文/董鑫姜建军唐占信于建春汪忠波李康
：夏甸金矿深部开拓达m，高温、热害日益严重，通风降温已无法解决工作面高温问题；为此，通过热源分析确定井下总制冷量，采用井下集中制冷技术，工作面温度由39℃下降至27.5℃，取得较好的降温效果，保证矿床安全、高效开采，为同类深部高温金属矿山提供有益的借鉴和参考。
关键词：热源深部开采集中降温效果
1.引言
据不完全统计，国内大部份地区深部岩石自然增温率在2.0～3.0℃左右,开采深度超过米,局部开拓区域的温度将超过40℃,有效解决深井开拓中的高温问题显得尤为关键。
夏甸金是年建成黄金矿山，回采深度米,深部开拓深度为米,采矿中遇到的首要问题是高温，为有效解决高温采用了井下水冷制冷技术与制冷设备,有效解决深部开拓遇到的高温问题,为矿床安全高效回采打下良好的基础。
2.冷负荷计算
2.1热源分析
2.1.1地热
地温梯度取2.2℃/百米，据此计算开采到-水平时地温已达到35℃以上，属一级热害区。
2.1.2空气压缩热
井口标高m，一期井深已达-水平，井筒内空气柱高度达m。重力导致的空气压缩热为5.kJ/kg。
2.1.3机、电设备运转时散热
经统计井下累计电机设备散热量kW，而柴油机设备散热量高达kW以上。考虑到设备不可能同时运行因素，经统计-水平以下，最大班同时运行的柴油机设备散热量高达kW。
2.1.4人体散热
井下按重体力劳动强度每人的散热量为0.47kW，按最大班人数为60人，人体散热总量为28.2kW。
2.1.5地面大气环境对热害的影响
气象资料显示本地区夏季高温季节，从地面进入井下的空气本底参数已超过国家规定的劳动安全卫生标准。因此夏季地面空气温度超过26～28℃时，也是提升下井风流温度的影响因素之一。
2.2总需冷量
上述计算掘进工况时，-以下3个水平同时工作总需冷量为kW；运输工况时总需冷量约为kW。
3.井下降温方案
工作面降温设计工况
空冷器布置在-水平，南北大巷或-米水平以下斜坡道各布置一台kW空冷器；四个穿脉采面各布置一台kw空冷器。
3.1井下制冷、井下排热降温方案
在热害最为严重的-m水平以下的工作面，新建供水温28度，流量-m3/h水仓，为井下制冷机组冷凝器的二级冷却水。满足制冷量kw设备冷却要求。
3.2方案设计
制冷机冷冻水系统采用闭式循环，设备配置主要由井下制冷机组、输冷管道、冷冻水循环泵、补水定压装置、末端空冷器及相应控制阀门仪表等组成。其系统流程为：井下制冷机组→输冷供水管（约3℃）→空冷器→输冷回水管（约18℃）→过滤器站→冷冻水循环泵→井下制冷机组。
制冷机冷却水系统采用两级冷却，主要目的是保护制冷机冷凝器不被含泥沙的水磨损或堵塞，延长使用寿命。其中一级冷却水系统采用闭式循环，二级冷却水系统采用开式循环。其一级流程为：制冷机组冷却水回水（41℃）→一级冷却水泵→污水换热器→冷却水供水（32℃）→制冷机组，二级流程是：-m水平水仓取水口（约28℃）→二级冷却供水管→污水换热器（约29℃）→二级冷却水回水管（约38℃）→-m水平热水仓。水仓内约38℃的井下涌水通过-m水平排水泵排至-m水平热水仓，最后通过井下排水泵排至地面。制冷机制取3℃低温冷水，经输冷管道将冷水送至各采场及其穿脉巷空冷器，将进入穿脉巷的空气降温后，通过保温风筒送至各穿脉巷尾部。
图1井下制冷井下排热系统流程图
3.3冷却设备组成
硐室内布置1台kW制冷机组、2台冷冻水循环泵、2台一级冷却水循环泵、过滤器站及补水定压等配套设备。设计考虑制冷机组设2台冷冻水循环泵。系统冷冻水和一级冷却水补水均采用软化水。为防止水中杂物堵塞制冷机组蒸发器，在冷冻水循环泵吸入口前端设手动反冲洗过滤器。
3.4输冷管及冷却水管道布置
冷媒水由冷冻水循环泵经输冷管送至深部各掘进工作面空冷器处，输冷管采用预制聚氨酯保温管。一级冷却水进口温度为32℃，冷却水出口温度为41℃，制冷机冷却水设计流量为33.3kg/s，冷却水管道直径为DN无缝钢管接至污水换热器，经冷却后回到制冷机内。
3.5末端设备布置
井下降温的末端设备主要由空冷器、过滤器、仪表阀门等组成。
4.应用效果
夏甸金矿自年10月份开始集中在-米水平与-米下向斜坡道应用此降温技术与降温设施，应用kw空冷器的独头掘进工作面温度由原来39℃下降至27.5℃，应用kw空冷器的独头掘进工作面温度由原为的40℃下降至27.3℃,取得较好的降温效果,保证了矿床安全高效回采。
5.结论
（1）合理的应用井下水冷制冷技术有效的降低深井开拓过程中的岩温，创造一个安全高效的作业环境，促进矿产资源的安全回采。
（2）井下制冷降温技术需要合理与矿井通风系统进行衔接与优化，局部开拓工程施工结束后，应及时建设或优化矿井的通风系统，以通风系统的良好运行促进降温系统的良好运转。
来源：招金矿业股份有限公司
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