高温矿井降温技术研究动态

煤矿是我国的主要能源之一。随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强,矿井的开采深度不断增大。目前,世界各主要采煤国家相继进入深部开采,开采深度的逐步增加,地温也随之升高。德国和俄罗斯的一些矿山开采深度己达1400￣1500m;南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m,竖井井底己达地表以下4146m;加拿大超千米的矿井有30座,美国有11座。我国煤矿1980年平均开采深度为288m,到1995年已达428m,并且目前的开采深度平均每年以8￣12m的速度增加,采深超过1000m的矿井己有数十对。据世界各地的测量资料,全球平均地温梯度约为3℃/100m,据全国矿井高温热…     

东山煤矿高温工作面降温技术分析

随着开采深度的不断增加,地温逐渐升高,煤矿井下高温热害日趋严重,导致事故率上升,严重制约了矿山开采向纵深发展。针对东山煤矿1231采煤工作面的高温环境,应用矿井热环境理论和矿井通风技术,分析风流自地面流向1231采煤工作面过程中风流温度的变化,得出各种热源对矿井风流升温的影响,为防治热害提供理论依据。通过增加风量、改变工作面通风方式等几种降温技术,工作面平均温度从28.41℃降低到26℃,降温效果明显,有效地改善了1231采煤工作面的气候环境。     

不同隔热材料下的深井巷道隔热降温模拟研究

为解决煤矿开采深度不断延伸带来的热害问题,揭示深井巷道温度场分布特征,选用5种矿用隔热材料开展深井巷道隔热降温模拟研究,分析不同厚度隔热层、不同围岩初始温度对围岩温度场、调热圈半径及巷内风流温度变化的影响,并探究隔热层附近围岩温度场的演变特征。结果表明：添加泡沫混凝土的材料隔热性能最佳,经济成本最低;隔热层选用导热系数较低的隔热材料有助于提高隔热层的隔热效果,5～10 cm为最佳隔热层厚度;温度场与围岩层、锚喷层、隔热层在空间上分布一致,隔热材料导热系数与巷道围岩的温度梯度呈负相关,隔热层厚度、原岩温度与巷道围岩温度梯度呈正相关,隔热材料、隔热层厚度和原岩温度对调热圈半径有一定程度的影响,相比无隔热层巷道,巷道隔热和降温效果显著。     

煤海“伏虎”——记中国工程院院士袁亮

我国煤炭开采难度大，-1000m以下煤炭资源量占总资源量的53％，全国95％以上的煤矿为井工开采，瓦斯、水、火、地压、地温等自然灾害严重，瓦斯问题尤为突出，国有重点煤矿70％以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，且大部分为低透气性煤层。随着煤矿开采深度增加，     

矿井高温高湿职业危害及其临界预防点确定

为预防矿井高温高湿热害对矿工身心健康造成不良影响,对矿井热源以及高温高湿环境导致的职业危害进行分析。选取等效温度(TET)和综合温度指标(TZ)作为热应力指标,调查研究矿井高温高湿环境造成的矿工疲劳问题和烦恼问题。提出在矿井特殊环境下导致矿工疲劳和烦恼的临界预防点—TET指标临界值和TZ指标临界值分别为28.48℃和26.14℃,并给出矿井临界深度745 m。结果表明:提出的临界预防值与国内外已经制定的标准有一定的一致性。矿井开采超过临界深度后,矿工疲劳、烦恼影响程度将随开采深度急剧增加。不同深度矿井应该采取不同的降温标准。     

瓦斯涌出量与构造煤关联性预测研究

为研究煤矿开采钻进过程中构造煤瓦斯涌出量随钻进深度的变化特性,以薛湖煤矿2104运输巷掘进工作面为试验研究对象,采用自主研制的连续流量法预测系统中瓦斯流量情况,测定钻孔瓦斯涌出量及钻进深度数据;根据初始瓦斯涌出量变化趋势,预测钻孔前方构造煤的位置。研究结果表明:在原生结构煤体中钻进时,钻孔瓦斯涌出量随钻进深度增加而增大,钻孔瓦斯涌出曲线平稳;钻进到构造煤时,钻孔瓦斯涌出量迅速增加、曲线变陡;钻进为9. 9 m时,钻孔瓦斯涌出量出现突变点; 10. 2 m时,瓦斯涌出量达到最大值,为89. 9 L/min,是正常值的2. 05倍;以3号钻孔为例,采掘活动验证了该预测方法的准确性和精度。     

矿井热害及其防治

随着矿山采掘深度日益增加,地热或原岩温度不断提高,深部通风效果显著下降,我国高温矿井相继增多,矿井热害已成为矿山当前亟待解决的问题。一、矿井热害的形成造成矿井空气升温的热源主要有地热、热水、矿物氧化热及其他局部热源.(1)地热地球内部蕴藏着巨大的热量,当进入井巷的空气温度低于岩壁的温度时,岩石与空气就产生热交换,岩体内部的     

细水雾条件下小室火灾热烟气降温数值模拟

应用CFD软件FDS对小室火灾过程中细水雾与火灾烟气相互作用进行模拟,研究了火源距离喷头轴向分别为1.0 m、2.0 m和3.0 m,细水雾粒径分别为50 μm、100 μm和200 μm,通风风速分别为1.0 m·s-1、2.0 m·s-1、3.0 m·s-1和4.0 m·s-1条件下热烟气的降温效果.结果表明,火源位于喷头正下方时,烟气温度由1 000 ℃降至50 ℃需要15 s,降温速率大于火源偏离喷头正下方情况.细水雾粒径为50 μm与200 μm相比较,50 μm时烟气降温效果较好,由140 ℃降至50 ℃需要20 s,而粒径为200 μm时需要40 s.不同风速对烟气降温效果与火源位置有一定相关性,火源位于喷头正下方时,风速由1.0 m·s-1增加到4.0 m·s-1烟气温度峰值逐渐减小,降温速率逐渐增大;火源偏离喷头正下方时,烟气温度峰值变化相反,降温速率没有明显变化.     

供风量对褐煤自燃极限参数的影响研究

为研究不同供风量对褐煤自燃特性的影响规律，选取平庄瑞安煤矿褐煤作为试验煤样，利用程序升温试验和气相色谱仪，研究低温氧化阶段不同供风量条件下褐煤自燃极限参数与温度、供风量之间的变化规律。结果表明:温度在40~120℃时，随着供风量增大，褐煤的最小浮煤厚度和下限氧浓度降低，上限漏风强度增加；温度在120~200℃，供风量为40~80 mL/min和160~200 mL/min时，随着供风量的增加，其最小浮煤厚度和下限氧浓度增加，上限漏风强度减少；供风量为80~160 mL/min时，在供风量增大的情况下，褐煤的最小浮煤厚度和下限氧浓度降低，上限漏风强度增加；随着供风量减小，煤样临界点温度降低。     

煤矿安全技术现状

随着世界各国煤炭工业的发展,与矿井深度加大、作业集中和煤炭强化开采有关的矿井劳动条件恶化了。矿井深度、采掘规模和工作面推进速度的增大,导致沼气涌出量的增加、煤和瓦斯突出频繁、粉尘和热释放量增加、井下火灾以及由于通风网路加长和复杂化而使矿井巷道通风恶化。近10年来,英国煤矿井下工作面的平均供风量增加了3～5倍,风流速度已增至4m/s。现在,大多数工作面的供风量为5～10m~3/s,不久的将来可达15甚至25m~3/s。风路显著加长是煤矿通风面临的大向题。国外煤矿局部通风系统发展的基本特点是,广泛地推行压-抽和抽出式与捕尘装置相结合的通风方法,采用大直径风管及箱式     

循环流化床半干法垃圾焚烧烟气脱酸的试验研究

针对垃圾焚烧烟气中含HCl和SO2较多的特点,对循环流化床半干法烟气脱酸进行试验研究,并测试炉膛温度、Ca( OH)2给料量、烟气流量、烟气温度、喷水量等影响酸性气体产生和脱酸效率的主要参数.结果表明:SO2产生量随炉膛温度增加而降低,HCl产生量在炉膛温度为900～950℃之间最低,在低于900℃和高于950℃均有所升高;Ca(OH)2给料量由70 kg/h增加至210 kg/h,HCl和SO2的排放值分别由157.8mg/m3、123.6mg/m3降至23.1 mg/m3、49.1 mg/m3;烟气流量由30 000 m3/h增至45 000 m3/h,SO2的排放值变化不大,而HCl的排放值有明显增加,同时为满足烟气中O2含量要求,烟气流量应不低于36 000 m3/h; HCI和SO2的排放值随烟气温度的降低和喷水量的增加而不断降低,同时为满足布袋除尘器稳定运行的要求,烟气温度宜控制在150℃以上.在炉膛温度为900～950℃,熟石灰给料量为160 kg/h,烟气温度为160℃,烟气流量为36 000 m3/h和喷水量为0.8～ 1.0 t/h时,烟气中HCl和SO2的排放值分别为40.6mg/m3和77.9mg/m3,烟气净化系统的脱酸效果达到最佳.     

良庄煤矿使用井下无人值守压风机效果好 井下分散移动就近供风替代传统地面集中供风方式

山东新汶矿业集团良庄煤矿安装使用移动式井下防爆无人值守压风机 ,改变煤矿传统的地面集中供风方式为井下分散就近供风 ,效果明显。传统的地面集中供风方式适合于浅部开采矿井 ,随着开采深度的增加 ,供风管路会不断延长 ,从而降低供风效率。良庄煤矿是个开采 40多年的矿井 ,在对 - 35 0m水平供风过程中 ,地面集中供风方式风量管路损耗高达 2 0 %,全年约有371万m3 的风量损耗在管路上。今年 2月份 ,这个矿安装使用了 3台移动式井下无人值守压风机 ,因设备体积小、无固定基础 ,所以直接安装于矿井巷道内。由于实现了就近供风 ,管路损耗仅为 4…     

矿山开采对生态环境的影响评价

根据邵新煤矿的地质采矿条件,按照概率积分法和<建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程>预测矿山开采造成的地表移动变形和导水裂隙带高度.预测结果表明,邵新煤矿西北区多煤层重复开采后斜率i=1.273～26.498 mm/m,曲率k=0.006×10-3～1.081×10-3 m-1,水平变形ε=0.729～15.183 mm/m;东南区多煤层重复开采后斜率i=1.273～22.473 mm/m,曲率k=0.006×10-3～1.011×10-3 m-1,水平变形ε=0.729～12.878 mm/m;冒落带高度为3.118～3.274 m,导水裂隙带高度为18.76～20.91 m.受深部煤层采动的影响,矿山开采后地面建筑物破坏等级为I～IV级,结构处理为简单维修～大修;受近距离煤层采动的影响,K21煤层露头线2侧附近居民建筑破坏等级可能达到IV级,结构处理为大修.导水裂隙带最高达到K21煤层以上19.27 m,花石水库出露地层为侏罗系中统下沙溪庙组(J2x),矿井开采不会导致水库漏失,但会对须家河组第2段T3xj2、第4段T3xj4裂隙含水层地下水产生疏降作用.煤矿开采会导致邵新煤矿采空区内煤层浅部坡耕地出现细小地裂缝,但不会改变农业生产的基本格局.     

管道内瓦斯煤尘共混爆炸温度特性

采用瞬态火焰传播实验系统,对7%,8%,9%,10%和11%的瓦斯体积浓度分别与不同浓度的长焰煤煤尘混合,并使用直径25 μm的Pt/Rh13-Pt微细热电偶测量温度,揭示受限空间内瓦斯与煤尘混合爆炸温度特性。结果表明:煤尘浓度一定时,随着瓦斯浓度的增加,爆炸温度先增加后减小;纯瓦斯浓度在10%时爆炸温度最高,加入煤尘后的混合体系中,瓦斯浓度为9%时爆炸温度最高;瓦斯浓度不变时,随着煤尘浓度的增加,爆炸温度一直减小;7%~11%瓦斯分别与130 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别为1 333.6,1 475.4,1 511.4,1 455.6,1 396.4 ℃;与9%纯瓦斯爆炸相比,9%瓦斯与130,260,520,780 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别降低7.2%,11.5%,15.0%和22.9%。结论得到的瓦斯煤尘共混爆炸温度数据可为煤矿灾害高温防护提供参考依据。     

矿井风流温度预测分析研究

随着煤矿机械化程度不断提高,特别是随着开采深度逐渐增加,矿井热害问题日益突显,高温环境不仅影响生产效率而且严重危害着工作人员的健康。为了更好地降低高温矿井开采时期巷道风流温度,确定合理的巷道布置方案和矿井通风系统,提出矿井巷道风流温度预测方法。以矿井通风和热力学为基础,结合网络解算,对矿井风流温度分布进行研究,总结各种类型巷道风流温度的计算方法,提出多点风流混合温度计算模型。结合具体矿井进行实际预测分析,预测结果中显示风流温度可能超限的巷道,对通风系统进行优化设计。     

一起特大煤与瓦斯突出事故的教训

1988年4月19日,郑州市荥阳县徐庄煤矿发生一起特大的煤与瓦斯突出事故,突出煤200t、瓦斯约38000m~3,堵塞巷道和工作面46m,造成12人死亡、2人受伤。概况徐庄煤矿是1958年起由社办小煤窑改造发展成县属国营煤矿的。共有三对井,1号和2号井正在建设,3号井在回采。可采煤有两层,上层为二迭纪二_1煤层,下层为石炭纪一_1煤层,两层相距70～80m,倾角13~0～15~0。3号井开采的二_1煤层为瓦斯突出煤层,1号和2号井将要开采的一_1煤层属低瓦斯层。采用对角式通风。工作面用震动放     

煤矿冰冷低温辐射降温技术工程纪实

高温热害治理技术是国内深井采矿领域需要解决和完善的关键性问题. ××煤矿是一个具有50多年开采历史的老矿,现采至-800水平,垂直深度超过1200米,是全国开采最深的煤矿之一.随着采深增加,岩温逐渐升高,再加上季节性气候影响,该矿井下工作条件极为恶劣.夏季井下采煤工作面进风温度已经超过30摄氏度,工作面风温有时甚至达到35摄氏度.在这种高温环境下坚持生产的矿工,身体健康会受到很大影响,并容易发生事故.据国外测定,矿井内温度超过标准(26摄氏度)1摄氏度,矿工劳动生产率降低百分之六至八.     

辛置煤矿水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究

随着开采深度的增加,辛置煤矿瓦斯涌出量显著增大。为了提高瓦斯抽采效率,拟采用水力压裂卸压增透技术。理论分析了水力压裂对煤层的卸压增透作用,基于此利用RFPA模拟软件对辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂卸压增透进行了数值模拟。研究表明,水力压裂主要在以下3个方面对煤体起到增透作用:使煤体卸压、提高煤层透气性;湿润煤体,增加塑性;改善瓦斯抽放环境。辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂所需压力约为15MPa,压裂半径为5-6m,以此可以初步确定现场施工过程中水力压裂钻孔间距以不大于10m为宜。     

深部巷道围岩变形的数值模拟和模型试验

为研究煤柱宽度和煤层倾角对深部沿空巷道围岩的变形影响规律,采用数值模拟对沿空巷道煤柱宽度和煤层倾角的变化对围岩的变形影响规律进行分析,结果表明,煤柱宽度的变化对巷道围岩变形的影响十分明显。随着煤层倾角的增大,巷道围岩变形曲线呈现凹槽形状,表现出在煤层倾角中间值的巷道围岩变形值小于煤层小倾角和大倾角对应的巷道围岩变形值。然后,用模型试验验证数值模拟结果。验证结果表明,煤柱宽度和煤层倾角对应的巷道围岩变形较敏感期发生在开采深度600 m和900 m左右,开采深度在600～900 m之间时,巷道围岩变形与煤柱宽度和煤层倾角的大小基本上呈线性增长关系,而当开采深度超过900 m后,应适当加宽护巷煤柱宽度,以确保深部巷道围岩的稳定。     

矿山防火

火灾是矿山生产的重大危害之一。为了保证安全生产,必须做好防火工作。 矿山发生火灾有内因火灾和外因火灾两种。内因火灾以煤矿居多。暴露在空气中的煤炭吸收空气中的氧气后发生氧化作用,放出热量。如果散热条件差,热量集聚,就会使煤的温度升高,加速氧化作用;若温度达到300—500℃时,煤开始自燃;达到800～2000℃时,煤炭就燃烧起来。据统计,煤矿中的火灾约有70～75%属内因火灾。外因火灾有多种。如因吸烟、电焊、用火炉取暖等明火引起的;因皮带机、联轴节等设备发生运转故障,摩擦生热等引起的;因放炮使用的炸药、雷管不符合要求或炮泥不按规…