黄金矿山深井制冷通风技术应用研究

在矿山开采中，大多时候井下热量来源一般来源于以下几方面 ：①采矿机电运行时散发的热量，如 ：空压机每台运转时温度高达 80℃以上，变电所、水泵房也散发着 60℃ +的温度 ;②矿山车辆运行时的放热，井下大货车较多，车辆排气管和发动机也会散发热量 ;③通过研究计算，深井内，每垂深 100m，则温度会升高 0.96℃，以此类推每 1000m 则会升高 9.66℃，而且有时候还遇到特殊矿脉，临近地下水地下热水活动在局部形成地热异常区，热水的渗入也导致井内温度升高 ;在上述诸多热源的影响下，深井内通风效果亦理想，这自然就造成了井下高温的情况。在高温下工作，人体正常水盐代谢会被破会，会出现中暑、晕倒、呕吐、湿疹等疾病，人体机能也会出现问题，而且设备散热不好，也会导致设备无法运转，在这种情况下劳动效率极低，根本无法进行正常开采工作，所以这是必须思考解决的问题 [2]

2 井下制冷通风技术探讨

为了提供更安全舒适的开采环境，井下通风和降温是必须的，通过风道及设备将新鲜风流流通到地下，使其形成自然风网络，以及通过人为的制冷，以降低地下温度优化开采境 [3]。在通风制冷设计中首先，通过勘查和系列的温度分析预测方法，对井下温度进行预测 ;其次，根据不同采场的不同地质情况、岩体情况进行通风制冷方案设计，本文我们将常用的几个通风制冷方法进行探讨。

2.1 常见制冷技术应用探讨

制冷技术很多，有地面空调、井下空调、联合空调、局部空调，还有以水或者冰为载冷体的矿井空调，除此还有将冬季空气中的冷能储存然后其他季节提取用来降温的方法，本文我们仅从常用的空调和以水作为载冷剂循环降温的技术进行探讨。

2.1.1  以水为载冷剂，通过废弃矿井水循环降温制冷

首先我们将地下水仓中的矿井水作为系统冷却水循水池，将潜水泵设置在水仓的进水端，利用潜水泵将矿井水送到冷水机组冷凝器端，这样能有效降低冷凝器运行过程中的热度，再通过水泵将冷凝器排出的矿井水排向上一层水仓，在这过程中需注意两方面，一方面是冷却水管路需用PVC 塑料管架空设计，并且要对 PVC 进行保温设计，避免冷凝水的热量散发到巷道内。另一方面需注意在冷却水系统上增加除砂器和除污器，以此避免泥沙进入冷凝器，确保系统设备的安全运行。其次选择制冷量合适的空冷机，当上水矿井水进入上排水仓后，再通过空冷机对其降温，需注意空冷机使用的冷冻循环式要是纯净水，以此确保系统的制冷效率。矿井水循环制冷降温主要是通过压缩机将工质蒸汽加压至饱和状态，再将其压入冷凝器中，使工质在冷凝器中冷凝，释放热量，再经膨胀阀节流后进入正期内吸收冰冻水中热量后蒸发，蒸发后介质水的温度降低，这样能供用迎头空冷器，从而形成制冷循环，如此反复制冷，不断带走巷道中的热量，以此能达到很好的降温效果。通过循环水降温建设也相对简单，秩序要进行水源热泵机房建设、设备基础浇筑、水源热泵及附属设备、制冷管路和冷却水管路、末端空冷器等设备。

2.1.2  地面集中空调和井下集中空调系统技术的应用

地面集中空调系统分非地面冷却风流系统和井下冷却风流系统，地面集中空调系统是通过地面冷却风流系统设备对矿井总金风流进行冷却，确保流入矿井下的风是凉的(如图 1 所示)，但这种只适用于开采深度小、风流距离短的高矿井，对于深度大的矿井，在风流入地下的过程中会不断被各种热源加热，这样一来作用不大。对于深度大的矿井，则需要地面结合地下进行集中空调系统设计，前半段我们说到地面集中空调若要为深度较深的地下降温，则会因为管道过程，导致低温风流被热源加热，效果差。井下集中空调系统则直接将制冷剂设在井下，通过管道集中向各个工作面提供冷水，其训管路简单，系统简单，井下集中空调系统有两种不同的形式，一种是将制冷站直接设置在井下，利用井下回风流排热(如下图 2 所示)，这种通风制冷技术较为简单冷凉调节也比较方便，但这种通风制冷技术会因为井下回风量的限制而有所局限，若矿井需冷量较大时，则井下有限的回风量无法将制冷剂排的冷凝热全部吸收，那么这时候制冷效率就会降低，因此这种设计只在制冷需求不大的小型矿井中应用较多一些。

2.2 深井通风技术应用探讨

和制冷技术一样，深井的通风技术也很多应用较多的则是通过多级机站布置达到提供可控循环风及空气净化的有益效果。

2.2.1  首先布置机站

多级机站通风技术在我国各类金属矿山应用都较多，其通风系统可控、压力均匀、还节能，也能分区供风，整体效果十分明显，在设计时通常会建立 ：进风段压入机站、用风段接力机站、回风段抽出式机站和末端总回风机站等 4 级机站。

为了满足要求，各级机站安装的风机需根据通风量来进行设计购置。之所以采取多级机站的方式，是因其具有网路优化、系统可控、均压通风的优点，这使得整个系统可控，并且能有效减少系统漏风，提高有效风量，且其能分区通风，则各区域能根据实际需求的风量和降温情况自主控制，这样一来也能达到节能的目的。

2.2.2  可控循环通风

可控循环风实质是将一部分回风风流引入进风道与新鲜风流混合后循环使用其能有效解决井下用风段风量不的问题，也能通过新鲜风流的流动达到降温的效果，如 ：在采场中断的井底车场外侧增加循环通风措施，以此增加中段以下的风量。可控循环风能降低矿井所需的总风量，能有效降低系运营成本，特别是对于一些有采用制冷江恩的矿山，循环风系统能有效提高冷空气的利用效率，这对于增加风量、降低成本、改善矿井气候条件都有极大的作用。

2.2.3  空气净化技术的应用

在较大范围一个用可控循环风时，在风流作用下风尘和有害物体也会流动，这会直接影响作业人员的身体健康。因此必须在循环风中加入空气净化技术，现有的矿山井下空气净化技术应用较多的为水幕净化法，通过水管和喷雾喷头进行高压洁净水的喷洒，使其形成水幕，在水和雾气的共同作用下，粉尘变重，会下沉到地面，这样一来能有效降低风流粉尘的浓度，也能在一定程度上降解空气中的有害气体，在一定程度上达到空气净化的作用。

3 结语

利用可控循环通风和空气净化联用技术，将部分污浊空气净化处理后混入新鲜风流进行混合利用，能有效解决金矿深井中的通风困难问题，但矿山井下作业环境十分复杂，并非是利用某一单一降温技术或通风技术就能解决井下降温和通风的问题，而是需要根据井下实际情况采取不同制冷和通风技术的组合方式来解决这一问题。本文仅从常见几个方向的应用进行了探讨，仅供同行参考，在具体实施中，还需根据矿山的具体情况进行实施才行。