东怀煤矿热害分析及处理技术探讨
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摘要：随着煤矿开采深度的不断增加，地热对矿井开拓及开采的影响越来越大，矿井的热害防治工作已刻不容缓，各项矿井降温技术的使用，大大地缓解了矿井热害对矿井安全生产的威胁，但目前的矿井降温技术普遍存在受客观环境限制大，适用性小等缺点；我矿也在实践中不断摸索，寻求热害处理的最佳解决方法。
关键词：矿井热源 热害处理 降温技术
随着我矿开采深度的增加，我矿热害问题日益明显，严重影响我矿的安全生产，威胁着我矿职工的身体健康；如何给矿井降温成为当前我矿安全管理工作的重中之重，我矿认真开展矿井热源分析，通过技术改造，逐一克服各种热源对我矿带来的不利影响，并在实践中不断总结改进，实现综合降温，促进我矿高产高效。
1、矿井热害分析
1.1 东怀矿热害现状
广西百色矿务局东怀煤矿位于亚热带地区，常年气温较高，夏季平均温度可达到31度，而且降雨量偏少，气候较为干燥、炎热。夏季对东怀煤矿井下气温影响较大。随着我矿开采深度不断加大，地热对井下气温的影响日益明显；大部分开拓和回采巷道都沿煤层进行掘进，成形巷道大都为煤巷，巷道表面发生氧化放热现象较为常见；综合机械化掘进大型设备的投入使用，自身也散发出较多热量和工人进行高强度作业时散发的热量等等原因造成了矿井掘进工作面热量不断聚积的结果。一旦头风量较小，温度就会立即升高，造成我矿掘进工作面温度高于《煤矿安全规程》的规定温度。在掘进工作面作业的职工就会受到热害的伤害。以我矿综合机械化掘进二中队为例，进入七月份以来我矿综掘二中队头温度一直保持在一个比较高的温度上，这种高温的环境条件严重影响了二中队的工作进度，同时也损害了二中队职工的身体健康。可见，我矿必须重视热害的防治工作，加大热害防治工作力度，为我矿职工提供一个良好的气候条件，保证我矿正常、高效、安全的发展。
1.2热源分析
通过对掘进二中队的蹲点观察记录和查阅地质报告资料，我们可以将我矿矿井热源分为以下几种类型：
1.2.1围岩与风流传热
井巷围岩与风流间的传热是一个复杂的不稳定传热过程。井巷开掘后，随着时间的推移，围岩的温度逐渐由刚开掘时的较高温度向最后与风流的平衡温度下降，被冷却的范围也逐渐扩大，其向风流传递的热量逐渐较少，直到与风流一起达到一个稳定的平衡温度。由于掘进队都处于一个新开掘状态，围岩向气流散发的热量就较大，所以围岩的传热对掘进头影响很大，具体的表现可以通过量化的计算来表示出来，围岩传热的计算公式为：
Qr=KUL（trm-t）， kw
式中
Qr_____井巷围岩传热量，kw
K_____围岩与风流间的不稳定换热系数， kw
U_____井巷周长
L_____井巷长度
trm_____平均围岩原始温度
t _____井巷中平均温度
1.2.2矿物及其他有机物的氧化放热
重庆煤科院对我矿的煤样进行自燃性鉴定，确定东怀煤矿I、C煤层均属于具有自燃性质的煤层，尤其在C煤层具有多个火区。在与风流直接接触的煤巷表面，煤壁发生氧化放热的现象非常常见，这种氧化放热进一步提高了巷道的气流温度，也是造成掘进头温度过高的一个重要原因。井下矿物及其有机物的氧化放热是一个很复杂的过程，很难将它产生的热量和其他热源分离开来进行单独计算，现只能采用一个经验公式对其产生的热量进行估算。经验公式为：Q0=q0v0.8UL， kw
Q0__氧化放热量
V___巷道平均风速
q0≈3～4.6×10-4
1.2.3运输中煤炭及矸石的放热
在以运输机作为进风巷的采区通风系统中，运输中煤炭及矸石的放热是一种比较重要的热源。我矿I煤层主要以二采区皮带下山为主进风巷，风流方向与煤流方向相反，煤流产生的热量随风流进入采煤工作面和掘进工作面，对巷道气温升高有一定的影响。运输工程中煤炭及矸石的放热量一般可用下面的公式进行近似计算：
Qk=mCmt
t=0.0024L（tr-twm）
Qk___运输中煤炭或矸石的放热量
m___煤炭或矸石的运输量
Cm___煤炭或矸石的比热
L___运输距离
tr___运输中煤炭或矸石的平均温度，一般较回采工作面的原始
twm___运输巷道中风流的平均湿度
除了上述三个主要因素之外，机械设备使用时放热和人员工作放热等因素也是造成巷道气温升高的原因。由于机械设备放热量计算比较困难，对巷道温度影响小，人员工作时放热影响程度也很小，所以在这就不做详细的计算。
此外矿井风量的大小直接影响巷道气温的升高与降低。煤矿安全规程规定矿井通风的主要任务之一就是通过风流带走聚积的热量，降低巷道内的温度，为井下作业人员创造良好的气候条件。可见掘进工作面所使用的局部风机所处的供风巷道的风量大小直接影响掘进工作面的温度，风机安装巷道的全风压风量一定要满足局部风机的吸风量要求。我矿一、二中队的局部风机都是使用型号为FBDNo6.0/22的局部风机，吸风量为200～400m3/min，而判定全压风量是否满足要求的方法是检查风机出风口上部有没有发现循环风出现，没有出现就表示供风巷道的全压风量满足局部风机要求。一、二中队在8月1日实测风量分别为：一中队254m3/min，二中队248 m3/min.且在风机出风口检查时，发现竖直撒煤尘时只有少量煤尘按掘进工作面方向流动，但是现象并不明显，可见巷道的全压风量勉强满足局部风机的吸风量要求。
2、热害防治措施及方法
2.1通风降温
加强通风是矿井降温的主要途径，通风降温的主要是通过加大矿井风量和选择合理的矿井通风系统。首先，我们要增大矿井风量。实践证明，在矿井原风量较小的条件下，增加风量是降低矿井温度最经济的降温手段之一。增大风量不但可以排除矿井聚积的热量，降低矿井气温，而且可以有效的改善人体的散热条件，增加人体的舒适感。由实测可知，一、二中队的局部风机的巷道供风量分别为：一中队254m3/min，二中队248 m3/min.均属于风量较小的供风情况。虽然，经过测试确定没有循环风出现，但是在风机往上的一段巷道风量减少，无法形成明显的风流。此段巷道内产生的热量无法被风流带走，只能积聚在巷道内，而二中队的风筒是经过这段巷道才到达头的，掘进风流在风筒中进行移动，风流到达头的过程所进行的热交换主要就是在经过这段巷道的风筒内进行的，通常可以将此过程视为等湿加热过程。（具体的升温过程可通过实际测温得出结果）。可见造成掘进工作温度过高的主要原因就是掘进工作面的风量不足，无法及时疏散工作面聚集的热量，所以要降低掘进工作面的温度，改善头的气候条件就要增大局部风机所处巷道的全压风量，把巷道中积聚的热量带走。其次，我们要选择合理的矿井通风系统。选择合理的通风系统就要遵循以下几个原则：①选择通风线路时，要尽可能减少进风线路的长度。
在井巷热环境条件和风量不变的情况下，进风风流的温度是随着流程加长而增大的，进风路线越长，风流沿途吸热量越大，温升也越大。②尽量避免煤流与风流方向相反，尽量采用轨道下山进风方案。因为如果采用煤流方向与风流方向相反的进风方式，就会使煤炭在运输过程中产生的散热和设备放热带进工作面，造成掘进工作面的进风流温度过高，最后造成头温度高。③条件允许时，回采工作面可采用下行风。因为如果采用下行风时，风流是从路程较短的上部巷道进入工作面，减少了进风风流进风线路，避免矿井热源对风流的直接加热，从而达到降温的目的。
2.2隔热疏导
隔热疏导是指采取各种有效的措施将矿井热源与风流隔离开来，或者直接将热流引到回风流中去，避免热流直接对进风流进行加热，从而到达减低矿井温度的目的。
2.2.1风流温度控制
风流进入工作面前要经过一段很长的通风线路，为了防止进风流在进入工作面的过程中被围岩加温造成到达工作面的风流温度过高，我矿在风路中设计了几组常开的喷雾进行降温。每组常开喷雾有三道喷雾，每道喷雾都实行全断面的雾化喷洒，增加风流与水雾接触的时间，到达减低风流温度的目的。