基于制冷降温技术在高温掘进巷道中的应用研究

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1、基于制冷降温技术在高温掘进巷道中的应用研究　　摘要：随着开采深度不断加大，许多矿井面临高温带来的严重威胁，巷道中作业场所空气温度明显超过《煤矿安全规程》的相关规定，特别是掘进作业，由于受巷道断面的限制和局部通风装置的制约，供给掘进巷道的风量又不能明显加大，通过加大风量温度下降很小，起不到应有的降温作用。文章采用最新的局部制冷降温技术，在张集煤矿高温掘进作业地点安装TS-300B型煤矿井下局部制冷机组，对如何安设和利用进行了实地应用研究，空气温度下降6～9℃，取得了良好的效果，解决了井下高温问题。　　关

2、键词：制冷降温技术；掘进巷道；高温；应用　　引言　　为保障矿工的身心健康和生产的安全进行，我国的《矿山安全条例》规定：井下工人作业地点的空气温度，不得超过28℃，超过时应采取降温和其他保护措施。同时《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的空气温度不超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃，空气温度超过时，要采取降温措施。　　当采掘工作面ta>30℃，机电硐室ta>34℃时，必须停止工作，采取降温措施。　　徐州矿区随着煤炭资源的枯竭，有些矿井不得不向深度开采，工作面温室度越来越高，特别是三河尖矿，张集矿已

3、采到1000米以下，经测井下出水点水温及岩温高达36～39℃，掘进工作面空气温度达到31～32℃，井下局扇吸风侧空气温度达到26～29℃，严重制约着矿井安全生产，致使巷道掘进无法正常进行。　　为解决地热灾害问题，曾采取加大迎头风量、降低机电设备散热、缩短作业时间等非人工制冷措施，但不是解决地热危害的根本途径。由于受巷道断面的限制和局部通风装置的制约，供给掘进巷道的风量有限，通过加大风量温度下降很小，通过测试掘进巷道内空气温度只降低了1℃，起不到应有的降温作用。下面就现场如何采用机械制冷进行了一系列应用

4、研究，取得了预想的效果。　　1制冷降温技术　　1.1安装环境　　通过现场调查研究决定，在张集煤矿北翼延深轨道下山掘进中采取安装北京鑫源九鼎科技有限公司TS-300B煤矿井下局部制冷机组，用于井下掘进巷道的空气降温。北翼延深采区是张集煤矿2014年后主要生产采区，2012年3月开始掘进，巷道采用锚喷支护，北翼延深轨道下山设计长度为1900m，巷道为拱形巷道，断面为5.2×4.2m，截止到2013年5月10日已掘进435m，迎头标高达到-830m水平。风机前温度29℃，掘进巷道空气温度超过了31℃，必须采

5、取降温措施，才能生产。　　1.2制冷机组的组成及工作原理　　现场安设的TS-300B煤矿井下局部制冷机组，包括压缩机，换热器（冷凝器和蒸发器），制冷元件（主要是节流阀），电控系统等四大部分组成。其工作原理是主机中的压缩机首先将吸收过热负荷的低压气态制冷剂（R407C）吸入，然后压缩为蒸汽，这时的蒸汽不但温度高，压力也大，压缩的高温高压蒸汽通过冷凝器将热量传递给冷却水，制冷剂的温度下降，变成了低温高压液体，这种低温高压状态下的制冷剂再通过膨胀阀节流，压力得到降低，从而变为低温低压的气液两相混合物，这种混

6、合物进入蒸发器。其中的液态制冷剂在蒸发器铜管中蒸发，需要吸收大量热量（称为吸热过程），从而使蒸发器内盘形管温度下降（制冷），掘进工作面的局部通风机与蒸发器一端相连接，开动局部通风机，通过风机的高温风流流经蒸发器内盘形管，进行冷热交换，温度得以持续下降，然后降温的风流通过风袋被送到工作面，从而使工作面温度达到标准值以下。而吸收热量后的制冷剂以低压气态再次进入压缩机进行循环；冷却水通过吸收制冷剂的热量，然后进入冷却水箱，再通过水泵循环进入冷却器内，在冷却器的一侧安设局部扇风机，吸收的热量被排出，冷却水热量

7、释放后再次进入主机中的冷凝器内，从而再次吸收制冷剂中的热量，重复循环，达到降温的效果。TS-300B制冷机组工作原理如图1。　　1.3制冷机组的相关参数　　1.3.1制冷主机参数　　主机型号：TS-300/ZM；制冷量：300kw；制冷剂hfc：R407C.ODP=0；外形尺寸：长度*宽度*高度=3400*820*1280mm；重量：2750kg；电机电压：660V或1140V，50Hz；电机功率：90kw；冷凝器类型：壳管式；冷却功率：380kw；冷却水循环压力：最大40bar；冷却系统：循环式（循

8、环供水）；安全控制装置：ia（ib）-Exia（ib）dI本安型。　　1.3.2空气蒸发器参数　　蒸发器类型：TS-300/PB；制冷量：300kw；外形尺寸：长度*宽度*高度=2900*900*1050mm；重量：1600kg；风量：10m3/s；压降：1000Pa；制冷剂循环最大压力：2.5MPa；喷淋喷嘴处压力：1.6MPa。　　1.3.3冷却器参数　　蒸发-喷淋冷却器型号：CWW-300；冷却功率：300kw；外形尺寸：长度*宽度*高度=3550