【摘要】：隨著開采深度的增加,越來越多的礦井面臨工作面高溫?zé)岷�。高溫�(zé)岷Σ粌H嚴(yán)重影響工人身心健康,而且由高溫引起的采場圍巖體熱力學(xué)效應(yīng)與頂板塌方和瓦斯爆炸緊密關(guān)聯(lián)�；诖�,首先總結(jié)深部開采熱害治理技術(shù)的主要原理,提出熱害治理設(shè)計步序。然后,在典型深井開采熱害礦區(qū)(徐州礦區(qū))開展熱害治理現(xiàn)場試驗,通過現(xiàn)場試驗,得到以礦井涌水、礦井回風(fēng)和地表水體為主要冷源的熱害治理工藝流程及熱力學(xué)平衡試驗最優(yōu)參數(shù),為類似礦井開采熱害治理提供理論依據(jù)。
【圖文】：

焐?深度/m12009801197960126010006201000此次現(xiàn)場試驗工程選取張雙樓、張小樓和三河尖三個礦井實施，主要原因:①三個礦井高溫?zé)岷Χ己車?yán)重;②三個礦分別采用礦井涌水、礦井回風(fēng)和地表水三種不同冷源實施熱害治理，具有很強的代表性。徐州地處北緯34°15'左右，屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣壓:1012.3hPa，平均氣溫:14.5℃，最高氣溫:40.6℃，最低氣溫:－15.8℃，相對濕度:69%，降水量:831.7mm，蒸發(fā)量:1795.1mm，平均風(fēng)速:2.5m/s，日照時數(shù):2220.9h�？梢钥闯觯熘菝磕�5月份開始直至10月份都是日均氣溫超過22℃(如圖1所示)，日最高氣溫也是在每年5月份開始超過30℃直至10月份(如圖2所示)。徐州地區(qū)相對濕度超過70%的月份為2～3月和5～10月(如圖3所示)，其中2～3月相對濕度較大是由于春季降雨引起。因此，可以看出5～10月份徐州地區(qū)地面溫度高、濕度大。在這個時段也更容易加重井下高溫?zé)岷�，所以選擇現(xiàn)場試驗運行時間都在該時段。圖1徐州日平均氣溫變化圖(2007－2011年)圖2徐州日最高氣溫變化圖(2007－2011年)圖3徐州相對濕度變化圖(2011年)2熱害治理現(xiàn)場試驗設(shè)計原理及步序熱害治理現(xiàn)場試驗采用以水為能量輸運載體，詳細設(shè)計原理圖如圖4所示，可以分為冷源部分、制冷部分和降溫部分三塊。制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成，包括2個等溫過程和2個等熵過程，經(jīng)過整個逆卡諾循環(huán)熱力過程，將制出的總冷量Q2通過蒸發(fā)器傳遞到降溫系統(tǒng)，同時，將井下所帶的熱量和壓縮機所產(chǎn)生的熱量通過冷凝器傳遞給冷源部分，再進換熱器釋放到礦井涌水、回風(fēng)或地表水冷源中。設(shè)計時需要保障總冷源Q1大于降溫所需冷量Q2和壓縮機功率W之和。圖4熱害治理原理圖深井熱害治理現(xiàn)場試驗步序如圖5所示。首先，查明與熱害相

溫?zé)岷Χ己車?yán)重;②三個礦分別采用礦井涌水、礦井回風(fēng)和地表水三種不同冷源實施熱害治理，具有很強的代表性。徐州地處北緯34°15'左右，屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣壓:1012.3hPa，平均氣溫:14.5℃，最高氣溫:40.6℃，最低氣溫:－15.8℃，相對濕度:69%，降水量:831.7mm，蒸發(fā)量:1795.1mm，平均風(fēng)速:2.5m/s，日照時數(shù):2220.9h�？梢钥闯觯熘菝磕�5月份開始直至10月份都是日均氣溫超過22℃(如圖1所示)，日最高氣溫也是在每年5月份開始超過30℃直至10月份(如圖2所示)。徐州地區(qū)相對濕度超過70%的月份為2～3月和5～10月(如圖3所示)，其中2～3月相對濕度較大是由于春季降雨引起。因此，可以看出5～10月份徐州地區(qū)地面溫度高、濕度大。在這個時段也更容易加重井下高溫?zé)岷Γ赃x擇現(xiàn)場試驗運行時間都在該時段。圖1徐州日平均氣溫變化圖(2007－2011年)圖2徐州日最高氣溫變化圖(2007－2011年)圖3徐州相對濕度變化圖(2011年)2熱害治理現(xiàn)場試驗設(shè)計原理及步序熱害治理現(xiàn)場試驗采用以水為能量輸運載體，，詳細設(shè)計原理圖如圖4所示，可以分為冷源部分、制冷部分和降溫部分三塊。制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成，包括2個等溫過程和2個等熵過程，經(jīng)過整個逆卡諾循環(huán)熱力過程，將制出的總冷量Q2通過蒸發(fā)器傳遞到降溫系統(tǒng)，同時，將井下所帶的熱量和壓縮機所產(chǎn)生的熱量通過冷凝器傳遞給冷源部分，再進換熱器釋放到礦井涌水、回風(fēng)或地表水冷源中。設(shè)計時需要保障總冷源Q1大于降溫所需冷量Q2和壓縮機功率W之和。圖4熱害治理原理圖深井熱害治理現(xiàn)場試驗步序如圖5所示。首先，查明與熱害相關(guān)的開采條件，主要為氣候參數(shù)、熱源參數(shù)和冷源參數(shù)，其中氣候條件參數(shù)包括年氣溫變化情況、年相對濕度變化情況和極端氣候條件;熱

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊勝強;王義江;于寶海;韓家根;張秀才;;輔助通風(fēng)技術(shù)改善深部熱環(huán)境的試驗研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2006年02期

2 袁亮;;淮南礦區(qū)礦井降溫研究與實踐[J];采礦與安全工程學(xué)報;2007年03期

3 錢鳴高;繆協(xié)興;許家林;曹勝根;;論科學(xué)采礦[J];采礦與安全工程學(xué)報;2008年01期

4 孫希奎;李學(xué)華;程為民;;礦井冰水冷輻射降溫技術(shù)研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2009年01期

5 郭平業(yè);朱艷艷;;深井降溫冷負荷反分析計算方法[J];采礦與安全工程學(xué)報;2011年03期

6 喬華,王景剛,張子平;深井降溫冰冷卻系統(tǒng)融冰及技術(shù)經(jīng)濟分析研究[J];煤炭學(xué)報;2000年S1期

7 胡漢華;古德生;;礦井移動空調(diào)室技術(shù)的研究[J];煤炭學(xué)報;2008年03期

8 苗素軍;辛嵩;彭蓬;褚召祥;;礦井降溫系統(tǒng)優(yōu)選決策理論研究與應(yīng)用[J];煤炭學(xué)報;2010年04期

9 何國家;阮國強;楊壯;;趙樓煤礦高溫?zé)岷Ψ乐窝芯颗c實踐[J];煤炭學(xué)報;2011年01期

10 何滿潮;郭平業(yè);陳學(xué)謙;孟麗;朱艷艷;;三河尖礦深井高溫體特征及其熱害控制方法[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2010年S1期

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉音;郭曉葭;;山東省煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題及恢復(fù)對策研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年25期

2 王雙明;范立民;黃慶享;申濤;;基于生態(tài)水位保護的陜北煤炭開采條件分區(qū)[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2010年03期

3 吳繼忠;劉祥來;姚向東;王建軍;;孔莊煤礦集中降溫方案的選擇與優(yōu)化[J];中國工程科學(xué);2011年11期

4 黃華良;;永川煤礦-500m水平高溫?zé)岷χ卫矸治鯷J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2012年04期

5 楊秋媛;;煤炭完全成本化與礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的互饋機制探析[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版);2012年09期

6 李新娟;;中國煤礦安全狀況與經(jīng)濟社會發(fā)展關(guān)系的研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2012年04期

7 李春;胡春勝;;壓縮空氣降溫技術(shù)在煤礦掘進工作面的應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2012年06期

8 褚召祥;;掘進工作面降溫參數(shù)擬合分析[J];地下空間與工程學(xué)報;2013年03期

9 張習(xí)軍;;我國礦井空調(diào)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年01期

10 張洋;孫學(xué)峰;朱國敏;褚召祥;;局部降溫技術(shù)在高溫回采工作面的應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 亓玉棟;宋桂梅;劉志國;;我國煤礦高溫礦井熱害治理現(xiàn)狀綜述[A];中國建筑學(xué)會建筑熱能動力分會第十七屆學(xué)術(shù)交流大會暨第八屆理事會第一次全會論文集[C];2011年

2 黃慶享;;淺埋煤層覆巖采動隔水性與保水開采分類控制[A];安全高效礦井建設(shè)與開采技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(2010)[C];2010年

3 何燦;何文麗;;礦井熱害及防治[A];礦山地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)機理與防治技術(shù)研究與應(yīng)用[C];2009年

4 王雙明;范立民;黃慶享;楊澤元;王國柱;申濤;;陜北生態(tài)脆弱礦區(qū)煤炭與地下水組合特征及保水開采[A];第八屆全國采礦學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

5 黃慶享;;榆神府礦區(qū)覆巖隔水巖組的隔水性與保水開采研究[A];煤炭開采新理論與新技術(shù)——中國煤炭學(xué)會開采專業(yè)委員會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

6 何滿潮;徐敏;;HEMS深井降溫系統(tǒng)研發(fā)及熱害控制對策[A];中國軟巖工程與深部災(zāi)害控制研究進展——第四屆深部巖體力學(xué)與工程災(zāi)害控制學(xué)術(shù)研討會暨中國礦業(yè)大學(xué)（北京）百年校慶學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

7 李全根;王和平;陳平生;;局部降溫制冷設(shè)備在平煤十礦三水平己四回風(fēng)下山的研究與應(yīng)用[A];中國軟巖工程與深部災(zāi)害控制研究進展——第四屆深部巖體力學(xué)與工程災(zāi)害控制學(xué)術(shù)研討會暨中國礦業(yè)大學(xué)（北京）百年校慶學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

8 何滿潮;郭平業(yè);陳學(xué)謙;孟麗;朱艷艷;;三河尖礦深井高溫體特征及其熱害控制方法[A];第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

9 董凱軍;黃沖;肖睿;何世輝;馮自平;;冰漿潛熱輸送礦井空調(diào)設(shè)計及其經(jīng)濟分析[A];中國制冷學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

10 褚召祥;張習(xí)軍;姬建虎;陳孜虎;;我國煤礦高溫?zé)岷胺乐渭夹g(shù)研究現(xiàn)狀[A];第三屆全國煤礦機械安全裝備技術(shù)發(fā)展高層論壇暨新產(chǎn)品技術(shù)交流會論文集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李國富;高溫巖層巷道主動降溫支護結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2010年

2 郭平業(yè);我國深井地溫場特征及熱害控制模式研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

3 王平虎;寺河礦高瓦斯抽放與突出綜合防治技術(shù)試驗研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

4 曹秀玲;三河尖礦深井高溫?zé)岷Y源化利用技術(shù)[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

5 李維明;我國煤炭資源開發(fā)利用策略研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

6 劉冠男;高溫采煤工作面熱害機制及風(fēng)流特性的熱—流理論研究與數(shù)值模擬[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

7 王義江;深部熱環(huán)境圍巖及風(fēng)流傳熱傳質(zhì)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

8 陸剛;衰老礦井殘煤可采性評價與復(fù)采技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

9 李濤;陜北煤炭大規(guī)模開采含隔水層結(jié)構(gòu)變異及水資源動態(tài)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

10 閆玉彪;張雙樓煤礦深井熱害控制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐義洪;滲流作用下深部礦場采動圍巖的傳熱機理研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

2 紀(jì)志久;艾友礦熱害治理技術(shù)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

3 唐麗娟;深部巷道圍巖的導(dǎo)熱性試驗與溫度場分布的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

4 李亞威;水力通風(fēng)換熱機性能參數(shù)關(guān)系及換熱效果研究[D];中南大學(xué);2011年

5 盧宇鵬;水力通風(fēng)換熱機設(shè)計及其性能實驗研究[D];中南大學(xué);2011年

6 朱庭浩;巖巷掘進工作面熱環(huán)境研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

7 褚召祥;礦井降溫系統(tǒng)優(yōu)選決策與集中式冷水降溫技術(shù)工藝研究[D];山東科技大學(xué);2011年

8 孫星;新型自潔凈式礦用空冷器的研發(fā)與應(yīng)用[D];山東科技大學(xué);2011年

9 王洪彪;東灘煤礦礦井熱力分析與通風(fēng)極限區(qū)域的確定[D];山東科技大學(xué);2006年

10 張燦;冰輸冷降溫系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];山東科技大學(xué);2006年

【二級參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周剛,程衛(wèi)民;改進的模糊灰色關(guān)聯(lián)分析法在熱舒適度影響因素評定中的應(yīng)用[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2005年04期

2 鄧孝;礦山地?zé)嵫芯康幕仡櫯c展望[J];地球科學(xué)進展;1992年03期

3 胡春勝;高溫礦井降溫方案的選擇與設(shè)計[J];煤炭工程師;1991年06期

4 彭擔(dān)任,楊長海,隋金峰,馬建升;高溫礦井熱害的防治[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;1999年06期

5 王文,桂祥友,王國君;礦井熱害的治理[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2002年03期

6 劉紅星,張建甫;利用制冷設(shè)備降低綜采工作面溫度的實踐[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2005年01期

7 王志亮,周心權(quán),徐景德;多目標(biāo)決策法在礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造中的應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2005年03期

8 齊吉龍;張全亮;王念強;逯心杰;劉華玲;;礦井建設(shè)期間高溫?zé)岷Ψ乐涡录夹g(shù)[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2009年01期

9 褚召祥;辛嵩;駱偉;;多目標(biāo)決策法在趙樓礦降溫系統(tǒng)優(yōu)選中的應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2010年05期

10 孫艷玲,桂祥友;煤礦熱害及其治理[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2003年S1期

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 余新明,呂先昌;高峰礦100號礦體井下深部開采熱害調(diào)查分析[J];工業(yè)安全與防塵;2001年06期

2 劉天新,董軒龍,楊永華;梧桐莊礦的熱害分析與處理[J];煤礦安全;2003年10期

3 吳曉輝;鄧軍;;躍進礦熱害的成因及治理措施[J];煤礦安全;2008年05期

4 褚召祥;辛嵩;王偉;張祥云;;趙樓礦井局部熱害現(xiàn)象分析[J];現(xiàn)代礦業(yè);2009年01期

5 李紅陽;;高海拔地區(qū)高溫隧道熱害預(yù)測與控制技術(shù)[J];煤礦安全;2009年08期

6 劉宗超;趙文;;白集煤礦深部熱害分析與防治[J];江西煤炭科技;2009年03期

7 程永偉;菅從光;王敏;;金屬礦山深部開采熱害分析[J];礦山機械;2009年03期

8 王偉寧;許光泉;李佩全;黃向菁;劉澤功;張海濤;;丁集礦區(qū)地溫變化規(guī)律及深部熱害預(yù)測[J];煤礦安全;2010年06期

9 常月芹;;深水平水采區(qū)熱害原因分析及防治[J];中國商界(上半月);2010年09期

10 百世奇;;高地溫礦井開采期間的熱害防治技術(shù)[J];科技創(chuàng)業(yè)家;2013年16期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張曉明;孫利;曹大鵬;;北徐樓煤礦地溫?zé)岷C合防治技術(shù)應(yīng)用[A];山東煤炭學(xué)會第六次會員代表大會暨煤礦地?zé)岱乐螌W(xué)術(shù)論壇論文集[C];2013年

2 孫永;魏永東;郭政;;煤礦熱害及其治理[A];山東煤炭學(xué)會第六次會員代表大會暨煤礦地?zé)岱乐螌W(xué)術(shù)論壇論文集[C];2013年

3 何滿潮;郭平業(yè);陳學(xué)謙;孟麗;朱艷艷;;三河尖礦深井高溫體特征及其熱害控制方法[A];第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

4 靳志宇;高永坡;;深井長距離獨頭掘進巷道熱害治理技術(shù)[A];中國煤炭學(xué)會成立五十周年系列文集2012年全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議�？ㄏ拢C];2012年

5 邵景柱;呂樹杰;王偉;丁勇軍;李士棟;;高地溫礦井建設(shè)期間的熱害防治技術(shù)[A];礦山建設(shè)工程新進展——2007全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議文集[C];2007年

6 趙鵬;英鵬程;尚傳峰;;潘西礦井深部采區(qū)熱害成因及治理對策簡析[A];山東煤炭學(xué)會第六次會員代表大會暨煤礦地?zé)岱乐螌W(xué)術(shù)論壇論文集[C];2013年

7 黃華良;張習(xí)軍;姬建虎;褚召祥;吳修宇;;永川煤礦高溫?zé)岷Ψ乐渭夹g(shù)研究與實踐[A];煤炭開采新理論與新技術(shù)——中國煤炭學(xué)會開采專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

8 王耀凱;胡軍生;;泥河鐵礦深井熱害防治技術(shù)方案的探討[A];2012中國礦山安全技術(shù)裝備與管理大會論文集[C];2012年

9 楊子祥;;ZLSOG-800型局部制冷機在星村礦熱害防治中的應(yīng)用[A];山東煤炭學(xué)會第六次會員代表大會暨煤礦地?zé)岱乐螌W(xué)術(shù)論壇論文集[C];2013年

10 姬建虎;;熱害礦井圍巖散熱研究[A];第五屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 郭平業(yè);我國深井地溫場特征及熱害控制模式研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

2 姬建虎;掘進工作面?zhèn)鳠崽匦约盁岷χ卫硌芯縖D];重慶大學(xué);2014年

3 劉冠男;高溫采煤工作面熱害機制及風(fēng)流特性的熱—流理論研究與數(shù)值模擬[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳升孛;湖北省水稻熱害與夏季冷害變化規(guī)律及防御對策研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

2 陳安明;濟二煤礦深部開采熱害調(diào)查及治理技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2006年

3 張旭;熱泵技術(shù)對井下局部熱害的治理[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

4 紀(jì)志久;艾友礦熱害治理技術(shù)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

5 侯建軍;高溫礦井熱環(huán)境數(shù)值模擬及熱害控制技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2010年

6 楊丁丁;朱集礦熱害特征及其控制效果研究[D];安徽理工大學(xué);2013年

7 崔文廣;深井熱害對礦工生理和生化指標(biāo)的影響[D];華中科技大學(xué);2008年

8 宋佰超;金川二礦井下熱力狀況研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

9 黃壽元;周源山煤礦深部熱害分析及掘進工作面熱環(huán)境研究[D];湖南科技大學(xué);2011年

10 吳鑫健;熱害隧道隔熱材料及隔熱體系研究[D];西南交通大學(xué);2011年

本文編號：2575985