采煤工作面制冷机降温技术的应用.pdf

S e r i a l No ． 5 1 0 Oc t o be r ． 2 01 1 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总 第 5 1 0期 2 0 1 1 年 1 0月第 1 0期 采煤工作 面制冷机 降温技术 的应用 李双安张会萍 河南大有能源股份有限公司跃进煤矿 摘要随着我 国煤业的发展 ， 中老型矿井越来越 多， 开采深度也逐步增加 ， 地温地压 问题 亦 越来越严重。特别是处于矿井深部的掘进工作 面及 采煤 面， 地温升 高最明显。工作场所环境 变得 恶劣， 工人无法正常作业 ， 劳动效率大大降低 。运用制冷机 降温为一新的实用技 术， 经在跃进煤矿 试 用 ， 效 果 明显 ， 值 得 推 广应 用。 关键 词矿 井地 温制 冷技 术作 业 环境 河南 大有 能源股份有 限公 司跃进煤 矿始建于 1 9 5 8年 ， 是一座 已有 6 0 a开采历史的矿 山， 经过两 次改扩建现核定 生产能力 1 5 0万 t ／ a 。 目前开采 的 2 5 1 1 0工作面煤系为 2 ． 1煤 ， 煤种系长焰煤 ， 煤层厚 度 8 ． 41 3 ． 2 m， 倾 角 1 0 。～l 5 。 ， 工作 面可采长度 8 7 0 m， 工作面切眼长度 1 9 1 n l 。采用走 向长壁后退 式综采放顶煤采煤法 ， 一次采全高 ， 自然垮落法管理 顶板 。工作面地压大 ， 易底鼓、 片帮和 冒顶 ， 冲击地 压现象明显 。采深已达 1 0 4 0 m， 地热严重 。工作面 切眼平 均温 度 3 3 。 ， 特 别 是 上巷 拐 头处 温 度 高达 3 5 。 。环境温度高 ， 作业条件差 ， 劳动效率低。为此 ， 矿山决定采取制冷机降温进行治理 ， 改善劳动条件 。 目 前该机安装使用已有半年， 效果良好。 1 工作面制冷技术 2 0 1 0年 6月 ， 跃进煤矿技术人 员经过考察 ， T s 一 3 0 0 B型制冷机 的电气设备具有防爆和本安性 能， 能 够用于地下长壁开采 的矿井巷 道及 隧道 内， 进行 空 气降温冷却 。制冷机安装在工作面下巷 ， 与制冷机 配套安装一台局部扇风机 ， 利用局部扇风机将制冷 机产生的冷风送到工作面切眼 内与热风混合 ， 达到 降温改善环境温度的 目的。从制冷机沿工作面下巷 皮带向外铺设两条 4时水管 ， 即制冷机 的进水管和 回水管， 进水管利用防尘管道供水， 回水管将水排放 回风巷 自流到采区水仓 。热交换后的热量通过水排 放到 回风巷。 1 ． 1工作面制冷 2 5 1 1 0工作面与蒸发器串联 的防爆局部扇风机 将风流压入蒸发器热交换 ， 降温后流经风筒排出， 制 李 双安 1 9 7 1 一 ， 男 ， 副科长 ， 工程师 ， 4 7 2 3 0 0河南省义马市。 1 O 2 冷风机产生冷风在 工作 面切 眼内与热风混流， 热交 换后热量排放到冷却水里， 冷却水回流排放到回风 巷水沟 ， 在 回风巷进行散热 ， 达到空气降温的 目的。 在工作面下巷的回水管外包装有绝热层 ， 防止热水 管在 回流过程中将热量再次释放到下巷 的空气中。 1 ． 2设备安装组成 2 5 1 1 0工作面安装 T S ． 3 0 0 B型制冷机一 台。该 机主要由三部分组成 T S 一 3 0 0 ／ Z M 主机 、 T S ． 3 0 0 ／ P B 型直接 式蒸 发器 、 C WW- 4 2 0型 汽化水 冷却 器。s - 3 0 0 ／ Z M 主机制冷动力 3 0 0 k W， 发动机功率 9 0 k W。 蒸发器可以直接进行热交换 ， 将 在蒸发状态 的制冷 剂 与 流 经蒸 发 器 的 空气 进 行 热 交 换 ， 制 冷 功 率 3 0 0 k W， 通风量 6 0 0 m ／ m i n ， 风阻 1 0 0 0 P a 。C WW一 4 2 0型汽化水冷却器冷却功率 4 2 0 k W， 需 风量 6 0 0 m ／ mi n ， 冷却水 流量 3 6 m ／ h 。汽化水冷却器用空 气来冷却制冷剂冷凝过程中冷凝加热的水， 吸收蒸 发器的热能和压缩机产生 的能量。在汽化水冷却器 中采用喷淋方式冷却循环水。 1 ． 3 施 工 安装 T S - 3 0 0 B型制冷机和 23 0 k W 的局部扇 风机 安装在下巷距工作面切眼 3 0 0 m位置 ， 置于下顺槽 皮带上方。焊接一个 长 1 0 m、 宽 2 m 的平 台， 从外 向里依次布置局部扇风机、 主机 、 蒸发器。局部扇风 机与蒸发器通 过直径 8 0 0 m m 的风筒连接 ， 经蒸 发 器冷却后的空气通过风筒排放到工作面切眼下拐头 位置。该项工程施工从运输 、 安装 、 到调试仅用了 5 d时间。施工安 装过程 中由于工作 面巷 道地 方狭 小、 设备外形尺寸大 ， 运输 时需注意设备的方向 ， 以 便于安装。 1 ． 4运行效果 制冷机运行后 ， 工作 面温度有 下转第 1 2 7 页 总第 5 1 0期 现代矿业 2 0 1 1 年 1 0月第 1 0期 广西钟 山一富川县花山稀土矿区 周家矿段、 邓家坝矿段矿产资源开发项 目 广西有色金属集 团稀土开发有限公司拟建设富 川县花山矿 区周家 、 邓家坝矿段稀 土矿开发项 目。 富川县花山矿区位于钟山、 富川两县交界处 ， 富川县 花山矿区周家 、 邓家坝矿段位于花山矿区北东角 ， 两 矿段紧相毗邻 ， 行政属于富川县柳家乡管辖 。拟建 设规模为 第一期 2 0 0 0 t ／ a R E O 离子吸附稀土的 开采能力 ； 第二期 4 0 0 0 t ／ a R E O 离子吸附型稀土 的开采能力 ， 最终产品为混合稀土碳酸盐。矿 区总 面积约 1 2 ． 3 1 k m ， 项 目总投资 1 3 0 0 0万元 。建设 周期 2 0 1 1年 1 2月_2 O 1 2年 l 2月。 年处理 5 0万 t 多金属矿技术改造项 目 该项 目位于 山西省运城市垣 曲县新城镇东峰山 村 ， 年处理 5 0万 t 多金属矿。主要设备 监控设备、 除 尘设备 、 破碎机、 通风设备 、 球磨 机、 采掘设备 、 浮选 机。项 目总投资 8 0 0 0万元。建设周期 2 0 1 2 --2 0 1 3 年。业主方单位名称 北方铜业股份有限公司。 年产 1 0 0万 t 石灰岩矿开采项 目 该项 目位于安徽省池州市石 台县小河镇 ， 由石 台县创亿矿业有限公 司投资建设 ， 设计采矿年产量 为 1 0 0万 t ／ a 化工石灰岩 9 4万 t ／ a ， 熔剂 白云岩 6 万 t ／ a 。主要设备 凿岩机 、 绞车、 变压器 、 潜孔钻 、 空 压机、 钩机。项 目总投资 2 8 9 3 ． 6万元 。建设周期 2 0 1 1 _2 0 1 2年。 年综合利用 1 5万 t 低 品位铁矿建设项 目 该项 目位于广东省韶关市仁化县董塘镇格顶货 运站附近 ， 由广东仁化县金盛实业有限公司投资建 设 ， 该工艺主要流程为原料制备一燃料制备一转炉 加热一磁化转化一磨矿一普通磁选一产品。每年可 综合利用 1 5万 t 低 品位 铁矿。主要 设备 监控设 备 、 除尘设备 、 破碎机 、 通风设备 、 球磨机 、 采掘设备 、 浮选 机。项 目总 投 资 1 0 0 0万 元 。建 设 周 期 2 0 1 1 _2 0 1 2年 。 年选 l 2万 t 金矿石建设项 目 该项 目位于吉林省桦甸市夹皮沟镇老金厂清水 河村清茶沟， 由桦甸市江东金铜矿业有 限责任公 司 投资建设 ， 尾矿库位于选厂东侧 1 0 0 m山沟里 ， 周围 均为树林 、 山体 ， 有效库容为 1 4 2 ． 4 6万 m ， 尾矿浆 在压滤问经过压滤脱水后形成滤饼 ， 产生量约 1 2万 t ／ a ， 排人尾矿库。尾矿库最大坝高 4 3 ． 7 m， 等级为 四等库。主要设备 采掘设备 、 通风设备 、 除尘设备 、 破碎机 、 球磨机 、 槽式给矿机 、 起重机 、 监控设备 、 浮 选机 。项 目总投 资 6 4 1 0 ． 6 1万 元。建 设 周 期 2 0 1 1 _2 0 1 2年 。 拜城钽铌矿开发建设项 目 该项 目位于新疆维吾尔 自治 区阿克苏地区拜城 县 ， 由新疆子栖 矿业有 限公 司投资建设 ， 开发面积 1 7 ． 8 0 k m ， 建设 内容包括采矿和选矿两部分 ， 另建 设配套公用及辅助工程。矿 山采 、 选矿年生产规模 均为 2 0 0 0万 t 。主要设备 采掘设备 、 通风设备 、 除 尘设备 、 破碎机 、 球磨机 、 槽式给矿机、 起重机 、 监控 设备 、 浮选 机。项 目总投 资 1 0亿 元 。建设 周 期 2 0 1 1 2 0 1 4年 。 和平铁 矿 建设项 目 该项 目位于吉林省辽源市东丰县 ， 建设一座地 下铁矿 ， 采矿规模为 日产 2 7 3 t 年产 9万 t ， 矿山服 务年限4 ． 6 a 。主要设备 监控设备、 除尘设备、 破碎 机、 通风设备 、 球磨机、 采掘设备 、 浮选机。项 目总投 资 3 0 0 0万元。建设周期 2 0 1 2 --2 0 1 3年 。业主单 位名称 吉林鑫达铸造有限公司。 上接第 1 0 2页 所下降。下巷 2 6～ 2 8℃的空气经 过制冷机的冷凝器 ， 排出的温度为 1 0～1 6℃。空气 湿度小时， 效果更 明显 。制冷风机产生冷风与切 眼 内的热风约 1 1混合 ， 使空气温度平均下降 5℃。 使用制冷机时， 工作面温度最高地点 上 隅角 的温 度能下降至 3 0℃以下 。井下一线作业环境得 到了 很大改善。另外 ， 由于温度下降， 煤的 自然氧化状况 也得到了部分改善。 ’ 安装制冷机的缺点是每班需要 12人检查及 维护； 作业时有噪音 ， 与局部扇风机一起产生噪音达 9 0 d B； 消耗电功率 ， 包括局部扇风机整套井下制冷 设备运转时电功率消耗近 1 2 0 k Wh 。 2 结语 目前 ， 地热 问题是煤矿深井开采面临的一个技 术难题 ， 利用制冷机降温技术是解决地热 问题 的一 种尝试。通过井下应用 ， 制冷效果明显 ， 井下作业环 境得到了改善 ， 劳动效率得到了很 大提高。该项技 术的应用促进 了制冷机 系统井下制冷技术 的发展 ， 为井下降温防火技术的发展提供了成功案例 。 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 7 - 2 2 1 2 7