深部开采局部降温技术在徐庄煤矿的应用.pdf

第 3 9卷 第 3期 2 0 I 3年 3， j 1 n d u s t r y 矿 自 a nd M i ne 动 化 Aut o ma t i o n Vo 1 ． 39 NO ． 3 M a r ． 2 0 1 3 文章 编号 1 6 7 1 2 5 I X 2 0 1 3 0 3 0 0 9 2 0 6 D I i 0 ． 7 5 2 6 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 - 2 5 1 X． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 2 5 冯德 清 ， 赵 向东 ， 陈洲 ． 深部 开采 局部 降温 技术 在徐 庄煤矿 的应 用[ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 3 9 2 9 7 深部开采局部降温技术在徐庄煤矿的应用 冯德 清 ， 赵 向 东 ， 陈洲 上 海 大屯能 源股份 有 限公 司 徐 庄煤 矿 ，江苏 徐 州 2 2 1 6 1 1 摘 要 分析 了徐庄 煤矿 深部 开采局 部地 区热 害现 状及 井 下局 部制 冷 降温 系统的设 计要 求 ； 提 出 了适 用 于 徐 庄 煤矿 的局部 可移 动机械 制 冷 降温方 法 采 用 闭式循 环水 系统 ， 并采 用 2台 TS 一 3 O O B井 下制 冷 装 置分 5 1 ,】 对一7 5 0水平 西轨道 大巷 和胶 带输 送巷道 进行 制冷 降温 ； 介 绍 了制 冷 降温 系统 的设 计 方案 ， 测 试 了系统 降 温 效果 ， 并进行 了效益 分析 。现场 应 用结果表 明 ， 井 下局 部 制冷 降温 系统 大 大改善 了 井下 工作 环 境 ， 提 高 了高 温条件 下职 工 的 出勤 率及 生 产 效 率 ， 但 还 存 在 制 冷装 置 排 热 受环 境 影 响较 大 、 冷 凝 器喷 淋 水损 失 较 大 等 问 题 。 关 键词 煤矿 ；深部 开采 ；热 害 防治 ；局部 降温 ；TS 一 3 0 0 B 巾图分类 号 T D7 2 7 文献 标志 码 B 网络 出版 时 间 2 0 1 3 - 0 3 0 6 2 1 2 5 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 3 0 3 0 6 ． 2 1 2 5 ． 0 2 5 ． h t ml Ap p l i c a t i o n o f l o c a l c o o l i n g t e c hn o l o g y i n d e e p mi n i n g o f Xu z hu a n g Co a l M i n e FENG De q i n g， ZHA Xi a n g d on g， CHEN Zh ou Xu z hua ng Co a l M i n e， Sha ngh a i Da t un En e r g y Co．，I t d． ，Xu z ho u 2 21 61 l，Chi n a Ab s t r a c t The p a p e r a na l yz e d he a t d i s a s t e r s t a t u s of l o c a l r e gi o n i n d e e p m i ni n g o f Xuz hu a ng Co a l M i n e a nd d e s i gn r e q ui r e m e nt s of u nd e r g r ou nd l o c a l r e f r i g e r a t i on c o ol i ng s ys t e m ．I t pr o p os e d l o c a l mob i l e a nd me c ha n i c a l r e f r i ge r a t i o n c o o l i ng me t h od whi c h i s s u i t a b l e f or Xu z hu a ng Co a l M i n e u s e c l os e d l oo p wa t e r s y s t e m ，a nd us e t wo TS一 3 0 0 B un de r g r o und r e f r i g e r a t i on d e v i c e s f or r e f r i g e r a t i on c o o l i ng o f 一 7 5 0 we s t t r a c k r o a dwa y a n d be l t t r a ns po r t a t i on r oa d wa y r e s pe c t i v e l y．I t i nt r o d uc e d d e s i g n s c he m e，t e s t i n g r e s u l t o f c o ol i n g e f f e c t a nd b e n e f i t a n a l ys i s o f r e f r i ge r a t i on c o o l i ng s y s t e m ．Fi e l d a p pl i c a t i on r e s u l t s hows t ha t t h e s ys t e m ha s g r e a t l y i m p r ov e d u nd e r g r ou nd wor k e n v i r on m e nt ，a t t e nd a nc e a n d pr o du c t i v i t y o f wo r ke r s i n hi gh t e mp e r a t ur e c o nd i t i o ns ，b ut t he r e a r e s t i l l i s s u e s t ha t he a t e x ha u s t o f t he r e f r i ge r a t i o n d e v i c e i s e a s i l y a f f e c t e d by e nv i r o nme nt ，s pr a y wa t e r o f c o nd e ns e r ha s g r e a t I O S S a nd S O o n． Ke y wo r d s c o a l mi ne；d e e p mi n i ng；p r e v e nt i o n o f he a t di s a s t e r ；l oc a l c o o l i ng；TS ～ 3 0 0 B 0 引言 矿 井高 温 是 煤矿 井 下 的 自然 灾 害之 一 ， 随着 矿 井 开采 深度 的增加 ， 煤 矿 井 下 高 温 高湿 危 害 问 题越 来越 突 出 。煤 矿高 温 热 害 既 是 劳动 保 护 问 题 ， 也是 安全 问题 。高 温热 害不 但严 重危 害 了职工 的身心 健 康 ， 极 易造 成工 伤事 故 ， 而且还 造成 井下设 备 故 障率 高 。与一 般局 部 区域 的安 全 事故 相 比 ， 高 温 热 害 引 发 的事故 范 围广 ， 涉及 人 员多 ， 已成 为影 响我 国煤 炭 工业 可持续 发 展不 可 回避 的 问题[ 1 。据报 道 ， 高 温 高湿 环境 下事 故 发 生 率 是 正 常环 境 下 的 1 ． 7 ～ 2 ． 3 倍。 煤矿安全规程 第 1 0 2条规定 生产矿井采掘 工作 面 空气温 度不 得超 过 2 6℃ ， 机 电设 备硐 室 的空 气温 度不 得超 过 3 0℃ ； 当空 气 温度 超 过 时 ， 必 须 缩 短超 温地 点工 作人 员 的 工作 时 间 ， 并 给予 高 温 保 健 待 遇 。采 掘工 作 面的空 气温度 超 过 3 0℃ 、 机 电设 备 收 稿 日期 2 0 1 2 1 2 1 6 。 作者简介 冯德清 1 9 6 6 ， 男 ， 陕 西平利人 ． 高级1 二 程师， 主要研究方 向为煤矿采掘 T程技 术、 煤矿安全管理 系统工程等 ， E ma i l d t f d q 1 2 6 COn]。 2 0 1 3年第 3期 冯德清等 深部开采局部降温技术在徐庄煤矿的应 用 9 3 硐 室 的空气 温度 超过 3 4℃时 ， 必 须停止 作 业 。 徐庄 煤矿井 下条 件 复杂 ， 空 间狭 小 ， 作业 地 点 分 散 ， 供水 和通风 都受 矿 井生 产 和 自然 条 件 的 限制 ， 降 温方 式的设计 必须 适 合煤 矿 现 场条 件 ， 与煤 矿 生产 、 通 风 、 供 排水 、 供 电等系统优 化配 置 ， 使 降温 系统发 挥 最 佳 效 益 。现 阶 段 ， 徐 庄 煤 矿 开 采 深 度 已经 达 到 8 0 0 m 以上 ， 局部地点 平均环境 温 度达 到 3 0℃ ， 特 别 是 一7 5 0水平 大 巷 掘 进工 作 面 热 害更 加 严 重 。为 解 决 该问题 ， 减 少高 温对 职 工健 康 造成 的危 害 ， 在 引 进 国外井下制 冷技术 的基 础上 ， 结合 徐庄煤 矿井 下特 点 设 计 了高效 的井下局部 制冷 降温 系统 及设 备 ， 解决 了 一 7 5 0 水平 大巷掘进 工作面局 部 的高温 热害 问题 。 1 制冷 降温 系统设 计 要求 1 ． 1 井下热 害分析 徐庄煤 矿 井下 高温 点 主要 在 一7 5 0西 轨 道 大 巷 和胶 带输送 巷 道掘 进 工 作 面 ， 最 高 温 度达 3 0℃ ， 湿 度 达 9 8 以上 。一 7 5 0西 轨 道 大 巷 半 圆拱 净 宽 4 ． 6 m， 中高 3 ． 9 m， 断 面 面 积 为 1 5 ． 9 7 m。 ， 巷 道 总 工 程 量 为 4 9 9 2 m， 现 已 施 工1 9 2 7 m， 剩 余 3 0 6 5 m。 一 7 5 0西 胶 带 输 送 巷 道 半 圆 拱 净 宽 4 ． 2 m， 中高 3 ． 6 m， 断 面 面 积 为 1 3 ． 2 2 m ， 巷 道 总 工 程 量 为 4 9 9 3 m，现 已 施 工2 2 0 l m， 剩 余 2 7 9 2 m。工作 面通 风路 线较 长 、 围岩加 热 增湿 是 导 致 掘 进工 作 面 高 温 高 湿 的 主 要 原 因 。随 着 巷 道 掘 进 ， 热害将 更 加严 重 ， 工 作 面 工 人 均 是 大 汗淋 漓 ， 有 的甚 至裸 体 作 业 ， 改 善 环 境 条 件 的要 求 非 常 强 烈 。 统计 研究 表 明 ， 以 目前 的气 候标 准 为基础 ， 气 温每 增 加 1℃ ， 矿井 生产 效率 则 降低 6 ～8 。根据 徐 庄 煤矿 2 0 1 2年 7月 份 的统计 ， 工 作面 工人 定员 l 3 人 ， 但 只有 6人 出勤 。每年 的高 温 季 节 ， 煤 矿 生 产 几 乎 陷 于停顿 状 态 ， 进 行热 害治 理迫 在 眉睫 。 I ． 2 系统设 计要 求 根据 徐 庄 煤 矿 实践 ， 单靠 加 大 风 量不 可 能 将 采 掘工 作 面风 温控 制在 2 6℃ 以下 。普 通 通 风 方 式 只 能 改善 高温状 况 ， 而达 不 到 降 温 目的 。根 据 徐 庄 煤 矿 的现 状 ， 制 定 以下 系 统设 计 要求 _ 3 ] ① 现 场 测 定 井下 工作 面 的岩温 、 气 温 、 相对 湿度 、 大气 压力 、 风 量 等参 数 ， 分析 热害 成 因及特 点 。② 针 对 工 作 面通 风 距 离远 、 风温 高 的特 点 ， 优 化 局 部 降 温 方 式 ， 确 定 局 部降温实施方案 。③ 依据矿井现有条件 ， 积极研究 对 策 ， 合 理建 设供 水 系统 ， 在不 影 响矿井 正 常生产 的 同时满 足制 冷 设 备 的供 水 需 求 。④ 使 用 适 合 煤 矿 井 下特 点 、 符 合井 下使 用要 求 的矿 用 防爆 制 冷机 组 ， 结 合井 下通 风 系统 、 供 水 系统及 生产 工艺 特 点 ， 优 化 设计 制 冷排 热 系 统 。⑤ 利 用 煤 矿 安 全 监 控 系 统 实 现 实时监 控 ， 对制 冷设 备进 行地 面远 程控 制 ， 实现 无 人值 守 自动 运转 。 2个 掘进工 作 面 的降温设 计 和 设 备 布置 方 案 应 符 合 煤 矿安 全规 程 和 煤 矿 井下 热 害 防治 设 计 规 范 的要 求 ① 引 进 的 局 部 制 冷 机 组 制 冷 功 率 达 到 3 0 0 k w ， 蒸发 器进 出 口温 度 降 幅 达 1 O℃ 以上 。循 环 水冷 却站 回水 温 度 满 足 机 组 要 求 。② 引 进 的与 机 组配 套 的制冷 机组 控制 装 置可 就地显 示设 备运 行 状 态 ， 并 能查 询 造 成停 机 的原 因及 装 置 ， 如 油 压 、 吸 入 压力 压差 控制 、 压力 开 关 、 压力 保 险 、 压 缩 温 度 开 关 、 压缩温度保险、 压缩 温度传感器 、 冷凝器水流传 感器、 冷凝器进水温度传感器等。③ 掘进工作面的 供 风量 不 大 于 4 5 0 m。 ／ mi n时 ， 在 工 作 面 环 境 温 度 为 3 0℃、 湿度为 1 0 0 的条件下， 通过制冷降温措 施 使掘 进工 作 面 的温度 符 合 煤 矿安 全规 程 要 求 ， 工 作 面 气 温 不 超 过 2 6℃ ， 相 对 湿 度 降 幅 为 1 5 以 卜 2制冷 降温 方案 2 ． 1 需冷量 计算 2个 掘 进 工 作 面 均 采 用F B DNO 5 。6 ／ 2 1 8 ． 5 k W 局 部 通 风 机 及 柔 性 风 筒 ，前 段 采 用 8 0 0 mm 风筒 ， 后 段 采 用 6 0 0 mm 风筒 ， 掘进 断面 面 积 为 1 5 ． 9 7 m 。降温前 后工 作面 气象 参数 见表 1 。 表 1 降温前后工作面气象参数 采 用焓 差 法计算 需 冷量 Q M J 1 一f 2 -二8 ． 4 k g ／ s 9 3 ． 1 6 k J ／ k g 一 6 3 ． 5 8 k J ／ k g 一2 4 8 ． 4 7 k W 1 式 中 M 为风 量 ； I 、 J 分 别为 降温前 、 后焓 值 。 考虑 漏 风 、 风 筒 传热 等 因素 影 响导 致 的冷量 损 失 ， 增加 2 0 的富余 系数 ， 则 每个 掘进工作面制冷 设 备 配冷 量应 为 Q 一Q 1 ． 2 2 4 8 ． 4 7 k W 1 ． 2 2 9 8 ． 1 6 k W 2 2个掘 进 工 作 面 的 制 冷 设 备 总 制 冷 功 率 应 为 9 4 工矿 自动化 2 0 1 3年 第 3 9卷 5 9 6． 3 2 k W 。 2 ． 2制 冷 方式选择 为 了改 善 采 掘工 作 环境 ， 笔者 提 出适 用 于徐 庄 煤矿 的局 部 可 移 动 机 械 制 冷 降 温 方 法 。一 般 情 况 下 ， 局部 可移 动制冷 机组 冷凝 热 的排放方 式有 2 种 1 一 次性 水 排 热 开 式 将 生 产 用 水 或井 下 水 源 ≤ 3 0℃ 作 为冷 却水 ， 经进 水 管进 入 制冷 机 组 主机 内的冷凝 器 中 ， 吸 收制冷 剂 的热量 后 ， 再 通过 回 水 管 保 温管 排 至 回 风巷 排 水 沟 。该 方 法 实 现 简 单 ， 不需 要安 装排 热冷却 器 和排热 局部 通风 机 ， 当井 下水 源 比较 富裕并 具有 一定 排水 能力 时可采 用 。 2 循 环水 排 热 闭 式 将 生 产 用 水 作 为 冷 却 水 循环 使用 ， 主机 回水 热水 通 过冷却 处理 后 ， 再 供 主机使 用 。该 方 式需在 回风 巷 或附 近 安装 1台排 热 冷却 器 ， 利 用新 安 装 的 局部 通 风 机 将新 鲜 风 流 送 至冷却器内， 将热量排 到回风巷。该方法实现较复 杂 ， 需 占用 部分 风量 ， 对 井 下 通 风 有一 定 影 响 ， 但 需 水 量较 小 ， 适 用 于井 下 水 量 小 、 水 质差 、 通 风相 对 富 裕 的 矿井 。 由于徐 庄煤 矿该 区生 产用水 紧张 ， 经 现场 实测 ， 回风 温度 为 2 9℃ ， 回风量 为 8 0 0 m。 ／ rai n ， 可满 足系 统排 热要求 ， 故 采用 闭式循 环水 系统 。 2 ． 3降温方案 设计 一 7 5 0西轨道 大巷 及胶 带输 送 巷 道 掘进 工作 面 平行 掘 进 ， 每 5 0 0 m 掘 进 一 条 联 络 巷 ， 工 作 面局 部 通风 机安 装在 轨道巷 与联 络巷 交叉 口外 。根据 巷道 工程 布 置 、 需冷 量 、 通 风 系 统情 况 、 给 排 水 和 供 电情 况等 ， 结 合 T S制冷 机特点 ， 设计 了双机 T S 一 3 0 0 B 双头 和单 机 TS 一 4 5 O B ／ 2 双头 2种 降温方 案 ] 。 双机 双头 方案 即采 用 2台 T S 一3 0 0 B井 下 制冷 装 置分 别对 一7 5 O西 轨道 大巷 和胶 带 输 送 巷道 进行 制 冷降 温 ， 这 是 当前 煤矿 井 下 掘 进 工作 面最 常 用 的 局 部降 温方式 。该 方 案 可 满 足 降温 要 求 ， 而 且 制 冷 站 可随 巷道掘 进 向前移 动 ， 冷损 小 ， 效 率 高 ， 运 行稳 定 可靠 ， 灵 活性及 适应 性强 。 单机 双头方 案 即采 用 1台 T S 一 4 5 O B ／ 2双蒸 发 器制 冷机组 同时对 一7 5 0西 轨道 大 巷 和胶 带输 送 巷 道进行 制冷 降温 。该 方 案 因制冷 量 不 足 单 个 蒸 发 器最 大功 率 为 2 5 0 k W ， 平均 功率 为 2 2 5 k w ， 只 能 将制 冷站设 在距 降 温 地 点较 远 的联 络 巷位 置 ， 在输 冷过 程 中冷损 较 大 ， 难 以达 到 降 温 目标 。该方 案适 用 于特殊 条件 ， 如双 巷 掘 进 且有 联 络 巷 连 接 的 高温 工作 面 ， 利 用 1台制 冷机 对 2 个 工作 面 实施 降温 。 经过 比较 ， 确定 采用 双机 双头方 案 。 2 ． 4制 冷 降温工 艺流程 一 7 5 0西轨 道 大 巷 及 胶 带 输 送 巷 道 断 面 较 大 ， 便 于制冷 设备 随工 作 面 推 进 向前 移 动 ， 可 选 用 制 冷 量 为 3 0 0 k w 的冷 风 机 组 直 接 冷 却进 风流 ， 冷 风 通 过 风筒送 至掘 进工 作 面 ， 以降 低 工作 面及 回风 流 温 度 。根据 以上 分 析 ， 确 定 采用 3 0 0 k W 冷 风机 组 闭 式 循环 水系 统 ， 制 冷降 温工艺 流程 如 图 1 所示 。 ；一 葫 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 兰 二 二 二 排 热 至 回 风 巷 局部通风机 l } t f 微器 压缩机 膨胀阀 l f 幸勇 去 掘进 工 作面 蒸 发器 部 通 风 机 3制冷 降温 系统设计 方 案 3 ． 1 系统设备 引进 波 兰 的 TS 一3 0 0 B井 下 制 冷 装 置 ， 该 装 置 专用 于井 下巷 道或 隧道冷 却空 气 ， 由制冷 主机 、 蒸 发 器 、 冷却 器 3大 主件 构 成 。配套 的风 机 、 水泵 、 开 关 等设 备全 部选 用 国产 设备 ， 降低 了系统成 本 ， 具 体 见 表 2 表 2 降温系统主要设备 序号 货物名称 型号及规格 数量备注 序号 货 物名称 型号及 规格 数量备注 1 制冷主机TS - g 0 0 Z M 2 进 口 7 隔爆型真空电磁启动器 OB Z 一 1 2 0 ／ l 1 4 0 6 6 0 6 国产 2 蒸发器T S - 3 0 0 P B 2 进 口 8 局部通风机 配套冷却器 2 2 2 2 国产 3 冷却器 C WW 4 2 0 2 进 口 9 局部通风机 配套蒸发器 2 l 8 ． 5 2 国产 4 水处理装置 QF N1 0 0 ／ 8 0 0 4 进 口 1 O 喷淋水泵 流量为 2 0 m ／ h ， 扬程为 4 0 Il l 2 国产 5 隔爆兼本安开关 OJ z 一 2 0 0 ／ 1 1 4 0 6 6 0 2 国产 1 1 主水泵 流量为 4 O m。 ／ h， 扬程 为 1 2 0 m 2 国产 6 综保开关 Z B Z 一 2 ． 5 2 国产 l 2 水箱 6 m 2 自制 2 0 1 3年 第 3期 冯 德 清等 深部 开采局 部 降 温技 术在徐 庄 煤矿 的应 用 9 5 3 ． 2制 冷装 置 工作原 理 制冷 装 置工作 原理 如 图 2 所 示 。 制冷主机 陋 凝器 环泵 冷却剂循环 ⋯ ⋯ 水冷却冷凝器循环 ⋯水喷雾循环 图 2制冷装置工作原理 制 冷主 机 中的压 缩机 将 吸收过 热 负荷 的低压 气 态 制冷 剂 吸人并 压 缩 为 高压 高 温 蒸 汽 ， 通 过 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 。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 中液 态 制冷 剂在 蒸 发 器 铜 管 中蒸 发制 冷 吸热 ； 安 装 于 蒸发 器 一 端 的局 部 通 风 机则 不断 吸人 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 。其 中， 冷 凝 器 中冷凝 热 的排 放 是 影 响 制冷 降温 效果 的关 键 。 3 ． 3制冷 站和 冷却 站 制 冷 站 设 在 巷 道 中距 掘 进 工 作 面 5 O ～ 1 0 0 1T I 位 置 ， 制 冷 站 设 备 主 要 有 T S 一3 0 0 Z M 制 冷 主 机 、 TS 一 3 0 0 P B蒸发 器及 相关 控制 设 备 。制 冷 主 机与 蒸 发 器相距 5 m， 由柔 性 高压 软管 连 接 。蒸 发 器 配 套 风机可利用降温地点原通风 系统局部通 风机及风 筒 ， 蒸 发器进 出 口均 与风 筒连 接 ， 通 过风 筒将 冷 风送 到 掘进 工作 面 。 冷 却站 设在 胶带 输送 巷道 与联 络巷 交叉 口回风 侧位置 ， 安装 有 c ww一 4 2 0冷却器 、 排热局部通风 机 、 冷却水箱 、 水泵及相应控制设备 。制冷站与冷却 站 通过 循环 水管 路相 连 。 3 ． 4 管路 系统 3 ． 4 ． 1 循 环水 管路设 计 及相关 设 备选 型 1 循环 水管 路 。 循 环水 管 路铺 设 路 线 ① 胶 带 输 送 巷 道 制 冷 站一胶 带输送 巷道冷却 站。② 轨道 大巷 制冷 站轨道 大 巷 一联 络 巷 3 0 i n 胶 带 输 送 巷 道 1 0 m 一 冷却 站 。 水流 循 环 路 线 沉 淀 水 箱循 环 水 泵 一过 滤 器 一 冷却 器 出水 口 8 0 一 阀 门一 姐O 8钢 管一截 止 阀一 过滤 器一 流量 表一 主机 冷凝 器进 水管 一 主机冷 凝 器 出 水 管 8 0 一 阀 门一 孛 1 O 8隔 热 钢 管一 沉 淀 水 箱 。 2 无缝 钢管 选 择 。 管道 直径 计算 公式 为 l／ T - D 一 1 ． 1 2 8 4 ／ 3 式 中 D 为 管道 直径 ， m； V 为水 循 环 量 ， m。 ／ s 为 水 流 速 ， m／ s 。 根据 TS 一3 0 0 B井 下 制 冷 装 置 技 术 参 数 可 知 ， 冷却 水 的流 量 需 达 到 3 6 1T I 。 ／ h 。在 矿 井 制 冷 系 统 中 ， 冷 却水 一 般采 用 1 ． 5 ～ 2 ． 5 m／ s的 经 济 流速 ， 取 中 间值 2 m／ s ， 则 D x 一 1 ． 1 2 8 4 k／ 3 6 m a ／ h _ 1 ． 1 2 8 4 4 3 6 X 3 6 0 0 ma ／ s ≈0 ．07 9 7 9 m 一 7 9 ．7 9 mm ～ L m／ S ‘ ⋯ ’ ⋯⋯ 从经 济方 面 考 虑 ， 循 环 水 管路 选 用 8 9无 缝 钢 管 。考虑 到该 2条 巷 道 还需 掘 进 2 7 9 2 ～3 0 6 5 r n ， 随着 制冷 站前 移 ， 管 路 长 度 增 加 ， 阻 力 会 相应 增 大 ， 因此 ， 循 环水 管路 选用 1 o 8无缝 钢管 。 3 循 环水 泵选 型 。 考 虑 制 冷 降 温 系统 需 长期 运 转 及 制 冷 站 的前 移 ， 制 冷站 和 冷却 站之 间 的最 大 间 距按 1 k m 计 算 ， 则 循 环水 管道 总长 度为 2 k m， 计 算得 出管道 最 大沿 程 阻 力约 为 4 0 m 水 柱 。设 备 总水 阻 冷凝 器 、 冷 却 器 、 过滤器 及 相 关 阀 门 等 为 6 0 m 水 柱 ， 总水 阻 为 1 0 0 I T I 水 柱 ， 乘 以 富余 系数 1 ． 2 ， 选 择 的循 环 水 泵水 量应 不 低 于 4 0 r n 。 ／ h ， 扬 程 应 不 低 于 1 2 0 I T I 水 柱 M D4 63 0 4， 3 0 kW 。 3 ． 4 ． 2 进 排 水流 程 冷 水 管 进 水 管 路 水 流 路 线 冷 却 器 出 水 口 中 8 0 阀 门一 1 0 8钢 管 一 截 止 阀一 过 滤器 一流 量 表一 主机 冷凝 器进 水管 。 热水 管 回水 管 路 水 流 路 线 主 机 冷 凝 器 出水 管 夺 8 O 一 阀门～ 1 O 8隔热 钢 管一 沉 淀水 箱 一循 环 水泵 一过 滤器 一冷 却器 进水 口 8 0 7 。 9 6 工矿 自动化 2 0 1 3年 第 3 9卷 对 于 从 制 冷 机 组 主机 中冷 凝 器 出来 的温 度 为 4 0℃左 右 的冷却水 ， 采 用 规格 , ／, 1 0 8 4 mm 的无缝 钢管 作 为 回水 管路 ； 在进 风段需 进行 隔热 处理 ， 否 则 冷却 水 的热量 又散 发至 巷道 中 ， 影 响降温 效果 ； 隔 热 层采 用 聚氨酯 或 橡 塑 材 料 ， 厚 度 约 5 0 mm， 外 保 护 层 为双 抗玻璃 钢材 料 厚度 为 5 ram 。 蒸 发器 冲 洗 管 路 水 流 路 线 消 防 水 管一 事 3 5高 压 胶管一 阀门一 蒸发 器 冲 洗水 进 口 b 3 5 。管 路 长 度 视现 场情 况定 。 冷却器 喷淋 管路 长 度 约 5 r n 水 流 路 线 喷 淋 水 箱 - - 喷淋 水泵 - 8 o喷淋管 钢管 或 高 压胶 管 ～ 阀 门 喷淋 水进 口。 喷淋水 泵 流量为 2 0 m。 ／ h ， 扬程 为 4 0 m。 3 ． 4 ． 3 补 水系 统 冷却 水 及 喷 淋 水 补 水 管 路 防 尘 水 管一 总 阀 门 通一 高 压 胶 管～ 阀 门一沉 淀 水 箱 ； 防 尘 水 管⋯ 总 阀门一 三通一 高压 胶管一 阀门一 喷淋水 箱 。 采用 防 尘 水 补 充 水 量 损 耗 ， 预 计 补 充 水 量 为 5 r n ／ h。 3 ． 4 ． 4 热 水箱 在 冷却站 放置 一个 水箱 ， 可散 去部 分热量 ， 循环 水 系统 通过水 箱缓 冲 ， 有 利 于水流 的稳 定 ； 在 水质 过 硬 的情 况下 ， 还可 在水箱 中投 入软 化剂 软化循 环水 。 水 箱 由 5 mm 厚 的钢 板焊接 而 成 ， 水箱 容 积为 6 m 。 。 在 水箱 上部用 2 5的管 子 加 焊 加强 筋 ， 以保 证 水 箱 强 度 。水箱 内外 表面需 涂刷 防锈 漆 。水 箱水 平放 置 在 排热 冷却 器附 近 ， 水 箱 内 配有 水 位 指示 传 感 器 和 浮阀 。 3 ． 5 通 风 系统 制 冷 降温 系统 的通风 系统 由冷风 输送 和热 风排 放 2 部 分组 成 。 一7 5 0西轨道 大 巷 和胶 带 输送 巷道 掘进工 作 面使用 的局 部通 风机 为 2 1 8 ． 5 k w 对 旋 风机 ， 风 筒 出 口风 量 约 为 4 0 0 r n 。 ／ mi n ， 可满 足 制 冷 及输 冷要求 。局 部通 风机 通过 风筒 与制 冷机组 的蒸 发器 串联 ， 将冷 风送 到掘 进面 。 冷 却器 需 配套 排 热 局部 通 风 机 ， 将热 风 排 至 回 风 巷 。由于受 风量 限 制 ， 可 利 用工 作 面 回风 乏 风 排热 ， 排 热局部 通风 机选 用 2 2 2 k W 对旋 风 机 ， 风 量 不低 于 4 0 0 m。 ／ mi n 。 3 ． 6供 电 系统 制 冷主机 电压 为 6 6 0 V， 电动机 功率 为 9 0 k W ， 由 1台 QJ Z 一 2 0 0 ／ l 1 4 0 6 6 0 防爆 兼本 安开 关控 制 。 主机 控制 系统 电压为 1 2 7 V， 由 1台 Z B Z 一 2 ． 5综保 开关 控制 。蒸发 器配 套风 机采 用原有 的 向该工 作 面 供风 的局 部 通 风 机 。冷 却 器 配 套 风 机 功 率 为 2 2 2 k W ， 配套 主循环 泵功 率 为 5 5 k w ， 配 套 喷淋 泵 功 率 为 1 1 k W ， 分 别 由 3台 QB Z 一 1 2 0 ／ 1 1 4 0 6 6 0 防 爆 开关控 制 。制冷机 组供 电系统 如图 3所示 。 罔 3制冷机组供电系统 4 系统降 温效 果及效 益分 析 4 ． 1 降 温 效 果 徐庄 煤 矿 制 冷降 温 系统 采 用 闭式 排 热方 法 ， 制 冷 主机及 蒸 发 器 安 装 在 距 掘 进 工 作 面 5 0 m 的 位 置 ， 冷却站 安装 在距 工作 面总 回风 联巷 口向里 5 0 m 的位 置 。系统 管路 总 长 约 1 5 0 m 双 向 ， 回水 管 路 采用 DN1 0 0胶 质 高 压 阻 燃 管 路 ， 进 水 采 用 D N1 0 0 钢管 ， 管 路铺设 在 巷道排 水沟 内 。 系统 于 2 0 1 1 年 8月 1 9日在 一7 5 0西轨 道 大 巷 掘进 工作 面 内安装 ， 于 8月 2 3日调 试运 行正 常 。系 统试 运 行 2 d后 下井 对设 备参数 和 降温 效 果进 行 测 试 ， 测试 结果 如下 1 蒸 发 器 参 数 工 作 面 通 风 机 前 温 度 为 2 9 ． 6℃ ， 环 境 温 度 为 2 O℃ ， 回 风 温 度 联 巷 口 为 2 4℃ ； 蒸 发 器 进 口 温 度 为3 0 ℃ ，f “ 口 温 度 为 1 4 ． 5℃ ， 进 出 口温 差 达 l 5 ． 5 ℃ ； 风 筒 出 口温 度 为 1 8 ． 5 ℃ 。 2 制 冷 主机参 数 制 冷 主机 回气 温度 为 9℃ ， 压缩 压力 为 1 ． 8 5 MP a ， 压 缩温度 为 6 7℃ ， 蒸 发压 力 为 0 ． 3 4 MP a ， 油压 为 0 ． 8 8 MP a ； 冷凝 器进 水 温度 为 3 O℃ ， 出水 温 度 为 3 6℃ ， 进 出 口温 差 为 6℃ ， 水 量 为 3 5 r n 。 ／ h 。 3 冷却 器参 数 风机 人 风 温 度 为 2 8℃ ， 出风 温度 为 3 3 ． 6℃ ； 水箱 水 温为 3 5 ． 3℃ ， 喷淋 水 温度 为 3 1℃ ； 通 过冷 却 器 的风 量 为 3 0 0 I n 。 ／ rai n ， 系统 补 水 2 0 1 3年 第 3期 冯德 清等 深 部 开采局 部 降温技 术在 徐庄 煤矿 的应 用 9 7 量小于 4 m。 ／ h ， 冷却器排热效果很好 。 一 7 5 0西轨 道大巷 掘 进工作 面 降温 效果 见表 3 。 由表 3可见 ， 开启制 冷 机 后 巷 道 各 测 点 处 温度 均 有 所 降低 ， 局 部 范 围降温较 明显 。在制冷 机 运行期 间 ， 设 备 没有发 生 故障 ， 系统 运行 稳定 、 可 靠 。但是 系统 连续运行后 ， 由于冷却站环境很差 ， 粉尘对设备的影 响不 能忽 视 喷淋水 箱集 垢 粉尘 ， 多 为水 泥粉 泥 严 重 ， 平 均 2 d集 垢 3 mm 左 右 ， 需 频 繁 地 清 理 水 槽 ； 散 热 器 内部也 存在 集 垢 结 块 现 象 ， 长 期 运 行将 会 引 起 喷 淋水 泵磨 损严 重 ， 甚 至 卡死 造成 电动 机烧毁 ； 冷 却 器 内部 管路 上集 垢 会 严 重 影 响排 热效 果 ， 造 成 水 温 持续 上 升 。 表 3 7 5 0西轨道大巷掘进工作面降温效果 1 4 1 5 2 5 ． 8 2 4 ． 8 8 1 ． 2 6 开 机 后 4 ． 2 效 益 分 析 1 制冷 降温 效 果 明显 。系 统 根据 一 7 5 0西 翼 掘 进 工作 面 的生产 、 通 风 及 供 排 水 情 况 进行 合 理 配 置 ， 降温效果达到设计要求。制冷降温系统安装运 行 后 ， 掘进 工作 面环 境 温 度 降 到 2 6℃ 以下 ， 平