范新榮

（江投集團(tuán)安源煤業(yè)有限公司尚莊煤礦，江西 豐城 331100）

引言：我國現(xiàn)行的煤礦安全規(guī)定要求，巷道掘進(jìn)作業(yè)時(shí)必須將采掘作業(yè)面環(huán)境溫度控制在28℃以下，若超過則應(yīng)采取降溫措施。而目前掘進(jìn)巷道中的環(huán)境溫度通?？梢赃_(dá)到30℃以上，因此，需要運(yùn)用制冷降溫技術(shù)，將溫度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以降低環(huán)境溫度因素對掘進(jìn)施工帶來的影響，提升煤礦生產(chǎn)力水平。

一、案例概況

該巷道掘進(jìn)工程位于南方區(qū)域，地下水資源豐沛。掘進(jìn)巷道的截面積為8.1m2、通風(fēng)形式為單一壓入、出風(fēng)量為3.2m3/s。待掘進(jìn)深度達(dá)到280m 時(shí)，在東區(qū)熱能的作用下，掘進(jìn)作業(yè)環(huán)境溫度迅速升高，形成了高溫掘進(jìn)面熱害，嚴(yán)重影響了掘進(jìn)作業(yè)進(jìn)度，因此，為了順利消除熱害，工作者對當(dāng)前的熱害情況進(jìn)行了檢測分析，以更加細(xì)致的了解熱害情況，分析出制冷降溫需求，保證后續(xù)制冷降溫技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性[1]。在檢測分析中，研究者采用布點(diǎn)檢測的方式，分別對巷道的風(fēng)流、巖石內(nèi)壁、地下水進(jìn)行了溫度檢測。其中，檢測點(diǎn)布置如圖1、檢測結(jié)果表如表1。

圖1 檢測點(diǎn)布置圖

表1 檢測結(jié)果表

二、制冷降溫技術(shù)的應(yīng)用分析

（一）制冷降溫技術(shù)選用

通常來說，技術(shù)類型選擇是制冷降溫技術(shù)應(yīng)用的第一個(gè)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，能夠用于高溫掘進(jìn)巷道作業(yè)中的制冷降溫技術(shù)，總體上可以歸結(jié)為兩類，即非機(jī)械類、空調(diào)制冷類。其中，非機(jī)械類制冷降溫技術(shù)包括通風(fēng)降溫、水噴霧降溫、溶液除濕降溫、熱源控制降溫等，此類制冷降溫技術(shù)的主要優(yōu)勢是使用成本低，但其制冷效果、制冷范圍均比較有限。而空調(diào)制冷類制冷降溫技術(shù)，是指通過在巷道中設(shè)置空調(diào)機(jī)組，并利用機(jī)組的循環(huán)制冷運(yùn)作，來達(dá)到降溫效果的制冷降溫技術(shù)，此類技術(shù)的制冷效果較好，但建設(shè)成本較高，工作者需根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的技術(shù)類型，以保證技術(shù)應(yīng)用效果。對于本案例工程來說，首先，根據(jù)上述檢測結(jié)果，巷道環(huán)境溫度已經(jīng)超過了規(guī)定提出的28℃，因此，必須要使用制冷降溫技術(shù)，同時(shí)，目前巷道掘進(jìn)作業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用了非機(jī)械類技術(shù)中的通風(fēng)技術(shù)，但風(fēng)溫依然能達(dá)到28℃以上，且巷道區(qū)域的地下水豐沛，大規(guī)模的技術(shù)建設(shè)周期過長、成本也比較高，因此，綜合考慮上述因素，工作者提出了運(yùn)用采用空調(diào)、非機(jī)械制冷降溫技術(shù)相結(jié)合的方式，在原有通風(fēng)設(shè)施壓氣式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)局部壓氣空調(diào)器制冷系統(tǒng)，然后通過冷風(fēng)通風(fēng)來進(jìn)行降溫，由此既能達(dá)到有效降溫，還可以壓縮成本、提高技術(shù)應(yīng)用前期建設(shè)效率。

（二）明確技術(shù)應(yīng)用原理

在降溫制冷技術(shù)的應(yīng)用中，待技術(shù)選用完畢后，還要明確技術(shù)的應(yīng)用原理，為后續(xù)的技術(shù)應(yīng)用建設(shè)提供依據(jù)。根據(jù)上述技術(shù)選用結(jié)果，在本工程中的制冷降溫技術(shù)應(yīng)用原理可以被闡釋為，借助空調(diào)冷卻設(shè)施，以換熱的方式，在新風(fēng)被壓入巷道空間內(nèi)之前，對新風(fēng)進(jìn)行降溫，然后將廢熱經(jīng)由回風(fēng)井排出地面，由此降低巷道空間內(nèi)的溫度。在該技術(shù)應(yīng)用原理下，應(yīng)用此項(xiàng)制冷降溫技術(shù)時(shí)，不需要工作者布設(shè)大規(guī)模的空調(diào)機(jī)組，這不僅降低了前期的技術(shù)應(yīng)用費(fèi)用，也壓縮了后續(xù)的技術(shù)運(yùn)維成本，因此，從整體上來看，此技術(shù)具有足夠的應(yīng)用合理性。

（三）確定技術(shù)設(shè)備參數(shù)

在技術(shù)應(yīng)用中，待明確技術(shù)應(yīng)用原理后，還要結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一套完整的技術(shù)應(yīng)用方案，然后按照該方案逐步落實(shí)技術(shù)操作，以保證技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性。一般來說，技術(shù)應(yīng)用方案主要包括，技術(shù)設(shè)備參數(shù)設(shè)置、技術(shù)設(shè)備布置、技術(shù)設(shè)備調(diào)試等內(nèi)容。其中，在技術(shù)設(shè)備參數(shù)設(shè)置上，工作者需要根據(jù)當(dāng)前的巷道制冷需求，以及現(xiàn)有設(shè)施系統(tǒng)情況，進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的設(shè)置，再基于此進(jìn)行設(shè)備的選用和購置。在案例工程中，技術(shù)所需的設(shè)備主要包括，空調(diào)主機(jī)、蒸發(fā)器、雙層隔熱風(fēng)筒等，而檢測結(jié)果顯示，巷道內(nèi)的風(fēng)流雖然能夠帶走一部分熱量，但依然存在較多的熱量積累點(diǎn)，加之巷道的截面積較大，所以，總體來說，巷道的降溫需求較大。為此，工作者將技術(shù)設(shè)備參數(shù)設(shè)置為，空調(diào)主機(jī)制冷量8～200kW、蒸發(fā)器送風(fēng)量0.5～4m3/s，供冷量7.5kW、雙層隔熱風(fēng)筒長度15m/節(jié)，配套隔熱材料的傳熱系數(shù)為0.029W/（m2·℃）。通常來說，按照上述參數(shù)選擇設(shè)備，進(jìn)行降溫制冷技術(shù)的實(shí)施，就基本可以滿足巷道降溫需求。

（四）技術(shù)設(shè)備布設(shè)

在技術(shù)設(shè)備布設(shè)中，需根據(jù)技術(shù)作用原理，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行合理化的設(shè)備布設(shè)，由此為技術(shù)的應(yīng)用提供良好的運(yùn)行承載，增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用效果。在案例工程的技術(shù)應(yīng)用中，按照實(shí)際情況、技術(shù)作用原理，需設(shè)置一個(gè)風(fēng)機(jī)硐室于離巷道20m 處的入風(fēng)側(cè)，并在兩者之間設(shè)置一個(gè)空調(diào)硐室，然后在該硐室內(nèi)，布設(shè)空調(diào)主機(jī)，由此即可運(yùn)用主機(jī)中的空氣壓縮機(jī)，將空氣壓縮，再送入冷卻器中冷卻。在冷卻器的布設(shè)中，需用輸冷管道，連接空調(diào)蒸發(fā)器，以便于利用輸冷管道承載載冷劑，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)硐室內(nèi)空氣的換熱處理，降低空氣溫度。此時(shí)，借助風(fēng)機(jī)的作用力，即可將低溫空氣送入到掘進(jìn)巷道中。此外，還要為空調(diào)主機(jī)換熱器，設(shè)置一個(gè)廢熱排除通道，并將該通道與原有的污風(fēng)回風(fēng)側(cè)相連，以借助回風(fēng)井，將廢熱排出巷道，達(dá)到制冷降溫的效果，實(shí)現(xiàn)技術(shù)設(shè)備的布設(shè)?？傮w來說，該設(shè)備布置效果如圖2。

圖2 技術(shù)設(shè)備布設(shè)圖

（五）技術(shù)設(shè)備調(diào)試

在技術(shù)應(yīng)用中，為了保證技術(shù)的順暢運(yùn)行，待技術(shù)承載設(shè)備體系布設(shè)完畢后，還要對該設(shè)備體系進(jìn)行調(diào)試，確認(rèn)設(shè)備性能、布設(shè)操作無問題后，即可正式進(jìn)行設(shè)備運(yùn)作，完成技術(shù)的應(yīng)用。在此過程中，要先檢查設(shè)備的管線連接、連接件等部分是否布設(shè)完畢，是否存在表觀上的布設(shè)問題，并及時(shí)加以修正。待確認(rèn)整體布設(shè)成果不存在表觀問題后，就可以進(jìn)行技術(shù)設(shè)備的試運(yùn)行，同時(shí)，也要通過布點(diǎn)觀測的方式，測定試運(yùn)行期間的降溫情況，判斷技術(shù)是否產(chǎn)生效用，以便于對設(shè)備性能、布設(shè)上存在的問題，予以協(xié)調(diào)、處理，保證技術(shù)應(yīng)用效果[2]。

三、技術(shù)應(yīng)用案例討論

在技術(shù)應(yīng)用中，工作者進(jìn)行了定點(diǎn)溫控效果測定，測定結(jié)果如表2，對比應(yīng)用降溫制冷技術(shù)之前的檢測結(jié)果，可以看出，上述技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的落實(shí)效果較好，因此，在后續(xù)的掘進(jìn)巷道降溫制冷技術(shù)應(yīng)用中，也可以考慮運(yùn)用上述環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)實(shí)施，以確保降溫制冷技術(shù)的應(yīng)用效果順利達(dá)到預(yù)期。

表2 應(yīng)用降溫制冷技術(shù)后的溫度檢測結(jié)果表

結(jié)論：綜上所述，增強(qiáng)制冷降溫技術(shù)的應(yīng)用效果，可以改善掘進(jìn)巷道的高溫環(huán)境現(xiàn)狀。在掘進(jìn)巷道作業(yè)中，有效落實(shí)各項(xiàng)降溫制冷技術(shù)措施，能夠提高降溫效率、保持降溫效果、維護(hù)作業(yè)人員的身體健康、為煤礦生產(chǎn)作業(yè)提供良好條件，從而獲得更好的掘進(jìn)巷道作業(yè)效果。