煤矿降温系统简介
关于梁北煤矿冰冷低温辐射降温系统的设计
关于梁北煤矿冰冷低温辐射降温系统的设计摘要：通过对梁北煤矿采掘条件的分析，指出导致该矿热害的热源主要是地温和水害。
基于该矿井地温、水害的影响，及不同热源及其散热量的大小采取，结合矿方的有关要求，经技术、经济比较，采取“分源治理”和“综合治理”相结合的方针，做到局部机械降温和集中制冷相结合，提出了冰冷低温辐射降温系统，并详细介绍了该方案的实施过程及进行了运行费用测算。
关键词：煤矿矿井高温热害防治冰冷低温辐射降温目前河南许昌新龙矿业有限责任公司梁北煤矿受到热害的困扰，矿内高温严重地影响着井下作业人员的身体健康和劳动生产率的提高，尤其是随着开采深度和日产量的增加，矿井热害问题日益突出，已经成为制约该矿井安全生产和提高企业经济效益的一大障碍。
因此，为了创造一个适宜的工作环境，保护矿工的身体健康，提高矿井的生产水平，就必须有一套合理的降温措施予以控制。
结合当前国内外高温矿井热害防治的方法，本文针对梁北煤矿的实际情况提出了自己的降温工程设计。
1矿井概况与矿山热害分析1.1矿井简介梁北矿设计生产能力90万t／年，服务年限53年，属煤与瓦斯突出矿井。
矿井开采二叠纪山西组底部二1煤层，赋存标高为300m，-800m，地质储量2.56亿t，工业储量1. 85亿t，可采储量0.67亿t，煤层走向196。
，倾角12.5。
煤层瓦斯含量4.9:-13. 97m3/t，煤尘具有爆炸危险性，属III类不易自燃煤层。
矿井采用立井单水平上、下山开拓方式，现有主井、副井、风井3个井筒，其中主、副井井口标高+130m，落底标高550m，为进风井，风井井口标高+112m，落底标高287m，为回风井，首采区为11采区，采区巷道均布置在煤层底板岩层中，煤巷沿煤层顶板掘进，机巷断面11.8 3m z、风巷断面11.04m z。
回采工作面采用走向长壁综合机械化采煤工艺。
采煤工作面均采用全风压通风，掘进工作面采用压入式通风，现有通风系统能够保证各作业地点稳定可靠供风，且满足需风量要求。
矿井降温系统空冷器冷媒均衡分配的研究及应用
下二次供冷系统的低压热水 ， 回地面一次供冷系 送
统 。二次 循环 水泵 扬 程 根 据 二 次 循 环 系 统 阻 力 大 小 选 型 ， 矿 井 １ 年 的 采 掘 计 划 考 虑 ， 用 按 ０ 选
Ｐ １０ ５ ３台泵。为便 于井下东西两翼 负荷 Ｊ５ ＢＸ 型 的调节， 分别在东西翼的 １ — １ ２和 １ — 采 区分岔 ３ １ 处 设 置控 制分 站 。 井下降温末 端设备 主要 由局 部扇风机 、 冷 空
问题 ， 取得 了良好 的应 用与 经济 效果 。
关 键词 ： 井 ； 害治理 ； 电冷联 产 ； 井 降温 ； 矿 热 热 深 冷媒 分 配 中 图分 类号 ：Ｄ ２ Ｔ ７７
丁 集 煤 矿是 设 计 年 生 产 能力 ５０万 吨 的特 大 ０ 型现代 化 矿 井 ， 目前 主 采 １ ３—１和 １ ２煤 层 ， １— 煤 层 地温 高 ， 害严 重 ， 热 必须 采取 降温 技 术 ， 能有 效 才 保 障采 掘 工 作 面 安 全 生 产 和 员 工 身 心 健 康 安 全 。 针 对 丁集 煤矿 井 下 热 害 和热 电冷 联 供 工 程 开 展 了
２ １ 丁集 矿 热 电 冷 联 供 项 目部 根 据 ２０ ００年 ０９ 年 系统 及末 端空 冷器 运行 出现 的问题 ， 计 划 安装 对 的２ ６台空冷 器 （ 布在 １ 采 掘 工 作 面 ， 度 从 分 ８个 深
…
９０ １
７０ｍ 左右 ） 展优 化 系 统 工作 ， 但 要 ０ 开 不
２ 末端空冷器冷媒分配均匀方案设计
２ １ 选 型 ．
结 合矿 井 实 际情况 ，００年夏 季在 东部 １ ２１ ３—１
安 装 的 ８台空 冷 器 上 选 用 Ｖ１０ 自力 式 流 量 调 节 ３
煤矿集中降温系统应用
煤矿集中降温系统应用摘要：为了降低煤矿井下采掘工作面环境温度，采用在地面建设集中降温系统，以制冷机组为中心，辅以地面制冷机组冷却水系统、地面井下冷冻水循环系统、地面反渗透水处理系统、井下热交换系统、井下冷冻水循环系统，向采掘工作面供应温度为5~8℃的冷水，通过采掘工作面的换热器，将产生的冷风供到采掘工作面，从而降低采掘工作面环境温度。
结果表明：通过集中降温系统，采掘用作面环境温度可下降6~10℃，验证了集中降温系统的有效性。
关键词：集中降温；采掘工作面环境温度；冷却水循环系统；冷冻水循环系统0引言目前我国部分煤矿进入深部开采范围，随着开采的进一步深入，井下环境温度也会随之进一步升高，井下高温环境严重危害职工的健康与煤矿开采的安全，怎么解决深井井下高温危害问题成为一个值得思考的问题，针对此问题，提出以在地面建设集中降温系统，向井下提供闭环循环运行的冷水作为热交换，向采掘工作面供应凉风，从而降低工作面环境温度，减少职工的高温危害。
1井下热环境分析1.1地面大气环境某煤矿地面大气环境是矿井热环境的重要组成部分。
井下风流来自地面大气，地面大气参数的变化直接影响到井下风流参数的变化。
某煤矿地处淮河冲积平原，属北温带季风区海洋～大陆性气候。
气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。
据地方1956～2002年的观测资料，年平均气温14.8℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-24℃。
年平均降雨量811.8mm，雨量多集中在7、8月份。
1.2地质地热环境某煤矿煤系地层被厚度介于378.8～445.4m之间的松散层所覆盖，属全隐蔽含煤区。
由于第三、第四系松散层导热性能差，阻碍了地热向地面大气传散，使得深部热流积聚在煤系地层中，从而导致井田地温梯度较高。
矿井恒温带深度为30m，恒温带温度为17.1℃，地温梯度为 1.88-3.33℃/hm，平均为 2.75℃/hm；-640m水平地温为35℃，增温率为36.3m/℃。
矿井降温技术规范
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。
浅谈矿井降温技术
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]。
深部开采的矿井降温
深部开采的矿井降温摘要：随着开采深度的加大，由于地温梯度，地质原因，大型机械的使用，矿井温度很高，甚至影响到正常的生产。
对于国内外目前正在使用的一些降温措施，进行分析比较。
他们具有各自的特点和适应性，在实际应用中也取得了良好的效果。
关键词：开采深度降温措施1前言1.1为什么深部开采需要降温随着浅部矿产资源的不断采竭，目前越来越多的矿山已经或即将转入深部开采，从而使得矿山的热害问题也不断增加。
统计资料表明，目前国内受高温热害影响的煤矿多达130个，随着矿井开采年限的增长，这个数字还将迅速扩大。
矿井向深部延伸、大型机械化设备的采用，开采强度的加大，采场向深部延伸的速度加快，加剧了工作面温度环境的恶化。
工人长时间处在高温热环境中，生理调节机能将发生严重障碍，出现体温升高，代谢紊乱，心跳加快，心律失常、血压升高等现象，甚至虚脱中暑，严重时可能导致昏迷或死亡。
由于高温高湿的作业环境中会使作业人员精神烦躁、疲惫乏力、精力不集中，也增加了事故发生的机率。
1.2矿井降温的意义随着国民经济的持续稳定发展和我国对矿山资源回收率要求的提高，特别是矿产资源中煤炭价格的回升，开采深度不断加深，但是由于人的热适应能力与其所处的大气环境有关，处在热带地区的人的热适应能力要大于处在寒带地区的人的热适应能力。
人不能长时间的在高温的环境下工作。
导致生产效率降低，危险发生的可能性在加大，而且我国金属矿山规定井下作业地点的空气温度不得超过27℃，化学和铀矿矿山规定不得超过26℃。
因此有效地降温和控温措施，对于安全高效，绿色开采有着非同一般的重要意义。
2 深井降温研究现状纵观国内外矿井降温技术，改善矿井内气候条件的措施很多，但总体上可以分为非人工降温技术（采矿技术）和人工制冷降温技术（矿井空气调节）两大类。
我国矿井热害治理工作始于20世纪50年代，但直到80年代后期才取得实质性进展，相关研究论文和著作相继问世。
目前，我国矿井空调的制冷能力和制冷设备比以往都有了很大的提高和改进，但与国外相比仍有一定的差距，大型矿井集中式空调系统中的许多问题尚待解决。
概述矿井制冷降温技术发展
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。
浅论煤矿集中式制冷降温系统
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ７ ． ０ ２ ５
浅论 煤 矿 集 中式 制冷 降 温 系统
李 靖
（ 华亭煤 业集团有限责任公司 新庄煤矿 ， 甘肃 华亭 摘 ７ ４ ４ １ ０ ０ ）
要： 文章论述 了煤矿井 下降温的必要性 ， 介绍 了主要 的煤矿井 下降温 系统分 类及其 特点 ， 详细 阐述 了
井下集 中式降温 系统和地面集 中式 降温 系统 ， 并 对这两 种井下 降温 系统 的优 点 以及 存在 的缺点做 了全方
位对 比。
关键词 ： 煤矿； 井下降温； 集 中式 系统
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ ２ ７ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７ — ０ ０ ５ ６ — ０ ３
１ 矿井 高温的认识及 危害性
由于煤 炭 浅部 资 源 的 逐渐 减 少 ， 国 内外 矿 山相
继 进入 深 部 开 采 状 态 。 当开 采 深 度 达 到 １ ０ ０ ０ ｍ 时． 原 岩温 度将 上升 到 ５ ０ ｃ （ ＝ 以上 ； 由于地热 、 围岩及
集中式地面制冷系统的关键在于井下高低压耦合装置目前集中式地面制冷系统有两种高低压耦合方式分别为三腔冷媒分配器方式和间接热交换方式其中三腔冷媒分配器为德国西玛格公司的专利产品该产品通过阀门的开关巧妙地将一次供冷循环的高压供水转换为低压直接送入井下二次供冷循环又将井下二次供冷循环高温回水升压返回地面一次供冷循环
是冷 凝 热全部 混合 到 回风 流 中集 中排放 ， 难 度较 大 。
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刘庄煤矿降温设备简介
安徽国投新集刘庄矿业有限公司隶属于国投新集能源股份有限公司，刘庄矿井位于淮河以北平原地区，距颍上县城北20km处。
其设计规模为8.00Mt/a，矿井设计服务年限为61年。
井田的工业储量为1254.71Mt，设计储量为1087.88Mt，可采储量为 679.40Mt。
第一开采水平为-762M，服务年限为61年；第二开采水平约-900M，采用斜井开拓延深。
矿井的回采方法为倾斜长壁后退式机械化采煤，由于地温较高，矿井配套集中制冷降温系统。
一、矿井降温的相关条件和参数
导致本矿井热害的主要环境因素有：地质构造、地面大气条件、井巷围岩放热、机电设备运转时放热、运输中的煤矸放热及其它局部热源、风流压缩热等。
1、井田地温场的基本参数
a.恒温带深度及温度
恒温带深度：30m；恒温带温度：16.8℃。
b.地温梯度
本井田在地质勘探中共有32个有效钻孔测温资料；其中近似稳态孔5个，简易孔27个。
由32个井温测定成果分析，地温梯度大于3℃/hm的有21个测温孔，有规律的分布于北部。
南部地温梯度小于3℃/hm。
c.地温
根据提供的32个井温资料分析，-762m水平各煤层地温为37.9℃～40.3℃，平均为39.1℃。
本矿井无井下热水影响，属中常～高地温（梯度）类深井地热型矿井。
地温是导致矿井高温的主要因素。
2．矿井生产环境中热源
矿井正常生产而形成的特定环境因素较多，如机电设备运转时放热，运输中的煤矸放热，矿井通风风流的压缩热以及煤体暴露后的氧化放热等，都将对矿井风流热交换产生重要影响。
a.机电设备运转时放热
本矿井开采强度大，井下采、掘、运等各生产环节机械化程度高，机电设备的装机容量急剧加大。
投产后矿井正常装备3个综采生产工作面，15个掘进工作面。
每个综采工作面生产能力达2.85Mt/a，装机容量达3500kW左右；煤、岩掘进工作面的平均装机容量约400kW左右。
机电设备运转时放热对作业环境的影响较大。
b.运输中的煤矸放热
从采掘工作面中采落下来的煤矸，温度接近围岩的初始温度，在将其从采掘
工作面运送到地面的过程中，煤矸便将自身热量传递给风流，引起风流温升。
c.氧化放热
本矿井大多数煤层属易自燃煤层，煤和含煤、含碳、含硫围岩及支护材料的氧化散热，也是局部气温升高的热源。
d.风流压缩热
本矿井开采深度大，一水平开采深度达789m，风流自然压缩使风流温升较大。
3、井下采、掘工作面的有关参数
1）掘进面通风系统：
风机装机功率2*30 KW
风机型号2BKJN06.3
风筒直径700 800 mm
风机风量480 m3/min
掘进面现场风量煤巷960 m3/min ,岩巷480 m3/min，平均400 m3/min
2）掘进方式：钻进/爆破或其它装备的机械化掘进
3）掘进面长度：最长3000m，平均2000m（9个煤巷，9个岩巷）
4）巷道断面：最大18.82m2,平均15m2
5）岩体温度：-762m水平平均温度为38.90C(煤层)
6）围岩类型：煤、泥岩、砂泥岩、砂岩
7）巷道日掘进进尺：爆破掘进岩巷3m/d，爆破掘进煤巷10 m/d；机械掘进岩巷8 m/d，机械掘进煤巷30 m/d。
8）现场气温极限值/整个巷道：-800m水平的13-1#煤温度为38.70C，11-2#煤温度为38.90C，8#煤温度为39.40C，5#煤温度为40.30C，1#煤温度为
41.00C。
9）采深范围：-480m---1000m，地面标高为+27m。
10）风机入口的温度（干式温度、湿式温度）：夏季为280C--300C。
11）现场电气装机功率：机械掘进岩巷417KW，机械掘进煤巷205KW。
12）后方巷道里的电气装机功率：机械掘进岩巷176，机械掘进煤巷135。
13）每天作业班数：3班每班8小时。
14）运输方式：电机车、运输皮带。
15）注：同时开采三个工作面。
为解决矿井地热危害，在地面安装一个集中制冷装置，以便获得地下采掘工作面的良好工作条件。
该装置由德国西玛格公司提供，具有5,5MW制冷能力，通过输水管道向井下系统提供300m³/h的3°C冷冻水。
通过使用位于井下（-762 m）
的压力交换系统（PES），该冷冻水被输送到低压二次回路里。
压力交换系统（PES）的优点是节约井上的冷冻水与井下的热水交换所需的电能，它利用冷冻水的势能，使回流热水输送到地面制冷装置，压力交换系统（PES）内的温升仅为0,5 °C。
德国西玛格公司负责提供地面制冷机组、压力交换系统（PES）和自动控制系统。
管路系统、采掘工作面空冷器和供电电源等有新集公司负责配套。
制冷系统分为机械、电气部分。
机械部分由西格玛公司提供。
电气部分由博太科、西门子提供。
开始阶段的系统按照模块化方式构建而成，以便于今后的扩建。
该系统由两台制冷机及所属的冷却塔组成，制冷能力合计为5.5兆瓦，可向井下冷却循环回路提供约3°C、300 m³/H流量的冷却水，通过副井现有的井筒保温管道，在一次循环回路的高压条件下，被输送到井下-762m水平，并在高低压转换装置里与二次低压循环水进行交换。
当井下的冷水到达掘进面或开采面时，就会穿过空冷器（热量交换器），吸收现场的空气热量。
此时冷气即会升温至19°C，并通过回水管道重新返回至高底压转换装置。
在高低压转换装置上，二次循环回路的热水借助于一级循环回路的高压，重新被输送到井上，并在地面的中央制冷设备处被重新冷却，形成闭环系统。
冷水必须定期接受检查，并依据情况采用防腐剂、硬度稳定剂、生物剂及化学药剂对冷水进行处理，以保证冷水的均匀的高质量。
达到的效果：通过矿井降温设备使用，从而满足《煤矿安全规程》第一百零二条规定：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℃。