长距离工作面热害机理及防治技术研究

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浅部资源的开采殆尽,煤炭开采逐渐向深部发展,带来的是越来越突出的高温热害问题,已经发展成为继顶板、粉尘、水害、瓦斯、火灾之后的矿井第六大灾害,制约煤矿的安全生产。随着开采的深入工作面的长度越来越长,长距离工作面具有降温区域长、降温地点分散、温度高、降温难度大的特点,热害问题更加突出,急待发掘更加经济、环保、高效的降温技术。  本文从热害机理入手,研究了高温矿井的主要热源,分析了导致井下热害问题突出的因素。研究自然风压变化规律及对风流状态的影响。研究表明:无论是高温还是低温季节,自然风压对通风系统都起到一定的抑制作用,因此在工作面需冷量测算的过程中,要尽量调大需冷量计算平衡系数k(取值1.2),提出了区域需冷量计算公式。  在热害理论研究的基础上,运用大型有限元模拟分析软件FLUENT建立了采煤工作面风流速度与温度场的数学、物理模型,对工作面的风流速度场、温度场进行了模拟,得到了工作面风流速度的衰减变化与温度分布、变化规律。模拟表明:回风巷、回风隅角和采煤机附近是温度最高的地方,且隅角位置风速几乎为零,是长距离工作面降温工作要重点考虑的区域。  针对目前热害防治技术高能耗、低效果、难实现的问题,本文分别从空冷器降温技术、防尘水辅助降温技术、乳化液辅助降温技术三个方面,并结合其具有的技术特点,对新型热害防治技术进行了深入剖析,提出了空冷器+防尘水+乳化液组合降温技术,开发了相配套降温设备及布置方法,并以兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿为工程实例进行了应用分析。最后,通过对赵楼煤矿应用前后温度的变化规律的研究,对空冷器+防尘水+乳化液组合降温技术实施以后的降温效果进行了分析。应用表明:长距离工作面的温度和湿度都有明显的下降,温度整体降到26-28℃,降温效果明显。  空冷器+防尘水+乳化液组合降温技术,对于解决长距离工作面热害问题具有一定的借鉴意义。
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