局部降温系统在掘进工作面的应用

李东良

摘 要：文章针对徐庄煤矿-750西大巷在掘进过程中存在高温热害的实际情况，分析了高温原因，提出了采用局部降温装置进行降温的措施，取得了显著效果。

关键词：掘进；高温热害；局部降温

中图分类号：TD727 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）25-0131-03

1 概况

大屯煤电公司徐庄煤矿，是一座设计生产能力90万t/a大型矿井。矿井现有3个生产采区，其中，-750m水平正处于开拓中。-750西大巷掘进期间回风温度高达31℃，空气相对湿度达到96%左右，造成作业环境潮湿闷热，严重危害工人的身体健康和作业安全。为此，安装局部降温装置就显得尤为必要。

2 -750西大巷掘进期间高温原因分析

通过对-750西大巷掘进期间温度的测定，经整理分析后认为，造成掘进工作面温度偏高的主要原因有以下几个方面：

（1）由于巷道位于-750m，属于矿井深部，围岩放热是造成工作面回风温度偏高的主要原因。

（2）采用局部通风机供风，通风距离长，尽管采用了大功率局扇（FBDNO6/2×18.5kW）供风，但風筒内风流不断被加热升温，使得迎头出风温度在28℃，是造成迎头作业地点温度偏高的重要原因。-750西大巷掘进期间通风系统图如图1所示：

（3）机电设备放热，掘进工作面的电器设备所产生的热能散发到风流中，对风流有较为明显的升温作用。

（4）巷道内防尘洒水使得空气湿度加大，造成人体的汗液不能及时蒸发，人体感觉闷热难耐，容易造成疲劳。

3 降温装置的应用

由于采用加大风量等常规措施没有达到很好的降温效果，相反，风速过大还会造成迎头粉尘的二次飞扬，恶化作业环境，因此必须采用机械降温方式来实现降温。

3.1 降温装置主要构成及工艺流程

目前降温系统分为井下集中制冷系统和制冷机局部降温系统，前者应用于全矿井下高温点，范围广，投资大；后者采用局部制冷，针对性强，投资小，效果明显。-750西大巷掘进工作面属于局部地点，因此采用后者进行制冷降温，矿井采用的是波兰产TS-300B型煤矿井下用制冷装置。

3.1.1 主要构成

制冷机组主要由三部分构成，分别为工作装置、蒸发器、排热冷却器。其工作原理如图2所示：

工作装置中的压缩机将吸收过热负荷的低压气态制冷剂吸入并压缩为高压高温蒸汽，通过工作装置中的冷凝器将热量传递给冷却水，同时制冷剂变为低温高压液体，而后低温高压状态下的制冷剂通过膨胀阀节流，变为低温低压气液两相混合物进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器铜管中蒸发制冷（吸热），而安装于蒸发器一端的局扇则不断吸入周围环境中的热空气与蒸发器内铜质盘管间进行冷热交换，从而达到降低温度的目的。吸收热负荷后的制冷剂以低压气态进入压缩机再次进行循环。

吸收过制冷剂热量的冷却水进入冷却水箱，通过水循环泵进入排热冷却器内，通过安装于排热冷却器一侧的局扇将热量排出，而后再次进入工作装置中的冷凝器内吸收制冷剂所带来的热量。

3.1.2 降温系统工艺流程

（1）系统工艺流程主要由制冷、输冷、排热三部分组成。

（2）排热：压缩机将在蒸发器内吸热后的低压气态制冷剂吸入并压缩为高压高温蒸汽，送入工作装置中的冷凝器将热量传递给冷却水，冷却水可以经由保温管排往地面（此种方式为开式降温），也可以通过管路进入排热冷却器，经散热冷却后，再次进入主机进行冷却，往复循环（此种方式为闭式降

温）。根据井下现场条件，矿井采用后者进行排热。

（3）制冷：低温高压状态下的制冷剂（R407c）通过膨胀阀节流进入蒸发器中蒸发吸热（制冷，使流过蒸发器盘管外的风温降低）后，再次进入压缩机并压缩为高压高温液体，进入工作装置中的冷凝器再次冷凝排热，实现循环制冷。

（4）输冷：风筒内的风流在通过蒸发器时放热（吸冷）后，温度降低，并被送到掘进工作面迎头，达到降温的目的，如图3所示：

3.2 降温装置的安装与应用

3.2.1 安装地点情况

安装位置为-750西轨道大巷和皮带大巷两个掘进工作面。-750西轨道大巷（半圆拱）净宽4.6m，中高3.9m，断面15.97m2，巷道总工程量为5500m，现已施工3350m，剩余2150m。-750西皮带大巷（半圆拱）净宽4.2m，中高3.6m，断面13.22m2，巷道总工程量为5500m，现已施工2440m，剩余2060m。

3.2.2 设备安装布置

安装如图4所示，分别在750西轨道（皮带）大巷掘进迎头内各安装一套主机及冷却器，在回风方向（750西皮带大巷内）各安装两套蒸发器、水箱等装置，对主机水循环系统进行冷却，把进行热交换后的高温热风流直接引入回风巷，然后排出地面，从而实现降温的目的。

4 降温效果分析

4.1 温度测定情况

降温设备安装完毕后，对-750西轨道（皮带）大巷的温度进行测定，其结果如表1、表2。

4.2 效果分析

由于季节的原因，可能受到地面气温变化的影响，7、8月份矿井所在地的气温较高，井下热害较严重。通过实测可以看出，开启制冷机后巷道各测点处温度降低较明显，平均降低5℃左右。尤其对湿度的降低最为显著，对提高人体舒适感，提高劳动作业效率。保证安全生产，作用明显。

参考文献：

[1]吴中立.矿井通风与安全[M].北京：中国矿业大学出版社，1989：50-245.

[2]杨丽，陈宁，刘方，等.矿井降温的新方法[J].煤矿机械，2008，29（6）.endprint