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深部礦井熱害治理協同地熱能開采構想及方法分析

1183   編輯：中冶有色網   來源：徐宇,李孜軍,賈敏濤,劉華森,潘偉,李明,查道函  
2024-04-02 14:21:09
近年來，隨著我國淺部礦產資源逐漸開采耗盡以及開采技術和開采裝置逐漸增強，礦井開采水平逐漸向深部轉移，深部開采將是我國未來資源開發的重要形式且開發潛力巨大[1-2] 目前，我國資源勘探深度低于礦業發達國家，向地球深部進軍是我國戰略科技需求，5000 m開采深度將是我國金屬礦深部開采中長期戰略研究目標[3] 高地應力、高地溫、高巖溶水壓是深部礦井開采的典型賦存環境，高溫熱害問題是礦井深部開采面臨的重要難題[4] 據統計，未來10到15年我國50%鐵礦、33%的有色金屬礦、53%的煤炭資源將進入千米以下深部開采[5] 目前，我國大約已有32座金屬礦山開采深度超過1000 m，超過100多處開采深度超過700 m，其巖溫大都已經超過35 ℃，最高溫度接近50 ℃ 例如，安徽江泥河鐵礦的巖溫為40.9 ℃，羅河鐵礦西部則達到42 ℃[6] 目前，采掘工作面風流溫度超過30 ℃的礦井已經超過140座[7] 礦井熱害不僅會影響工人勞動效率，長期在高溫環境下作業將影響人體健康，引發各種生理疾病，并容易造成安全事故[8] 多年來，為防治礦井熱害確保安全高效生產，各種礦井熱害治理方法先后被提出 通風降溫是最早、最常用的熱危害控制方法，但是其降溫效果十分有限[9] 為了提高礦井降溫效果，各種機械制冷降溫方法相繼被學者們提出 CHEN等[10]提出以空氣作為制冷介質進行壓縮制冷 孫?？萚11]、郭平業等[12]設計了以水作為制冷介質的制冷系統，通過使用冰水混合物提高制冷系統的制冷量 由于二氧化碳作為制冷介質具有顯著優勢，ZHAI等[13]提出了二氧化碳循環降溫制冷系統 這些制冷方法雖然能明顯地改善礦井環境，但其運行成本普遍較高且設備體積龐大 一些非機械降溫方法比如熱管降溫除濕提高工人舒適度、井巷巖壁噴灑隔熱材料減少圍巖放熱、個體防護服降溫、煤層注水預降溫、采空區填充體蓄熱吸附降溫等方法被提出用于礦井熱害治理[14-16] 這些降溫方法成本較低，但降溫效果有限 目前，雖然礦井采取了許多降溫措施來控制井下的空氣溫度和濕度，但目前的降溫裝備和降溫方法對井下的降溫效果仍然不能滿足工人對工作環境的要求[17] 深部礦井開采時，傳統的降溫方法將面臨成本高、效率低、冷量損失大、降溫效果差等問題，因此有必要針對深部礦井提出新的降溫方法 深部礦井熱害的治理不僅是我國向
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礦井治理 熱能開采
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