有关金属矿矿井热害控制技术探讨

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摘要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的采矿技术取得了较大程度上的进步。然而在这一环境之下，我国的矿产资源开采面逐渐扩大，在获得经济利益的同时也对浅表矿床的储量造成了一定程度的消耗。因此，越来越多的人将目标投向了深部或复杂矿床的开采。而对于深部矿床的开采较之于浅表矿床，具有更大的难度，对技术有着更高的要求。本文就针对其中的金属矿矿井热害控制技术进行研究与分析。

关键词：金属矿矿井；热害控制技术；探讨

1.矿井原因分析

1.1　地质地热的影响

①从地质构造的角度来看，如果井田的地质构造较为复杂，且存在着较多的断层，这样一来，就会促使地幔的地热通道与之发生一定程度上的沟通，进而使得热流发生导入，岩温就会得到升高。②由于岩层结构的变化改变了热流方向，垂直层理方向的导热性能小于沿层理方向的导热性能，从而导致了井田不同地带温度场的差异。③地质散热条件差，聚热效应明显。在同一深度下相同地质条件下，其上覆的第四系低层越厚，地温也越高。

1.2　矿井生产过程中的产热影响

矿内空气绝热压缩散热，地面空气由入风井口经竖井进入井下，由于空气本身的压缩，自身放热升温。生产实践表明：在湿润的井筒中，空气每下降lO00m，气流温度升高约4～5℃　。目前丁集矿开采到-800　m水平，并继续向深部开拓，因此空气绝热压缩散热是矿井下风流温度升高的一个主要原因。机电设备散热，随着采矿机械化程度的提高，机电设备散热在高温矿井热源构成中也占较大的比重。　井巷围岩放热，井巷围岩初始温度较高，不断将自身热量传递到风流中，使风流温度升高。

2.　金属矿矿井热害控制仍需解决的问题

2.1　深度相对较小，热害尚不十分严重

我国目前深井的开采深度大多在1000m左右，井下岩温在40℃～50℃之间。其热害尚不十分严重。

2.2　通风系统复杂，管理困难

我国矿山由于机械化程度较低，因而矿场的生产能力低。为了确保生产规模，只得大量增加作业面。一些小型矿山为了各作业班组的作业计量方便，也要大量增加工作面。使得矿井通风系统十分复杂。

2.3　矿石品位低，价值不高

我国目前的深井矿山，矿石价值普遍不高，使得其经济承受能力较差，无法采用有效的集中制冷方法改善井下作业环境。

3.金属矿矿井热害控制技术

3.1　深部矿井热害预测技术

在对矿井的深部进行开采的过程中，往往会带来一定程度的高温热害，而这一过程是一个较为复杂的动态系统。而深部矿井热害预测技术则是对这一复杂系统进行一定程度的定性评价与定量分析。通过对矿井热害预测技术进行利用，可以实现对矿井深部采矿工程有关热环境问题的认识能力进行有效的提高，并在此基础之上提供相应的解决措施。

①首先，对相应的井田进行有效的实地调查，并研究与总结出影响矿井地温的主要因素，然后对这些影响因素进行一定程度的定性评价与定性分析。根据评价分析结果，对井田深部开采地温场预测理论与计算方法进行系统论述。

②对影响矿井深部开采矿井热害的各个主要因素与热力特性进行全面的分析，然后研究矿井深部开采井巷温度场与空气的不稳定换热规律及计算方法，并在此基础之上系统的提出矿井风流热力状态预测理论和方法。通过对这些理论与方法进行有效的归纳与总结，形成一套完善的、针对性较强且行之有效的深部矿井热害预测理论体系。

3.2　井下局部降温技术

一般情况下，从制冷机组蒸发器中流出来的冷水温度保持在5℃到7℃的范围之内，对冷水泵进行有效的使用，将这些低温冷水经过冷水管打入到空冷器当中。这样一来，冷水就会通过管壁对风流的热量进行一定程度的吸收，有效的降低风温。当吸收过风流热量的冷水从空冷器中流出之后，再经过管道向蒸发器内回流，并在蒸发器当中进行热量的传递。如此一来，冷水的热量又会传递给制冷剂，并使得自身的温度发生一定程度的降低，最后再由水泵送到空冷器当中继续对风流进行冷却。而对于制冷剂来说，它在蒸发器中对冷水的热量进行吸收之后，再由压缩机吸入并将之压进冷凝器当中。当制冷剂进入到冷凝器当中后，又会发生热量的传递，主要是将制冷剂的热量传递给冷却水。被加热了的冷却水从冷凝器中流出后，又冷却水泵经冷水管道送入到冷水器当中。而在冷却器当中，又会发生一次热量的传递，主要是由冷却水的热量传递给回风流，这样一来，冷却水自身的温度就会发生一定程度的降低。最后，再经过冷却水管道流回冷凝器当中，对制冷剂的热量进行继续吸收，并有效的实现了排除冷凝热的目的。

3.3　地面集中制冷降温技术

①首先，在地面制冷站从制冷机组蒸发器中流出一次载冷剂，并通过冷水泵将之有效的输送到高低压换热器当中去。然后在高低压换热器中，载冷剂会通过管壁对二次载冷剂的热量进行一定程度上的吸收，这样一来，二次载冷剂的温度就会降低。在这一过程完成之后，一次载冷剂又会经过保温管道再次回到蒸发器当中，并在其中发生一次热量的传递，传递者和接受者分别是一次载冷剂与制冷剂，这样一来，一次载冷剂的本身温度就会发生一定程度的降低。

②当制冷剂吸收到冷水的热量之后，就会进入到冷凝器当中去，并在其中进行热量传递，传递对象为冷却水。被加热了的冷却水从冷凝器流出后，由冷却水泵经过冷却水管道送入冷却塔。而在冷却塔中，冷却水的温度又会发生一定程度的降低，温度降低后的冷却水再次流回到冷凝器当中去，对制冷剂的热量进行继续吸收，并最终实现有效排除冷凝热的目的。

3.4　冰浆制冷降温技术

首先，将制冷剂投入到压缩机当中，通过冷凝机的压缩，制冷剂由固态转化为液态。然后，液态制冷剂通过膨胀阀进入到蒸发器当中去，在蒸发器当中与一次载冷剂进行热交换。当一次载冷剂不断降温并最终达到-10℃时，将其送入到冰浆制取装置的盘管中，然后由二次载冷剂与一次载冷剂进行一定程度的热交换处理，直至其温度达到-10℃。在这一系列的操作结束之后，换热管表面就会结冰，换热管内的一次载冷剂放出冷量后温度逐渐上升，并回到蒸发器当中重新进行换热降温处理。具体情况如下图所示：

4.结束语

本文主要针对金属矿矿井热害控制技术进行研究与分析。首先，对矿井热害的等级划分与原因分析进行了一定程度上的阐述，然后在此基础之上从深部矿井热害预测技术、井下局部降温技术、地面集中制冷降温技术以及冰浆制冷降温技术四个方面具体分析了金属矿矿井热害控制技术。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

参考文献：

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