李延召 李风光 郑强
（河南省新郑煤电有限责任公司，河南 新郑 451100）
摘要：煤炭能源是我国重要的一类化石能源，对化工业、航天业的发展提供了支持。采煤工作面的现场运行环境较为复杂，特别是高温状况下容易诱发井下安全隐患，可能会直接危害工作人员的生命健康。因此，给予井下局部降温技术，分析出冷凝技术的应用要求和方法，能提高采煤工作的质量。基于此，文章就井下局部降温技术在采煤工作面的应用方法进行了探讨。
关键词：井下；局部降温技术；采煤工作面
引言：
采煤工作面是煤矿开采环节的重要场所，但该场所的面积相对较小，所使用的机械装置较多，并且工作面本身的温度较高，故需要做好安全技术管理，对井下生产现场进行降温，及时监测重点区域的温度指标，能够提高整体工艺的安全性。另外，技术人员还需完善局部降温技术细则，分析出不同区域的湿度、温度参数，测试出高温病害对项目运行的影响，进而提高煤炭的开采产量。
一、局部降温技术的应用原理
1. 技术原理
采煤工作面表面的温度参数较高，故应使用物理降温技术对工作面表面进行降温处理，在“蒸发”“冷凝”的支持下使用局部降温技术。通过采用精密的仪器（制冷装置）在压缩机的支持下进行运作，可将局部环境内的气体制冷剂进行压缩，使气体本身具有较高的压强和温度。将高温气体通入到冷凝管中，促使冷却水中进行“交换”处理，同时在冷凝的支持下进行放热控制。此时，需引导冷凝完毕后的液体进入蒸发器，降低膨胀阀中的压力参数，有利于促使元件中的液体在必要的热交换处理过程中，全面吸收工作面所产生的热量，从而促使机组的精密循环温度控制的过程中实现“控温”过程[1]。当该地区的水分温度较高时候，一旦受到冷空气影响，会降低水分的露点温度指标，进而达到凝结的目的。另外，经过一定处理后顺着机组的排水管道进行排除，能将大量的湿气转移至工作面外。同时，前期对空气的冷凝剂也会在机组的导入下进入压缩机组反复运行，能够降低整体降温的能耗。最后，冷凝器中热凝剂可大量吸收机组、工作面的热量，再通过冷凝系统将试剂导入至原反应装置中，而过程中所产生的热量可随着空气
运输至地面，有利于在装置的循环运作过程中实现循环控制的目的。
2. 系统组成及特点
局部降温技术需要对工作面的气体、液体进行疏导，在制冷装置的支持下向指定位置输送冷气，最后实现冷凝放热的目的。其中，该系统包含制冷系统、蒸发装置、冷凝系统以及循环系统，装置可产生900kW的制冷量，具体可细分为以下几个功能区域：第一，排热装置：当蒸发皿中的元件吸收足量热量后，能够带动压缩机在低压环境下进行压缩，促使装置热量、工作面的热量顺着冷凝管道进行传递，再对局部管道进行保温，能避免冷却水结冰的现象，也能让水体快速导入至水箱当中。通过循环泵进行水体交换循环，能在装置内进行热交换，促使装置所吸收的热量和排出热量在标准范围。排热过程中，应使用局扇机组进行降温处理，能为控制回风的压力指标提供有效地支持，确保排放的水体可沿着管道输回地面制定的排放区域[2]。第二，制冷装置：蒸发过程中会让整体机组处于高温环境下，此时需要对管道进行节流处理，在膨胀阀的支持下将水体导入至蒸发器皿中，促使压缩机可进行二次排热反应，实现能量的循环。第三，输冷装置，该装置可在机巷风筒的支持下进行吸热处理，促使通过该系统的新风的温度得到控制，并在必要的控制调整下将正常温度参数的风流疏导至工作表面，进而控制局部工作面温度指标。
二、采煤工作面中井下局部降温技术的应用效果
1. 基本概况
某煤矿区域采用了机械化放顶煤回采工作面的形式,主要煤层产出区域为
二1煤层，运用全站仪、GIS技术进行地质勘探后，发现有超过18个井下孔底参数≥33℃（14个点位的温度＞39℃），在检测的测温钻孔的比率为77.78%。其中，该项目的自动化水平相对较高，故所开采的煤炭产量较高。但是，在现场温度的影响下，装置散热效果较差，故地面的温度相对较高。相关统计显示，在本综放工作面的工作过程中，井下风量为990m3/min，区域内的相对湿度在93.5%~99.9%之间，可见空气中水蒸气含量。
2. 实施流程及应用效果
整体实施流程分为制冷、回采创造以及通风优化三点。第一，应将制冷站固定在进风口处，并选择运行功率较高的制冷站装置（运输巷内320m左右）。站内工作过程中，应配置型号为TS-450ZM的主机系统进行运行，蒸发装置的型号选用同品牌的“450PB”蒸发皿即可。在此过程中，应在工作面进风口处布设1组制冷装置，可降低整体机组的温度系数，还能为后期回采技术提供有效的运行环境。第二，管路设计过程中，技术人员应使用信息化装置对各元件所需求的水量进行监测，结合管路的循环状态配置出相应无缝钢管元件，再对母、支管路进行分配（型号为Φ100/200两种）。在热水管道的处理过程中，应重视对机组的隔热优化，在重点位置应用防护剂进行保护处理，有利于构建一个“制冷→联络（3#巷口和装置）→回风”的运行机制[3]。第三，通风系统能够对制冷装置的运行状况进行统计，测试出热风、冷风的风向及输送方向，提高整体装置运行的稳定性。在此过程中，技术人员应加大旋风机功能的测试，构建一套控温系统，在关键区域装置挡风帘元件，能提升整体装置的供风指标，也能控制运行中的风量损失。在降温技术的运行中，技术人员还可将障板、屏蔽罩进行固定处理，运行自动化设备将井下的自由水、二氧化碳气体进行导出，导出时掺入氩气、氮气等多沸点较低的气体，促使气体实现吸附。同时，技术人员还应注意控制吸附面积，在关键区域应用活性炭过滤杂质和烟尘，再将吸附器与二级冷头相接合。通过将范围内的不可凝性气体（氢气、氦气）进行导出，将井下的氩气进行冷凝处理，并将其吸附至翼片上。总之，运用降温组件控制地面、井下的温度参数，限制管口温度在24℃左右，并将工作面的最低温度控制在30℃以上，确保工作面的温度、湿度始终在额定要求内。经测试后发现，进风口上方的温度在29℃左右、下方温度在25℃左右，能让整体工作面随着季节温度的变化而发生变化，且最高温和最低温的温差指标在±2.0℃左右。另外，测得开机时、关机时的工作区域湿度分别为84.5%和94.9%，故使用制冷装置对局部工作面进行降温，能够降低整体井下的温度（≈2.8℃），并且局部降温装置还具有一定除湿作用。经过降低高温对机组、井面功能的影响，能够全面保证装置的功能性，进而提高装置产出量。
三、结束语
综上所述，在采煤工作面环境中使用井下局部降温技术，有利于降低整体工作面的基础温度和湿度，促使井下的温度参数在额定范围内。另外，技术人员还应运用信息化技术进行全面监测处理，测试出各组件的功能及运行要求，提高整体综采过程的基础产量。
参考文献
[1]岳许辉, 李浪平, 刘怀江. 煤矿掘进工作面局部降温系统研究[J]. 神华科技, 2019, 017(011):80-83.
[2]韩芳成. 麦垛山煤矿井下局部降温系统研究及设计[J]. 神华科技, 2019, 017(012):93-96.
[3]裴喜平. 长距离采煤工作面降温方式优选研究[J]. 当代化工研究, 2019, 000(013):P.76-77.