国有煤矿开采末期井下气候环境优化与能源利用

随着我国对井下煤炭资源的不断开采，全国各国有煤矿大部分已处于深水平困难的开采时期，就矿井通风而言，由于巷道长度和深度的增加，导致通风阻力的增大和煤、岩层热量的增加，对矿井通风能力和井下气候条件造成极大的不良影响。根据现场的实践经历和多年的教育培训工作体验，对于改善优化井下气候环境和井下能源的有效利用，本文提及几点感发与思考。

一、老矿井下安全生产基本状况

（一）井下气候环境现状

井下气候条件是指井下空气的温度、湿度和风速三者的综合作用，用以表示人体的舒适程度。它直接影响人体健康和劳动生产率，是保证煤矿安全生产的重要因素。我国《煤矿安全规程》除了对井下湿度没有作出明确的规定外，对井下的温度、风速都有明确的要求。“采掘工作面的空气温度不超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃，空气温度超过时，要采取降温措施。”风速的大小直接影响人体的散热效果。另外，从风流的动力给人的感受来讲，风速不得超过8m/s，同时也影响矿井的安全生产。所以《煤矿安全规程》根据各个巷道的用途对风速都有明确的限定，最低不低于0.15m/s，最高不超过15m/s。

目前我国大部分井工开采的国有煤矿，都处于深水平开采，随着温度的增加，地温增高，当地温超过某一温度时，就产生了矿井的高温热害问题。高温的工作环境会使人感到不舒适，从而降低劳动生产率，增大事故率，影响和降低工作效率。同时，人在高温条件下从事繁重体力劳动时，如果周围环境的冷却能力不足以吸收人体散发的热量，就会造成热量在体内蓄积，过高的热环境甚至使人体的温度调节系统失调。在失水、心功能不健全、过度出汗后汗腺功能衰竭的情况下，可能进一步促使热量在体内的蓄积并导致大汗不止、体温升高、头昏、呕吐等中暑症状，甚至造成死亡。然而高温热害是矿井生产向深部发展过程中不可避免的。为了解决这一问题，大部分矿井都采用增加风量的办法，此方法所带来的问题较多，一是增加电耗；二是受风速的限制；三是增加巷道维修费用；四是收效甚微；五是大量的热能排放于地面空气中，既浪费了热能，又污染了环境。

（二）矿井瓦斯及治理状况

在我国井工开采的矿井，大部分都为高瓦斯矿井，随着开采深度的增加，瓦斯涌出量也不断增大。为了保证安全生产，除保证矿井通风外，各矿井均装备了安全监测系统，对于高瓦斯工作面的处理，多采用排放及抽放的方法。这些方法都是被动地迎合于稀释和排除瓦斯，大量的瓦斯都随着风流排放于地面空气中。瓦斯是一种洁净的能源，它的大量排放，不仅造成了浪费，而且还污染了环境。

（三）矿井水的来源及排放情况

矿井水主要来源于地表水、地下水及老空积水。这些矿井水除了用于井下消尘、防火等生产用外，其余都排放于河道。

二、对于科学改变井下不良因素为有利条件的思考

（一）改善气候条件，充分利用井下热能

要想改善井下的空气温度，排除热害，就必须设置降温系统（空气透平膨胀制冷系统）。既然要降温，相对在降温系统中，就要产生大量的热能，而这些热能通过热水管路送至地面对居民区和浴池进行供暖、供热。这样不仅改善了井下气候条件、热能得到了有效利用，同时还节约了大量煤炭资源、降低对大气的污染。

（二）治理矿井瓦斯变抽放为抽采，充分利用瓦斯能

瓦斯是一种洁净的能源，但对于煤矿井下安全生产有着较大威胁。随着科技的不断发展，瓦斯的抽采技术也在不断的进展，目前澳大利亚研制出的VLD－1000定向千米钻机，可采用羽状钻孔技术，进行瓦斯抽采。淮南矿业集团公司与胜利油田动力机械集团公司联合开展低浓度（6%―25%）瓦斯利用技术研发。2005年12月25日，煤矿低浓度瓦斯细水雾输送及安全发电技术研究科技成果在淮南矿区通过专家技术鉴定。鉴定认为，该项成果在煤矿低浓度瓦斯利用方面提供了新的思路，其技术成果达到了国际先进水平，为大规模利用煤矿瓦斯积累了经验。鸡西矿业集团城子河煤矿就利用了这一技术，利用抽出的瓦斯进行发电。这样就可以做到“以抽保用，以用促抽”，达到良性循环，同时保证了安全生产。

（三）综合利用井下水，变抽排为抽用

目前我国的水资源已不再是取之不尽，用之不竭了。节约用水，已成为当务之急。而对于煤矿安全生产的需求，有大量的水都要排出地面流入河道，这无疑是一种浪费。在煤矿生产中，需要消尘、防火和隔爆等用水，均可用井下水，在地面浴池、居民住宅、办公楼等工业广场的生产生活用水（包括供暖供热用水），可通过净化后使用。这就大大增强了井下水的利用率。

我国是一个矿产资源生产消费大国，国民经济的发展对矿产资源的依赖程度高，但已经探明的矿产资源并不能满足国内日益扩大的生产消费需求。随着埋藏较浅容易开采的矿产资源的日益消失，深埋矿井的建设无疑将在矿业领域占主导地位。因此，通过以上措施对井下的热能、瓦斯能及水资源的综合治理和利用，变有害为有利，除弊与兴利相结合，达到最佳的经济效益，同时也大大地降低煤炭消耗，洁净大气环境。目前国家对煤矿正在进行塌陷区及棚户区改建工程，所以充分利用这一机遇，结合以上措施，符合市场经济规律，进行商业化运作，增加科技含量，为我国的煤矿可持续发展开创美好的前景。

（作者单位：黑龙江省鸡西矿业集团二道河子煤矿培训中心）