。3）、技術(shù)創(chuàng)新王樓煤礦是山東省第一家新建礦井進(jìn)行數(shù)字化礦山試點(diǎn)單位， 降溫除濕系統(tǒng)與數(shù)字化礦山系統(tǒng)緊密配合，時(shí)刻了解工作面溫度變化 情況。根據(jù)井下各采掘工作面的實(shí)際情況，可隨時(shí)控制溫度變化?？紤]到壓縮機(jī)控制系統(tǒng)跟全礦自動(dòng)化的整合，礦井實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦 山，為壓縮機(jī)控制系統(tǒng)增加了遠(yuǎn)程通訊功能。增加遠(yuǎn)程通訊功能后， 可以并入井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，將制冷機(jī)組的冷卻水供水溫度，冷卻水 回水溫度，冷凍水供水溫度，冷凍水回水溫度，油溫，機(jī)組的開關(guān)機(jī) 狀態(tài)反饋給地面調(diào)度指揮中心，并在地面調(diào)度 指揮

36、中心通過step7 micro/win32軟件，對(duì)plc進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)、編程及診斷。壓縮機(jī)控制系統(tǒng)使用的隔爆兼本安型plc控制箱采用西門子 s7-200cpu,遠(yuǎn)傳功能通過增加西門子cp243-1以太網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)，不 管是全雙工模式，還是半雙工模式，都可以提供10和100mbit的傳 輸速率網(wǎng)絡(luò)支持。以太網(wǎng)傳輸具有傳輸速率快，傳輸穩(wěn)定的特點(diǎn)。又 因?yàn)榫W(wǎng)線最大有效傳輸距離為100米，所以再增加光電轉(zhuǎn)換裝置，把 以太網(wǎng)模塊通過網(wǎng)線與光電轉(zhuǎn)換器連接,把雙絞線電纜傳輸轉(zhuǎn)為光纖 電纜傳輸，增大傳輸距離。再把光纖接入井下交換機(jī)分站，達(dá)到接入 井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的目的。cp 243-1是一種通訊處理器，設(shè)計(jì)用于在

37、s7-200自動(dòng)化系統(tǒng)中 運(yùn)行。它可用于將s7-200系統(tǒng)連接到工業(yè)以太網(wǎng)（ie）中。cp243-1 有助于s7產(chǎn)品系列通過因特網(wǎng)進(jìn)行通訊。而且，配有該模塊s7-200 還可通過以太網(wǎng)與其它s7-200. s7-300或s7400控制器進(jìn)行通訊。 并可與opc服務(wù)器進(jìn)行通訊。在開放式simatic net通訊系統(tǒng)中， 工業(yè)以太網(wǎng)可以用作協(xié)調(diào)級(jí)和單元級(jí)網(wǎng)絡(luò)。cp 243-1具有以下功能：s7通訊可對(duì)通過工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊進(jìn)行預(yù)先格式化?；跇?biāo)準(zhǔn) tcp/ip協(xié)議進(jìn)行通訊?？赏ㄟ^rj45進(jìn)行以太網(wǎng)訪問通過s7-200總線，即可與s7-200系統(tǒng)簡單連接可以實(shí)現(xiàn)一種靈活的分布式自動(dòng)化架構(gòu)通過工業(yè)以

38、太網(wǎng)和step7 microavin 32,實(shí)現(xiàn)s7-200系統(tǒng)的 遠(yuǎn)程編程、組態(tài)和診斷。為簡化過程數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理和歸檔打下基礎(chǔ)可同時(shí)與最多8個(gè)s7控制器通訊可提供與s7-opc的連接簡化網(wǎng)絡(luò)管理-無需重復(fù)進(jìn)行編程/組態(tài)，即可更換模板（即插即用）s7通訊服務(wù)，“xput/xget”，既可作為客戶機(jī)，也可作服務(wù) 器s7通訊服務(wù)，“read/write”，作為服務(wù)器cp243-1中安裝有一個(gè)看門狗電路。每次cp243-1啟動(dòng)時(shí)，看 門狗也啟動(dòng)。一般地，看門狗的監(jiān)控時(shí)間為5秒。鑒于組件相關(guān)誤 差，該時(shí)間可以增加到7秒鐘。如果設(shè)定了看門狗監(jiān)控時(shí)間,cp 243-1 可以自動(dòng)置位。這會(huì)重新啟動(dòng)cp24

39、3-e同時(shí)，cp243-1會(huì)向s7-200 cpu報(bào)告"parity error （奇偶性校驗(yàn)出錯(cuò)）”。通過預(yù)設(shè)mac地址（48位數(shù)值），進(jìn)行地址分配。在出廠時(shí)已對(duì)每個(gè)cp 243-1進(jìn)行了 mac地址分配。mac地 址打印在附于上蓋下面的標(biāo)簽上。使用bootp協(xié)議，通過預(yù)設(shè)的mac地址，可以將ip地址分配給cp 243-1通訊處理器。cp 243-1提供有三種通訊關(guān)系，可以單獨(dú)使用，也可以組合使 用。1 ）連接 step 7 microavin 322）連接其它simatic s7系列遠(yuǎn)程組件3 ）連接基于opc的pc/pg應(yīng)用程序通訊伙伴1）s7-200 cpu 與 cp 243

40、-12）s7-300 cpu 與 cp 343-1 或 cp 343-it3）s7-400 cpu 與 cp 443-1 或 cp 443-it4）編程器/pc與opc服務(wù)器5）編程器/pc 與 step 7 micro/win 32cp243-1工作系統(tǒng)圖如下：s7-200pcs7200s7-300s7-400pc開發(fā)了數(shù)字化中央模塊控制系統(tǒng)及集成電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng) 運(yùn)行故障在線顯示，便于工作人員實(shí)時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，控制靈活，提 高了運(yùn)行效率。通過研究開發(fā)穩(wěn)定的水源熱泵機(jī)組防爆系統(tǒng)，滿足了礦井煤安 要求，解決了制約井下水源熱泵發(fā)展的難題。(4)研制設(shè)計(jì)超強(qiáng)穩(wěn)定的凈化過濾系統(tǒng)，凈化過濾礦井水所

41、含大量 雜質(zhì)，防止雜質(zhì)進(jìn)入水源熱泵機(jī)組堵塞冷凝器，確保了王樓水源熱泵 降溫系統(tǒng)的長期高效運(yùn)行。長久耐用的防腐系統(tǒng)，所有換熱器內(nèi)壁都經(jīng)過熱處理，磷化處 理，使換熱器表面形成了一層抗氧化膜，大大提高了設(shè)備的抗腐蝕性。4) 、王樓水源熱泵降溫系統(tǒng)特點(diǎn)利用水源熱泵對(duì)煤礦進(jìn)行降溫除濕，制取的冷量滿足了工作面 的要求，利用礦井水做為機(jī)組的冷卻水,冷卻水出口溫度達(dá)到了 53 °c , 可以直接提供給職工洗浴，或作為井口防凍的熱源，變廢熱為寶，減 少環(huán)境污染，環(huán)境效益顯著。王樓水源熱泵降溫技術(shù)是直接利用礦井水作為冷凝廢熱載體， 利用了礦井自身的排水系統(tǒng)，不產(chǎn)生額外的排水費(fèi)用。高效節(jié)能，無任何污染，環(huán)

42、保效益顯著，該項(xiàng)目是利用礦井水 作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的降溫降濕系統(tǒng)。機(jī)組運(yùn)行中沒有任何污 染，不產(chǎn)生任何廢渣，廢水、廢氣和煙塵。因此，王樓礦井水源熱泵 降溫系統(tǒng)利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)，屬于新型資源綜合 利用范疇，符合國家產(chǎn)業(yè)優(yōu)惠政策。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高。由于設(shè)計(jì)了數(shù)字化中央模塊控 制系統(tǒng)、全面穩(wěn)定的凈化過濾系統(tǒng)、長久耐用的防腐系統(tǒng)、方便快捷 的反沖洗除垢系統(tǒng)、高效耐用的空冷器系統(tǒng)，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、 可靠，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。由于機(jī)組具有高度集成的電 控系統(tǒng)，部件少，控制靈活，運(yùn)行簡單、穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用低，使用壽 命長。運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。王樓礦井水源

43、熱泵降溫系統(tǒng)與制 冰降溫相比，投資少，采用水源熱泵沒有制冰系統(tǒng)中的片冰機(jī)、送冰 裝置、冷卻塔投資，因此造價(jià)低于制冰工藝，而且系統(tǒng)簡單、可靠性 高，減少了故障隱患。5）、系統(tǒng)運(yùn)行效果：見井下降溫除濕系統(tǒng)運(yùn)行記錄表1-3系統(tǒng)運(yùn)行后，將工作面及后路的溫度降至煤礦安全規(guī)程規(guī)定 的溫度范圍內(nèi)，有效解決了高溫高濕礦井的降溫除濕問題，改善了井 下的工作環(huán)境。井下降溫除濕系統(tǒng)運(yùn)行記錄表1 -3井下降溫除濕系統(tǒng)運(yùn)行記錄日期6.257.5757.25&5&158.259.59.11冷凍水供水 溫度（°c ）&97.07.18.09.819.413.413.815.8冷凍水回水 溫

44、度（°c ）19.612.711.512.013.223.617.919.019.4冷卻水進(jìn)水溫度（°c ）31.331.731.631.632.032.133.032.932.9冷卻水出水溫度（°c ）37.537.63&23&339.342.841.241.938.2未降溫區(qū) 溫度（°c ）31.031.532.032.032.031.531.532.030.5工作面空氣 溫度（°c ）26.026.027.027.027.027.026.025.025.0工作面后部25.525.526.026.026.026.025.02

45、5.025.0氣溫（°c ）12302巷道口溫度（°c ）23.023.023.024.022.022.022.022.022.05、結(jié)論水源熱泵降溫系統(tǒng)直接利用了礦井高溫涌水資源作為水源熱泵 的冷卻水，不增加礦井排水費(fèi)用，同時(shí)減小軟化水的使用量。工作面 溫度控制在28°c以下，達(dá)到煤礦安全規(guī)程規(guī)定的溫度濕度之內(nèi)， 改善了工人的作業(yè)環(huán)境。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、無任何污染, 運(yùn)行成本只有冰制冷的三分之一，應(yīng)用范圍廣，便于井下安設(shè)，社會(huì) 經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益顯著，取得的創(chuàng)新性成果對(duì)其他礦區(qū)具有十分顯著的 示范作用和推廣價(jià)值井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)研究技術(shù)研究報(bào)告山東東山王

46、樓煤礦有限公司二oo九年十月一日井下濕熱災(zāi)害治理技術(shù)研究報(bào)告-一、概述王樓井田位于山東省濟(jì)寧市以南，以后王樓村為中心，北距濟(jì)寧 市25km,行政區(qū)劃歸濟(jì)寧市市中區(qū)管轄。礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬 t/a,礦井主采3上煤層，配采10下、12下煤層，采用立井開拓方式， 礦井采用立井開拓，設(shè)置主井(d5.5m)、副井(d6.0m)兩個(gè)井筒。井底 車場：才艮據(jù)礦井開拓方式，主、副井筒相對(duì)位置，大巷運(yùn)輸方式等， 采用環(huán)形立式車場。井底車場水平標(biāo)高為-680m,井口標(biāo)高+37.5m。 主井裝載系統(tǒng)采用半上提方式。礦井于2004年9月正式開工建設(shè)， 2007年7月1日開始投入試生產(chǎn)。礦井地溫情況：精查勘探未對(duì)

47、恒溫點(diǎn)(帶)做專門的確定工作， 沿用了濟(jì)寧煤田(東區(qū))總體詳查地質(zhì)報(bào)告確定的恒溫點(diǎn)的深度 為55m、溫度為17.5°c o本區(qū)非煤系地層的平均地溫梯度2.62°c /100m,煤系地層的平均低溫梯度2.70°c/100m,全區(qū)平均地溫梯度 2.64°c/100m,即地?zé)嵩鰷芈蕿閘°c/3759m。全區(qū)地溫梯度呈西高東 低、南低北高的趨勢(shì)。由煤層底板溫度等值線圖可以看出，等溫線與 煤層底板等高線基本平行，即煤層埋藏越深地溫越高。3上煤層大部 分處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)，一級(jí)高溫區(qū)基本上在-600m等高線以深， 主要位于北部3上煤層賦存區(qū)的東評(píng)；二級(jí)高

48、溫區(qū)大致在-800m等高 線以深，主要位于北部3上煤層賦存區(qū)的西部。南部3上煤層賦存區(qū) 為正常地溫區(qū)。南翼12下煤層大部分處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)，一級(jí)高溫區(qū)基本 上在600m等高線以深，主要位于北部12下煤層賦存區(qū)的東部；二 級(jí)高溫區(qū)大致在-800m等高線以深，主要位于北部12下煤層賦存區(qū) 的西部。16上煤層大部處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)，一級(jí)高溫區(qū)基本上 在600m等高線以深，主要位于北部煤層賦存區(qū)的東部；二級(jí)高溫區(qū) 大致在800m等高線以深，主要位于北部16上煤層賦存區(qū)的西部， 東南部局部處于正常地溫區(qū)?？傏厔?shì)為從東南向西北依次為正常地溫 區(qū)、-一級(jí)高溫區(qū)、二級(jí)高溫區(qū)。礦井通風(fēng)方式：才艮據(jù)煤層賦存

49、特點(diǎn)、煤層瓦斯含量和開拓布局， 礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，副井井深746.5m,井筒南北相距86m, 東西相距30m,，副井進(jìn)風(fēng)，主井回風(fēng)。通風(fēng)方法：采用的通風(fēng)方法為機(jī)械通風(fēng)，即抽出式通風(fēng)。主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)：bdk618 ii -8-no28 電機(jī)型號(hào)：ybf630-8p 通風(fēng)機(jī)房安裝兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，為雙風(fēng)道布置，每個(gè) 風(fēng)道布置一個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，便于倒換風(fēng)機(jī)。主扇額定風(fēng)量為4920 14280m3/min,現(xiàn)工作風(fēng)量為9606 m3/min,工作負(fù)壓為2031 pao反風(fēng)方式：通風(fēng)機(jī)為反轉(zhuǎn)反風(fēng)。當(dāng)需要反風(fēng)時(shí)，備用通風(fēng)機(jī)反送 電，達(dá)到正常轉(zhuǎn)速式，關(guān)閉另一側(cè)通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)風(fēng)門，同時(shí)打開本通

50、 風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)風(fēng)門。二、礦井濕熱災(zāi)害的分析1、礦區(qū)地形地貌王樓井田地形由濱湖平原及湖區(qū)構(gòu)成。南陽湖西岸堤壩以西為濱 湖沖積平原，地形平坦，溝壑縱橫，地面標(biāo)高+33.2034.9m,地勢(shì) 西高東低，自然地形坡度為0.3%。，堤岸以東為南陽湖區(qū)，標(biāo)高為 31.50-33.50m,局部高地可達(dá) 35.80m。2、礦區(qū)湖泊河流本區(qū)水系發(fā)育，大部分為南陽湖覆蓋，湖區(qū)面積約占全井田面積 的55%,是附近地表水系的匯聚地。歷年最低湖水位32.32m,最高 湖水位36.89m,防洪水位36.00m,湖西壩頂最低高程39.00m,壩頂寬 約6m,最高洪水位36.54m。井田內(nèi)主要河流自南而北有新萬福河、蔡河、洙趙

51、新河等，它們 以湖盆為中心，匯入南陽湖，均為引湖、排澇為目的的人工河渠。洙 趙新河位于井田北部，自北西向南東穿過初期采區(qū)經(jīng)候樓村南側(cè)流入 南陽湖，河床寬約200m,汛期最大流量1584m3/s,最小至斷流。3、礦區(qū)氣象及地震本井田為溫帶半濕潤季風(fēng)區(qū)，四季分明。年平均氣溫為13.6°c。 多年平均最低氣溫月為1月，平均氣溫為-2 °c .7月份溫度最高，月平 均最高氣溫29°c, （ 1959年7月），日最高氣溫41.6°c （ 1960年6月 21日），年平均降水量667.2mm,最小347.9mm（1988年），最大1186mm （1964年）。降雨多

52、集中在78月份日最大降雨量183.7mm, （ 1993 年8月5日）。年平均蒸發(fā)量1785.2mm。春夏兩季多東及東南風(fēng)，冬季多北及西北風(fēng)，平均風(fēng)速每秒2.3m, 最大風(fēng)力8級(jí)，歷年最大積雪厚度0.15m,最大凍土厚度0.31m。根 據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃表，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g（相當(dāng) 于基本烈度6度）。4、水源條件可供作礦井水源條件的有第四系沖積層的砂層水和本區(qū)南部的 奧灰水。其中第四系砂層水分布面廣，水量豐富，水量及水質(zhì)均能滿 足礦井生產(chǎn)和生活的需要。5、礦井開拓開采情況王樓煤礦礦井采用立井開拓方式，井底車場采用立式環(huán)形車場， 現(xiàn)開采水平為680m水平，地面標(biāo)高為33.3m,垂

53、深713.3m。礦井現(xiàn) 布置2個(gè)綜采工作面，12個(gè)掘進(jìn)工作面，其中有3個(gè)綜掘工作面。6、濕熱災(zāi)害來源分析：礦井主要地點(diǎn)溫度測(cè)定數(shù)據(jù)分析通過調(diào)查分析影響礦井氣溫因素及對(duì)礦井主要地點(diǎn)進(jìn)行長期的 溫度測(cè)定，摸清了礦井高溫?zé)嵩矗偨Y(jié)了季節(jié)性地面氣溫與礦井主要 巷道氣溫變化關(guān)系，可知礦井高溫?zé)嵩粗饕幸韵聨c(diǎn)：2008年7月至09年7月礦井實(shí)測(cè)月平均溫度見表1.1 （單位：°c ）2008年7月至09年7月礦井實(shí)測(cè)月平均溫度表 表1-1地點(diǎn)三季度四季度一季度二季度7川8月9丿10月11月12月1丿2月3丿j4川5月6月副井口（地面）27.629.626.518.814.9105. 1&

54、 417.219.523.224.7副井底28.630.526.522.721. 121.520.82l322. 123.124.326.6風(fēng)井底3433.532.425. 123. 122.522,424. 125.228.730.731.4-采軌道下iii31.331.831.726.224.522.722.622.323.724. 125.82& 5二采軌道下山3131.630.425.524.222.622.322. 123.524.925.528.3巷道圍巖放熱巖層溫度。巖層溫度對(duì)礦井空氣溫度有很大影響，是引起礦井 高溫?zé)岷Φ闹饕蛩?。是礦井的主要熱源，約占50% 60%.o

55、王樓礦井開采深度大，-800m水平的圍巖溫度高達(dá)36.7°c,處在 二級(jí)熱害區(qū)。因此，圍巖是礦內(nèi)風(fēng)流的主要加熱源。經(jīng)實(shí)際測(cè)定，2008 年9月6日-800水平最高巖溫36.7°c;形成通風(fēng)系統(tǒng)后，2009年8 月3日測(cè)定900最高巖溫34.1 °c。礦井涌水放熱王樓礦井2007年7月1日至2008年7月28日，礦井總涌水量 由435m3/h增加到1100m3/h,至目前礦井總涌水量保持在900m3/h 1200m3/ho -680水平水溫達(dá)35°c45°c。礦井涌水量突然增大，水 溫高（比巖溫高），同水平水溫比巖溫高4 53°c，水的

56、放熱量傳遞 給風(fēng)流的速度快。水溫高是王樓礦井高溫?zé)岷χ匾攸c(diǎn)。機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)放熱如：680中央泵房安設(shè)5臺(tái)1600kw排水泵，正常運(yùn)轉(zhuǎn)三臺(tái)， 需要?dú)饫渖帷?009年7月21日測(cè)定，總通風(fēng)量956m3/min,三臺(tái) 運(yùn)轉(zhuǎn)水泵機(jī)組出風(fēng)分別為55 °c. 62 °c. 65 °c,單臺(tái)需冷卻風(fēng)量 130m3/min左右，經(jīng)過三臺(tái)機(jī)組后，風(fēng)溫由26°c升高到35 °c,溫差9°c。風(fēng)流壓縮熱風(fēng)流為一可壓縮流體，其沿井筒(或巷道)向下流動(dòng)時(shí)，由于自 身的壓縮使其焙值升高，相反地，向上流動(dòng)時(shí)，由于膨脹使其熔值降 低，風(fēng)流從地面流入井底是一個(gè)加溫壓縮的多變過程，對(duì)井底車場的 風(fēng)溫起決定性的作用。(6) 王樓礦井位于南陽湖西岸，水資源豐富，在每年的7、8、 9月份，空氣濕度相對(duì)增大，礦井氣候條件比較惡劣。在生產(chǎn)過程中 出現(xiàn)了井下排水量大，排水溫度高等問題，導(dǎo)致環(huán)境溫度升高、空氣 濕度增大、有毒有害氣體及粉塵危害日益增加等問題，惡化了生產(chǎn)環(huán) 境，嚴(yán)重影響了工作效率和工人的身心健康。甚至導(dǎo)致礦井惡性事故 的發(fā)生，給礦井的安全生產(chǎn)及其日常管理帶來了極大的威脅，安全、 科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效地治理礦井熱害問題勢(shì)在必行！(7) 高溫濕熱的危害對(duì)人體的危害：礦井采掘工作面的相對(duì)濕度一般在95