深井熱害局部治理技術研究與應用

王曉龍

摘要：本結合平煤十一礦深熱型熱害礦井對策實際情況，就如何有效緩解礦井高溫情況，避免對礦井工作人員造成人身傷害進行了分析與探究。重點分析了深井熱害局部治理技術的應用情況。

關鍵詞：深井熱害;局部治理技術;煤礦;高溫

引言

根據國內外的大量調查研究資料顯示，當井下作業地點的空氣溫度超過28℃時，對礦工的身體健康造成明顯危害。平煤十一礦生產范圍為-593～-880m水平，恒溫帶深度為25m，溫度為17.2℃，深部地段原始巖溫44～46℃，地溫梯度平均為3.8℃/100m，高于全球平均值3℃/100m，屬于典型的深熱型熱害礦井。為了緩解礦井高溫對工人身體健康的影響，增大勞動生產率，減少事故發生率，我礦采用了一套ZLF-600LG礦用局部制冷裝置對掘進工作面進行降溫制冷。

1礦井熱害的成因

我礦經過改擴建，礦井得到了長足的發展，產量、埋深、采區、規模不斷增大，導致井下工作面高溫主要因素是以下幾個方面：原始巖溫高，圍巖對進風流長時間、高強度的加熱，其次是大功率的采掘機電運輸等機械設備散熱，煤巖在開采、運輸過程中對風流的加熱，疏放寒武紀灰巖高溫水對風流的加熱增溫等;因此必須對礦井高溫熱源進行詳細的分析研判，制定針對性的降溫安全技術措施，研究應用高溫綜合治理技術是十分必要，也是有效的。

2礦井高溫對工人健康的影響

礦井的溫度十分的高，因此在礦井中進行勞動的時候人體的熱平衡會被破壞的十分嚴重，同時人體應對輻射以及蒸發的形式來進行散熱時候各項能力會被極大的減弱，很可能對身體產生一定的危害：

1.為了對井下的高溫環境進行適應，人自身的一些機體會在較長一段時間內處于一個緊張的狀態，這種狀態會造成人感到煩躁以及疲倦，更為嚴重的情況會造成人們暈倒。

2.在較高的溫度下開展作業有時候會使人出大量的汗液。雖然出汗常常會帶走人們身上的一些能量以及熱量，同時這個過程也是對人們的體溫進行調節的一個過程。但是在井下的環境中，如果出現大量的汗液常常會與粉塵等粘附在皮膚以及毛孔上面，對人們的散熱情況造成影響，同時會影響身體與皮膚的分泌物向外排放，導致病情影響采掘作業。人體的各項調節系統都在不同程度上受到一定的影響，身體內部的一些水分以及鹽分也會遭到破壞進而出現中暑的情況。

3.由于高溫礦井下溫度高，濕度大，工人從事勞動時，體溫升高，血壓降低，心速加快，常常導致心臟病。

3降溫的必要性

己16-17-24050機巷位于二水平己四采區，工作面設計主體工1668m，巷道開口標高為-743.55m。6月出實測迎頭溫度30℃，回風流溫度31℃。隨著地面溫度的升高，井口進風溫度也隨著升高，工作面溫度預計達到32℃。不僅會嚴重影響工作面附近設備使用狀況和壽命，還會對礦工身體健康和礦井安全生產造成影響，因此，實施礦井降溫不僅是必要的，而且是迫切的。故計劃在己16-17-24050機巷掘進工作面安裝局部制冷系統。

4局部制冷裝置設備組件及工作原理

局部制冷裝置設備由ZLF-600LG礦用制冷系統和KLS-65F礦用冷卻裝置兩個基本要素組成。

（1）ZLF-600LG礦用制冷系統

1.ZLF-600LG礦用制冷裝置組件：

制冷主機1套、蒸發器2套、礦用隔爆型壓入式對旋軸流局部通風機（以下簡稱風機）1套及連接軟管組成。

2.工作原理

在風機的作用下，常溫氣流經過制冷裝置的蒸發器。在蒸發器內，在高壓作用下被重新液化的制冷劑經過銅管內壁與經過銅管外壁的常溫氣流進行冷熱交換，并被部分除濕后，低溫氣流排出蒸發器，送至工作面迎頭。在該裝置中，壓縮機將制冷劑吸收的熱量從蒸發器帶往冷凝器，之后又將熱量傳遞到冷卻水，從而達到冷卻空氣的目的。

3.制冷裝置工作過程

空氣冷卻所需的制冷能力由ZLF-600LG制冷裝置提供，其安裝有螺桿壓縮機，采用R407C/R22作為制冷劑。該系統按照卡諾循環過程運行。在蒸發器中，制冷劑蒸發，蒸發所需的熱量從流經蒸發器的空氣流獲得，從而達到冷卻空氣的目的。蒸發的氣態制冷劑被吸入壓縮機，經過壓縮，然后被輸入冷凝器，在那里氣態的制冷劑在高壓作用下被重新液化。冷凝過程中釋放的熱量被傳遞給流經冷凝器的冷卻水。在高壓條件下，該液態制冷劑通過過濾干燥器，到達膨脹閥。該膨脹閥將液態制冷劑膨脹輸入蒸發器中。通過膨脹，該制冷劑回復到原來蒸發的溫度，并可以再次蒸發。到此，整個制冷循環結束。為了確保該ZLF-600LG制冷裝置正常運行，在冷凝器中必須裝滿足夠的液態制冷劑。需要被壓縮的制冷劑流經一個內部氣體吸濾器，然后到達螺桿壓縮機的抽氣端。為了潤滑壓縮機以及避免油過濾系統堵塞，在油過濾前后設置壓力傳感器用來檢測油路堵塞情況，當油壓差超過設定值時，系統會報警提示更換油過濾芯。

4.蒸發器

通過集成的噴嘴裝置，可以對該熱交換器表面進行清洗。必要的時候，可以打開水閥門，將清水注入該噴嘴。清洗的周期取決于灰塵的污染程度。在正常情況下，每天清洗一次或兩次，每次清洗10-20秒。該蒸發器還集成有一臺脫水器，其能夠有效將氣流中的水分收集起來，然后將其排放出蒸發器。在該蒸發器中，制冷劑被完全蒸發，然后當其離開蒸發器的時候，其又被升高幾度。該制冷劑在銅管內蒸發，與此同時，待冷卻的空氣流經蒸發器的殼體。

（2）KLS-65F礦用冷卻系統

1.KLS-65F礦用冷卻裝置組件：

這一項裝置主要由幾部分組成，包含換熱器以及噴淋水箱等等，此外還有噴淋泵以及循環泵，同時還有相關的通風機等等。

2.工作原理

當溫度出現不斷上升的情況的時候，利用水汽化的熱量都被風帶走，熱氣中的大部分水滴也被攔截下來了，吸收了熱量的水的溫度逐漸降低并且進入了水箱，噴淋泵經過這些在繼續進行循環，同時在空氣中的水分會經過調節器控制進行自動調節。經過冷卻之后的循環水在循環泵的作用下進入相關的設備繼續進行循環。