深部高温矿井热害治理技术研究

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1、深部高温矿井热害治理技术研究摘要:本文主要介绍了我国高温矿井的现状，指出了治理高温热害矿井在维护工人健康、提高生产效率、保障生产安全及其经济社会意义；详细阐述了国内外对于矿井热害理论、技术的研究现状，并针对上述理论技术，指出了其存在的不足与改进方向，进而引出井巷喷注隔热材料这一新型井下主动降温方法，并对其进行了初步的实验探究，预计其将有广泛的应用前景。关键词：矿井高温；热害治理；喷注降温1问题的提出与研究意义1.1我国高温矿井现状随着我国煤矿开采年限的增加，浅部资源逐步减少和枯竭，我国煤矿开采平均以8~12m/a的速度向深部延伸，尤其是近年来煤

2、矿采用更先进的开采技术和采掘机械，开采延伸速度呈现加大趋势，东部以10~25m/a的速度发展[1～2]。目前一些矿井开采深度已达1000m以下，如开滦矿业集团赵各庄煤矿十三水平开采深度达到1155m，新汶矿业集团孙村矿开采深度达到了1300m，华丰矿开采深度为1070m，徐州矿务集团的旗山矿开采深度为1032m，夹河煤矿开采深度达1100m，张小楼井开采深度己超过1100m。可以预计，我国有大批矿井尤其是中东部地区矿井，将进入1000m以下的深度。二十世纪初国外许多国家逐渐出现了热害问题，世界上矿井热害最严重的是南非金矿，德国煤矿和前苏联煤矿[

3、3]。南非是当今世界开采深度最大的国家，南非的威特沃特斯兰德盆地极深含金矿礁埋深达3500m~5000m[4]，斯太总统金矿的工作面深度超过3000m，原始岩温高达63℃；德国的伊本比伦煤矿开采深度达1530m，岩温高达60℃，前苏联的彼得罗夫煤矿工作面达1200m，原始岩温达到52℃[5~7]。据我国煤田地温观测资料统计，百米地温梯度为2～4℃/100m，随着开采深度的逐步增加，深部矿井热害问题已经逐步凸显。近些年来的文献资料和统计资料表明[8~21]，我国已有140余个矿井出现了不同程度的高温热害问题，表1.1显示了我国部分矿井的热害情况，

4、同时得到我国矿井热害区划图1.1。由图1.1可见，我国高温矿井主要分布在东部地区，其中热害最为严重的区域，包含我国黄河以南、长江以北的东部各省份，主要是山东、江苏、安徽和河南等省份。该地区开采深度较深，许多矿井开采深度超过800m，已探明未开采煤炭主要在800m~1500m之间，地温梯度一般大于2℃/100m，矿内岩温一般高于30℃，典型矿区为徐州、兖州、新汶、永城、两淮等。其次在河北、辽宁及内蒙东部地区，开采深度相对较深，部分矿井开采深度超过600m，岩温较高，部分矿井热害现象比较严重，典型矿区为峰峰、开滦、铁法、抚顺等。长江以南的东部各省，

5、热害矿井主要分布在江西、福建和湖南东部。该地区开采深度较大，夏季江南潮热气候，井下热害严重，典型矿区为萍乡、丰城等。表1.1我国部分矿井热害情况矿井名称采深/m工作面温度/℃岩温/℃地温梯度/℃/100m/100m徐州夹河矿120036401～2.5徐州三河尖矿10003946.82.75～3.46徐州张楼煤矿10003540.6徐州旗山矿11003041.91.5～2.6徐州张小楼矿120033.51.7～2.7大屯孔庄矿10153740.42.36～2.42新汶孙村矿13003243.52.7新汶协庄矿101034312～3济宁三号井838

6、3335.32.44～2.96抚顺老虎台7153338～423.6～4.2抚顺东风80033302.7～4.6长广牛头山9373440.52.28淮南潘一矿65036373淮南潘三矿81036～40433.42淮南顾桥矿8003640.13.08淮南丁级矿82634～40432.52～4.02平媒五矿90935503.3～4平媒八矿6503433.63.4义马跃进矿93031.5331.92河北大城煤田110033573.3～6图1.1我国矿井热害区划图1.2矿井热害危害性分析1)危害工人健康矿井高温环境对井下作业人员的健康带来了极大的危害。研

7、究表明，人长时间处在高温环境中生理调节机能将发生严重障碍。表现在：(1)体温升高，参与人体代谢的各种酶随着体温升高其活性减弱，破坏体内热平衡，造成代谢紊乱。(2)温度过高，引起体温调节系统障碍，中枢系统特别是大脑皮层的负担加大，降低其兴奋性，同时引起条件反射活动的紊乱，加深抑制过程，甚至发生高级神经活动的病理变化。(3)高温作业使体表血管扩张，输送皮下血管的血量增多，相应输向内脏的血量减少，返回心脏的血量减少，血压降低，脉搏加快，再加上大量出汗，体内缺水，血液的粘滞度增大，从而影响心脏的功能。(4)在高温环境从事重体力劳动，呼吸浅而急促，氧气供

8、应不足，肺功能的负担增加。如果长期处于这种环境，会引起肺功能职业病。在高温环境中，尤其从事重体力劳动时，容易出现体温升高，代谢紊乱，心跳加快，心律失常