浅谈矿井降温技术

摘 要：随着浅部矿产资源的开发殆尽，矿井采深的增加和机械化水平的提高，地温高、采掘工作面气温高的现象不可避免，矿井热害将成为继顶板、瓦斯、水、火、粉尘五大灾害的又一大灾害。当前矿井高温热害日趋严重，已经成为严重制约矿井正常生产，影响矿井经济效益的重大问题之一。本文针对矿井高温热害这一客观存在的现状，着重对机械集中降温制冷技术进行了探讨和研究。

关键词：矿井降温；矿井热害；降温措施

1 引言

我国南方地区在夏季地面空气温度高达40℃，直接影响井下空气温度。此外，由于开采深度大（据我国煤田地温观测资料统计，地温梯度为2-4℃/100m）[1]，岩层温度，井下涌水温度高，运输过程中的煤炭放热，开采出来的煤炭温度高，其在运输过程中对风流强烈加热，机电设备散热等原因，也会使采掘工作面出现高温、高湿的气候条件。

许多煤矿在夏季生产过程中，矿井热害严重影响工人的作业效率同时威胁着他们的身心健康，甚至可能导致一些矿井事故的发生，给煤矿的安全生产及其正常管理带来了极大的不便，创造井下舒适的劳动环境是目前亟待解决的问题。

2 矿井降温措施

2.1 杜绝热源及减弱其散热强度

在矿井热平衡中，氧化放热和局部热源放热占很大的比例。应尽量利用岩石巷道进风，防止煤氧化生热的交换；避开局部热源；尽量减少巷道的煤尘和不用的木料，放止暴晒的防尘水进入进行和暴晒的矿车、材料、设备下井。考虑到运输煤炭时，由被运煤炭释放热量引起风流温度上升，电机车本身放热，应尽可能的将运输设备移到回风水平[2]。设法引导机械设备排出风流进入总回风流而不随新鲜风流进入工作面，便可以减弱机械散热引起的风流温度增高。

2.2 通风降温

目前在对高温矿井掘进工作面的降温、除湿及提高含氧量所采用的非人工制冷降温措施中，最常用的是通风降温技术。该技术主要是提高矿井进风量，加大巷道和采掘工作面的风速，缩短进风路线；建立合理的通风系统，采取并联通风，尽量避免和减少串联通风；采取下行风、W形通风等有利于通风降温的布置方式[3]。

2.3 机械集中制冷降温技术

在矿井极深处开采或地处热带及氧化放热特别严重的浅部开采的矿井，必须采取机械制冷来实现矿井降温。该种降温技术主要有井下集中制冷机制冷、地面集中制冷机制冷及井下地面联合集中制冷。

地面集中制冷降温将制冷站设在地面工业广场，一般制取0～5℃的低温冷媒，通过保温管道输送至井下。在井下制冷硐室中，来自地面的高压冷媒需要经过一次高低压转换，将高压冷媒转换为低压冷媒，再通过保温管道输送至采掘工作面及其他降温地点附近的空冷器进行换热，达到降温的目的。系统可由多台冷水机组、多台溴化锂吸收式制冷机组或者两者组合构成[4]，可实现制冰、制冷水等多种冷媒，制冷量可达到几兆瓦至几十兆瓦，系统的排热在地面通过冷却塔实现，主要用于矿井总制冷量2.3～5.0MW的情况，如图1所示。

图1 地面集中制冷降温系统

井下集中制冷降温系统将制冷站设在井下，一般制取5～7℃的低温冷媒，单机制冷量为1000kW～3000kW。低温冷媒直接通过保温管道送往采掘工作面或其他降温地点附近的空冷器进行换热，降低风流温度[5]；系统排热通过回热装置，利用矿井回风流和矿井涌水实现，主要用于矿井总制冷量小于2.3MW的情况，如图2所示

图2 井下集中制冷降温系统

地面与井下联合集中制冷系统其主要工艺是：地面制冷站及设备（包括制冷机及电控、冷却塔、水泵、供配电设备）→井筒供销回水管道（一次侧）→井底高低压换热设备→井下制冷站硐室及设备（制冷机及电控、水泵、供配电设备）→井下巷道的供回水管道（二次侧）→采掘工作面空冷器及风机、风管，适用于矿井总制冷量大于5.0MW的大型矿井降温[6]。

表1 总制冷量相同的三种系统的比较

注：本表的比较是以国内机组及STH为基础的

3 结束语

机械制冷技术具有巨大优势和可行性，在煤矿实际条件下，还需要进行大量探索和研究才能找到最适合矿井的降温技术。

参考文献

[1]陈平.采用压气供冷的新型矿井集中空调系统[J].矿业安全与环保.2004，31（3）；1-4.

[2]蓝宇，郑春 .矿井降温措施浅谈[J].大宝山科技.2004，29（4），13-14.

[3]张友谊，辛嵩.矿井通风技术与发展[M].北京：煤炭工业出版社，2008-10.

作者简介：黄新生（1962-），男，1983年毕业于山东淄博矿务局采掘专业，1988-1991年在兖州职工大学采矿专业学习，大专学历，从事煤炭行业多年，具有丰富的现场经验，现任山东能源淄博矿业集团亭南煤业公司安监处处长，从事煤炭行业安全管理工作。