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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。
矿井制冷降温系统的研究与应用摘要在地面建立制冷中心，制冷中心生产的5℃的冷水通过供冷水泵送至副井井筒中的通过改造后的备用排水管路，经过井底减压阀减压后，低温冷水进入到矿井防尘管网中，直接供至工作地点，通过安装的制冷装置，冷却工作地点进风流温度，达到降温目的。
关键词深井开采；高温热害；需冷量；水冷降温1 概述朝阳煤矿核定能力72万吨/年，从井巷设计、设备选型、系统装备等均按90万吨/年的能力施工。
2 矿井需冷量计算2.1 采掘面降温标准结合朝阳矿目前及下步深水平高温发展状况，按《煤矿安全规程》规定，生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃计算需冷量。
2.2 供冷范围按矿生产要求，降温工程共设计矿井一个综采工作面、四个掘进工作面。
2.3 矿井需冷量计算1）回采工作面需冷量的计算根据矿提供的工作面数值，计算回采工作面的需冷量为510kW。
2）掘进工作面需冷量计算风量260m3/min，按同样方法计算四个掘进工作面需冷量，四个掘进工作面总需冷量为610kW。
3）矿井总需冷量Q=510+610=1120kW目前矿井井下降温需冷量为：Qc=K*Q=1.2×1.25×1120=1680kW3 制冷降温方案确定制冷水降温主要由制冷水系统、输冷系统、井下输冷散冷系统四大部分组成。
4 水制冷降温系统4.1 主要制冷设备选型4.1.1 井下制冷综采工作面上隅角附近安装1台MK-300空冷器和1台MK-150空冷器，制冷量500kW，满足降温需求。
掘进工作面的需冷量为150kW，进风巷采用1台新雪公司生产的MK-200空冷器，作为热交换器，满足降温需求。
井下降温总循环冷水量103.2m3/h，考虑到井下防尘用水量及地面空调用水，选择冷水量为120m3/h，用于制冷器降温后的，剩余回水，经过回水管排到地面。
地面选用3台1032kW的水冷螺杆机组，冷冻水由20℃降为5℃，所需的水量为120m3/h，可满足矿井1个回采工作面、4个掘进工作面的降温需求及地面中央空调供冷。
矿井降温空调系统1．前言随着我国矿采资源的继续开发，矿井开采的深度不断增加，采矿机械化程度的不断提高，井下工作点的环境温度也越来越高，随之而来的矿井的热害问题变得越来越突出。
高温环境导致的工作效率低、工人健康受损、机电设备使用寿命降低、安全隐患问题突出。
我国是世界上高温热害矿井较多的国家之一，据不完全统计，我国已有130多对矿井的采掘工作面风流温度超过30℃，同时已探明的煤炭储量中，1000～2000m 深处的煤炭储量占总储量的53.2%。
为了维持井下适宜的工作温度，提高开采效率、降低开采成本、保证开采人员的身体安全和健康，深井矿采用空调系统降温正在被越来越多的高温矿实施采纳。
随着矿井开采深度的不断增加，高温热害影响越来越大。
在高温环境作业，人体大量出汗，大量氯化钠、水溶性维生素、矿物盐随之排出，正常的水盐代谢被破坏，从而可能出现热痉挛，引起中暑、昏倒、呕吐和湿疹等疾病，危害劳动者身体健康。
同时，高温还会影响劳动效率，有资料表明，工作区域内温度每超过标准1℃（标准为26℃），供热的生产效率会降低6~8%，当温度由27℃增加到30℃时，劳动效率显著下降。
因此，高温热害被认为除水、灰、瓦斯之外的第四大矿井灾害。
2．矿井降温的方法（1）通风降温。
在热害不太严重的情况下，用加强通风的办法就可以达到降温的目的。
但是要注意，增加通风量起初气流温度大幅下降，但当温度下降到一定程度时，随风量增加，温度下降逐渐变慢，同时通风量的增加意味着耗电量和运行费用的增加，因此要考虑一个最经济的风量，一般推荐通风量为巷道长度的0.56~0.84倍[3]。
此外，过大的风速不利于防尘，过大的吹风感也会引起矿工的不适。
（2）隔绝热源。
巷道岩壁散发大量的热量，如能采用隔热物质喷涂岩壁，则能大大减少巷道内的冷负荷。
但是巷道内的具体情况对隔热材料有很高的要求：既要有良好承压性能、不易碎裂同时又要经济可行，目前还没有找到一种能完全满足要求的隔热材料，因此这种方法在实践中很少被应用。
概述矿井制冷降温技术发展一、矿井制冷降温的起源为了保障煤矿生产的安全，改善井下工作人员的工作环境，有关矿井制冷降温的技术得以不断发展。
由最开始的改善通风及减少热源放热这些非人工制冷降温技术发展到后来的空调制冷降温技术，但是非人工制冷降温技术并不能从根本上解决热害问题，因此，针对目前我国矿井热害情况，矿井制冷空调技术成为矿井降温主要手段。
二、矿井制冷降温的种类目前矿井降温技术主要包括非人工制冷降温技术及空调制冷降温技术。
2.1 非人工制冷非人工制冷的降温方法包括：改善通风及减少各种热源放热。
2.2 矿井空调制冷根据载冷剂的不同将目前矿井空调制冷技术分为蒸汽压缩式、空气压缩式、人工制冷水以及人工制冰空调降温技术。
（1）蒸汽压缩制冷.利用低沸点的制冷剂在气化过程的吸热现象及液化过程的放热现象，借助压缩的抽吸增压、冷凝器的冷凝放热、节流阀的节流作用、蒸发器的吸热气化，且不停的循环上述过程，使被冷对象温度下降。
（2）空气压缩制冷.空气用作为制冷装置的工质时，其吸热及放热过程为定压过程。
外界消耗机械功驱动压气机工作，来自冷藏库内换热器的空气被吸入压气机进行绝热压缩。
从压气机出来的空气进入冷却器，在其中进行定压冷却，其温度降低到冷却介质的温度。
然后，空气进入膨胀机，在其中进行绝热膨胀而降压、降温。
温度低于冷藏库温度的空气被引入冷藏库内的换热器中，从其周围物体吸热，在定压下其温度升高到冷库温度，最后又被压气机吸出重复上述循环。
（3）人工制冷水.人工制冷水降温技术是矿井降温的主要手段，其主要包括以下几种形式：分布式、地面集中式、井下集中式、地面井下联合集中式。
实践表明，负荷不同时采用不同形式的人工制冷水降温技术，能提高制冷效率：负荷小的矿井宜采用分布式，负荷大的矿井则宜采用集中式。
而在采用集中式人工制冷水降温技术时，井下集中式的问题是冷凝水排放难，而地面集中式和地面井下联合集中式均须采用高低压转换设备，会遇到温度跃升的问题。
板冰机特点⏹节能⏹优良的换热性能⏹蒸发温度低⏹可靠性⏹融冰性能好冰人公司片冰机特点⏹节能⏹成本⏹可靠性矿井降温发展历程⏹井下集中制冷降温系统●孙村煤矿在80年代初期采深到600米时即遇到高温热害问题，于1984年5月在-400m水平建成井下集中制冷降温系统。
采用离心制冷机组，于两年后停运。
☐井下移动式空调降温系统●1996年，试验应用了井下移动制冷降温空调，但由于排热困难，不久即停运☐井下局部制冷降温系统●2002年, 通过到平煤学习，在－800水平选用一台制冷量500kw螺杆冷水机组，对回采工作面进行局部降温。
由于井下条件恶劣，排热困难等原因，机组运行效率低，维护量大。
☐水冷集中降温系统●90年代初，孙村煤矿对德国鲁尔矿区进行考察，并于1994年完成了水冷集中降温系统,由于超千米高压水安全及运行费用等原因，未能长期运行。
冰冷系统简介☐2003年，对南非3500米金矿治冰降温技术考察后，针对煤矿特点研发了矿井冰冷低温辐射降温系统。
☐冰冷低温辐射降温系统主要有地面的制冷、制冰及散热系统，井下的输冰、融冰、输冷及散冷系统组成。
冰冷矿井降温技术的主要特点♦充分利用冰的潜热，冰的融化可以释放大量的冷量（1吨0℃冰融化为0℃水所散发的冷量相当于1吨80℃的水降为0℃）。
♦立井单管输送，输冰量仅为30～45m3/d；制冰机可制出-5～-8℃的片冰，对管道无冲击，不粘结。
♦可以将冰输送到融冰池内进行融化，形成0℃的冰水混合物，也可用运冰车将冰直接运到采掘工作面进风侧，融化降温。
♦冰融化产生的冰水为采掘工作面多元化散冷创造了条件，使降温方式具有极强的针对性、灵活性，特别适合高产高效大功率采煤工作面。
♦冰水同时作为采煤工作面大型机械设备的冷却水，使设备温度由50～60℃降为35℃，可使机电设备故障率降低60％以上。
♦从井口至井底直到工作面均为开放式系统,各自相对独立，不存在立井高压循环水泄漏危险，系统运行可靠，便于调节。
