高温矿井液态CO₂相变制冷降温技术

宋东平^1,2,3，周西华^1,2,3,4，李景阳⁴，白刚^1,2,3

1. 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院2. 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室3. 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室4. 辽宁工程技术大学能源安全应用技术研究院

摘 要：为解决煤矿生产过程中的高温热害问题,基于煤矿采掘工作面的空间特征和工艺特点,提出了以液态CO₂作为冷源的高温矿井液态CO₂相变制冷降温技术,运用液态CO₂相变释放的冷量与工作面的高温空气进行换热作用,降低工作面的环境温度及湿度,同时将相变产生的气态CO₂注入采空区防治煤自燃。液态CO₂相变制冷降温系统具有装置结构简单、操作方便、设备投入成本低、适应性强等优点。在板石煤矿52305掘进工作面进行液态CO₂相变制冷降温技术的工业性试验。结果表明,液态CO₂的平均消耗速率为1.015 m3/h时,掘进工作面空气温度降低了6.9℃,含湿量减少4.94g/kg,液态CO₂的冷量利用率为77.36%。液态CO₂相变制冷降温技术能够有效改善井下工作环境,具有较强的推广和应用前景。

关键词：高温矿井;降温技术;液态CO2;相变制冷;