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　　【摘要】煤炭在我国能源结构占据着很大的比重，随着开采深度的不断增加，矿井的温度越来越高。高温问题已经严重影响到了煤矿一线工人的安全，因高温引发的事故比例也在升高。现在比较常见的制冷技术是空调制冷技术，论文主要论述了地面集中式空调系统的原理，每一种技术都有一定的局限性。因此我们提出了一种联合制冷方式来解决这种问题。

　　【关键词】能源结构;高温;空调制冷技术;地面集中式空调系统;联合制冷方式

　　1研究背景

　　我们都知道煤炭资源在我国能源结构中占重要比例。由于煤炭资源不断被消耗，开采深度不断增加,我国现在的平均开采深度已经高达800m左右，有很多的矿井开采深度甚至已经达到1200m以上。但是随之而来的问题也日益增多，高瓦斯浓度，高温度，高应力等诸多问题。这些问题严重影响了开采的进行以及矿工的安全，如何保证矿工在一个安全的环境中进行开采是一个必须解决的问题。到目前为止，很多专家学者提出了许多的降温技术，比如人工降温，空调降温。但是他们都存在着很多的问题，因此我们提出了一种半导体的降温方法。

　　导致矿井高温的原因很复杂，其中最重要的是以下几个原因导致的：

　　①机电设备工作时会释放出大量的热量;

　　②地表的高温气流会通过通风井进到工作面;

　　③越往下开采，温度就会越高;

　　④工作面的煤炭会氧化，释放出很多的热量。

　　煤矿高温的危害主要是降低劳动者的劳动效率，致使劳动者意志恍惚，从而造成煤矿人为事故。众所周知，人处于高温环境中会感觉不适，易烦躁。在高温环境中工作易发生中暑现象，严重威胁煤矿工人的安全。随着煤矿工人劳动效率的下降，致使煤矿的掘进工作放慢，造成接替紊乱，不能有效地保证煤矿的安全、高效开釆，给煤矿企业带来严重的经济损失。

　　2常见制冷的方式和制冷原理

　　由于人工制冷技术的局限性，我国主要使用的是空调制冷的技术。空调制冷技术分为好多种，最主要的有蒸气压缩式制冷技术，人工制冰技术，热制冷技术等。

　　矿井空调是一个很复杂的系统，主要是有载冷剂、制冷剂和冷却水三个系统级联而成的。

　　①制冷剂循环系统：制冷剂通过制冷剂的循环的方式来制取冷量。

　　②载冷剂循环系统：因为制冷站的位置不同，所以会形成不同的制冷剂循环系统。

　　③冷却水循环系统：冷却水循环系统是由冷却塔和冷却水管道组成的。系统就是通过这三个同时吸收热量来降低温度的。

　　这里主要介绍一下地面集中式空调系统。这种系统通常把制冷站，冷凝热设置在地面上排放，而把高低压换热器设置在井下，可以将高压冷冻水变成二次冷冻水[1]。最后在用风地点上的空冷器来冷凝风流，达到降温的效果，具体的流程如图1所示。

　　这种系统的优点是：建设成本低，设备便于维护，而且是集中冷却矿井的总进风量，效率较高。缺点是：经济型差，安全性差。而且在风地点的效果也不好。

　　3联合技术降温技术

　　单独的制冷方式都有一定的缺点，因此我们提出了联合技术降温技术来解决矿井高温的方法。

　　3.1进风口处制冷

　　由于夏季气温过高，影响导致进风口气温过高。基于此种情况，我们可以选择在进风口进行制冷处理。可以使用脉外低温巷道降低入风温度、对进风风流采用冷水逆流喷淋降温等技术处理。比如可以向矿山的进风井中进行低温水逆流喷淋(武安-30喷雾器)。当进风量为12m/s,温度为26℃,喷水量为40t/h时,这时候温度可以降低2.2~2.6℃。如果是采用冰块与27℃水混合的冷却水在工作面进行风筒喷雾,这时候能够使工作面的入风温度平均下降5.5~6.5℃,相对湿度由原来的40%增加到50%,耗水量约0.24L/min。这种技术降低了夏季的入风气温,效果很好。

　　3.2机电设备降温制冷

　　①可以减少步进电机的发热。减少电机发热的本质就是减少铜损和铁损。

　　②如果是已经选好的电机，那么就应当充分利用电机驱动器的自动半流的控制功能和脱机功能。自动半流的控制功能在电机处于不工作的状态自动减少电流，脱机功能直接将电流切断。

　　③应当选择合适的驱动电机电压等级，兼顾高带性、平稳性和发热、噪音等指标。

　　④细分数越高的步进电机驱动器能够使得电流波形接近正弦波，使谐波大大减少，这样就可以使电机发热减少。

　　3.3局部制冷

　　可以采用将低温风流直接压入工作面的技术,通过采用隔热风筒可以有效地改变工作面作业条件。采取这种技术可以大大降低工作面温度,同时又可保证作业点有比较固定的风速,从而使作业人员有满意的舒适感[2]。向高温工作面采用水力引射器、压气引射器、涡流管等技术方法在一定程度上也改变了工人舒适感。

　　3.4热量回收

　　地下的热量可以作为类似地热能一样的能量加以回收利用。每当夏季炎热高温的时候，矿井的温度可达30℃以上，部分矿井甚至可达40℃以上，这样温度的气体倘若被抽到地表加以利用，不仅可以解决矿井高温的问题，20～50℃的水还可以用来沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。

　　4发展前景

　　随着我国社会经济的快速发展，对煤炭需求量会进一步上升，所以煤炭开采的深度会越来越深，这样矿井高温的问题就会十分普遍。目前，我国已经有超过数十对矿井开采深度超过900m，高地温问题越来越成为影响煤矿企业安全、高效生产的主要问题之一[3]。矿井制冷与矿井热量的收集在煤矿有着广阔的应用前景，要实现矿井制冷有质的飞跃，还需要进行更加深入的研究。

　　【参考文献】

　　【1】李莉,张人伟,王亮,等.矿井热害分析及其防治[J].煤矿现代化,2006(2):34-35,79.

　　【2】陈安国.矿井热害产生的原因、危害及防治措施[J].中国安全科学学报,2004(8):6-9.

　　【3】苏明军.矿井热害与防治措施[J].煤矿机电,2007(5):78-80.