本发明涉及矿井井下热环境的处理方法，具体涉及一种矿井热害防治方法。
背景技术：
根据《煤矿安全规程》生产矿井采掘工作面空气温度超过30℃，机电设备硐室的空气温度超过34℃，必须停止作业。由于矿井开采深度不断增加，矿井热害已成为深部开采发展必须解决的重大问题，解决高温问题，创造良好的工作环境，既关系到矿井的安全高效发展，又直接关系到职工的身心健康。
目前矿井热害处理主要通过机械制冷给井下风流降温，如通过制冷机组制备冷却水，用冷冻水作为冷媒，依靠安装在采掘工作面的空气冷却器冷却工作面进风流，实现降温或者使用冰冷低温矿井降温技术，采用成套制冰设备生产片冰，以片冰为载冷源输送到井下，与水混合后产生低温冷水输送到采掘工作面，依靠安装在采掘工作面的空气冷却器冷却工作面进风流，达到降温。以上两种方式给矿井降温工程的投资和运行费用都很高，并且这些费用随着矿井制冷降温负荷和采掘水平的延伸不断增加；并且这两种方式的效率低，投资大，能耗大并且维护运行费用高，如何在井下环境温度上升至允许范围之前进行积极有效的预防和控制，最大限度的减少投资，提高效率，节约能源，改善井下生产环境，促进安全生产是矿井热害防治技术的研究重点。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种矿井热害防治方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
改变矿井由一处(矿井地面广场主、副井)进风，供整个井下用风的通风方式，将矿井用风分为数个用风段，采用多处进风井向井下分段进冷风的方式给井下供风。
矿井设置数个进风井，将井下用风工作地点分为数个用风段，每个用风段设有至少一个进风井供该用风段内的用风工作地点用风。采用多处进风井向井下分段进冷风的通风方式，给井下各用风工作地点供风。
所述矿井用风段根据井下风流温度变化，可以设二段，也可以设三段，甚至多段；每个用风段的进风井可以设在一处，也可以分二处、三处，甚至多处；每处进风井可以设一个，也可以设二个，甚至多个。
具体包括下述步骤
①矿井第一用风段供风由原进风井进风，井下风流温度随着通风距离的加长而不断增加，当井下风流温度到达临界温度26℃前，设下一个用风段和下一段进风井。改由下一段进风井进冷风为下一个用风段供风。
②重复步骤①直至矿井井下所有用风地点均供得冷风；
为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：
优选的，当地面环境温度≥22℃时，对进入各段进风井的空气进行降温处理，降温处理的方案为：在地表下变温层、恒温层内设置数条通风降温风道，各段的进风井均连接至少一条或数条通风降温风道，通风降温风道的出风温度＜22℃，气流由通风降温风道进入各段进风井入风口；
所述通风降温风道在地下的变温层、恒温层内的排布方向为倾斜、水平或者垂直；通风降温风道在地下的变温层、恒温层内的排布方式为直线、曲线或者结合。
本发明的优点在于：
本发明的的热害防治方法根据井下巷道围岩、矿井涌水等散热造成的环境温度变化，改变矿井传统一处(矿井地面广场主、副井)进风，供整个井下用风的通风方式，将矿井用风分为数个用风段，采用多处进风井向井下分段进冷风的方式给井下供风。这样在井下温度达到一定值前，由下一段进风井进冷风，能把矿井热害环境扼制在生成之前，从而能有效的预防和控制矿井热害的产生；
本发明的热害防治方法由于采取多处进风井给井下分段供冷风方式，缩短了空气在井下的通风距离和滞留时间，减少了井下风流沿途的空气污染，提高了井下，特别是采、掘工作面的空气质量，改善了井下生产环境；
本发明的热害防治方法在地面温度高于22℃时，对入井空气采取降温措施，在现有降温技术之外，提出一种高效、节能、利用自然环境降温的方案，即根据地壳温度变化特性，利用地表浅层温度较低的变温层和恒温层给矿井入井空气吸热降温。即在地表下(水体下)变温层至恒温层做一倾斜、水平、垂直通风降温风道，给矿井进风降温。让进入矿井的空气首先通过风道降温冷却，然后给矿井供风，使入井空气温度控制在22℃以下；
本发明的热害防治方法投资少，仅需建设各采区进风井、降温风道，节省了井下制冷降温系统供电、制冷、散热、空冷和管路等大量装备和能源消耗，有效节省了投资、运行费用和维修费用；
本发明的热害防治方法由于采用分段供风，每段通风的距离均小于原矿井通风距离，通风阻力相对减少，能改善矿井通风状况，保证矿井的安全生产。
具体实施方式
矿井设置数个进风井，将井下用风工作地点分为数个用风段，每个用风段设有至少一个进风井供该用风段内的用风工作地点用风。采用多处进风井给井下分段进冷风的通风方式，给井下各用风工作地点供风。
所述矿井用风段根据井下风流温度变化，可以设二段，也可以设三段，甚至多段；
每个用风段的进风井可以设在一处，也可以分二处、三处，甚至多处；
每处进风井可以设一个，也可以设二个，甚至多个。
具体包括下述步骤：
①矿井第一用风段供风由原进风井进风，井下风流温度随着通风距离的加长而不断增加，当井下风流温度到达临界温度26℃前，设下一个用风段和下一段进风井。改由下一段进风井进冷风为下一个用风段供风。
②重复步骤①直至矿井井下所有用风地点均供得冷风；
为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：
根据地面环境气候变化：
在地面环境温度＜22℃时，地面空气可以直接从各段进风井入井，但各进风井口在冬季要采取保温措施，防止井口结冰；
当地面环境温度≥22℃时，对入井空气作降温处理，使之低于22℃。除现有降温技术之外，提出一种高效、节能、利用自然环境给矿井进风降温的方案，即根据以下地壳温度变化特征，利用地表浅层温度较低的变温层和恒温层吸热降温，具体方案为：
在地表下变温层、恒温层内设置数条通风降温风道，主、副井和其他各段的进风井均连接至少一条或数条通风降温风道，通风降温风道的出风温度＜22℃，气流由通风降温风道进入主副井和其他各段进风井的进风口；
所述通风降温风道在地下的变温层、恒温层内的排布方向为倾斜、水平或者垂直；
通风降温风道在地下的变温层、恒温层内的排布方式为直线、曲线或者结合。
在地球地下三千米内的地层按照温度变化情况分为三层：
①变温层：温度主要受太阳影响，温度随着季节、昼夜变化，一般在0.5～1.5米深，年变化影响深度达10～15米；
②恒温层：受太阳能和大地热流的综合作用，地球内热和上层变温带影响达到平衡，温度基本不变，该层温度与当年地平均气温大致相当，四季基本恒定，平均18℃左右；
③增温层：深度每增加1km，地温增值的梯度全球平均为25～30℃/km。
该方法可以在金属、非金属矿井应用。也可以在非热害矿井应用，以改善矿井通风状况和井下工作环境。
实施例1
某煤矿井田位于温带半湿润季风区，属海洋与大陆间过渡性气候，矿区四季分明。年平均气温为13.6℃。多年平均最低气温-2℃。月平均气温最低为-4.1℃，日最低气温-21℃；月平均最高气温29℃，日最高气温41.6℃。
根据地质资料，矿区恒温带深度50～55m、温度18.2℃；平均地温梯度2.76℃/100m。初期采区大部分块段原始岩温为40～45℃，处于二级热害区。
该矿地面大气环境温度5-10月平均气温大于20℃，7、8、9三个月达到28℃以上，其余在18℃以下。
井下风流平均百米升温达1.59℃。
矿井采用一对立井开拓方式。
根据矿井实际，将矿井通风改为二段三处进风井进风，回风井总回风。方案如下：
第一段
进风井：原主、副井；
位置：地面广场；
供风范围：井底车场至一、二采区进风巷二段进风井(钻孔)之间沿途的机电硐室、运输巷道等用风地点。
第二段：设二段1和二段2两处；
在两个采区进风巷至地面各建两个垂直进风井(钻孔)为二段1和二段2进风井。
二段1
进风井：二段1进风井(钻孔)两井；
位置：一采区进风巷地面标高位置；
供风范围：二段1进风井(钻孔)井底至一采区回风巷之间，一采区范围内机电硐室、运输巷道及采、掘工作面用风地点用风。
二段2
进风井：二段2进风井(钻孔)两井；
位置：二采区进风巷地面标高位置；
供风范围：二段2进风井(钻孔)井底至二采区回风巷之间，二采区范围内机电硐室、运输巷道及采、掘工作面用风地点用风。
在6、7、8、9、10几个月，地面气温较高，对入井空气采用机械制冷降温技术进行降温处理，使矿井入井空气温度低于22℃，然后给矿井供风。
在其他月份，地面气温较低，地面空气直接由主、副井和二段进风井(钻孔)进风，回风井回风。
矿井通风线路如下：
第一段：供风通过地面广场→主、副井井筒→运输大巷、辅助运输巷及沿途机电硐室→一、二采区进风巷→总回风巷→回风井。
第二段：一、二采区供风通过一、二采区进风井(钻孔)→一、二采区进风巷→一、二采区采、掘工作面→采区回风巷→总回风巷→回风井。
实施该方案后，消除了矿井热害，改善了矿井生产环境，提高了劳动生产率。
实施例2
某煤矿矿区气候温和，四季分明，属温带半湿润季风区海洋～大陆性气候，据气象观测资料，年平均气温13.9℃，月平均最高气温32.4℃，月最低平均气温-5.2℃，每年的6、7、8三个月最热。年平均相对湿度为72.53％，年平均气压101.21kPa。
根据地质资料，该区恒温带深度50m、温度18.9℃；平均地温梯度2.88℃/100m，其中非煤系地层平均地温梯度2.52℃/100m，煤系地层平均地温梯度3.23℃/100m；矿井3煤层底板温度平均41.38℃，处于一或二级高温区，大部分为二级高温区；矿井存在超大高水温涌水，经实测，井下水温比同水平岩温高4～6.3℃，
该矿地面大气环境温度5-10月平均气温大于20℃，7、8、9三个月达到28℃以上，其余在18℃以下。
经实测，井下风流平均百米升温达到1.68℃。
矿井采用立井、主要石门和集中大巷的开拓方式。
根据矿井实际，将矿井通风改为二段三处进风井进风，回风井总回风。方案如下：
第一段
进风井：原主、副井进风；
位置：地面广场；
供风范围：井底车场至一、二采区进风巷二段1、二段2进风井(钻孔)之间沿途的机电硐室、运输巷道等用风地点。
第二段：设二段1和二段2两处；
二段1
进风井：二段1进风井(钻孔)两井；
位置：一采区进风巷地面标高位置；
供风范围：二段1进风井(钻孔)井底至一采区回风巷之间，一采区范围内机电硐室、运输巷道及采、掘工作面用风地点用风。
二段2
进风井：二段2进风井(钻孔)两井；
位置：二采区进风巷地面标高位置；
供风范围：二段2进风井(钻孔)井底至二采区回风巷之间，二采区范围内机电硐室、运输巷道及采、掘工作面用风地点用风。
在两个采区进风巷至地面各建两条垂直进风井(钻孔)为二段1和二段2进风井。
在地面广场通过变温层、恒温层分别为主、副井各建两条降温风道与主、副井进风口联通。同时，从矿井地面广场至二段1和二段2进风钻孔通过变温层、恒温层各建四条(为增大散热面积，提高降温效果，各建四条)降温风道，每两条通风降温风道分别与一条立井钻孔进风口联通，给一、二采区单独供风。
在5～10月份地面气温较高，地面空气通过地表浅层变温层、恒温层降温风道降温后入井。矿井通风线路：
第一段：
供风通过地面广场→恒温带风道→主、副井井筒→运输大巷、辅助运输巷及沿途机电硐室→一、二采区进风巷→总回风巷→回风井。
第二段：
二段1：一采区供风通过地面广场→恒温带风道→二段1进风钻孔→一采区进风巷→一采区采、掘工作面→一采区回风巷→总回风巷→回风井。
二段2：二采区供风通过地面广场→恒温带风道→二段2进风钻孔→二采区进风巷→二采区采、掘工作面→二采区回风巷→总回风巷→回风井。
其他月份，地面气温较低，井下通风，直接由主、副井和一、二采区进风井(钻孔)进风，回风井回风。
实施该方案后，消除了矿井热害，改善了矿井生产环境，提高了劳动生产率。同时实现矿井无动力热害治理。