基于相變降溫技術(shù)的礦井局部熱害控制研究.pdf

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1、煤礦現(xiàn)代化2014年第6期總第123期基于相變降溫技術(shù)的礦井局部熱害控制研究張連昆·，王月芳。謝耀社z。(1．運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運(yùn)城044000；2．中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇徐州221008；3．中國礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇徐州221008)摘要文章在詳細(xì)總結(jié)國內(nèi)外高溫礦井局部熱害成因和控制方法的基礎(chǔ)上，提出了極細(xì)霧粒相變降溫技術(shù)。通過流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件CFD，對煤礦井下高溫硐室的相變降溫進(jìn)行數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，經(jīng)過相變降溫后，硐室溫度降低到人體可以接受的范圍之內(nèi)，利于煤礦的綠

2、色、安全、高效、和諧發(fā)展。關(guān)鍵詞礦井熱害；相變降溫；數(shù)值模擬中圖分類號：TD727．5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009—0797(2014)06—0081—03煤炭在我國的一次性能源結(jié)構(gòu)中長期占據(jù)著不1．2礦井熱害的危害可替代的地位。據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測和評價礦井熱害的危害對象主要是人。表明，我國已探明的煤炭資源總量為5．57萬億t，其(1)對人身體健康的危害。如果煤礦職工的工作中l(wèi)O00m以內(nèi)的為2．86萬億t，已采儲量約為70％。環(huán)境溫度持續(xù)較高，不僅人體的舒適度大幅下降，也今后我國的主體能源后備儲量主要是

3、埋深在會破壞人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，影響職工身體健康。1000m2000m之間的深部煤炭資源【1-2]。(2)對煤礦安全生產(chǎn)的危害?！睹旱V安全規(guī)程》對隨著我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，煤礦開井下工作溫度有如下規(guī)定：采掘工作面不得超過采深度急劇增大，導(dǎo)致礦井熱害13趨凸顯。目前世界26℃，機(jī)電硐室不得超過30℃。長時間的高溫勞動會上除了煤與瓦斯突出及沖擊地壓較難根治，傳統(tǒng)的使工作人員心情煩躁，精神難以集中，容易出現(xiàn)違章瓦斯、頂板、水、火、煤塵五大災(zāi)害基本都有了易于控作業(yè)。重大隱患和安全事故率會大幅增高，不利于煤制的方法，因

4、此煤礦熱害在將來很有可能成為第六礦的安全高效生產(chǎn)。大災(zāi)害。由于煤礦高溫?zé)岷Χ嗉性谏罹植康貐^(qū)2煤礦常見的降溫方法或部分淺井的局部地區(qū)，所以對煤礦局部地區(qū)熱害控制研究尤為重要。我國煤礦常用的降溫方法有：非人工降溫技術(shù)、隔離降溫技術(shù)、水冷降溫技術(shù)、冰冷降溫技術(shù)、空壓1礦井局部熱害成因與危害制冷技術(shù)。1．1礦井局部熱害成因2．1非人工降溫技術(shù)造成煤礦井下局部地區(qū)高溫的原因主要有：通非人工降溫技術(shù)主要有：改善礦井開拓布局、增風(fēng)不良、地?zé)峒霸瓗r放熱、機(jī)電設(shè)備放熱、巖漿巖侵大風(fēng)量、充填開采等。入等[3-5]。其中充填方式管理

5、頂板比直接垮落法管理頂板(1)通風(fēng)不良。井下通風(fēng)不良，熱量不能隨著風(fēng)更有利于井下風(fēng)流降溫。尤其是充填溫度較低的物流迅速排出，容易導(dǎo)致井下部分地區(qū)的溫度升高。質(zhì)。我國目前常用的充填法主要有：矸石充填、膏體(2)地?zé)峒霸瓗r放熱。在地殼內(nèi)部，由于地溫梯充填和高水材料充填。由于充填開采成本較高，一般度的原因，煤層埋深越大，原巖溫度就越高。因此，地煤礦較少采用這種方法，主要在“三下一上”(建筑物熱是制約我國煤礦千米以下開采的重要因素之一。下、鐵路下、水體下、承壓水上)開采時使用。(3)機(jī)電設(shè)備放熱。目前井下機(jī)電設(shè)備功率大幅2

6、．2隔離降溫技術(shù)增加，根據(jù)能量守恒，設(shè)備的能量來源電能全部轉(zhuǎn)化隔離降溫技術(shù)主要原理是工作人員穿上隔離式為機(jī)械能和熱能，因此設(shè)備會釋放大量熱量，使周圍降溫服裝來達(dá)到降溫的目的。由于煤礦井下作業(yè)場空氣溫度升高。所復(fù)雜多變，隔離式降溫服有以下局限性：(4)巖漿巖侵入。巖漿巖侵入會引起周圍巖石溫(1)降溫服重量較大，井下作業(yè)人員還要佩戴自度的升高，導(dǎo)致煤礦井下的高溫。另外，由于巖漿巖救器、礦燈、礦帽，使得身上裝備笨重，設(shè)備操作不方硬度很高，會使煤礦的采掘工作受到嚴(yán)重影響。便；}基金項目：江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(P

7、APD)；煤炭資源與安全開采國家重點實驗室2009年開放基金資助(09KF12)·81·煤礦現(xiàn)代化2014年第6期總第123期理對策【J】．煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，32(09)：19—22．5結(jié)語【5]劉曉明，羅周全，夏長念，等．深井高溫礦山熱害控制新文章總結(jié)國內(nèi)外高溫礦井局部熱害成因和控制技術(shù)[J1．安全與環(huán)境工程，2006，13(01)：85—88．方法的基礎(chǔ)上，提出了極細(xì)霧粒相變降溫技術(shù)。并且【6】張利，陳松，于峰．幾種礦井降溫技術(shù)的比較[J]．山東煤通過流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件CFD，對煤礦井下高溫炭科技．20

8、09(03)：152—153．硐室進(jìn)行相變降溫的數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，可以【7]張業(yè)慧．我國礦井降溫技術(shù)研究評述[J]．山東煤炭科把高溫硐室(或掘進(jìn)工作面)溫度降低到人體接受的技，2009(05)：158—160．范圍內(nèi)，有利于煤礦綠色、安全、高效、和諧的發(fā)展。【8】PATILPS．Versatilityofchemicalspraypyrolysiste