焦博朋

（陜西省延安市黃陵二號(hào)煤礦 陜西延安 727307）

目前，我國(guó)煤礦產(chǎn)量越來(lái)越高，一定程度上增加了礦井開(kāi)采深度，而且礦井采掘機(jī)械化水平也得到了明顯飛躍，進(jìn)一步加劇礦井熱害現(xiàn)象，所以對(duì)深部礦井生產(chǎn)產(chǎn)生了很大的影響，很難確保高效化生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。在煤炭資源開(kāi)采方面，其深部發(fā)展趨勢(shì)愈發(fā)顯著，在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，井工開(kāi)采非常常見(jiàn)，由于礦井熱害越來(lái)越嚴(yán)重化，所以對(duì)井下作業(yè)人員的人身安全產(chǎn)生了一定的威脅，基于高溫高濕環(huán)境，很難將礦井作業(yè)人員生產(chǎn)效率提升上來(lái)。所以高溫?zé)岷?wèn)題，已經(jīng)成為了煤炭企業(yè)共同關(guān)注的話(huà)題之一。

一、井下局部制冷降溫技術(shù)

（一）技術(shù)原理

在井下采煤工作面局部降溫系統(tǒng)工作過(guò)程中，“蒸發(fā)吸熱、冷凝放熱”原理得到了廣泛應(yīng)用。制冷機(jī)組在做功方面，主要借助于壓縮機(jī)來(lái)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)后的制冷劑向高溫高壓氣體的順利壓縮和轉(zhuǎn)化，對(duì)于壓縮后的制冷劑來(lái)說(shuō)，在進(jìn)入冷凝器以后，在與冷卻水熱交換的影響下，可以實(shí)現(xiàn)冷凝放熱，借助膨脹閥節(jié)流降壓，可以為冷凝后的制冷劑液體進(jìn)入蒸發(fā)器與進(jìn)風(fēng)的熱交換創(chuàng)造有力條件，對(duì)空氣中的熱量進(jìn)行蒸發(fā)吸收，從而不斷提高降溫效果。空氣中的水分在與露點(diǎn)溫度相符的情況下，可以迅速凝結(jié)，經(jīng)水管排出可以將降低濕度的目標(biāo)得到完成[1]。在吸入壓縮機(jī)壓縮完蒸發(fā)后的制冷劑后，可以使循環(huán)過(guò)程得以完成。在制冷劑中的熱量被冷凝器中冷卻水吸收后，借助冷卻水管，可以為排至回風(fēng)巷中的冷卻器創(chuàng)造條件，冷卻器中回風(fēng)可以對(duì)冷卻水中的熱量予以汲取，然后排至地面，冷卻后的冷水經(jīng)過(guò)不斷循環(huán)可以達(dá)到冷戰(zhàn)中的冷凝器，然后促進(jìn)與制冷劑熱交換的順利進(jìn)行。圖1為制冷機(jī)工作面原理圖：

圖1 制冷機(jī)工作原理圖

（二）井下局部降溫系統(tǒng)組成和參數(shù)

一般來(lái)說(shuō)，制冷、輸冷以及排熱，是井下局部移動(dòng)制冷降溫系統(tǒng)的重要構(gòu)成，通過(guò)對(duì)移動(dòng)式降溫設(shè)備的應(yīng)用，其構(gòu)成主要包括制冷主機(jī)和冷凝器等。

排熱部分。在蒸發(fā)器吸熱后，壓縮機(jī)在低壓氣態(tài)制冷劑的幫助下，可以使高壓高溫蒸汽壓縮而成，再將其輸送到冷凝器，并實(shí)現(xiàn)熱量向冷卻水的迅速傳遞，借助保溫管道，可以使冷卻水迅速排到冷卻水箱之中，再借助冷卻水循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)在排熱冷卻器內(nèi)的順利傳送，并給予循環(huán)吸熱和放熱一定的保障。在排熱冷卻器一端，應(yīng)對(duì)對(duì)旋局扇進(jìn)行安裝，為工作面回風(fēng)壓進(jìn)冷卻器提供便利性，由于冷卻水可以對(duì)冷凝熱進(jìn)行釋放，所以可以順利排到地面。

制冷部分?；诘蜏馗邏阂暯?，制冷劑在膨脹閥節(jié)流的狀態(tài)下，可以為進(jìn)入蒸發(fā)器創(chuàng)造有力條件，在蒸發(fā)吸熱后，由于進(jìn)入壓縮機(jī)的次數(shù)為兩次，所以高壓高溫蒸汽被壓縮而成，然后在工作裝置中的冷凝器中，可以將冷凝排熱功能發(fā)揮出來(lái)，從而確保循環(huán)制冷目標(biāo)的順利達(dá)成。

輸冷部分。借助蒸發(fā)器，工作面機(jī)巷風(fēng)筒的風(fēng)流的放熱性能顯著，在達(dá)到降低溫度的要求后[2]，可以在工作面實(shí)現(xiàn)順利傳送，從而將工作面風(fēng)流溫度的降低水平提升上來(lái)。

二、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

（一）工作面溫度情況

以某地煤礦Ⅱ020203綜放工作面為例，2＃煤層為所采的主要煤層。結(jié)合相關(guān)地質(zhì)勘探報(bào)告了解到，分析20個(gè)測(cè)溫鉆孔資料，其孔底溫度在高于31℃，其中，15個(gè)鉆孔的孔底溫度均高于37℃，在測(cè)溫鉆孔中占據(jù)75%。該煤礦具有高產(chǎn)性質(zhì)，所以具有明顯的生產(chǎn)自動(dòng)化水平，在現(xiàn)場(chǎng)溫度影響方面，設(shè)備運(yùn)行散熱為重要一大因素。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，Ⅱ020203采煤工作面風(fēng)量1分鐘為1000m3，相對(duì)濕度最低為94%，最高為100%。

（二）實(shí)施過(guò)程

首先，制冷站位置。在工作面運(yùn)輸巷與工作面進(jìn)風(fēng)口距離合理位置處，應(yīng)加強(qiáng)制冷站的設(shè)置，其最佳位置為300m左右，在站內(nèi)，分別對(duì)TS-450ZM主機(jī)和TS-450PB蒸發(fā)器進(jìn)行安裝，其中，1臺(tái)制冷機(jī)作用于機(jī)電列車(chē)[3]，這在降溫方面得到了充分體現(xiàn)，1臺(tái)機(jī)組借助風(fēng)筒，可以為冷風(fēng)傳送到工作面進(jìn)風(fēng)口對(duì)回采面創(chuàng)造條件，從而確保降溫效果的穩(wěn)步提升。

其次，管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)制冷系統(tǒng)要求水量等進(jìn)行分析，循環(huán)水管路通過(guò)對(duì)母管制的應(yīng)用，母管、支管分別對(duì)Φ200mm、Φ100mm無(wú)縫鋼管進(jìn)行選擇，針對(duì)于熱水管道，隔熱處理非常有必要。此外，在管路鋪設(shè)路線(xiàn)中，先由制冷站開(kāi)始，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸2＃聯(lián)絡(luò)巷口、2＃聯(lián)絡(luò)巷等，最后到達(dá)Ⅱ020203回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷。

最后，通風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)該套制冷降溫系統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，其構(gòu)成主要包括熱風(fēng)排放和冷風(fēng)輸送，從該煤礦井下通風(fēng)情況出發(fā)，在制冷站與蒸發(fā)器，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)旋風(fēng)機(jī)的應(yīng)用，確保降溫輸冷系統(tǒng)的順利構(gòu)建。在采空區(qū)側(cè)，應(yīng)加強(qiáng)擋風(fēng)簾的設(shè)置，將采面供風(fēng)量提升上來(lái)，并對(duì)冷風(fēng)在采空區(qū)的損失程度進(jìn)行控制。

應(yīng)用效果

在該降溫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際測(cè)量該煤礦綜放工作面現(xiàn)場(chǎng)溫度，其工作面下口溫度最低為23℃，與最高溫度相差并不大。工作面上口溫度最低為30℃，與最高溫度相差也不大。同時(shí)，經(jīng)過(guò)半年后的實(shí)測(cè)，工作面進(jìn)風(fēng)下口、上口最低溫度分別為24℃、28℃[4]。由于季節(jié)變化明顯對(duì)工作面溫度的影響程度較高，冬季和夏季溫差最高為2℃。

對(duì)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，工作面的溫度平均降低3℃，通過(guò)制冷機(jī)在工作面中的使用，可以大大提高降溫和除濕效果，進(jìn)一步改善作業(yè)環(huán)境舒適度。在降溫的幫助下，可以對(duì)高溫?zé)岷Φ膰?yán)重性進(jìn)行控制，以免過(guò)渡威脅到作業(yè)人員的人身安全，并給予工作面良好的作業(yè)環(huán)境一定的保障，從而確保勞動(dòng)生產(chǎn)效率的穩(wěn)步提升。

三、結(jié)束語(yǔ)

由于一些煤層具有易自燃性質(zhì)，自然發(fā)火期并不長(zhǎng)，在工作面回采區(qū)域內(nèi)，散熱現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，再加上一些影響因素的出現(xiàn)，極容易升高采煤工作面的溫度，這對(duì)于礦井的正常開(kāi)采產(chǎn)生了很大影響，甚至對(duì)礦工的人身安全產(chǎn)生威脅。而借助井下局部降溫技術(shù)，不僅可以確保工作面熱害問(wèn)題得到解決，而且還可以滿(mǎn)足積累經(jīng)驗(yàn)和提供依據(jù)等要求，從而構(gòu)建安全、高效的采煤工作面的生產(chǎn)環(huán)境。