高温矿井降温系统的设计

矿井分区集中制冷降温系统设计

摘要：在一期制冷系统的基础上，通过对新巨龙矿井下各处冷损的计算，进行了二期降温系统的设计研究，完成了设备选型及各降温设备的布置工作，并对回采工作面和掘进工作面在系统正常运行情况下的降温效果进行了分析比较，分析所采集的数据说明新巨龙矿井下分区集中制冷、地面排热降温系统取得了较好的降温效果。

关键字：矿井热害；降温系统设计；分区集中制冷； 降温效果

引言

我国深井热环境问题已日趋严重，目前已有40多处矿区的安全高效生产受到井下高温热害的影响，资料显示，我国煤炭总储量中，有73.2%的煤炭埋深超过1000m，因此，加强对矿井降温的研究，是当前煤炭安全生产的重要课题。本文以龙固矿热环境为研究背景，在其前期制冷系统的基础上，对二期制冷系统进行了设计研究。

矿井制冷降温措施主要有两种，一种是非机械制冷降温措施，一种是机械制冷降温措施。前一种主要是开采技术措施，主要包括改革通风方式、采煤工艺、煤层注水等，主要是通风措施；后一种是在前者无法达到要求或不经济合理时采用的措施。仅依靠通风措施解高温热害是远远不够的，这就需要采用机械制冷降温措施。综合对比分析机械制冷各个方案的优缺点，决定采用井下分区集中制冷，地面排热的矿井制冷降温系统。本文在井下集中制冷系统WAT一期降温工程的基础上，根据新巨龙矿井开拓布局及井下热害实际等因素，对一期降温工程布局进行优化调整，并展开井下集中式冷水降温系统二期降温工程的研究与设计，最终形成科学有效的井下分区集中制冷、地面排热的降温系统。

龙固矿设计生产能力为6.0Mt/a，核定能力为 7.8Mt/a。矿井采用立井开拓方式，通风方式为混合抽出式，副井为主要进风井。矿井第一开采水平已达-810m，煤系地层平均地温梯度为3.23℃/100m，主采3#煤层底板平均温度为41.4℃。新巨龙矿属于地热异常型矿井，表土层较厚，地温梯度较高，且井田范围较大，通风路线较长，井下热害严重。

煤矿井下热害防治设计规范

篇一：矿井热害防治技术规范

矿井降温技术规范

1 范围

本标准规定了矿井热害防治技术的定义和术语、技术条件、适用范围、技术要求、降温系统测试及评价方法。

本标准适用于煤矿地下开采的矿井，包括生产、新建和改、扩建矿井。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改件(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究后确定，是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 15586设备及管道保冷设计导则

GB 50016 建筑设计防火规范

GB 50019 采暖通风与空气调节设计规范

GB 50050工业循环冷却水处理设计规范

GB 50155 采暖通风与空气调节术语标准

GB 50215 煤炭工业矿井设计规范

3 术语和定义 GB 50155及AQ/T 1067中确立的术语和定义以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1

矿井热害mine victims

煤矿井下作业环境的空气温度超过国家规定的卫生和安全标准，从而对人体健康、生产和安全造成危害。

3.2

矿井热害防治control of mine victims

通过采用各种技术措施进行矿井热害的预防和治理，称之为矿井热害防治，又称矿井空气调节、矿井热害控制或矿井降温。

3.3

矿用降温设备mine air conditioning equipment

符合矿井特殊环境和安全要求的、为实现热害防治目的所需要的各种设备的统称。

3.4

矿井制冷降温mine cooling

采用人工制冷措施降低井下作业环境的空气温度。

3.5

矿井制冷降温系统mine cooling system

为达到冷却煤矿井下风流之目的，由制冷、输冷、传冷和排热四个基本环节构成的系统。 3.6

地温场geothermal field

科技成果——高温矿井采区大焓差集中降温关键技术装备

技术开发单位

中国矿业大学、冀中能源峰峰集团有限公司、冀中能源峰峰集团有限公司梧桐庄矿

适用范围

（1）适用于高温矿井降温；

（2）适用于高温采区、工作面局部降温。

成果简介

（1）矿井采区大焓差可控风阻集中降温除湿技术，地面集中制取低温冷水输送至井下高低压换热设备，冷量交换后经二次冷水输送至集中降温空调硐室实施降温；

（2）采区集中降温空调系统自适应降压补水排污技术，采区集中降温中矿井空调降温除湿系统与送风流直接热质交换，送风流在空调器内与冷冻水充分热质交换、同时井巷空气风流粉尘被有效捕捉得到净化、而冷冻水内污物浓度增大、其浊度（粉尘含量）增大、腐蚀性增强，本课题研究了一种自适应降压补水排污关键技术，实现了无水泵自适应补水、排污。

应用情况

该技术装备在冀中能源峰峰集团公司梧桐庄矿进行了试验应用。试验期间装备运行稳定，能源利用率高、运行费用低、降温效果好。

浅谈矿井降温技术

随着浅部矿产资源的开发殆尽，矿井采深的增加和机械化水平的提高，地温高、采掘工作面气温高的现象不可避免，矿井热害将成为继顶板、瓦斯、水、火、粉尘五大灾害的又一大灾害。当前矿井高温热害日趋严重，已经成为严重制约矿井正常生产，影响矿井经济效益的重大问题之一。本文针对矿井高温热害这一客观存在的现状，着重对机械集中降温制冷技术进行了探讨和研究。

标签：矿井降温；矿井热害；降温措施

1 引言

我国南方地区在夏季地面空气温度高达40℃，直接影响井下空气温度。此外，由于开采深度大（据我国煤田地温观测资料统计，地温梯度为2-4℃/100m）[1]，岩层温度，井下涌水温度高，运输过程中的煤炭放热，开采出来的煤炭温度高，其在运输过程中对风流强烈加热，机电设备散热等原因，也会使采掘工作面出现高温、高湿的气候条件。

许多煤矿在夏季生产过程中，矿井热害严重影响工人的作业效率同时威胁着他们的身心健康，甚至可能导致一些矿井事故的发生，给煤矿的安全生产及其正常管理带来了极大的不便，创造井下舒适的劳动环境是目前亟待解决的问题。

2 矿井降温措施

2.1 杜绝热源及减弱其散热强度

在矿井热平衡中，氧化放热和局部热源放热占很大的比例。应尽量利用岩石巷道进风，防止煤氧化生热的交换；避开局部热源；尽量减少巷道的煤尘和不用的木料，放止暴晒的防尘水进入进行和暴晒的矿车、材料、设备下井。考虑到运输煤炭时，由被运煤炭释放热量引起风流温度上升，电机车本身放热，应尽可能的将运输设备移到回风水平[2]。设法引导机械设备排出风流进入总回风流而不随新鲜风流进入工作面，便可以减弱機械散热引起的风流温度增高。

2.2 通风降温

目前在对高温矿井掘进工作面的降温、除湿及提高含氧量所采用的非人工制冷降温措施中，最常用的是通风降温技术。该技术主要是提高矿井进风量，加大巷道和采掘工作面的风速，缩短进风路线；建立合理的通风系统，采取并联通风，尽量避免和减少串联通风；采取下行风、W形通风等有利于通风降温的布置方式[3]。