局部降溫系統在掘進工作面的應用

李東良

摘 要：文章針對徐莊煤礦-750西大巷在掘進過程中存在高溫熱害的實際情況，分析了高溫原因，提出了采用局部降溫裝置進行降溫的措施，取得了顯著效果。

關鍵詞：掘進；高溫熱害；局部降溫

中圖分類號：TD727 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0131-03

1 概況

大屯煤電公司徐莊煤礦，是一座設計生產能力90萬t/a大型礦井。礦井現有3個生產采區，其中，-750m水平正處于開拓中。-750西大巷掘進期間回風溫度高達31℃，空氣相對濕度達到96%左右，造成作業環境潮濕悶熱，嚴重危害工人的身體健康和作業安全。為此，安裝局部降溫裝置就顯得尤為必要。

2 -750西大巷掘進期間高溫原因分析

通過對-750西大巷掘進期間溫度的測定，經整理分析后認為，造成掘進工作面溫度偏高的主要原因有以下幾個方面：

（1）由于巷道位于-750m，屬于礦井深部，圍巖放熱是造成工作面回風溫度偏高的主要原因。

（2）采用局部通風機供風，通風距離長，盡管采用了大功率局扇（FBDNO6/2×18.5kW）供風，但風筒內風流不斷被加熱升溫，使得迎頭出風溫度在28℃，是造成迎頭作業地點溫度偏高的重要原因。-750西大巷掘進期間通風系統圖如圖1所示：

（3）機電設備放熱，掘進工作面的電器設備所產生的熱能散發到風流中，對風流有較為明顯的升溫作用。

（4）巷道內防塵灑水使得空氣濕度加大，造成人體的汗液不能及時蒸發，人體感覺悶熱難耐，容易造成疲勞。

3 降溫裝置的應用

由于采用加大風量等常規措施沒有達到很好的降溫效果，相反，風速過大還會造成迎頭粉塵的二次飛揚，惡化作業環境，因此必須采用機械降溫方式來實現降溫。

3.1 降溫裝置主要構成及工藝流程

目前降溫系統分為井下集中制冷系統和制冷機局部降溫系統，前者應用于全礦井下高溫點，范圍廣，投資大；后者采用局部制冷，針對性強，投資小，效果明顯。-750西大巷掘進工作面屬于局部地點，因此采用后者進行制冷降溫，礦井采用的是波蘭產TS-300B型煤礦井下用制冷裝置。

3.1.1 主要構成

制冷機組主要由三部分構成，分別為工作裝置、蒸發器、排熱冷卻器。其工作原理如圖2所示：

工作裝置中的壓縮機將吸收過熱負荷的低壓氣態制冷劑吸入并壓縮為高壓高溫蒸汽，通過工作裝置中的冷凝器將熱量傳遞給冷卻水，同時制冷劑變為低溫高壓液體，而后低溫高壓狀態下的制冷劑通過膨脹閥節流，變為低溫低壓氣液兩相混合物進入蒸發器，其中的液態制冷劑在蒸發器銅管中蒸發制冷（吸熱），而安裝于蒸發器一端的局扇則不斷吸入周圍環境中的熱空氣與蒸發器內銅質盤管間進行冷熱交換，從而達到降低溫度的目的。吸收熱負荷后的制冷劑以低壓氣態進入壓縮機再次進行循環。

吸收過制冷劑熱量的冷卻水進入冷卻水箱，通過水循環泵進入排熱冷卻器內，通過安裝于排熱冷卻器一側的局扇將熱量排出，而后再次進入工作裝置中的冷凝器內吸收制冷劑所帶來的熱量。

3.1.2 降溫系統工藝流程

（1）系統工藝流程主要由制冷、輸冷、排熱三部分組成。

（2）排熱：壓縮機將在蒸發器內吸熱后的低壓氣態制冷劑吸入并壓縮為高壓高溫蒸汽，送入工作裝置中的冷凝器將熱量傳遞給冷卻水，冷卻水可以經由保溫管排往地面（此種方式為開式降溫），也可以通過管路進入排熱冷卻器，經散熱冷卻后，再次進入主機進行冷卻，往復循環（此種方式為閉式降

溫）。根據井下現場條件，礦井采用后者進行排熱。

（3）制冷：低溫高壓狀態下的制冷劑（R407c）通過膨脹閥節流進入蒸發器中蒸發吸熱（制冷，使流過蒸發器盤管外的風溫降低）后，再次進入壓縮機并壓縮為高壓高溫液體，進入工作裝置中的冷凝器再次冷凝排熱，實現循環制冷。

（4）輸冷：風筒內的風流在通過蒸發器時放熱（吸冷）后，溫度降低，并被送到掘進工作面迎頭，達到降溫的目的，如圖3所示：

3.2 降溫裝置的安裝與應用

3.2.1 安裝地點情況

安裝位置為-750西軌道大巷和皮帶大巷兩個掘進工作面。-750西軌道大巷（半圓拱）凈寬4.6m，中高3.9m，斷面15.97m2，巷道總工程量為5500m，現已施工3350m，剩余2150m。-750西皮帶大巷（半圓拱）凈寬4.2m，中高3.6m，斷面13.22m2，巷道總工程量為5500m，現已施工2440m，剩余2060m。

3.2.2 設備安裝布置

安裝如圖4所示，分別在750西軌道（皮帶）大巷掘進迎頭內各安裝一套主機及冷卻器，在回風方向（750西皮帶大巷內）各安裝兩套蒸發器、水箱等裝置，對主機水循環系統進行冷卻，把進行熱交換后的高溫熱風流直接引入回風巷，然后排出地面，從而實現降溫的目的。

4 降溫效果分析

4.1 溫度測定情況

降溫設備安裝完畢后，對-750西軌道（皮帶）大巷的溫度進行測定，其結果如表1、表2。

4.2 效果分析

由于季節的原因，可能受到地面氣溫變化的影響，7、8月份礦井所在地的氣溫較高，井下熱害較嚴重。通過實測可以看出，開啟制冷機后巷道各測點處溫度降低較明顯，平均降低5℃左右。尤其對濕度的降低最為顯著，對提高人體舒適感，提高勞動作業效率。保證安全生產，作用明顯。

參考文獻：

[1]吳中立.礦井通風與安全[M].北京：中國礦業大學出版社，1989：50-245.

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