管金海

摘 要：隨著開采深度不斷加大，許多礦井面臨高溫帶來的嚴(yán)重威脅，巷道中作業(yè)場所空氣溫度明顯超過《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，特別是掘進(jìn)作業(yè)，由于受巷道斷面的限制和局部通風(fēng)裝置的制約，供給掘進(jìn)巷道的風(fēng)量又不能明顯加大，通過加大風(fēng)量溫度下降很小，起不到應(yīng)有的降溫作用。文章采用最新的局部制冷降溫技術(shù)，在張集煤礦高溫掘進(jìn)作業(yè)地點(diǎn)安裝TS-300B型煤礦井下局部制冷機(jī)組，對(duì)如何安設(shè)和利用進(jìn)行了實(shí)地應(yīng)用研究，空氣溫度下降6～9℃，取得了良好的效果，解決了井下高溫問題。

關(guān)鍵詞：制冷降溫技術(shù)；掘進(jìn)巷道；高溫；應(yīng)用

引言

為保障礦工的身心健康和生產(chǎn)的安全進(jìn)行，我國的《礦山安全條例》規(guī)定：井下工人作業(yè)地點(diǎn)的空氣溫度，不得超過28℃，超過時(shí)應(yīng)采取降溫和其他保護(hù)措施。同時(shí)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面的空氣溫度不超過26℃，機(jī)電硐室的空氣溫度不得超過30℃，空氣溫度超過時(shí)，要采取降溫措施。

當(dāng)采掘工作面ta>30℃，機(jī)電硐室ta>34℃時(shí)，必須停止工作，采取降溫措施。

徐州礦區(qū)隨著煤炭資源的枯竭，有些礦井不得不向深度開采，工作面溫室度越來越高，特別是三河尖礦，張集礦已采到1000米以下，經(jīng)測井下出水點(diǎn)水溫及巖溫高達(dá)36～39℃，掘進(jìn)工作面空氣溫度達(dá)到31～32℃，井下局扇吸風(fēng)側(cè)空氣溫度達(dá)到26～29℃，嚴(yán)重制約著礦井安全生產(chǎn)，致使巷道掘進(jìn)無法正常進(jìn)行。

為解決地?zé)釣?zāi)害問題，曾采取加大迎頭風(fēng)量、降低機(jī)電設(shè)備散熱、縮短作業(yè)時(shí)間等非人工制冷措施，但不是解決地?zé)嵛：Φ母就緩?。由于受巷道斷面的限制和局部通風(fēng)裝置的制約，供給掘進(jìn)巷道的風(fēng)量有限，通過加大風(fēng)量溫度下降很小，通過測試掘進(jìn)巷道內(nèi)空氣溫度只降低了1℃，起不到應(yīng)有的降溫作用。下面就現(xiàn)場如何采用機(jī)械制冷進(jìn)行了一系列應(yīng)用研究，取得了預(yù)想的效果。

1 制冷降溫技術(shù)

1.1 安裝環(huán)境

通過現(xiàn)場調(diào)查研究決定，在張集煤礦北翼延深軌道下山掘進(jìn)中采取安裝北京鑫源九鼎科技有限公司TS-300B煤礦井下局部制冷機(jī)組，用于井下掘進(jìn)巷道的空氣降溫。北翼延深采區(qū)是張集煤礦2014年后主要生產(chǎn)采區(qū)，2012年3月開始掘進(jìn)，巷道采用錨噴支護(hù)，北翼延深軌道下山設(shè)計(jì)長度為1900m，巷道為拱形巷道，斷面為5.2×4.2m ，截止到2013年5月10日已掘進(jìn)435m，迎頭標(biāo)高達(dá)到-830m水平。風(fēng)機(jī)前溫度29℃，掘進(jìn)巷道空氣溫度超過了31℃，必須采取降溫措施，才能生產(chǎn)。

1.2 制冷機(jī)組的組成及工作原理

現(xiàn)場安設(shè)的TS-300B煤礦井下局部制冷機(jī)組，包括壓縮機(jī)，換熱器（冷凝器和蒸發(fā)器），制冷元件（主要是節(jié)流閥），電控系統(tǒng)等四大部分組成。其工作原理是主機(jī)中的壓縮機(jī)首先將吸收過熱負(fù)荷的低壓氣態(tài)制冷劑（R407C）吸入，然后壓縮為蒸汽，這時(shí)的蒸汽不但溫度高，壓力也大，壓縮的高溫高壓蒸汽通過冷凝器將熱量傳遞給冷卻水，制冷劑的溫度下降，變成了低溫高壓液體，這種低溫高壓狀態(tài)下的制冷劑再通過膨脹閥節(jié)流，壓力得到降低，從而變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗷旌衔铮@種混合物進(jìn)入蒸發(fā)器。其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器銅管中蒸發(fā)，需要吸收大量熱量（稱為吸熱過程），從而使蒸發(fā)器內(nèi)盤形管溫度下降（制冷），掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)與蒸發(fā)器一端相連接，開動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)的高溫風(fēng)流流經(jīng)蒸發(fā)器內(nèi)盤形管，進(jìn)行冷熱交換，溫度得以持續(xù)下降，然后降溫的風(fēng)流通過風(fēng)袋被送到工作面，從而使工作面溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值以下。而吸收熱量后的制冷劑以低壓氣態(tài)再次進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)；冷卻水通過吸收制冷劑的熱量，然后進(jìn)入冷卻水箱，再通過水泵循環(huán)進(jìn)入冷卻器內(nèi)，在冷卻器的一側(cè)安設(shè)局部扇風(fēng)機(jī)，吸收的熱量被排出，冷卻水熱量釋放后再次進(jìn)入主機(jī)中的冷凝器內(nèi)，從而再次吸收制冷劑中的熱量，重復(fù)循環(huán)，達(dá)到降溫的效果。TS-300B制冷機(jī)組工作原理如圖1。

1.3 制冷機(jī)組的相關(guān)參數(shù)

1.3.1 制冷主機(jī)參數(shù)

主機(jī)型號(hào)：TS-300/ZM；制冷量：300kw；制冷劑hfc：R407C.ODP=0；外形尺寸：長度*寬度*高度=3400*820*1280mm；重量：2750kg；電機(jī)電壓：660V或1140V，50Hz；電機(jī)功率：90kw；冷凝器類型：殼管式；冷卻功率：380kw；冷卻水循環(huán)壓力：最大40bar；冷卻系統(tǒng)：循環(huán)式（循環(huán)供水）；安全控制裝置：ia（ib）-Exia（ib）dI本安型。

1.3.2 空氣蒸發(fā)器參數(shù)

蒸發(fā)器類型：TS-300/PB；制冷量：300kw；外形尺寸：長度*寬度*高度=2900*900*1050mm；重量：1600kg；風(fēng)量：10m3/s；壓降：1000Pa；制冷劑循環(huán)最大壓力：2.5MPa；噴淋噴嘴處壓力：1.6MPa。

1.3.3 冷卻器參數(shù)

蒸發(fā)-噴淋冷卻器型號(hào)：CWW-300；冷卻功率：300kw；外形尺寸：長度*寬度*高度=3550*900*1600mm；重量：1850kg；風(fēng)量：7.5m3/s；冷卻水流量：5-10kg/s（18-36m3/h）；冷卻循環(huán)最大壓力：4.0MPa；噴淋供給最大壓力：1.6MPa。

2 在現(xiàn)場中應(yīng)用實(shí)踐

2.1 制冷機(jī)組在現(xiàn)場的安設(shè)

制冷機(jī)組的具體安設(shè)位置非常關(guān)鍵，安設(shè)位置的好壞，一是牽涉到安全防爆，二是牽涉到降溫效果。三是電能消耗的大小。為此在現(xiàn)場通過比較分析，確定制冷主機(jī)安設(shè)在北翼延深軌道下山掘進(jìn)巷道局部通風(fēng)機(jī)旁側(cè)巷道處（專門設(shè)置的硐室），空氣蒸發(fā)器安設(shè)在局部通風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)風(fēng)筒中，冷卻器安設(shè)在風(fēng)機(jī)處旁側(cè)巷道中。為了更好地讓制冷劑循環(huán)，增加傳輸效果，制冷主機(jī)和空氣蒸發(fā)器間采用4寸高壓軟管來連接。同樣制冷主機(jī)和冷卻器間采用4寸鋼管來連接，這樣保證了冷卻水的循環(huán)。水箱中水要不間斷供應(yīng)，它的來源是本地區(qū)的防塵水，直接與巷道中防塵管路相連接，作為補(bǔ)水水源。多余熱水直接排放到回風(fēng)巷內(nèi)水溝內(nèi)，經(jīng)水泵排到上一水平，并流到井底水倉內(nèi)。具體安設(shè)情況如圖2所示。

2.2 現(xiàn)場調(diào)試

安裝完成后，分別請相關(guān)專家進(jìn)行調(diào)試，正式運(yùn)行的時(shí)間為2013年6月18日。經(jīng)過對(duì)溫度的實(shí)際監(jiān)測，張集礦北翼延深軌道下山掘進(jìn)工作面空氣溫度下降到24℃，軌道下山距回風(fēng)巷道入口空氣溫度下降到27℃，降溫效果顯著，掘進(jìn)巷道、掘進(jìn)工作面作業(yè)環(huán)境明顯改善，工作效率明顯的有了很大提升，有效的為礦井的安全穩(wěn)定生產(chǎn)以及職工人員的身體健康提供了安全保障。

3 結(jié)束語

3.1 通過在現(xiàn)場安裝了TS-300B型制冷設(shè)備后，設(shè)備正常運(yùn)行后，工作面氣溫條件發(fā)生很大變化，滿足了礦井空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使工作面空氣溫度下降到24℃，降溫效果明顯，空氣溫度下降了6～9℃，有效改善了井下工作地點(diǎn)的氣候條件。

3.2 造成礦井溫度較高的原因有很多，產(chǎn)生熱害的程度也大不一樣。因此，在對(duì)礦井設(shè)計(jì)降溫時(shí)，必須要結(jié)合具體的實(shí)際情況，針對(duì)具體的因素采取措施進(jìn)行降溫處理，做到經(jīng)濟(jì)有效安全。本掘進(jìn)下山采用重新構(gòu)建巷道安設(shè)制冷主機(jī)和冷卻器，其他地點(diǎn)可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，選擇已有巷道進(jìn)行安設(shè)。選取的制冷機(jī)組型號(hào)也可以是TS-400B和TS-450B，依據(jù)現(xiàn)場溫度的高低來確定。

3.3 在熱害處理方面，如果僅僅是依靠加強(qiáng)通風(fēng)這一措施來達(dá)到降低溫度的目的，效果是非常不明顯的，因此必須考慮人工制冷降溫系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]亓?xí)?礦井熱環(huán)境預(yù)測方法研究及數(shù)值模擬系統(tǒng)開發(fā)[D].山東科技大學(xué)，2010.

[2]侯建軍.高溫礦井熱環(huán)境數(shù)值模擬及熱害控制技術(shù)研究[D].河南理工大學(xué)，2010.endprint

摘 要：隨著開采深度不斷加大，許多礦井面臨高溫帶來的嚴(yán)重威脅，巷道中作業(yè)場所空氣溫度明顯超過《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，特別是掘進(jìn)作業(yè)，由于受巷道斷面的限制和局部通風(fēng)裝置的制約，供給掘進(jìn)巷道的風(fēng)量又不能明顯加大，通過加大風(fēng)量溫度下降很小，起不到應(yīng)有的降溫作用。文章采用最新的局部制冷降溫技術(shù)，在張集煤礦高溫掘進(jìn)作業(yè)地點(diǎn)安裝TS-300B型煤礦井下局部制冷機(jī)組，對(duì)如何安設(shè)和利用進(jìn)行了實(shí)地應(yīng)用研究，空氣溫度下降6～9℃，取得了良好的效果，解決了井下高溫問題。

關(guān)鍵詞：制冷降溫技術(shù)；掘進(jìn)巷道；高溫；應(yīng)用

引言

為保障礦工的身心健康和生產(chǎn)的安全進(jìn)行，我國的《礦山安全條例》規(guī)定：井下工人作業(yè)地點(diǎn)的空氣溫度，不得超過28℃，超過時(shí)應(yīng)采取降溫和其他保護(hù)措施。同時(shí)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面的空氣溫度不超過26℃，機(jī)電硐室的空氣溫度不得超過30℃，空氣溫度超過時(shí)，要采取降溫措施。

當(dāng)采掘工作面ta>30℃，機(jī)電硐室ta>34℃時(shí)，必須停止工作，采取降溫措施。

徐州礦區(qū)隨著煤炭資源的枯竭，有些礦井不得不向深度開采，工作面溫室度越來越高，特別是三河尖礦，張集礦已采到1000米以下，經(jīng)測井下出水點(diǎn)水溫及巖溫高達(dá)36～39℃，掘進(jìn)工作面空氣溫度達(dá)到31～32℃，井下局扇吸風(fēng)側(cè)空氣溫度達(dá)到26～29℃，嚴(yán)重制約著礦井安全生產(chǎn)，致使巷道掘進(jìn)無法正常進(jìn)行。

為解決地?zé)釣?zāi)害問題，曾采取加大迎頭風(fēng)量、降低機(jī)電設(shè)備散熱、縮短作業(yè)時(shí)間等非人工制冷措施，但不是解決地?zé)嵛：Φ母就緩?。由于受巷道斷面的限制和局部通風(fēng)裝置的制約，供給掘進(jìn)巷道的風(fēng)量有限，通過加大風(fēng)量溫度下降很小，通過測試掘進(jìn)巷道內(nèi)空氣溫度只降低了1℃，起不到應(yīng)有的降溫作用。下面就現(xiàn)場如何采用機(jī)械制冷進(jìn)行了一系列應(yīng)用研究，取得了預(yù)想的效果。

1 制冷降溫技術(shù)

1.1 安裝環(huán)境

通過現(xiàn)場調(diào)查研究決定，在張集煤礦北翼延深軌道下山掘進(jìn)中采取安裝北京鑫源九鼎科技有限公司TS-300B煤礦井下局部制冷機(jī)組，用于井下掘進(jìn)巷道的空氣降溫。北翼延深采區(qū)是張集煤礦2014年后主要生產(chǎn)采區(qū)，2012年3月開始掘進(jìn)，巷道采用錨噴支護(hù)，北翼延深軌道下山設(shè)計(jì)長度為1900m，巷道為拱形巷道，斷面為5.2×4.2m ，截止到2013年5月10日已掘進(jìn)435m，迎頭標(biāo)高達(dá)到-830m水平。風(fēng)機(jī)前溫度29℃，掘進(jìn)巷道空氣溫度超過了31℃，必須采取降溫措施，才能生產(chǎn)。

1.2 制冷機(jī)組的組成及工作原理

現(xiàn)場安設(shè)的TS-300B煤礦井下局部制冷機(jī)組，包括壓縮機(jī)，換熱器（冷凝器和蒸發(fā)器），制冷元件（主要是節(jié)流閥），電控系統(tǒng)等四大部分組成。其工作原理是主機(jī)中的壓縮機(jī)首先將吸收過熱負(fù)荷的低壓氣態(tài)制冷劑（R407C）吸入，然后壓縮為蒸汽，這時(shí)的蒸汽不但溫度高，壓力也大，壓縮的高溫高壓蒸汽通過冷凝器將熱量傳遞給冷卻水，制冷劑的溫度下降，變成了低溫高壓液體，這種低溫高壓狀態(tài)下的制冷劑再通過膨脹閥節(jié)流，壓力得到降低，從而變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗷旌衔?，這種混合物進(jìn)入蒸發(fā)器。其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器銅管中蒸發(fā)，需要吸收大量熱量（稱為吸熱過程），從而使蒸發(fā)器內(nèi)盤形管溫度下降（制冷），掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)與蒸發(fā)器一端相連接，開動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)的高溫風(fēng)流流經(jīng)蒸發(fā)器內(nèi)盤形管，進(jìn)行冷熱交換，溫度得以持續(xù)下降，然后降溫的風(fēng)流通過風(fēng)袋被送到工作面，從而使工作面溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值以下。而吸收熱量后的制冷劑以低壓氣態(tài)再次進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)；冷卻水通過吸收制冷劑的熱量，然后進(jìn)入冷卻水箱，再通過水泵循環(huán)進(jìn)入冷卻器內(nèi)，在冷卻器的一側(cè)安設(shè)局部扇風(fēng)機(jī)，吸收的熱量被排出，冷卻水熱量釋放后再次進(jìn)入主機(jī)中的冷凝器內(nèi)，從而再次吸收制冷劑中的熱量，重復(fù)循環(huán)，達(dá)到降溫的效果。TS-300B制冷機(jī)組工作原理如圖1。

1.3 制冷機(jī)組的相關(guān)參數(shù)

1.3.1 制冷主機(jī)參數(shù)

主機(jī)型號(hào)：TS-300/ZM；制冷量：300kw；制冷劑hfc：R407C.ODP=0；外形尺寸：長度*寬度*高度=3400*820*1280mm；重量：2750kg；電機(jī)電壓：660V或1140V，50Hz；電機(jī)功率：90kw；冷凝器類型：殼管式；冷卻功率：380kw；冷卻水循環(huán)壓力：最大40bar；冷卻系統(tǒng)：循環(huán)式（循環(huán)供水）；安全控制裝置：ia（ib）-Exia（ib）dI本安型。

1.3.2 空氣蒸發(fā)器參數(shù)

蒸發(fā)器類型：TS-300/PB；制冷量：300kw；外形尺寸：長度*寬度*高度=2900*900*1050mm；重量：1600kg；風(fēng)量：10m3/s；壓降：1000Pa；制冷劑循環(huán)最大壓力：2.5MPa；噴淋噴嘴處壓力：1.6MPa。

1.3.3 冷卻器參數(shù)

蒸發(fā)-噴淋冷卻器型號(hào)：CWW-300；冷卻功率：300kw；外形尺寸：長度*寬度*高度=3550*900*1600mm；重量：1850kg；風(fēng)量：7.5m3/s；冷卻水流量：5-10kg/s（18-36m3/h）；冷卻循環(huán)最大壓力：4.0MPa；噴淋供給最大壓力：1.6MPa。

2 在現(xiàn)場中應(yīng)用實(shí)踐

2.1 制冷機(jī)組在現(xiàn)場的安設(shè)

制冷機(jī)組的具體安設(shè)位置非常關(guān)鍵，安設(shè)位置的好壞，一是牽涉到安全防爆，二是牽涉到降溫效果。三是電能消耗的大小。為此在現(xiàn)場通過比較分析，確定制冷主機(jī)安設(shè)在北翼延深軌道下山掘進(jìn)巷道局部通風(fēng)機(jī)旁側(cè)巷道處（專門設(shè)置的硐室），空氣蒸發(fā)器安設(shè)在局部通風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)風(fēng)筒中，冷卻器安設(shè)在風(fēng)機(jī)處旁側(cè)巷道中。為了更好地讓制冷劑循環(huán)，增加傳輸效果，制冷主機(jī)和空氣蒸發(fā)器間采用4寸高壓軟管來連接。同樣制冷主機(jī)和冷卻器間采用4寸鋼管來連接，這樣保證了冷卻水的循環(huán)。水箱中水要不間斷供應(yīng)，它的來源是本地區(qū)的防塵水，直接與巷道中防塵管路相連接，作為補(bǔ)水水源。多余熱水直接排放到回風(fēng)巷內(nèi)水溝內(nèi)，經(jīng)水泵排到上一水平，并流到井底水倉內(nèi)。具體安設(shè)情況如圖2所示。

2.2 現(xiàn)場調(diào)試

安裝完成后，分別請相關(guān)專家進(jìn)行調(diào)試，正式運(yùn)行的時(shí)間為2013年6月18日。經(jīng)過對(duì)溫度的實(shí)際監(jiān)測，張集礦北翼延深軌道下山掘進(jìn)工作面空氣溫度下降到24℃，軌道下山距回風(fēng)巷道入口空氣溫度下降到27℃，降溫效果顯著，掘進(jìn)巷道、掘進(jìn)工作面作業(yè)環(huán)境明顯改善，工作效率明顯的有了很大提升，有效的為礦井的安全穩(wěn)定生產(chǎn)以及職工人員的身體健康提供了安全保障。

3 結(jié)束語

3.1 通過在現(xiàn)場安裝了TS-300B型制冷設(shè)備后，設(shè)備正常運(yùn)行后，工作面氣溫條件發(fā)生很大變化，滿足了礦井空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使工作面空氣溫度下降到24℃，降溫效果明顯，空氣溫度下降了6～9℃，有效改善了井下工作地點(diǎn)的氣候條件。

3.2 造成礦井溫度較高的原因有很多，產(chǎn)生熱害的程度也大不一樣。因此，在對(duì)礦井設(shè)計(jì)降溫時(shí)，必須要結(jié)合具體的實(shí)際情況，針對(duì)具體的因素采取措施進(jìn)行降溫處理，做到經(jīng)濟(jì)有效安全。本掘進(jìn)下山采用重新構(gòu)建巷道安設(shè)制冷主機(jī)和冷卻器，其他地點(diǎn)可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，選擇已有巷道進(jìn)行安設(shè)。選取的制冷機(jī)組型號(hào)也可以是TS-400B和TS-450B，依據(jù)現(xiàn)場溫度的高低來確定。

3.3 在熱害處理方面，如果僅僅是依靠加強(qiáng)通風(fēng)這一措施來達(dá)到降低溫度的目的，效果是非常不明顯的，因此必須考慮人工制冷降溫系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]亓?xí)?礦井熱環(huán)境預(yù)測方法研究及數(shù)值模擬系統(tǒng)開發(fā)[D].山東科技大學(xué)，2010.

[2]侯建軍.高溫礦井熱環(huán)境數(shù)值模擬及熱害控制技術(shù)研究[D].河南理工大學(xué)，2010.endprint

摘 要：隨著開采深度不斷加大，許多礦井面臨高溫帶來的嚴(yán)重威脅，巷道中作業(yè)場所空氣溫度明顯超過《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，特別是掘進(jìn)作業(yè)，由于受巷道斷面的限制和局部通風(fēng)裝置的制約，供給掘進(jìn)巷道的風(fēng)量又不能明顯加大，通過加大風(fēng)量溫度下降很小，起不到應(yīng)有的降溫作用。文章采用最新的局部制冷降溫技術(shù)，在張集煤礦高溫掘進(jìn)作業(yè)地點(diǎn)安裝TS-300B型煤礦井下局部制冷機(jī)組，對(duì)如何安設(shè)和利用進(jìn)行了實(shí)地應(yīng)用研究，空氣溫度下降6～9℃，取得了良好的效果，解決了井下高溫問題。

關(guān)鍵詞：制冷降溫技術(shù)；掘進(jìn)巷道；高溫；應(yīng)用

引言

為保障礦工的身心健康和生產(chǎn)的安全進(jìn)行，我國的《礦山安全條例》規(guī)定：井下工人作業(yè)地點(diǎn)的空氣溫度，不得超過28℃，超過時(shí)應(yīng)采取降溫和其他保護(hù)措施。同時(shí)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面的空氣溫度不超過26℃，機(jī)電硐室的空氣溫度不得超過30℃，空氣溫度超過時(shí)，要采取降溫措施。

當(dāng)采掘工作面ta>30℃，機(jī)電硐室ta>34℃時(shí)，必須停止工作，采取降溫措施。

徐州礦區(qū)隨著煤炭資源的枯竭，有些礦井不得不向深度開采，工作面溫室度越來越高，特別是三河尖礦，張集礦已采到1000米以下，經(jīng)測井下出水點(diǎn)水溫及巖溫高達(dá)36～39℃，掘進(jìn)工作面空氣溫度達(dá)到31～32℃，井下局扇吸風(fēng)側(cè)空氣溫度達(dá)到26～29℃，嚴(yán)重制約著礦井安全生產(chǎn)，致使巷道掘進(jìn)無法正常進(jìn)行。

為解決地?zé)釣?zāi)害問題，曾采取加大迎頭風(fēng)量、降低機(jī)電設(shè)備散熱、縮短作業(yè)時(shí)間等非人工制冷措施，但不是解決地?zé)嵛：Φ母就緩?。由于受巷道斷面的限制和局部通風(fēng)裝置的制約，供給掘進(jìn)巷道的風(fēng)量有限，通過加大風(fēng)量溫度下降很小，通過測試掘進(jìn)巷道內(nèi)空氣溫度只降低了1℃，起不到應(yīng)有的降溫作用。下面就現(xiàn)場如何采用機(jī)械制冷進(jìn)行了一系列應(yīng)用研究，取得了預(yù)想的效果。

1 制冷降溫技術(shù)

1.1 安裝環(huán)境

通過現(xiàn)場調(diào)查研究決定，在張集煤礦北翼延深軌道下山掘進(jìn)中采取安裝北京鑫源九鼎科技有限公司TS-300B煤礦井下局部制冷機(jī)組，用于井下掘進(jìn)巷道的空氣降溫。北翼延深采區(qū)是張集煤礦2014年后主要生產(chǎn)采區(qū)，2012年3月開始掘進(jìn)，巷道采用錨噴支護(hù)，北翼延深軌道下山設(shè)計(jì)長度為1900m，巷道為拱形巷道，斷面為5.2×4.2m ，截止到2013年5月10日已掘進(jìn)435m，迎頭標(biāo)高達(dá)到-830m水平。風(fēng)機(jī)前溫度29℃，掘進(jìn)巷道空氣溫度超過了31℃，必須采取降溫措施，才能生產(chǎn)。

1.2 制冷機(jī)組的組成及工作原理

現(xiàn)場安設(shè)的TS-300B煤礦井下局部制冷機(jī)組，包括壓縮機(jī)，換熱器（冷凝器和蒸發(fā)器），制冷元件（主要是節(jié)流閥），電控系統(tǒng)等四大部分組成。其工作原理是主機(jī)中的壓縮機(jī)首先將吸收過熱負(fù)荷的低壓氣態(tài)制冷劑（R407C）吸入，然后壓縮為蒸汽，這時(shí)的蒸汽不但溫度高，壓力也大，壓縮的高溫高壓蒸汽通過冷凝器將熱量傳遞給冷卻水，制冷劑的溫度下降，變成了低溫高壓液體，這種低溫高壓狀態(tài)下的制冷劑再通過膨脹閥節(jié)流，壓力得到降低，從而變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗷旌衔?，這種混合物進(jìn)入蒸發(fā)器。其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器銅管中蒸發(fā)，需要吸收大量熱量（稱為吸熱過程），從而使蒸發(fā)器內(nèi)盤形管溫度下降（制冷），掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)與蒸發(fā)器一端相連接，開動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)的高溫風(fēng)流流經(jīng)蒸發(fā)器內(nèi)盤形管，進(jìn)行冷熱交換，溫度得以持續(xù)下降，然后降溫的風(fēng)流通過風(fēng)袋被送到工作面，從而使工作面溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值以下。而吸收熱量后的制冷劑以低壓氣態(tài)再次進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)；冷卻水通過吸收制冷劑的熱量，然后進(jìn)入冷卻水箱，再通過水泵循環(huán)進(jìn)入冷卻器內(nèi)，在冷卻器的一側(cè)安設(shè)局部扇風(fēng)機(jī)，吸收的熱量被排出，冷卻水熱量釋放后再次進(jìn)入主機(jī)中的冷凝器內(nèi)，從而再次吸收制冷劑中的熱量，重復(fù)循環(huán)，達(dá)到降溫的效果。TS-300B制冷機(jī)組工作原理如圖1。

1.3 制冷機(jī)組的相關(guān)參數(shù)

1.3.1 制冷主機(jī)參數(shù)

主機(jī)型號(hào)：TS-300/ZM；制冷量：300kw；制冷劑hfc：R407C.ODP=0；外形尺寸：長度*寬度*高度=3400*820*1280mm；重量：2750kg；電機(jī)電壓：660V或1140V，50Hz；電機(jī)功率：90kw；冷凝器類型：殼管式；冷卻功率：380kw；冷卻水循環(huán)壓力：最大40bar；冷卻系統(tǒng)：循環(huán)式（循環(huán)供水）；安全控制裝置：ia（ib）-Exia（ib）dI本安型。

1.3.2 空氣蒸發(fā)器參數(shù)

蒸發(fā)器類型：TS-300/PB；制冷量：300kw；外形尺寸：長度*寬度*高度=2900*900*1050mm；重量：1600kg；風(fēng)量：10m3/s；壓降：1000Pa；制冷劑循環(huán)最大壓力：2.5MPa；噴淋噴嘴處壓力：1.6MPa。

1.3.3 冷卻器參數(shù)

蒸發(fā)-噴淋冷卻器型號(hào)：CWW-300；冷卻功率：300kw；外形尺寸：長度*寬度*高度=3550*900*1600mm；重量：1850kg；風(fēng)量：7.5m3/s；冷卻水流量：5-10kg/s（18-36m3/h）；冷卻循環(huán)最大壓力：4.0MPa；噴淋供給最大壓力：1.6MPa。

2 在現(xiàn)場中應(yīng)用實(shí)踐

2.1 制冷機(jī)組在現(xiàn)場的安設(shè)

制冷機(jī)組的具體安設(shè)位置非常關(guān)鍵，安設(shè)位置的好壞，一是牽涉到安全防爆，二是牽涉到降溫效果。三是電能消耗的大小。為此在現(xiàn)場通過比較分析，確定制冷主機(jī)安設(shè)在北翼延深軌道下山掘進(jìn)巷道局部通風(fēng)機(jī)旁側(cè)巷道處（專門設(shè)置的硐室），空氣蒸發(fā)器安設(shè)在局部通風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)風(fēng)筒中，冷卻器安設(shè)在風(fēng)機(jī)處旁側(cè)巷道中。為了更好地讓制冷劑循環(huán)，增加傳輸效果，制冷主機(jī)和空氣蒸發(fā)器間采用4寸高壓軟管來連接。同樣制冷主機(jī)和冷卻器間采用4寸鋼管來連接，這樣保證了冷卻水的循環(huán)。水箱中水要不間斷供應(yīng)，它的來源是本地區(qū)的防塵水，直接與巷道中防塵管路相連接，作為補(bǔ)水水源。多余熱水直接排放到回風(fēng)巷內(nèi)水溝內(nèi)，經(jīng)水泵排到上一水平，并流到井底水倉內(nèi)。具體安設(shè)情況如圖2所示。

2.2 現(xiàn)場調(diào)試

安裝完成后，分別請相關(guān)專家進(jìn)行調(diào)試，正式運(yùn)行的時(shí)間為2013年6月18日。經(jīng)過對(duì)溫度的實(shí)際監(jiān)測，張集礦北翼延深軌道下山掘進(jìn)工作面空氣溫度下降到24℃，軌道下山距回風(fēng)巷道入口空氣溫度下降到27℃，降溫效果顯著，掘進(jìn)巷道、掘進(jìn)工作面作業(yè)環(huán)境明顯改善，工作效率明顯的有了很大提升，有效的為礦井的安全穩(wěn)定生產(chǎn)以及職工人員的身體健康提供了安全保障。

3 結(jié)束語

3.1 通過在現(xiàn)場安裝了TS-300B型制冷設(shè)備后，設(shè)備正常運(yùn)行后，工作面氣溫條件發(fā)生很大變化，滿足了礦井空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使工作面空氣溫度下降到24℃，降溫效果明顯，空氣溫度下降了6～9℃，有效改善了井下工作地點(diǎn)的氣候條件。

3.2 造成礦井溫度較高的原因有很多，產(chǎn)生熱害的程度也大不一樣。因此，在對(duì)礦井設(shè)計(jì)降溫時(shí)，必須要結(jié)合具體的實(shí)際情況，針對(duì)具體的因素采取措施進(jìn)行降溫處理，做到經(jīng)濟(jì)有效安全。本掘進(jìn)下山采用重新構(gòu)建巷道安設(shè)制冷主機(jī)和冷卻器，其他地點(diǎn)可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，選擇已有巷道進(jìn)行安設(shè)。選取的制冷機(jī)組型號(hào)也可以是TS-400B和TS-450B，依據(jù)現(xiàn)場溫度的高低來確定。

3.3 在熱害處理方面，如果僅僅是依靠加強(qiáng)通風(fēng)這一措施來達(dá)到降低溫度的目的，效果是非常不明顯的，因此必須考慮人工制冷降溫系統(tǒng)的應(yīng)用。

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