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山东省郓城煤矿矿井制冷降温系统运行管理办法（草稿）二〇一四年六月山东省郓城煤矿矿井制冷降温系统运行管理办法（草稿）第一条为切实做好矿井制冷系统运行管理工作，确保系统安全稳定运行，改善采掘工作面作业环境，保障矿井安全高效生产；根据《矿井建设期承包管理合同》等文件要求，结合我矿生产实际，制定本办法。
第二条本办法适用于山东省郓城煤矿矿井制冷降温系统运行管理。
矿井制冷降温系统范围：地面冷却系统、井下制冷系统、井下输冷系统及末端设备；具体内容见附表一。
第三条山东省郓城煤矿（以下简称甲方），委托运行管理方（以下简称乙方）负责整个矿井制冷降温系统的运行管理。
第四条职责界定1、甲方负责矿井制冷降温系统的前期装备、安装、调试、试运行；系统试运行验收合格后，移交乙方运行管理。
2、甲方负责对矿井制冷降温系统的委托运行管理进行全面监管。
3、甲方负责对乙方运行人员、维修人员、管理人员进行上岗前技术培训。
4、甲方负责矿井制冷降温系统地面及井下变电所春季预防性试验。
5、乙方负责矿井制冷降温系统的日常运行、日常维护、系统管理；负责对整个制冷系统，按检修计划进行维护、保养、检修，按质量标准化要求全面管理。
6、乙方负责矿井制冷降温系统运行的安全、生产、技术管理，承担系统运行安全生产责任。
7、乙方负责矿井制冷降温系统运行的日常检修、月底检修、年底大修。
8、乙方参照巨野矿区周边矿井，成立矿井制冷降温系统运行管理专门管理机构（设立制冷工区），负责整个制冷降温系统的日常运行、日常维护、各类检修、采掘工作面供冷设计、采掘工作面输冷管路及空冷器的安装调试及运行，负责采煤工作面回采时输冷管路及空冷器拆卸、挪移、回收等，负责制冷系统运行材料计划申报等。
9、乙方负责建立健全各类安全管理制度、安全生产责任制、安全操作规程等。
10、乙方负责抓好各项管理制度及规程落实等，并严格按照操作规程及岗位责任制操作，严格落实干部上岗制度、巡回检查制度等规范管理，切实抓好系统设备三牌管理，加强系统设备使用、保养与维护，确保系统安全稳定运行。
矿井降温空调系统技术的探讨刘鹏【摘要】文章对矿井热害的解决办法进行了回顾,介绍了降温空调系统的优缺点以及应用场合,并初步构思采用天然冷源(恒温水)及冷水机组联合运行的方式.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2009(018)008【总页数】3页(P77-78,80)【关键词】热害;矿井降温;空调系统【作者】刘鹏【作者单位】潞安矿业集团公司技术中心,山西,长治,046204【正文语种】中文【中图分类】TM925.12随着煤炭产业的发展，浅部煤炭开采殆尽，现在煤炭深井越来越多，煤炭热害问题也越来越严重。
工人在高温环境中作业，身心受到极大伤害，频繁出现中暑、昏厥、休克现象，神志恍惚，往往处于昏昏欲睡状态，机警能力降低，经常发生低级错误酿成工伤事故，劳动生产率低下。
虽然矿井通风可以为井下工人提供赖以生存的氧气，而且可以冲淡井下有害气体的浓度，降低井下温度，但提高通风量，压力随之二次方增加，风机功率也随之三次方增加，因此对于高温矿井，只靠矿井通风不能有效解决高温热害。
所以，传统的矿井通风观念与常规的矿井通风方法已不能彻底解决高温矿井的热害[1]。
目前矿井空调降温系统可分为四类，分别为机械制冷水降温空调系统、冰冷却空调系统、空气压缩制冷空调系统、天然冷源空调系统。
1.1 机械制冷水降温矿井空调系统这种矿井空调系统，按制冷站所处的位置不同来分，可以分为以下四种基本类型。
1) 集中式空调系统。
该系统的制冷机设在井下，通过管道集中向各工作面供冷水，系统比较简单，供水冷管道短，没有高低压换热器，仅有冷水循环管路。
但必须在井下开凿大断面硐室，给施工和维护带来困难，并且电机和控制设备都需防爆，难度大、造价高。
这种布置形式只适用于需冷量不太大的矿井。
2) 地面集中式空调系统。
该系统将制冷站设置在地面，冷凝热也在地面排放，在井下设置高低压换热器将一次高压冷冻水转换成二次低压冷冻水，最后在用风地点上用空冷器冷却风流。
井下冷却风流系统，载冷剂输送管道中的静压很大，所以必须在井下增设一个中间换热装置(高低压换热器)。
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地层中的温度分布。
3.7地温异常区temperature anomalies地温梯度值(或大地热流值)低于或高于正常值(1.6～3.0℃/100m)的地层区域。
关于尽快组织实施矿井制冷降温的报告公司领导：XX公司主要通风机为ANN-2884/1400N型对旋式轴流通风机，电机功率1250kw，主要通风机最大扇叶可调角度为51°最，最大风量为290 m3/s。
矿井供风现配备开掘工作面17个（5条煤巷12条岩巷），采煤工作面一个，配风量共计272m3/s，主要通风机叶片角度47.5°，风压2850Pa。
鉴于以下原因，矿井集中制冷降温工程应尽快实施，刻不容缓。
㈠XXXX年7月份实测矿井采掘工作面温度，矿井受热害热影响严重，如下表所示：日期：XXXX年7月25日㈡XX公司为受地质热害严重矿井，井田一级高温区一般在400～530m，二级深度一般在570～750m。
现开发的己二采区深度在700m以下，XXXX年7月份实测开掘工作面回风流最高温度为36℃，采煤工作面最高温度为31℃。
实测-600m水平与-760m水平水文观测孔水温，温度为41℃～45℃。
后期要开发的己三、己四采区，标高在-1000m左右，预计工作面温度将高达40℃左右。
㈢矿井受地温热害影响严重，仅靠单一的增大风量，进行通风降温已不能达到预期效果，且现矿井主要通风机运行角度为47.6度，与最终可调51度相比，采取通过调整矿井主要通风机运行工况，进而增加工作面配风而达到降温已不可取。
㈣进入夏季以来空气温度升高，加之地温热害影响，作业环境十分恶劣，致使多名职工出现精神恍惚、中暑、心衰、湿疹等现象。
给职工的身心造成极大伤害，直接影响了安全生产。
㈤高温采掘工作面职工出勤率大幅下降，基本无法正常生产，甚至停产，降低了劳动生产率。
㈥矿井井下生产环境不符合《煤矿安全规程》的要求，使矿井经营成本增加，严重制约了矿井安全高效生产。
综上所述：对矿井进行热害治理，采取机械制冷降温是提高劳动生产力、降低职工劳动强度、维护职工队伍稳定、实现可持续发展的重要民心工程，围绕建设长远、安全、高效矿井的目标，矿井机械制冷降温势在必行。
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。
制冷降温系统在解决煤矿井下热害的应用刘家瑞（上海理工大学能源与动力学院动力工程137680155）摘要：热害作为矿井的自然灾害之一,不仅严重地影响井下作业人员的身体健康和生命安全，而且影响矿山的经济效益。
首先在阐述机械制冷降温在国内外矿井巷道中的应用现状基础上,重点介绍了煤矿井下用机械制冷降温系统中压缩机、空冷器、制冷剂、润滑油等特殊部件等要求。
此外冰浆降温系统具有冷量输送能力强, 水泵负荷小, 经济效益明显等优点，冰浆降温技术是解决矿井热害的一种实用、方便、经济的方法。
最后指出制冷降温系统在煤矿井下应用领域应重点研究的内容。
关键词:机械制冷;冰浆制冷;降温;目前，我国煤矿开采已经向深部发展，许多矿井的开采深度已达900~ 1300 m。
随着矿井开采深度的增加,岩石温度升高,开采与掘进工作面的环境热害日益严重,不少工作面的气温超过28℃,个别高达34℃。
井下高温对工人的健康与安全、井下设备的安全运行及生产效率造成了极大的危害和影响。
1机械制冷系统在煤矿巷道中的应用1.1制冷方式在煤矿井下制冷降温中,常见制冷方式有蒸汽压缩式和空气压缩式,蒸汽压缩式制冷是利用液体气化时的吸热效应而实现制冷的。
在一定压力下液体气化时,需要吸收热量,该热量称为液体的气化潜热。
液体所吸收的热量来自被冷却对象,使被冷却对象温度降低,或者使它维持低于环境温度的某一温度。
在液体气化制冷中,可分为机械压缩式、吸收式、喷射式、吸附式制冷,而在煤矿井下制冷系统应用中,以机械压缩式制冷为主。
机械压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成,用管道将其连成一个封闭的系统。
工质在蒸发器内与巷道空气发生热量交换,吸收被冷却对象的热量并气化,产生的低压蒸汽被压缩机吸人,压缩机消耗能量(通常是电能),将低压蒸汽压缩到需要的高压后排出。
压缩机排出的高温高压气态工质在冷凝器内被常温冷却介质(水或空气)冷却,凝结成高压液体。
高压液体流经膨胀阀时节流,变成低压、低温湿蒸汽,进入蒸发器,其中的低压液体在蒸发器中再次气化制冷。
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。
（3）提前疏干热含水层。
由于水的比热非常大，当水在岩石中流动时，会大大增加围岩表面的传热系数。
因此在矿井开采前，通过打钻孔或掘进疏干巷道中的热水，能尽可能减少热水涌入作业面，从而减小围岩的传热系数。
（4）人工制冷。
在单纯使用通风方法不能满足矿井降温的需要的情况下，就要加装制冷设备，进行人工制冷。
随着矿井开采深度的增加，热害问题日益严重，因此在很多高温矿井中，必须采用人工制冷降温，矿井空调系统在越来越多的高温矿井中得到了应用。
3矿井空调的特点和地面舒适性空调相比，矿井下的空调有很多自身的特点：（1）输冷管道长，且采掘面内管路经常变动。
空调制冷站一般布置在井底车场或采区车场附近，而空冷器一般都设置在采掘工作面附近。
要把冷冻水送到采掘工作面，输冷管路长，冷损耗大。
并且由于采掘工作面不断推进，冷冻水管路长度处于变化当中，给管道的保冷造成了困难。
（2）对空冷器的限制多。
为适应井下狭小的空间，空冷器要结构紧凑，且煤尘、岩尘易附着在肋片上，使空冷器换热能力下降，因此要经常清洗。
（3）当制冷站布置在井上时，需要高低压换热器。
（4）用电设备需要防爆。
在矿井开采中会释放出可爆性气体（如C H4、C O等）和矿尘，所以当矿井空调制冷机组安装在井下时，其电力设备就需要防爆。
表 1矿井空调与地面舒适性空调的比较项目 矿井集中空调 地面舒适性空调制冷机 安放在井下需要防爆 不需防爆排热 困难 方便冷负荷 基本不变 变化较大供冷距离 长（达 5~10k m） 短（一般不超过1k m） 冷损失 大 小水静压 大 小水量 小 大冷冻水温差 大（可达10℃以上） 小（一般小于5℃）运行管理 困难 较易安装 困难 较易4.矿井空调形式4.1按照载冷剂来分4.1.1以水为载冷剂的矿井空调这是最普遍的一种矿井空调形式，由制冷机组，输冷管道，和末端装置组成。
通过制冷机组制备出冷水，再把冷水输送到末端装置，在末端装置里，通过冷水和巷道内空气的热交换，使巷道内温度降下来。
4.1.2以乙二醇为载冷剂的矿井空调由乙二醇制冷机组，输冷管道，高低压换热器和末端装置组成。
通过制冷机组制备出乙二醇低温冷水（-5℃），送到高低压换热器，转换为5℃的冷水再输送到末端装置，在末端装置里，通过冷水和巷道内空气的热交换，使巷道内温度降下来。
该空调方式，可将制冷机组设在井上，系统简单，冷凝热容易排除，能输送低温乙二醇冷水至井下，适合深井热害严重的区域降温，由于蒸发温度高于制冰系统，故比冰制冷空调方式更节能。
4.1.3以冰为载冷剂的矿井空调冰制冷是一种较新的矿井空调形式，它利用地面制冰场制取的粒状或泥状冰，通过风力或水力输送至井下的融冰装置，与井下空调的回水进行直接热交换，使空调回水温度降低。
与传统的矿井空调相比，它具有以下优点：利用冰的融解潜热进行降温，所以在同样冷负荷的条件下，向井下的输并量仅为输水量的1/4~1/5。
由于输送流量减少，管道的投资费用和运行能耗降低，管道冷损失小；不存在普通矿井空调的过高静水压力和冷凝热排放困难的问题；主要电动设备均在井上，不需防爆。
这种系统在我国还处于试应用阶段，如需真正推广还需开展很多工作，如制冰设备的研制，输冰设备的开发，适合低温水和泥状冰传热要求的井下空冷器的研究和开发。
新汶矿务局用片冰，对1000米以上的深井进行制冷，已经取得了很好的效果。
为冰制冷的应用进行了有益的尝试。
4.2根据空调系统制冷设备安放的位置分根据空调系统制冷设备安放的位置分为井下集中空调系统、地面集中空调系统、井上下联合空调系统和井下分散局部空调系统。
制冷机设在井下，通过管道集中向各工作面供冷水。
优点是：供冷管道短，减少了沿途损失；无需高低压换热器，仅有冷水循环管路，系统简单。
缺点是：必须在井下开凿大断面峒室，施工维护不便；机电和控制设备需要防爆，难度大，造价高；井下空调系统冷凝热排放困难。
4.2.2地面集中空调系统4.2.2.1地面冷却风流系统地面冷却风流系统的全部设备都在地面，对矿井总进风流进行冷却，缺点是：低温风流不断被井下热源加热，降温效果差。
故仅适用于开采深度小、风流距离短的高温矿井。
4.2.2.2井下冷却风流系统井下冷却风流系统，其制冷机位于地面，载冷剂（冷水或盐水）通过隔热管道被送到井下采掘工作面的空冷器。
由于从地面到井下的高差大，载冷剂管道中的静压很大，所以必须在井下增设一个中间换热装置（高低压管热器），其中高压侧的载冷剂循环管道承压大，易被腐蚀损坏，且冷损失较大。
该系统制冷机分别设在地面和井下。
兼具地面和井下2个系统的特点。
缺点是：布置分散，冷媒循环管路复杂，操作管理不便。
4.2.4井下分散局部空调系统该系统的制冷机可以移动，仅供1个或局部高温场所空调使用。
优点是：冷量传输距离小，冷损失少；投资少；移动灵活。
缺点是：冷凝热难排放。
故仅适用于小范围的煤矿降温空调。
4空冷器空冷器是矿井空调内常用的末端设备，井下的热空气在空冷器内被制冷设备制出的冷水冷却，而后向采掘工作面供冷。
用空冷器冷却风流，在采煤工作面上的布置方式不外乎两种：一是用空冷器集中冷却工作面的进风风流；二是在工作面内布置空冷器分段冷却工作面风流。
由于我国采煤工作面较长，通常在百米以上，这两种方式在实际应用中都存在不同程度的问题。
第一种方式将空冷器布置在采煤工作面的进风巷道内，因为它易于实现，因此在我国矿井降温中被广泛采用。
采用这种方式的缺点：1.导致工作面温度分布不均，当采煤工作面很长时还可能出现工作面入口风温过低，出口温度超限的情况。
2.增加了工作面的冷负荷。
第二种方式是将空冷器分段布置在采煤工作面中，或将风筒引入工作面中。
它可以使沿工作面的温度分布较为均匀，也可以降低工作面的需冷量。
但是由于采煤工作面的空间狭小，这种方法在实际工程中难于实现。
5目前矿井空调系统存在的问题5.1矿井空气调节标准矿井空气调节标准是计算空调冷负荷的重要依据，但是我国目前并没有一个统一的标准：《煤矿安全规程》规定井下采掘工作面的干球温度不得超过26℃；《矿山安全条例》规定干球温度不得超过28℃。
而且这两个标准都只考虑了干球温度，没有考虑湿度的影响。
而在欧洲一些国家，如德国，波兰，一般都规定了干球温度有效温度两个温度标准。
在矿井这种高温高湿的环境下，湿度对人体的影响是不容忽视的。
在高湿的环境，人体蒸发散热困难，容易感到闷热难受。
因此，迫切需要制定一个新的标准，综合考虑温度和湿度以及其它空气参数的影响，科学、全面地评价矿井内的空气环境，指导井下的降温工作。
5.2空气的除湿目前的矿井空调系统都没有考虑空气的除湿问题，而在矿井下的高温高湿环境中，如能解决除湿问题，也可以大大改善矿工的工作环境，减少矿工工作时的不适感。
因此，如能带有除湿功能的新型空冷器也可以一定程度上解决矿井降温的问题。
5.3空调冷负荷冷负荷的计算是空调系统设计的基础。
矿井内热源比较复杂，主要有：矿井围岩表面放热，矿物氧化放热，井下机电设备、电力照明设备的散热量，人体散热量等。
其中矿物氧化放热量由于难以计算，一般采用现场实测来确定，设备的散热量可以根据设备的功率进行计算，井下工人的散热量取每人407W，而对于围岩表面放热量的计算则困难的多。
围岩的不稳定传热系数是计算围岩传热的关键，虽然目前计算不稳定传热系数的公式很多，但是有的很复杂，需要参数较多，不便于收集，难以在工程实际中应用，有的只适用于金属矿，对煤矿不适用。
因此迫切需要找到一种既经济实用又能满足精度要求的计算方法。
6.矿井空调业绩北京首科众瑞环境科技有限公司与国内资深工业空调设备制造厂共同研究开发了矿用降温设备的系统配置和关键设备的制造技术与工艺，成功解决了大温差、高静压、粉尘污染等关键技术问题，成熟的技术与设备成功的应用于我国深井降温和减少热害问题。
使我国矿井降温问题从技术探讨走向成功应用迈出关键一步。
北京首科众瑞环境科技有限公司北京市丰台区航丰路一号电话：+861058090663传真：+861058090488。
