，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，梡，，，，，，深井降温系统研发及热害控制对策何满潮，中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京摘要本文主要探讨了深井下降温的现状特点和措施。

针对煤矿存在的热害问题，降温技术已经成功应用于些矿井。

由于长期的开采，浅层煤炭资源已经接近枯竭，大部分煤矿已经开始开采深部煤炭，随着矿井深度的增加，井下围岩温度也不断上升，导致井下工作环境的热害威胁空前增加。

目前，根据对四省市的高温矿井的调查和对几个典型矿井的研究，国内矿井主要可以划分为三类常温矿井中高温矿井高温矿井。

的原理是从矿井涌水中提取冷能。

根据徐州矿区的地温特点和涌水量的不同，提出了控制矿井热害的三种模型是夹河矿普通冷源模型二是三河尖煤矿冷源短缺和地温异常模型和张双楼煤矿冷源充足模型。

深井下技术的降温过程是首先从井下涌水中吸收冷能来使工作面降温，然后，将从系统中吸收的热量应用与建筑物和洗澡用水，这样可以代替锅炉供热，节约了能源，保护了环境。

技术已经应用到徐州的夹河煤矿和三河尖煤矿，并使工作面的温度和湿度得到了有效的控制。

关键词深井热害矿井分类矿井涌水热害控制模型绪论长期以来，煤炭直是我国主要的能源，在不可再生资源中占据着不可替代的地位。

由于长期的开采，浅部资源已经几近枯竭，因此大部分矿井已经转向深部开采。

另外，深井下复杂的地质环境增大了事故的危险，造成这种复杂的地质环境的原因是三高动即高地压，高地温，高渗压和开采的强烈震动。

深井下有许多灾害，如瓦斯爆炸，冲击地压，巷道底水，矿山压力严重，严重变形和围岩流变等。

然而，我们必须应付目前的是深部高温矿井热害。

在矿山深部高温热危害不仅影响周围岩石的力学性能，而且影响煤矿安全生产。

据不完全统计，我国有个矿井开采深度超过米，且工作面达到的温度。

深部矿井热害问题已严重影响了我国能源资源的发展，需要迫切解决。

随着开采深度的增加，围岩温度不断上升，热害严重性不断影响开采和掘进工作面。

在世纪年代和年代，热害发生在国内外的些深层的矿井。

在世纪年代，这问题变得更加普遍，有从少数矿井发展到所有煤矿的趋势。

据外国些矿山初步统计，南非西部矿山在米的深度气温已上升了到。

由于地热水的存在，在日本丰雨铅锌矿，深度为米时温度高达，因此深井热害问题需要立即解决。

到年，在中国国有煤矿的平均开采深度约米，生产水平的原岩平均气温介于和。

对于超过米深度的矿井，原岩温度高达至，而在工作面温度介于和之间，导致大部分矿井，成为或二级热害危险区。

这种炎热的环境严重危害工人的健康，是降低体能的原因所在，如工作效率低，中暑和头晕，上述问题对工人的影响，降低了工人的自我保护能力，并且会严重影响安全生产。

为了进步的认识和对我国矿井高温的环境的控制，中国矿业大学北京和煤矿安监局对我国高温矿井进行了细致深入的调查。

该调查在个省市的国有重点和地方国有煤矿中展开，即山东，江苏，安徽和河南。

对各个地区调查的矿井是新汶矿业公司孙村煤矿，淄博矿业公司唐口煤矿，兖州矿业公司济宁号井和大同矿业公司在山东省的星村煤矿在江苏，有徐州矿业公司的夹河煤矿和三河尖煤矿，大屯煤电公司的姚桥煤矿，连云港矿业公司的白吉矿和和国投新集公司的刘庄矿，以及在安徽省调查的淮南矿业公司潘煤矿，河南省平煤公司号井，号井，号井和神华集团梁北煤矿。

目前根据对国内外高温矿井的调查和个别矿井应用的降温措施的研究，国内煤矿可以划分为三类。

地温分布规律根据这些调查提供的资料，山东省有个煤矿工作面的温度超过，其中个煤矿工作面的气温介于和之间，个矿井气温超过。

在江苏有个煤矿工作面超过，其中个工作面温度介于至，两个煤矿工作面温度。

安徽有个煤矿的工作面超过的温度，个煤矿温度介于从至之间，个煤矿温度超过。

河南省有个煤矿工作面温度超过，两个煤矿介于至之间，个煤矿温度超过。

国内的地温分布规律就是根据几个典型矿井的地温分析得出的。

图显示了新泰孙村煤矿地面温度，工作面温度和矿井深之间的关系。

根据所示的两组数据，地面和工作面温度增加与开采深度的增加而大幅增加。

工作面高温热害的危险是我们必须面对的问题。

，温度深度地温梯度图温度深度通风温度图地温巷道温度工作面温度图孙村煤矿地温风温与开采深度关系图图显示了在徐州夹河煤矿地面温度分布。

从图中可以看到，温度随着深度的增加越来越高。

开采深度在至米时，增加变成了非线性的，尤其是当深度为米，这种地面温度非线性的分布显示了热害危害的严重性。

矿井分类和特征煤矿安全规程第条规定在矿山掘进工作面的空气温度不得超过，如果温度超过了，应缩短工作时间，并提供给工人的保护措施。

在工作面空气温度超过时，工人应停止工作。

根据对典型高温矿井的调查，高温矿井就是在工作面在生产过程中空气温度超过的矿井。

据国家典型煤矿调查和研究，高温矿井主要分布在中国东部的矿区，如安徽省淮北和淮南矿区，江苏省徐州矿区，山东新汶矿区，河南省平顶山矿区。

在这些地区，当矿井高温第次出现时有个共同的特点在特定的生产水平之上的没有高温热害，但旦开采深度超过这个水平，将出现不同程度的高温危害。

根据工作面的温度，矿井可分为三类。

常温矿井在掘进工作面的空气温度不超过的矿井称为常温矿井。

矿井深度通常小于米，巷道围岩温度约为，地温梯度从到米，在工作面空气的相对湿度小于，通常有没有热害的危险。

中高温矿井在掘进工作面空气温度为至的矿井，被称为中高温矿井。

根据调查该类矿井的开采深度在至米。

在这类中包括新村和姚桥煤矿煤炭。

此类矿井已经扩大到深部开采。

工作面高温已逐渐成为限制正常生产的个重要因素。

周边巷道岩石温度约，温度梯度约为米，空气相对湿度在工作面小于。

在这些中高温矿井中工作的工人，会经常出现中暑和热害疾病等情况。

高温矿井在采掘工作面的气温超出的矿井称为高温矿井。

这种煤矿的采掘深度通常超过，目前，这些深度主要在到之间，例如在夹河三河尖孙村和唐口煤矿。

在这些矿井，工作面的周围的岩石温度范围在到之间，地热梯度超过，最大地热梯度达，夏天时回风流中的温度可达到，工作面的相对湿度是在和之间。

因此热害是非常严重的问题。

在高温的工作环境中，工人经常中暑并且感觉微弱身体虚弱。

深井伤亡也比较多。

在热害环境中不仅危害工人健康，而且导致神经混乱，造成人进入恍惚状态，感觉疲劳，般会使身体虚弱或变得发昏。

这些状态是导致事故的主要原因。

对于三类矿井的建议对于常温矿井，我们建议应该实施些有效的措施，例如在管理上完善管理系统或提高管理水平。

对于中高温矿井，应该提完善非机械降温技术，如加强通风，改善通风设施。

通过这些改进措施，即可满足矿井降温的要求。

对于高温矿井，我们必须采取机械降温的措施。

建议的采取措施在所有三个小组矿中在表显示。

表矿井降温措施类别工作面温度热害现状降温措施正常温度使人头晕机械降温的工作原理根据以上的研究和目前降温技术存在的问题，以及徐州矿业公司夹河煤矿的深井热害现状，中国矿业大学联合徐州矿业公司调查分析了目前的热害控制技术。

研究也得到了许多当地部门的支持。

基于此次调查，我们第次提出了以矿井涌水作为冷能来源的新型降温技术。

该系统称为高温转换机械系统，该设备于年在徐州矿业公司夹河煤矿得到了成功的应用，对控制矿井热害起到了良好的效果。

的工作原理是从矿井个水平的涌水中提取冷能，然后冷能与工作面的高温气流进行转换，从而降低工作面的空气温度和湿度。

同时从系统中得到的热能用来作为建筑物供热和洗澡的热源。

在中有两个循环，个是井下的冷热交换系统，另个是地面的加热设备和致冷系统。

这两个系统形成了整个循环和生产系统，如图所示。

地面工作站泵站矿井涌水冷源工作面制冷工作站压力转换工作站降温工作站下循环系统风循环上循环系统冷风图系统工作原理降温模式和技术深井热害控制有三种模式，技术是根据徐州矿区的地温区特点和矿井涌水的不同形成的。

夹河模式冷能正常夹河煤矿矿井深度在千米下，热害非常严重，工作面温度约。

矿井涌水量为。

建筑物供热和洗浴用水均由锅炉供应，浪费了大量资源，而且严重污染环境。

基于夹河煤矿的特殊条件，系统可以用来降低矿井温度。

矿井的冷能资源正常，可以满足降温的需要。

水的冷能可以利用，而且在降温过程中可以生成热量，这些热可以用来代替锅炉供应的建筑物供热和洗浴用水。

从夹河煤矿的特殊条件看，有两个工程建设的实例。

例用矿井涌水作为冷能来源，其工作原理如图所示。

例二利用水位的高低循环作为冷能来源，其工作原理如图所示。

该系统在矿井的降温计划中已成功应用到两个采煤工作面和四个掘进工作面。

地面热能的利用计划和建设已泵站矿井涌水冷源制冷工作站压力转换工作站降温工作站下循环系统风循环上循环系统地面工作站喷淋地面工作面工作面矿井涌水工作面制冷工作站压力转换工作站降温工作站下循环系统风循环上循环系统，水池水池水池地面工作站各水平水循环系统图夹河