煤礦立井施工場(chǎng)地新能源技術(shù)綜合應(yīng)用的實(shí)踐與效能提升

煤礦立井施工作為煤礦開(kāi)采的核心環(huán)節(jié)，其能源的消耗與排放問(wèn)題一直是大家關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著新能源技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將其有效應(yīng)用在煤礦立井施工中，成為解決這一問(wèn)題的必要舉措。本文將從實(shí)踐角度出發(fā)，探討煤礦立井施工場(chǎng)地新能源技術(shù)的綜合應(yīng)用策略，以期為煤礦行業(yè)的綠色發(fā)展提供參考。

一、工程概述

大海則煤礦是陜西省的一個(gè)重要煤礦項(xiàng)目，該項(xiàng)目施工場(chǎng)地廣闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)和能源管理有著極高要求。該項(xiàng)目為達(dá)到低碳、環(huán)保的要求，積極探索新能源技術(shù)的應(yīng)用。目前，該項(xiàng)目綜合應(yīng)用了太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電裝置、地?zé)峒夹g(shù)、煤礦矸石處理技術(shù)等新能源技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)低碳、環(huán)保的煤礦施工環(huán)境。

二、新能源技術(shù)的綜合應(yīng)用

1.太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)也稱(chēng)為光生伏特，簡(jiǎn)稱(chēng)光伏，是指利用光伏半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能的設(shè)施，是目前應(yīng)用廣泛的新能源技術(shù)之一。該項(xiàng)目在應(yīng)用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)過(guò)程中，選擇光照充足的地區(qū)，選用轉(zhuǎn)化效率較高的單晶硅光伏板。通過(guò)應(yīng)用這一技術(shù)，滿(mǎn)足了施工場(chǎng)地關(guān)鍵設(shè)備以及辦公區(qū)域的用電需求。此外，在布局上，該項(xiàng)目充分考慮場(chǎng)地的地形與建筑分布，選擇在立井施工場(chǎng)地空曠區(qū)域安裝，如材料堆放區(qū)等。同時(shí)，采用傾角為30至45度的固定式支架安裝方式，該傾角是基于當(dāng)?shù)鼐暥燃疤?yáng)高度角的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)計(jì)算得出，確保在不同季節(jié)都能獲取充足的光照。另外，考慮太陽(yáng)能發(fā)電的間歇性，配置了容量為1 5 0 0 k W ? h - 2 0 0 0 k W ? h 左右的儲(chǔ)能電池組，以保證在陰雨天氣或夜晚也能持續(xù)供電。

2.風(fēng)能技術(shù)

風(fēng)能技術(shù)是利用風(fēng)能這種可再生能源進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，在煤礦立井施工場(chǎng)地應(yīng)用也極為廣泛。該技術(shù)的應(yīng)用主要是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在應(yīng)用此技術(shù)時(shí)，該項(xiàng)目將其設(shè)置在地勢(shì)開(kāi)闊且障礙物較少的區(qū)域，同時(shí)對(duì)風(fēng)能資源進(jìn)行了充分評(píng)估，包括風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)功率密度等，為的是確保風(fēng)力發(fā)電裝置能夠高效穩(wěn)定地運(yùn)行。此外，為了提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，該項(xiàng)自選用了先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和智能控制系統(tǒng)，這些發(fā)電機(jī)組具有啟動(dòng)風(fēng)速低、發(fā)電效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠在不同風(fēng)速條件下穩(wěn)定發(fā)電。智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向等參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的能源轉(zhuǎn)換。

3.地?zé)峒夹g(shù)

地?zé)峒夹g(shù)是一種利用地球內(nèi)部熱能進(jìn)行發(fā)電或供熱的可再生能源技術(shù)。在煤礦立井施工場(chǎng)地，地?zé)峒夹g(shù)的應(yīng)用主要是通過(guò)地?zé)釤岜孟到y(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)利用地下淺層地?zé)豳Y源進(jìn)行制熱或制冷，具有高效、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。為充分發(fā)揮這一技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，該項(xiàng)目對(duì)地埋管的設(shè)計(jì)與施工、熱泵機(jī)組的選擇與運(yùn)行控制進(jìn)行了嚴(yán)格設(shè)計(jì)。地埋管設(shè)計(jì)與施工方面，選擇管徑為32至 5 0 m 毫米之間的高密度聚乙烯（HDPE）管道，并將管距設(shè)置為4至6米，鉆孔的深度根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和冷熱負(fù)荷實(shí)際情況，將其設(shè)定為100至150米之間，確保了地?zé)釤岜孟到y(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。基于這一舉措，充分提取并利用了地下淺層地?zé)豳Y源，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率最大化。在熱泵機(jī)組選擇與運(yùn)行控制方面，該項(xiàng)目選擇了性能系數(shù)高、運(yùn)行穩(wěn)定的熱泵機(jī)組，并配置了智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱泵機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)。此外，還減少了燃煤產(chǎn)生的污染物排放，改善了煤礦挖掘產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題。

4.煤礦矸石處理技術(shù)

煤礦矸石處理技術(shù)是煤礦立井施工場(chǎng)地新能源技術(shù)綜合應(yīng)用中的重要一環(huán)。煤礦矸石是煤礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，其大量堆積不僅占用土地資源，還可能對(duì)周邊環(huán)境造成污染。對(duì)此，該項(xiàng)目積極探索矸石處理技術(shù)及其應(yīng)用，探索礦井充填開(kāi)采、煤矸石及化工固廢協(xié)同處置的綠色開(kāi)采新模式，順利實(shí)現(xiàn)采空區(qū)4200米遠(yuǎn)距離矸石漿充填，減少了土地資源的占用，同時(shí)避免了矸石堆積可能帶來(lái)的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用過(guò)程中，首先對(duì)煤礦矸石進(jìn)行分類(lèi)處理，并根據(jù)其性質(zhì)的不同，分別采取了填埋、堆肥、制磚等不同的資源化利用方式。對(duì)于無(wú)利用價(jià)值的矸石，進(jìn)行了規(guī)范的填埋處理，防止其對(duì)周邊環(huán)境造成污染。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了矸石處理的效率，還降低了能源消耗。

三、煤礦立井施工中綜合應(yīng)用新能源技術(shù)的協(xié)調(diào)策略

1.太陽(yáng)能與風(fēng)能互補(bǔ)協(xié)調(diào)策略

太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)能發(fā)電存在顯著的互補(bǔ)特性。太陽(yáng)能發(fā)電主要在白天光照充足時(shí)產(chǎn)生電力，而風(fēng)能發(fā)電在夜間或者風(fēng)力較大時(shí)段更具優(yōu)勢(shì)。為充分提高電力能源利用效率，在該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中特別建立了智能能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備強(qiáng)大的實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析能力，能夠?qū)μ?yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位監(jiān)控。通過(guò)對(duì)不同時(shí)段的發(fā)電情況進(jìn)行精準(zhǔn)分析，該系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整電力輸出。例如，在白天陽(yáng)光充沛時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)高效運(yùn)作，該系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)配太陽(yáng)能電力輸出；而在夜晚或者陰天，太陽(yáng)能發(fā)電不足時(shí)，若此時(shí)風(fēng)力較大，該系統(tǒng)則會(huì)加大風(fēng)力發(fā)電的電力輸出比例。憑借這種智能調(diào)配方式，成功實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)能發(fā)電的互補(bǔ)供電，最大程度減少了能源浪費(fèi)，提高了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性[1]。

2.系統(tǒng)的集成與優(yōu)化

在煤礦立井施工中，新能源技術(shù)的綜合運(yùn)用極大地改善了施工環(huán)境，提高了采集效率。但考慮到新能源技術(shù)之間的差異性和互補(bǔ)性，大海則煤礦將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、地?zé)崮茉窗l(fā)電系統(tǒng)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等進(jìn)行了有機(jī)集成，構(gòu)建了一個(gè)統(tǒng)一的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)建立能源管理中心，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)能源的統(tǒng)一調(diào)配和優(yōu)化利用。例如，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能統(tǒng)一接入儲(chǔ)能系統(tǒng)和施工場(chǎng)地的供電網(wǎng)絡(luò)，地源熱泵系統(tǒng)的用電也納入統(tǒng)一的供電管理范疇。同時(shí)，通過(guò)能源管理中心的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)功能，提前規(guī)劃能源的生產(chǎn)和使用，提高能源系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

在能源優(yōu)化方面，利用智能控制系統(tǒng)，根據(jù)施工場(chǎng)地的用電負(fù)荷變化、能源價(jià)格波動(dòng)以及新能源發(fā)電的實(shí)時(shí)情況，對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行。用電低谷時(shí)段，利用低價(jià)電能對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電；在用電高峰時(shí)段，優(yōu)先使用儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源發(fā)電，減少?gòu)碾娋W(wǎng)購(gòu)電的費(fèi)用。此外，根據(jù)不同季節(jié)和天氣條件，合理調(diào)整地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行模式和參數(shù)，提高其制冷和供暖效率。這一舉措，減少了設(shè)備的頻繁啟停，降低了能源消耗和設(shè)備磨損[2]。

3.運(yùn)行安全與穩(wěn)定策略保障煤礦立井施工作業(yè)安全是應(yīng)用新能源技術(shù)的必要條件。對(duì)此，該項(xiàng)自針對(duì)新能源技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，并制定了安全防制措施。例如，在利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電時(shí)，在光伏板安置位置安裝了避雷針和防雷接地系統(tǒng)，有效防止因雷擊造成的設(shè)備損壞和火災(zāi)事故，同時(shí)，定期對(duì)光伏板進(jìn)行清潔和維護(hù)，確保其發(fā)電效率和使用壽命。在風(fēng)能技術(shù)應(yīng)用方面，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了警示裝置設(shè)置，防止人員靠近機(jī)組。此外，還設(shè)置了防風(fēng)、防震裝置，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在極端天氣條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。地源熱泵系統(tǒng)加強(qiáng)了防火、防爆、防過(guò)充、過(guò)放等安全管理，并設(shè)置相應(yīng)的安全保護(hù)裝置，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行[3]。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析大海則煤礦立井施工中對(duì)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)、風(fēng)能電力裝置、地?zé)崮芤约懊旱V矸石處理技術(shù)等的綜合應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用新能源技術(shù)能夠減少環(huán)境污染和能源消耗，還能提升煤礦資源的開(kāi)采效率。未來(lái)，新能源技術(shù)將不斷創(chuàng)新，只有加強(qiáng)應(yīng)用，做好能源互補(bǔ)協(xié)調(diào)、集成優(yōu)化利用以及安全穩(wěn)定應(yīng)用等策略，才能推進(jìn)煤礦行業(yè)綠色和可持續(xù)發(fā)展。

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[1]王俊龍。袁大灘煤礦立井凍結(jié)法施工技術(shù)[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2024，（15）：60-62.

[2]韓振國(guó)、張洪清。液氮凍結(jié)技術(shù)在煤礦立井施工中的應(yīng)用[J].煤礦開(kāi)采，2018，23（S1）：1-6.

[3]齊賀鵬。煤礦立井施工技術(shù)的幾點(diǎn)探討[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013，（09）：182.作者單位：遼寧東煤基市建設(shè)有限責(zé)任公司