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摘要：目前随着煤矿开采深度的增加，采掘工作面环境存在日益严重的热害，必须要采取相应的措施进行降温，本文对煤矿井下的降温方式及采用的机械降温系统进行了设计分析。
关键词：煤矿；井下；机械降温
社会生产对煤矿资源的需求量在不断上升，而随着煤矿开采程度不断加深的情况下，将要面临更为艰难的工作环境。随着开采深度的不断增加，掘进与开采工作面的环境温度持续上升，基本上已经达到28℃，直接对人体健康系统造成影响，威胁工作人员人身安全。为将安全生产落实到位，需要结合煤矿井下工作面热害问题，对机械降温系统进行研究，营造一个舒适安全的工作环境，保证煤矿开采的效率。
1.煤矿井下机械制冷技术分析
针对煤矿井下热害治理的机械制冷技术已经得到很长的发展，并且在实际应用上也取得了一定的成果，对实现矿井安全生产具有重要意义。利用机械设备来通过增加地面工作风量达到降温目的，虽然是一种相对经济性比较高的处理方式，但是在实际应用上因为受到地面气温与围岩温度等因素的影响，还存在一定的问题。而与此相比的机械制冷技术，可以利用无氟冷空气制冷机来对开采与挖掘工作面进行局部制冷降温。近年来煤矿用机械制冷设备种类不断增多，按照服务对象不同可以将其分为分散式与集中式两种，其中对于集中式来说又可以根据制冷展安装位置不同划分为地面集中、井下集中与井下井上联合三种，并且地面集中方式还可以以制冷剂不同分为冰制冷系统与机冷水系统[1]。
2.煤矿井下机械降温设计分析
2.1降温方式分析
2.1.1井下集中式
此种降温方式主要是将制冷机设置在煤矿井下，然后通过管道集中向需要降温的工作面进行集中冷水供应。整个降温系统设计相对简单，供冷管道距离比较短，并且不需要设置高低压转换装置，只需要安装冷水循环管道即可。但是如果选择此种处理方式时，需要在井下开凿大断面峒室，对施工与维护工作有较高的要求。并且随着煤矿开采深度的逐渐加深，对降温效果的要求也就越发严格，所需冷水供应量更大，这样井下集中空调系统冷凝热排放就成为了需要重点解决的问题，对降温效果造成的很大程度的限制。
2.1.2地面集中式
一方面，地面冷却风流系统，需要将所有机械设备设置在地面上，然后对矿井总进风风流进行冷却处理，但是冷却后的风流在进入到矿井内后会被井下热源不断加热，最终达到工作面时所能起到的降温效果有限，一般只适用于开采深度比较浅并且风流距离短的矿井[2]。另一方面，井下冷却风流系统，需要将制冷机设置在地面上，载冷剂则需要通过隔热管道供应到采掘工作面的空冷器。其中，因为地面与井下存在较大的高差，载冷剂输送管道中会存在很大的静压，想要取得较好的冷却效果，就必须要设置高低压转换装置。
2.1.3井上下联合式
此种煤矿井下降温系统，需要分别将制冷机设置在地面与井下位置，可以说是井上与井下制冷系统的混合，具有两个系统的所有特点，在应用上也具有更大的灵活性。但是此种方式也具备一定的缺点，如设备布置分散以及冷媒循环管道设计复杂等，无论是施工还是管理上都存在相对较大的难度。
2.1.4井下局部分散式
此种降温方式与其他三种方式不同，因为其设置的制冷剂具有可移动的特点，并且仅能提供1个或者局部高温场所空调使用。另外，此种方式还存在冷量传输距离短、冷损小等缺点，但是也存在初期投资少以及灵活性等特点，总体上来说其适用的范围比较小。
2.2机械降温设计
2.2.1增加矿井通风量
对于煤矿井下降温系统的设计，需要结合矿井实际生产情况来决定，一般情况下矿井原岩温度处于31℃～37℃范围的可以采用矿井通风加强的方式进行处理，达到降温的目的[3]。而到原岩温度达到37℃以上时，就需要采取机械降温系统来进行制冷，但是在选择此种方式的同时，还需要增加矿产通风量。其中，在矿井通风量增加时，巷道内风压损失会以二次方增加，风机功率也会以三次方增加。因此，在进行机械降温系统设计时，还需要做好对煤矿通风量的控制。
2.2.2回采与掘进降温
对回采与掘进工作面进行降温，一般需要将制冷机设置在轨道顺槽内，保证空冷器可以直接出保温风筒，利用延伸到工作面外的方式进行处理，以求可以提高降温效果[4]。其中，如果在进行操作时出现问题，则可以选择将轨道设置在顺槽内。在实际设置过程中，应结合矿井内空气干与温度来进行分布，并且为保证处理效果，一般要将空冷器设置在距离回采工作面大约400m～600m位置最佳。在确定空冷器最佳安装位置时，应以提高施工方便性为基础，尽量缩减施工程序。一般情况下每相隔20～30m距离就需要设置一台SPK-25类型的空冷器。安装时对于轨道顺槽内存在的空气温度，应将其维持在22℃～24℃，为工作人员提供一个舒适的工作环境。并且还需要对风流速度进行控制，降低煤岩与风流之间的传导温差，减少冷损失。
3.结束语
深入对机械降温系统的研究，对优化煤矿井下工作环境具有重要意义，尤其是对于深层煤矿开采，降低高温对工作人员的影响，将安全生产贯彻到位，争取不断推动我国煤矿开采行业的持续发展。
参考文献：
[1]方俊生.南方煤矿降温系统改造与优化设计[D].湖南科技大学，2010.
[2]褚召祥.矿井降温系统优选决策与集中式冷水降温技术工艺研究[D].山东科技大学，2011.
[3]白灵.煤矿井下机械降温设计[J].电子测试，2014，18：163-164.
[4]张枕薪，丁勇军，王宝齐.赵楼煤矿井下热环境特性分析与机械降温设计[J].煤矿安全，2012，09：190-193.
作者简介：闫杰，山西傲维光视光电科技有限公司，现有职称：助理工程师。
关键词：煤矿；井下；机械降温
社会生产对煤矿资源的需求量在不断上升，而随着煤矿开采程度不断加深的情况下，将要面临更为艰难的工作环境。随着开采深度的不断增加，掘进与开采工作面的环境温度持续上升，基本上已经达到28℃，直接对人体健康系统造成影响，威胁工作人员人身安全。为将安全生产落实到位，需要结合煤矿井下工作面热害问题，对机械降温系统进行研究，营造一个舒适安全的工作环境，保证煤矿开采的效率。
1.煤矿井下机械制冷技术分析
针对煤矿井下热害治理的机械制冷技术已经得到很长的发展，并且在实际应用上也取得了一定的成果，对实现矿井安全生产具有重要意义。利用机械设备来通过增加地面工作风量达到降温目的，虽然是一种相对经济性比较高的处理方式，但是在实际应用上因为受到地面气温与围岩温度等因素的影响，还存在一定的问题。而与此相比的机械制冷技术，可以利用无氟冷空气制冷机来对开采与挖掘工作面进行局部制冷降温。近年来煤矿用机械制冷设备种类不断增多，按照服务对象不同可以将其分为分散式与集中式两种，其中对于集中式来说又可以根据制冷展安装位置不同划分为地面集中、井下集中与井下井上联合三种，并且地面集中方式还可以以制冷剂不同分为冰制冷系统与机冷水系统[1]。
2.煤矿井下机械降温设计分析
2.1降温方式分析
2.1.1井下集中式
此种降温方式主要是将制冷机设置在煤矿井下，然后通过管道集中向需要降温的工作面进行集中冷水供应。整个降温系统设计相对简单，供冷管道距离比较短，并且不需要设置高低压转换装置，只需要安装冷水循环管道即可。但是如果选择此种处理方式时，需要在井下开凿大断面峒室，对施工与维护工作有较高的要求。并且随着煤矿开采深度的逐渐加深，对降温效果的要求也就越发严格，所需冷水供应量更大，这样井下集中空调系统冷凝热排放就成为了需要重点解决的问题，对降温效果造成的很大程度的限制。
2.1.2地面集中式
一方面，地面冷却风流系统，需要将所有机械设备设置在地面上，然后对矿井总进风风流进行冷却处理，但是冷却后的风流在进入到矿井内后会被井下热源不断加热，最终达到工作面时所能起到的降温效果有限，一般只适用于开采深度比较浅并且风流距离短的矿井[2]。另一方面，井下冷却风流系统，需要将制冷机设置在地面上，载冷剂则需要通过隔热管道供应到采掘工作面的空冷器。其中，因为地面与井下存在较大的高差，载冷剂输送管道中会存在很大的静压，想要取得较好的冷却效果，就必须要设置高低压转换装置。
2.1.3井上下联合式
此种煤矿井下降温系统，需要分别将制冷机设置在地面与井下位置，可以说是井上与井下制冷系统的混合，具有两个系统的所有特点，在应用上也具有更大的灵活性。但是此种方式也具备一定的缺点，如设备布置分散以及冷媒循环管道设计复杂等，无论是施工还是管理上都存在相对较大的难度。
2.1.4井下局部分散式
此种降温方式与其他三种方式不同，因为其设置的制冷剂具有可移动的特点，并且仅能提供1个或者局部高温场所空调使用。另外，此种方式还存在冷量传输距离短、冷损小等缺点，但是也存在初期投资少以及灵活性等特点，总体上来说其适用的范围比较小。
2.2机械降温设计
2.2.1增加矿井通风量
对于煤矿井下降温系统的设计，需要结合矿井实际生产情况来决定，一般情况下矿井原岩温度处于31℃～37℃范围的可以采用矿井通风加强的方式进行处理，达到降温的目的[3]。而到原岩温度达到37℃以上时，就需要采取机械降温系统来进行制冷，但是在选择此种方式的同时，还需要增加矿产通风量。其中，在矿井通风量增加时，巷道内风压损失会以二次方增加，风机功率也会以三次方增加。因此，在进行机械降温系统设计时，还需要做好对煤矿通风量的控制。
2.2.2回采与掘进降温
对回采与掘进工作面进行降温，一般需要将制冷机设置在轨道顺槽内，保证空冷器可以直接出保温风筒，利用延伸到工作面外的方式进行处理，以求可以提高降温效果[4]。其中，如果在进行操作时出现问题，则可以选择将轨道设置在顺槽内。在实际设置过程中，应结合矿井内空气干与温度来进行分布，并且为保证处理效果，一般要将空冷器设置在距离回采工作面大约400m～600m位置最佳。在确定空冷器最佳安装位置时，应以提高施工方便性为基础，尽量缩减施工程序。一般情况下每相隔20～30m距离就需要设置一台SPK-25类型的空冷器。安装时对于轨道顺槽内存在的空气温度，应将其维持在22℃～24℃，为工作人员提供一个舒适的工作环境。并且还需要对风流速度进行控制，降低煤岩与风流之间的传导温差，减少冷损失。
3.结束语
深入对机械降温系统的研究，对优化煤矿井下工作环境具有重要意义，尤其是对于深层煤矿开采，降低高温对工作人员的影响，将安全生产贯彻到位，争取不断推动我国煤矿开采行业的持续发展。
参考文献：
[1]方俊生.南方煤矿降温系统改造与优化设计[D].湖南科技大学，2010.
[2]褚召祥.矿井降温系统优选决策与集中式冷水降温技术工艺研究[D].山东科技大学，2011.
[3]白灵.煤矿井下机械降温设计[J].电子测试，2014，18：163-164.
[4]张枕薪，丁勇军，王宝齐.赵楼煤矿井下热环境特性分析与机械降温设计[J].煤矿安全，2012，09：190-193.
作者简介：闫杰，山西傲维光视光电科技有限公司，现有职称：助理工程师。