矿井降温技术研究现状

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矿井降温技术研究现状及展望

矿井降温技术研究现状及展望
收稿 日期 :2 0 1 4— 0 9—1 5 修 订 日期 :2 0 1 4—1 O一2 1 作者简介 :高志鹏 ( 1 9 8 5一) , 男, 山西l 临汾 , 助理工程师 , 山 西煤炭职业技术学院采矿工程专业 , 现从事 矿煤
根据国务院最新规定 , 井下作业地点的空气
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应用能源技术
2 0 1 4年第 1 1 期( 总第 2 0 3 期)
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 9—3 2 3 0 . 2 0 1 4 . 1 1 . 0 l 1
矿 井 降温 技 术 研究 现 状 及 展望
高 志鹏
( 霍 州煤 电集 团公 司三 交河煤矿 , 山西 临汾 0 4 1 0 0 0 )
Abs t r a c t :Wi t h i n c r e a s i ng d e p t h o f u n d e r g r o u n d mi ni ng,t he i n c r e a s i n g l y s e r i o u s c o l l i e r y he t r ma l
h a z a r d h a s s e i r o u s l y a f e c t e d t h e mi n e s a f e t y p r o d u c t i o n .I n hi t s p a p e r ,mi n e c o o l i n g t e c h n o l o g y a t h o me a n d a b r o a d i n r e c e n t y e a r s ,r e s e a r c h s t a t u s a r e b i r e l f y a n a l y z e d a n d s u mma r i z e d, t h a t he t e x i s t e n c e o f t h e p i r o r a r t s o me o f t h e i s s u e s a n d f u t u r e ̄ e n d s . Ke y wo r d s : Mi n e c o o l i n g ;He a t h za a r d i n mi n e ;R e s e a r c h s t a t u s ;P r o s p e c t

矿井地热利用与降温技术的综合研究与应用

矿井地热利用与降温技术的综合研究与应用

一、前言大多数矿井在开采过程中,都要涌出一定量的矿井废水(简称“矿井水”),这部分矿井水一年四季温度恒定,水量随着矿井生产规模的不断扩大和开采时间的增长会逐步增大,是一种稳定的、可利用价值很高的冷热源,是从水中提取热能和往水中释放热能的理想环境,最适合应用水源热泵空调。

但多数矿井都忽视矿井水的利用价值,其中的热能往往随矿井水的排放而流失,造成热源的浪费。

我公司与世界知名厂家协作,将矿井水的能量利用与井下采掘工作面降温技术综合起来研究,在全国煤炭行业率先利用水源热泵空调技术这一国内成熟技术,实现了矿井水与本矿副立井井口进风流之间的热量转换,达到了对矿井进风流升温或降温的目的,取得了显著的经济效益和社会效益。

二、基本原理1、冬季制热通过水源热泵空调机组将矿井水中的部分热量提取出来,再通过末端送风设备把热量传递出去,以消耗少量的电能,完成从低品位热能向高品位热能的转移,来取代传统的燃煤锅炉,为矿井井口实施供暖,保证井口处的空气温度始终保持在2℃以上,符合《煤矿安全规程》的要求,杜绝井筒内出现结冰现象,确保提升安全。

经测试,当开启2台水源热泵机组,在本矿副立井井口棚室外环境温度-10℃时,井口处的实际风温达到4.5℃,完全满足井口供暖需要。

2、夏季制冷利用末端送风设备吸收矿井进风流中的热量,通过水源热泵空调机组将吸收的热量传递到矿井水中,从而降低矿井进风流的温度,为井下采掘工作面提供凉风,改善工作人员的作业环境。

三、工艺流程1、制热流程水温19℃矿井水首先进入旋流除沙器除沙,再经过电子水处理仪除掉絮状物,然后进入水源热泵空调机组蒸发器与氟利昂R22制冷剂进行热交换,通过氟利昂的形态汽化,吸收矿井水中的部分热量,利用压缩机做功将汽态氟利昂变为液态,释放热量,再通过冷凝器与空调系统的循环水进行热交换,制出45~50℃的空调热水,为井口末端送风设备提供热量。

2、制冷流程水温19℃矿井水首先进入旋流除沙器除沙,再经过电子水处理仪除掉絮状物,然后进入水源热泵空调机组冷凝发器与氟利昂R22制冷剂进行热交换,通过氟利昂的形态液化,向矿井水释放热量,利用压缩机做功,再通过蒸发器中氟利昂与空调系统的循环水进行热交换,氟利昂吸收循环水中的部分热量,制出7℃的空调冷媒水,为井口末端送风设备提供冷量。

高温矿井热源分析与制冷降温技术应用

高温矿井热源分析与制冷降温技术应用

高温矿井热源分析与制冷降温技术应用随着矿井作业的深入,矿井的温度越来越高,以至于无法正常工作,影响矿井作业的安全和产量。

因此,必须对高温矿井的温度进行冷却降温,以实现矿井作业的安全和高产量。

本文介绍了矿井热源分析和制冷降温技术应用的发展情况。

一、矿井热源分析1、矿井热源单位分析分析矿井热源,可以识别出热源分布、热量来源及其大小等信息,从而为矿井热源控制提供理论依据和科学技术指导。

根据矿井热源的性质,可以将矿井热源分为三类:煤矿、金属矿井和非金属矿井,每个矿井热源的单位分析结果都不同。

(1)煤矿热源单位分析煤矿热源主要来自煤层释放的热量和机械粉碎过程产生的热量,同时还有气体内热量的损失。

火山断层的热量也会影响煤矿的热源分析。

煤矿的热源分析可以采用数值模拟、热流计算等方法。

(2)金属矿井热源单位分析金属矿井的热源主要来自于矿山的热量释放,也可能有热量生成。

另外,采矿过程中产生的灰尘等污染物也会影响金属矿井的热源分析。

金属矿井热源分析可以采用流量计算、传热力学、模拟统计等方法。

(3)非金属矿井热源单位分析非金属矿井的热源主要来源于机械磨损等内部热量,也可能会有热量损失。

非金属矿井热源分析可以采用温度测量、温度场分析、模拟统计等方法。

2、矿井热源总量分析矿井热源总量分析是矿井降温的基础,考虑矿井热源的单位面积和总量,是可靠地控制矿井热源的重要方法。

矿井热源总量分析的方法有多种,比较常用的有热负荷计算、定常态热源模型和瞬态热源模型等。

二、制冷降温技术应用矿井降温技术主要有采取自然降温和制冷降温两种方式。

自然降温是在矿井安全生产的基础上,利用温度梯度、冷却空气进行降温。

制冷降温主要利用制冷设备的改造,使用制冷、新风、排风等技术,对矿井进行降温。

1、制冷系统应用制冷系统可以有效地降低矿井温度,提高矿井安全生产水平,降低耗电量。

制冷系统可以采用中央空调系统、联合抽湿系统和地暖系统等安装方式。

(1)中央空调系统中央空调系统采用蒸发式制冷,可以单独或整体安装,使矿井有均匀的温度分布。

我国矿井空调的现状及发展趋势

我国矿井空调的现状及发展趋势

我国矿井空调的现状及发展趋势随着矿山深度的加深,矿井温度越来越高,这不仅给矿工的生产生活带来了极大的不便,而且还对矿山的安全生产带来了很大的隐患。

为了解决这一问题,矿井空调技术应运而生。

本文将从矿井空调的现状、发展趋势等方面进行分析。

一、矿井空调的现状目前,我国矿井空调技术已经得到了广泛的应用,但是与国际先进水平相比,我国矿井空调技术还存在一定的差距。

主要表现在以下几个方面:1.技术水平不高,产品品质不稳定我国矿井空调技术起步较晚,技术水平相对欠缺,产品品质不稳定,这是我国矿井空调行业的一大瓶颈。

2.能耗高、效率低我国矿井空调设备的能耗较高,效率较低,这不仅增加了矿井的能源消耗,而且还给矿工的工作带来了一定的不便。

3.缺乏标准化生产我国矿井空调行业的标准化程度较低,产品的生产和质量控制缺乏一定的规范性和标准性,这给产品的质量带来了一定的影响。

二、矿井空调的发展趋势为了满足矿工的生产和生活需要,矿井空调技术不断地发展和改进,未来的发展趋势主要表现在以下几个方面:1.智能化、自动化技术的应用随着科技的不断发展,智能化、自动化技术的应用将成为矿井空调技术的主要发展方向。

通过智能化、自动化技术的应用,可以实现矿井空调的智能化控制和自动化调节,提高设备的效率和稳定性。

2.节能、环保技术的应用节能、环保技术的应用也是矿井空调技术的重要发展方向。

通过采用节能、环保技术,可以实现设备的能耗降低、效率提高,同时还可以减少对环境的污染。

3.绿色制冷技术的应用绿色制冷技术是未来矿井空调技术的重要发展方向。

绿色制冷技术采用环保、低碳、高效的制冷剂,可以实现设备的高效、稳定、低耗能运行,同时还可以减少对环境的污染。

4.标准化生产标准化生产是矿井空调技术发展的重要保障。

通过标准化生产,可以实现产品的规范化生产和质量控制,提高产品的品质和竞争力。

三、结论矿井空调技术的发展,不仅关系到矿工的生产生活,还关系到矿山的安全生产。

目前,我国矿井空调技术已经取得了一定的进展,但是与国际先进水平相比还存在一定的差距。

矿井降温技术研究述评

矿井降温技术研究述评

矿井降温技术研究述评
矿井降温技术一直是煤矿安全生产的重要环节之一。

随着煤矿开采深度的不断加深,矿井温度也越来越高,超温现象频发,给矿工的安全生产带来了很大的威胁。

因此,矿井降温技术的研究和应用变得越来越重要。

矿井降温技术主要包括传统的机械降温和新型的物理、化学降温技术。

传统的机械降温技术包括通风降温、水喷雾降温、冷却降温等。

这些技术虽然已经得到广泛应用,但是由于其效果有限,难以适应现代化、深部、高温、高湿等条件下的矿井降温需求。

新型的物理、化学降温技术则是近年来发展起来的一种新型技术。

它们的原理是通过改变矿井内部的物理、化学环境,来达到矿井降温的目的。

这些技术包括冷媒降温、水泥浆封堵降温、地源热泵降温等。

这些技术具有效果好、节能环保等优点,已经得到了广泛应用。

但是,新型降温技术也存在一些问题。

首先是技术成本较高,不适合所有的煤矿;其次是技术本身还不够成熟,需要进一步完善和提高。

因此,我们需要在推广新型技术的同时,继续加强对降温技术的研究和探索,寻求更好、更实用的技术方案。

总之,矿井降温技术是煤矿安全生产中不可或缺的一项工作。

我们需要不断推动技术创新,加强科学研究,为煤矿安全生产提供更加可靠、高效、节能、环保的降温技术。

浅谈矿井降温技术

浅谈矿井降温技术

浅谈矿井降温技术摘要:本文根据我国高温矿井的热害现状以及危害,提出解决的一般措施和方法,重点阐述人工机械制冷降温的分类,并具体分析了各种降温方式的优缺点和适用范围,从国家节能减排角度,提出矿井地温热能综合利用的前景。

关键词:矿井降温分类优缺点热能利用一、我国煤矿热害现状及危害性随着我国煤炭资源开采范围的扩大和开采强度的增加,井工煤矿开采深度不断增加,除内蒙古、新疆以及山西部分地区等近年来新开发的煤炭基地外,许多矿区逐步进入深井开采。

据有关统计资料,80年我国煤矿平均开采深度为288m,到90年代已达428m,到2010年采深超过1000m的矿井己有数几十对。

因开采深度增加引起的煤矿热害愈来愈引起政府和企业的重视。

高温的工作环境会使人感到不舒适,从而降低劳动生产率。

另外,高温高湿环境,造成井下机械设备、电气设备事故率增加,影响安全生产和正常工作效率。

2005年以来我国一些生产矿井,由于工作面出现高温问题,使掘进进尺和回采产量减少,以致不能按期完成工作任务,甚至个别工作面出现人员出现中暑昏倒现象。

根据《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℃;当空气温度超过时,必须缩短超温地点工作人员的工作时间,并给予高温保健待遇。

”,“采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时,必须停止作业。

”,“新建、改扩建矿井设计时,必须进行矿井风温预测计算,超温地点必须有制冷降温设计,配齐降温设施。

研究矿井降温技术、研发高效节能降温设备,治理矿井热害,保障广大煤矿职工的身心健康,是我国煤炭工业持续健康发展过程中亟待解决的问题之一,也是煤矿管理人员、煤炭科研工作人员贯彻以人为本的思想,以实际行动全面落实科学发展观的重要工作之一。

二、产生矿井热害的原因及控制措施根据调查的情况,引发矿井热害和采掘工作面温度较高的主要原因有以下几个方面:(1)受地球内部结构的影响,围岩存在一定的岩温梯度,因而随着开采深度增加,围岩散热不断增加,矿井空气温度上升而导致矿井热害。

浅谈矿井降温技术

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

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

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。

矿井降温技术

矿井降温技术

河南理工大学建筑环境与设备工程专业『矿井降温技术』课程论文课程名称:矿井降温技术专业班级:建环10-01班姓名:马云雷学号:311007060122指导教师:刘靖老师国内外矿井降温技术最新进展[摘要]:随着我国煤矿开采深度的增加和采掘机械化水平的提高,矿井热害日益严重,已严重影响矿井安全生产。

德国和南非在矿井热害治理方面有着较为成熟的技术,本文对德国和南非及我国一些矿井采用降温技术和降温方法进行了总结。

针对矿井热害,在实际工程中,根据不同的情况采用不同的降温方法,取得较好的经济效益和社会效益。

[关键词]:矿井热害德国南非矿井降温研究现状一、前言煤炭一直是我国的主要能源,在一次性能源结构中占据不可替代的重要地位。

为满足国民生产需要,煤矿必然加快向深部资源的勘探和开采[1][2]。

深部开采条件下,随着采矿机械化程度的提高,生产更加集中,开采强度加大,地温升高等因素恶化了矿内作业环境,热害问题越来越突出。

据初步统计,在国外,南非西部矿井在深度 3300m处气温达到50℃;日本丰羽铅锌矿由于受热水影响,在深度 500m 处气温高达80℃。

到 2005 年,中国有煤矿的平均采深达 650m 左右,生产水平的平均原始岩温为35.9℃~36.8℃,而采深超过 1000m 的矿井,其原岩温度高达40℃~45℃,工作面温度达34℃~36℃,大部分矿井将进入一、二级热害区[3]。

这种高温环境使得井下作业人员体能下降、工作效率严重降低,易产生高温中暑、热晕并诱发其他疾病以及神经中枢系统失调,从而造成职工防护能力降低,严重影响生产安全。

二、德国和南方矿井简介1、德国煤矿德国煤炭开采有 600 多年的历史,井工矿产量呈逐年减少趋势。

2006 年德国井工煤矿仅剩三个矿区,分布是鲁尔区(Ruhr)、萨尔(saar)区和依本比仁区(Ibbenbueren)。

全德国共有8对矿井,其中鲁尔区6对矿井由西向东分别是 West、Walsum、Prosper- Haniel、Lippe、AuguestVictoria、Ost 煤矿,萨尔区 1 对矿井为 Saar 矿井,依本仁区仅1对矿井,叫 Ibbenbueren 煤矿。

高温矿井降温技术研究动态

高温矿井降温技术研究动态

高温矿井降温技术研究动态煤矿是我国的主要能源之一。

随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强,矿井的开采深度不断增大。

目前,世界各主要采煤国家相继进入深部开采,开采深度的逐步增加,地温也随之升高。

德国和俄罗斯的一些矿山开采深度己达1400~ 1500m;南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m,竖井井底己达地表以下4146m;加拿大超千米的矿井有30座,美国有11座。

我国煤矿1980年平均开采深度为288m,到1995年已达428m,并且目前的开采深度平均每年以8~12m的速度增加,采深超过1000m的矿井己有数十对。

据世界各地的测量资料,全球平均地温梯度约为3℃/100m,据全国矿井高温热害普查资料统计,我国目前已有65对矿井出现了不同程度的热害,其中38对矿井的采掘工作面气温超过30℃。

据我国煤田地温观测资料统计,百米地温梯度为2~4℃/100m,例如平顶山八矿平均地温梯度为3.4℃/100m,-430m水平的原始岩温为33.2 ~33.6℃,采掘工作面的气温在29~32℃,最高己达34℃。

世界各国对井下温度做出规定,我国2005年1月1日起实施的新《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℃。

深井开采条件下,地温不断升高,热害以及有毒有害气体、粉尘的危害也日益增大。

这些危害严重影响作业工人的效率以及他们的身心健康,甚至很可能导致一些矿井恶性事故的发生,给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁。

可见,煤矿深井降温技术正成为国内外矿山研究的一个重要领域。

一、高温矿井热源1、空气自压缩放热空气的自压缩并不是一个热源,它是在地球重力场作用下,空气绝热地沿井巷向下流动时,其温升是由于位能转换为焓的结果,而不是由外部热源输入热流造成的。

但对深矿井来说,自压缩引起风流的温升在矿井的通风与空调中所占的比例很大,所以一般将它归在热源中进行讨论。

2、围岩散热井下未被扰动岩石的温度(原始岩温)是随着与地表的距离加大而上升的,其温度的变化是由自地心径向外的热流造成的。

煤矿井下降温技术的研究述评及应用

煤矿井下降温技术的研究述评及应用

煤矿井下降温技术的研究述评及应用文章针对日益威胁煤矿安全生产的井下热害:分析产生的原因,提出治理方法,采取相应的降温措施,取得较好的经济效益和社会效益。

标签矿井热害;降温技术;研究述评防治矿井热害技术自20世纪20年代即已兴起,至今已近90年的历史;但是,迅速发展并广泛应用是在20世纪70年代后。

在各国科技工作者的共同努力下,用于防治矿井热害的技术已经取得了巨大成就,并在矿井开采过程中起着重要作用。

1 矿内热源分析矿内空气温度、湿度、风速和热辐射是矿内微气候的四要素。

其中最主要的参数是温度。

地面空气进入井下后,由于受到井下各种热源的影响,空气的温度发生了很大的变化。

一般来说,对于井深为1000m的矿井,造成空气温升热源的50%来源于井下围岩的放热,25%来源于氧化放热,机械设备散热及其它热源占25%,现对影响曲江矿井气温的主要因素进行分析。

1.1 地面空气温度地面空气温度直接影响矿内空气温度,地面气温周期性变化,使矿井进风路线上的气温也相应地周期性变化。

但是这种变化随着距进风井口的距离增加而衰减;并且在时间上,井下气温的变化要稍微滞后于地面气温的变化。

因而在采掘工作面上,一般是觉察不到风温的日变化。

然而当地表大气参量如发生持续多天的显著性变化时,在采掘工作面上还是能够测量出这种变化。

地表大气参量的季节性变化对井下气候状态的影响要比日变化的影响显著得多,在采掘工作面能测量出这种变化。

一般来说,在给定的风量条件下,气候各参量的日与季节性变化的衰减率和其流经的井巷距离成正比,和井巷的横断面面积成反比。

曲江井夏季地面风温对井下影响较大。

1.2 矿内空气的压缩放热矿井深度的变化,使空气受到的压力状态也随之改变,当风流沿井巷向下流动时,空气的压力值增大,空气的压缩会出现放热,从而使矿井温度升高。

在绝热情况下,温升的变化值可按下式计算:△t= ,℃上式表明:井筒垂深每增加102m,空气由于绝热压缩释放的热量使其温度升高1℃。

煤矿矿井降温技术综述(全文)

煤矿矿井降温技术综述(全文)

煤矿矿井降温技术综述1 煤矿矿井降温技术的研究现状目前矿井常用的降温方法有非人工制冷降温方法和人工制冷降温方法两类,其中后者又有人工制冷水的降温技术、人工制冷的降温技术和空气压缩式制冷技术,下面分别叙述。

1.1 非人工制冷的降温方法1.1.1 改善通风矿井降温可以借助增加风量来实现。

随着流过巷道风量的增加,从岩体放出的氧化热和其他热源放出的热量分散到更大体积的空气里,从而使风流的温度降低。

在一定的条件下增加风量,比人工降温方法更为经济。

但是,当风量增加时,负压也随之呈二次方增加,风机功耗也随之呈三次方增加。

1.1.2 减少各种热源放热(1)减少氧化放热。

在矿井热平衡中氧化放热和局部热源放热起了很大的作用。

最大限度减少巷道中的煤尘含量,实行坑木代用,缩短从工作面到地面的运煤时间以及采纳专门的材料涂抹巷壁可以大大降低其氧化放热层;(2)排除机械放热。

通常固定设备(如主排水泵、绞车等)是布置在用新风流通风的专用(硐室)中。

一般流经这些(硐室)而被加热的空气均进人流向工作面的主风流,这样就使井下空气加热。

如果这些回风排至总回风流中,便可大大减少由机械放热引起的风流加热,大多数情况下在技术上是可行的;(3)巷壁绝热。

可以在深矿井及中深矿井中热害严峻的区段作为辅助手段与其他降温措施配合使用,但进行巷壁绝热的费用,特别是当必须扩大巷道断面时,会大大提高吨煤成本。

因此,巷壁绝热只是在技术、经济合理的基础上采纳。

1.2 人工制冷水的降温方法该降温技术已经成为矿井降温的主要手段。

该矿井降温技术主要有:井下集中式、地面集中式、井下地面联合集中式、分布式。

在经济上地面集中式和井上下联合集中式具有其优越性;而在技术上3种集中式系统各有特点:井下集中式系统的致命弱点是冷凝热排放困难;地面集中式和井上下联合集中式系统必须使用高低压转换设备,此设备在冷冻水转换过程中会产生3~4℃的温度跃升。

1.3 人工制冰降温技术冷冷却系统的主要原理是利用冰的溶解热,通过冰的溶解把水冷却到接近0℃,然后把冰冷却水送到各个工作面,系统由冰的制备,冰的运输和冰的溶解3个主要部分组成。

197矿井空调降温技术分析

197矿井空调降温技术分析

论文编号:25-048矿井空调降温技术分析西安科技大学冯小凯姬长发摘要:随着矿井开采深度的增加,热害问题越来越突出。

使用传统的通风降温已远远不能满足矿井降温的需要。

本文对国内外现有的人工矿井制冷降温方法,包括蒸汽压缩式循环制冷、基于逆布雷顿循环的空气制冷技术以及新型的冰冷却空调系统等做了简要的阐述,并根据其制冷原理进行分类,介绍了相关的发展现状,提出矿井制冷降温的建议。

关键词:深井热害,空调降温,蒸汽压缩式循环制冷,冰冷却空调系统,空气制冷0 引言随着煤矿开采深度的增加,围岩温度的不断升高,矿井巷道以及开采面的温度也随之不断上涨,热害问题日益严重。

当气温超过28℃后,矿工劳动生产率会迅速下降,身体健康也会受到伤害,同时,严重的威胁井下安全生产[1]。

矿井通风是解决矿井高温的好方法。

风流不仅降低了矿井通道和采掘面的温度,而且带进了充足的氧气、稀释并降低了矿井中有害气体的浓度,保证了矿下工人作业顺利实施。

但随着矿井深度的增加,单单依靠增加矿井通风量已远远不能满足矿井降温的需要。

使用空调制冷设备进行人工制冷,利用人工制冷来降低矿井温度,这样才能有效的满足未来矿井开采的需要。

就目前矿井降温研究和已经被投入使用的人工降温方法来说,高温矿井空调系统根据热力学特点来分有蒸气压缩式循环制冷空调、空气制冷空调、冰冷却空调系统等[2]。

1 蒸气压缩式循环制冷空调蒸气压缩式循环制冷空调就是通过制冷机械制造冷冻水,将冷冻水中的冷量通过不同的方式传递给矿井掘进面、开采面、巷道等需要降温的地方。

通常意义上,这些矿井空调系统, 按制冷站所处的位置不同来分, 可以分为四种基本类型。

1.1 井下集中式空调系统顾名思义,就是制冷机组设置在矿井下的一种降温方式。

由设置在井下的该系统制冷机组, 通过管道集中向各工作面供冷冻水,冷冻水在空冷器等末端设备中将冷量与风流交换,利用冷风风流来降低工作面的温度,吸收了工作面热量的冷风风流变为热风风流,随矿井排风系统排除。

矿井制冷降温技术

矿井制冷降温技术


第三部分: 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统
谢桥煤矿简介:
谢桥煤矿位于安徽省颍 上县东北部,距颍上县城 约20公里,对原有矿井系 统实施改扩建,目前矿井 生产能力达1000万吨/年。 矿井采用主井、集中运输 大巷,分石门和上下山开 拓方式,共划分为四个采 区,即东一、东二、西一 、西二,该井田划分两个 水平,其中第二水平900m,平均地温为43℃。

地面制冰站降温
在副井井口附近设地面集中制冰站,在站内由螺杆制冷压缩 机组通过压缩制冷剂进行蒸发吸热释放冷量给制冰机,由立式 内刮圆柱状制冰机组制取-5℃的片冰,经过输冰螺旋输送机将 片冰送至井口,通过在井筒中敷设的输冰管路(管路入口安装 漏斗和闸门),送至井底融冰池,与融冰池中的水混合后变成 3℃~5℃低温冷水。再由井底融冰硐室内供冷水泵沿输冷管路 将低温冷水送至采掘工作面。通过布置在采掘工作面的空冷器 和喷淋方式对进入采掘工作面的风流进行降温,空冷器16℃~ 17℃的回水经回水管回至井底融冰池内再次融冰,另一部分用 于工作面防尘和喷淋降温,不再回流。制冰机组的冷凝热由地 面冷却塔直接排放。
第二部分: 丁集煤矿制冷降温系统

西二采区1422(1)采煤工作面,走向长1734米,倾向长 240米,热害危害程度与首采面1262(1)相同。2009年,在 该面安装了6台(2400KW)空冷器供冷降温,温度降低了3~ 5℃,湿度降为91%,作业环境得到了极大的改善。2009年的 高温季度,该面共生产煤炭81 万吨,平均日产9000吨以上。
热电联供系统示意图
第二部分: 丁集煤矿制冷降温系统
大规模井下集中降温系 统目前国内尚不多见。丁 集矿的井下降温系统包括: 集控指挥系统,井下制冷 单元、高低压转换等各子 系统自动运行、闭式循环, 实现了大系统集中控制, 子系统自动运行。

深井高温金属矿开采降温方案探讨及应用

深井高温金属矿开采降温方案探讨及应用

深井高温金属矿开采降温方案探讨及应用摘要:近年来,随着我国经济快速发展,我国对矿产资源的需求量逐渐加大,很多矿产资源得以开发。

其中,为了满足对矿产资源的需求,新阶段主要是深井开采,这种开采模式下,随着开采深度不断加深,其会产生深矿井热害问题,威胁着工作人员的生命安全。

为此,为了减少该问题的发生,工作人员必须要提出降温方案,治理矿井的热害问题。

关键词:深井高温金属矿开采降温方案应用近年来,随着矿产资源被广泛开发,矿产资源逐渐枯竭,为了进一步开发矿产资源,深部矿床开发成为其主要的开采方式。

但是,随着开采深度的不断增加,采矿作业环境趋于恶劣,使开采工作面临高温问题,不利于工作人员进一步开展工作,为此,提出降温方案迫在眉睫。

本文就深井高温金属矿开采降温方案及应用进行探讨,在介绍深井高温形成原因的基础上,具体提出了降温方案和应用,以供参考。

一、深井高温的形成原因及深井高温的开采发展现状1.1深井高温的形成原因就深井高温来说,它形成的原因主要体现在以下方面。

首先,随着开采深度不断增加和采矿技术的不断进步,为了推进开采工作的开展,工作人员需要借助大量的深井作业机器设备,井下大中型机械设备增多,这些设备的不断工作会产生大量的热能,使温度上升。

另外,受矿井地下环境气流的影响,例如围岩散热通过裂隙水,并借助于对流或自岩体深部热传导将热量传给井巷,使深井气温升高,这是导致矿井地下温度较高的重要原因。

同时,空气自压缩产热的散热量占深井总热量的百分之二十左右,它主要是地面压气站把空气加压,经过井筒传递到每个用风的地点,这个过程受重力势能的影响,将空气转化成了热能,散发热能,使温度上升。

最后,受人为因素的影响,例如人体散热、爆破产热等,这都加剧了深井高温,迫使其发展为热害问题。

1.2深井高温的开采发展现状所谓热环境就是地下开采矿山的热微气候,当热环境较为恶劣时,称其为热害。

目前,随着国家对金属矿能源需要量的不断上升,对金属矿开采的深度不断加深,这使得矿山开采面临着热害问题。

浅谈矿井降温技术

浅谈矿井降温技术

浅谈矿井降温技术解决的一般措施和方法,重点阐述人工机械制冷降温的分类,并具体分析了各种降温方式的优缺点和适用范围,从国家节能减排角度,提出矿井地温热能综合利用的前景。

关键词:矿井降温分类优缺点热能利用一、我国煤矿热害现状及危害性随着我国煤炭资源开采范围的扩大和开采强度的增加,井工煤矿开采深度不断增加,除内蒙古、新疆以及山西部分地区等近年来新开发的煤炭基地外,许多矿区逐步进入深井开采。

据有关统计资料,80年我国煤矿平均开采深度为288m,到90年代已达428m,到2010年采深超过1000m的矿井己有数几十对。

因开采深度增加引起的煤矿热害愈来愈引起政府和企业的重视。

高温的工作环境会使人感到不舒适,从而降低劳动生产率。

另外,高温高湿环境,造成井下机械设备、电气设备事故率增加,影响安全生产和正常工作效率。

2005年以来我国一些生产矿井,由于工作面出现高温问题,使掘进进尺和回采产量减少,以致不能按期完成工作任务,甚至个别工作面出现人员出现中暑昏倒现象。

根据《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℃;当空气温度超过时,必须缩短超温地点工作人员的工作时间,并给予高温保健待遇。

,采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时,必须停止作业。

,新建、改扩建矿井设计时,必须进行矿井风温预测计算,超温地点必须有制冷降温设计,配齐降温设施。

研究矿井降温技术、研发高效节能降温设备,治理矿井热害,保障广大煤矿职工的身心健康,是我国煤炭工业持续健康发展过程中亟待解决的问题之一,也是煤矿管理人员、煤炭科研工作人员贯彻以人为本的思想,以实际行动全面落实科学发展观的重要工作之一。

二、产生矿井热害的原因及控制措施根据调查的情况,引发矿井热害和采掘工作面温度较高的主要原因有以下几个方面:(1)受地球内部结构的影响,围岩存在一定的岩温梯度,因而随着开采深度增加,围岩散热不断增加,矿井空气温度上升而导致矿井热害。

矿井降温技术现状及问题探讨

矿井降温技术现状及问题探讨

238管理及其他M anagement and other矿井降温技术现状及问题探讨曹 龙(长春黄金设计院有限公司,吉林 长春 130012)摘 要:矿井降温技术一直是一个新兴的工程,但降温技术也在逐步提高。

我国深井热环境问题日益严重。

金属矿产的开发属于国民经济发展的基础产业。

通过调查可以发现,中国工业生产中81%的原材料来自金属矿产,农业生产中71%的原材料来自金属矿产。

在全国150多个城市中,金属矿产资源的开发已成为支柱产业,拥有1000多万人口,可以促进国民经济的发展。

然而,目前井下高温热害已影响到40多个矿区的安全高效生产。

本文分析了矿井技术的现状,主要目的是通过对现状的分析,提出有针对性的改善预降温的措施,从而促进技术的进一步发展。

关键词:矿井降温技术;现状;问题;探讨中图分类号:TD727.2 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)11-0238-2收稿日期:2021-06作者简介:曹龙,男,生于1987年,汉族,山西大同人,本科,工程师,研究方向:冶金矿山采矿工程设计。

近年来,我国经济发展迅速,产业价值发挥着巨大的作用。

从工业发展的现状来看,中国的工业发展对矿产资源的依赖性比较大,所以在目前的发展中,更多的是重视矿产资源的开采,但是矿井降温技术的探索也具有十分重要的意义。

1 矿井降温技术的发展现状从矿井降温技术的现状来看,降温技术的进步主要包括三个方面:一是加强技术的综合利用。

目前矿井的降温不仅要从增加工作面风速入手,还要考虑机械制冷技术,这样才能大大提高降温效果。

在矿山生产中,安全问题一直受到重视,但近年来,矿山安全生产中仍存在一些问题。

深井热害是安全生产中需要解决的重要问题。

近年来,随着我国经济的快速发展,对金属矿产生产的需求越来越大,金属矿山资源的开发也越来越困难。

鉴于矿产资源的开发条件越来越复杂,矿产资源的开发技术和技术也多样化,导致各矿山企业发展不平衡,因此我国金属矿山的技术与环境问题一直伴随着存在。

国内外矿井降温技术的现状分析

国内外矿井降温技术的现状分析

喷淋式空冷器)表面式空冷器 由于结构紧凑、 。 体积小、 不污染井下工作 防治矿 井热害技 术 自2 0世纪 2 0年代即 已兴起 ,至今 已有 8 环境、 0 适应性强等优点而倍 受青睐。表面式空冷器为 了提高其换热效 余年 的历史 ; 但是 , 迅速发展并 广泛应用是在 2 0世纪 7 O年代以后。 率 , 在肋管上增设翅片以增加换热面积。这种翅片式空冷器 由于矿井 我 国开展降温技术研 究也近 5 0年 , 目前 国内外矿井降温技术 , 可分 井下条件恶劣、 粉尘浓度高, 使其很难发挥应有 的效率。 因此, 国等 德 为 非机械 制冷降温技术 , 机械 制冷降温技术 , 机械制冰 降温技术和 些国家又改用传热效率低的光管式空冷器 ,以适应井下恶劣环境 : 空气压缩式制冷技术。 我国、 南非等一些国家仍以翅片式空冷器为主 , 而致力于空冷器清洗 1非机械制冷降温技术 装置的研制。 国内应用现状 : ⑧ 新汶矿区的孙村煤矿、 河南的平顶 山矿 从矿井开拓部署到工作面生产的每个环节都可能对矿井风流的 区、 安徽的淮南矿区等地方也都使用的效果较好。但是根据我国 目前 温度产生或多或少的影响 , 归纳起来可分为如下几个 方面 : ①矿井开 矿井空调使用的整体情况来看 , 主要存在如下问题 : a制冷系统可靠性 拓部署和采区巷道布置 : 采矿 方法及顶板管理方式 ; ② ⑧增加通风量。 低 、 降温效果差, 冷损高达 4 %以上 , 5 系统复杂 , 维护困难 、 投入大、 运 前苏联乌克兰科学院院士谢尔班 A H,日本工学博士平松 良雄和前西 营成本高 ; 矿用空冷器规格种类比较少, b 未形成 系列产品。肋片冲压 德埃森矿 山研究院的福斯教授提 出的矿 内风流温度预测模型 , 能够比 成型和胀管机械设备与技术水平还不高 : 空冷器的制造材料质量还不 较 明显地体现增 加巷道通风量 , 巷道风温下降的趋势 , 从理论上证明 能完全过关; 传热系数和换热效率 比较低 , 防尘和清洗问题也一直没 了增加风量具有降温作用。 大量的现场实验也说明增加风量具有较好 有彻底解决。 其配套装置包括安全保护和 白控装置的研制和开发几乎 的降温作用 , 最经济的通风量为巷道长度的 05 08 . 6— . 4倍。兖矿集团 片空白。C 井下高温、 高湿、 高尘、 受限空间的四大特点, 对制冷 系统 东 滩煤矿研 究表 明原岩温度每增加 1 ,工作面气温约增加 O5~ 的制冷剂循环 、 ℃ . 冷却水循环 、 冷冻水循环等 的影响 , 认识不充分 ; d井 06C” “ 生 产水 平 岩 温 为 3 .℃ 时 ,风 量 在 1 0 ~1 0 m3mi 下 系 统 的冷凝 热排 放 问题 和 地 面 系统 高低 压 转 换 的温 度 跃 升 问 题 一 . ̄ :当 48 00 40 , n 降温效果较为明显 ,当综采工作面的风量增加到 1 0 m3ml , 6 0 , n后 可 直没有很好的解决 ; e冷冻水循环水量大调节困难 问题、管道的冷损 计算出采煤工作面 的风温仍在 3 ℃左右”再增加风量也不会使工作 较大:没有形成 系统性的产品 , 乏实用性。 O ; f 缺 面风温降到我国( 煤矿安全规程) 规定的 2 ℃; 6 212 热 电站为热源的吸收式冷水机组 矿井降温冷源 与煤 矿 .I 2机械制冷降温技术 热 电站联产。采用大 电网 电力即外购 电制冷 的矿井 空调 系统 , 不仅 从2 0世 纪 7 O年代 , TN冷降温技术开始迅速发展 , 人 使用越 本身 电耗大 , 费用高 , 且加重矿 区电力紧张、 电费昂贵 的局面 , 由此 来越广泛、 越来越成 熟。德国、 南非 、 印度 、 波兰、 罗斯和澳大利亚 引起的煤炭成本升高将导致煤矿经济效益下降。热 电站 , 俄 除满足煤 等 国家多采用该项技术 , 该种降温技术 已经成 为矿 井降温 的主要手 矿所需的热 电能量外 ,可以配置 以热 电站 为热源的吸收式制冷机 , 段。包括 : 蒸气压缩式循环制冷空调 , 主要是 以氟里昂和氨为制冷剂 生产高温矿井和地面建筑所需 的冷量 ,将大大提高煤 矿的经济效 的冷水机组 , 主要是 制取冷水 ; 以热 电站为热源的溴化锂制冷 、 串联 益 , 且能改善矿 区环境。用吸收式冷水机组制取冷水进 行降温在 日 压缩式制冷 机组或氨吸 收式 制冷机组制取冷水 ; 2类 : 第 空气 制冷 本( 池岛矿 )德国等有应用。 、 空调 , 又有涡轮式空气制冷 、 变容式空气制冷、 涡流管式空气制冷和 22 空气压 缩 式 制冷 技术 1 7 . 9 3年煤 科 院 抚顺 分院研 制 了 压 气引射器 制冷等形式 ; 3类 : 第 冰冷却空调 系统 Y 一1 0型矿用环缝式压 力引射器、涡流管制冷器 :9 3年平顶 山 P 0 19 21机械 制取 冷水 降温空调 矿井机械制冷 降温 空调 系统 由制 矿务 局和原 中国航空工业 总公司 6 9研 究所联合研 制 了 K L 1 . 0 K1 0 冷机 、 空冷器、 冷媒管道、 高低压换热器、 水泵及冷却塔组成。分为制 型矿用无氟空气制冷机 : 该机组在平煤五矿进行了应用。1 8 9 9年南 冷、 排热 、 输冷 、 散冷 四大系统组成 , 目前国外 的绝 大部分矿井空调 非一 金 矿 建成 了压 缩 空 气制 冷 系 统 。 属于此 类。机械制取冷水空调( 蒸气压缩 式循环制冷空调 、 热电站为 23冰冷却空调系统 冰冷却降温 系统与水冷却 降温系统不 同 . 热 源的吸收式制冷机组 )利甩 制冷机制备 的冷冻水作为供冷媒质 , 之处: 冰冷却降温系统主要是利用冰 的融化潜热 降温 , ① 获得相 同 通过 空冷器冷却风流 , 从而 向采 掘工作面供冷 , 这两种 空调 系统根 冷量所需的冰 量仅 为水冷 系统水量的 1 / / ② 冰冷却系统是通 4~1 5; 据制冷站的安装位置、 却矿内风流的地点、 冷 载冷剂的循环方式等, 过冰与水直接接触换热 , 热效率高 , 换 可获 得 1 ℃左右的低温冷水 , 可 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 送入空冷器 的水量相应减少 , 少了水泵的输送能耗。南非某矿山 减 统和井下分散局部空调系统 四类。矿井降温技术主要有 : 井下集中 研究机构 的试验研究表明 , 井下热负荷为 2 MW 的矿井降温 系统 , 5 式、 地面集 中式、 井下地面联合集 中式 、 分散 式。德国和我 国实践表 采用冰冷却降温系统 , 水泵的输送能耗仅 为水冷系统 的 2 %左右。 1 明: 负荷小于 2 MW 的矿井 , 以采用 分散式最优 ; 负荷 大于 2 MW 的 ③冰冷却 降温 系统由制冰 、 输冰和融冰 3个环节组成。冰的融化也 矿 井, 才采用集 中式 ; 集中式的 3种 型式 , 以井上 、 又 下联合 集中系 是冰冷却 系统 中一个非常重要的环节 , 它关系到能否获得稳定的低 统投资费用较高 , 面集中式和井下集中式 系统 基本相 同。井下集 温水和稳定的水流量。南非 S e rJ等人通过融冰试验 , 地 h eT 提出了融 中式系统的致命弱点是冷凝热排放困难 ; 地面集 中式和井上下联合 冰槽的结构型 式; 美国 Se r等人应用有限差分法对定量冰 的融 twat 集 中式系统必须使用高低压转换设备 , 此设 备在冷冻水转换过程中 化特性进行 了静态研究 ; 一般 认为连续输冰 条件 下 , 当进水温度 不 会产生 3— ℃的温度 跃升 。 4 变时融冰槽的 出水温度与冰层高度 、 冰粒 大小、 流量等 因素的关 水
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矿井降温技术研究现状
矿井的高温热害防治问题是一个世界性的难题。

为了提供可接受的矿井工作热环境条件,机械制冷降温已经成为矿井热害治理的必须手段。

目前已经进入到实际工程应用过程并且技术比较成熟的主要有三种模式:风冷系统、水冷系统与冰冷系统。

1国外研究现状
国外一些国家应用矿井空调技术已有700多年的历史。

英国是世界上最早在井下实施空调技术的国家。

早在1923年英国彭德尔顿煤矿就在采区安设制冷剂冷却采煤工作面的风流,巴西的莫罗维罗矿及南非的鲁宾逊深井也早在30年代就采用了集中冷却井筒入风风流的方法降温。

60年代南非便开始了大型的矿井降温工作,矿井空调系统也逐渐大型化和集中化。

德国是世界上煤矿采深最大的国家。

1985年德国煤矿平均采深已达900m,最深的依本伦矿已达1530m,矿井原始岩温最高达60℃。

1990年德国产商品煤约7000多万吨,矿井降温总制冷能力约285MW,其中有180台平均制冷能力达到1200kW的冷水机组、280台平均制冷能力为260kW的冷水机组。

使用的空冷器约600台。

煤矿集中制冷能力超过3.7MW的有
18个,制冷能力合计为126.9MW。

其中采用井下集中制冷系统有8个,制冷能力计48MW;采用地面集中制冷系统的有6个,制冷能力计53.4MW;采用井上下联合制冷系统的有4个,制冷能力计25.5MW。

2006年德国井工煤矿仅剩下三个矿区,分别是鲁尔(Ruhr)区、萨尔(Saar)区和依本比仁(Ibbenbueren)区。

全德国共8对矿井,矿井开采深度都在800~1000m以上。

现有的8对矿井全部采用机械制冷降温系统。

均采用地面集中式或井下集中式或混合式布置冷水机组,井下局部可移动式制冷系统仅作为上述系统的补充。

东欧国家以前苏联和波兰为代表,矿井高温问题也相当严重。

前苏联从化70年代开始采用大规模的矿井空调降温系统,矿井采深达1200m,岩温高达40~50℃,井下单机制冷能力最大达1.5MW,地面达4.2MW。

波兰煤矿平均深度为575m,岩温为30~43.5℃。

1983年波兰首次在井下安装了一套局部空调装置,制冷量为0.25MW,此后,波兰的矿井空调技术发展很快。

世界上的矿井空调规模最大的当属南非金矿,全国矿井全部采用矿井空调。

南非对矿井空调新技术的研究十分重视,1985年11月南非首次在世界上采用
冰作为载冷剂。

由于冰的溶解度高于水的比热,所以对于输送相同的冷量,冰的质量流量仅为水的1/5。

2国内研究现状
我国矿井空调技术的应用始见于60年代。

在60年代初,我国开始采用小型制冷设备对矿井风流进行冷却。

1964年淮南九龙岗矿在水平分层假顶工作面和掘进头采用一台苏制4ΦY-10型制冷机进行降温实验,取得了一定的效果。

1966年武汉冷冻机厂和抚顺煤研所共同研制了JKT-20型矿用移动式空调器。

1979年在JKT-20型的基础上又研制出了JKT-70型矿用移动式空调机组在平顶山一矿使用,使用时配备了4台55kW的空冷器,是工作面温度下降了4-6℃。

1980年湖南某金属矿在我国第一个采用了地面集中制冷、井下冷却风流的矿井空调系统。

地面设置两台6AW-17型制冷机,产冷量达0.67MW,空冷器的实际供冷量达0.22MW,工作面平均气温降低6-7℃,掘进效率提高78-84%,这是我国矿井集中降温的雏形。

1984年山东新汶孙村矿在井下-400m水平建立了我国第一个集中制冷装置,设备为两台重庆通用机械厂生产的II-JBF50×0型离心式制冷机,制冷量为1.75MW。

冷水管道总长为1530m,管道保温材料为EPS可发性聚
苯乙烯。

空冷器设于工作面进风口,冷凝热利用矿井总回风流排放。

由于输冷管路系统处于回风流中,冷损高达45%以上,制冷系统可靠性低、降温效果差。

“七五”期间,平顶山八矿又建立了我国第二个井下集中制冷系统。

制冷站设备选用了三台国产的III-JBF50×0型离心式制冷机,一台德国产的WKMZ-1200型螺杆式制冷机组,总制冷能力为0.5MW,实际运转制冷能力为0.24MW。

采煤工作面安设两台KBL-150型空冷器,安设位置距工作面进风口100m,掘进工作面安设一台KBL-90型空冷器,安设位置距迎头50-100m。

供冷管道为双层隔热管道,隔热材料为聚氨酯泡沫塑料,管道冷损量为5.1%,冷凝热利用矿井总回风流排放,总排放量为0.3MW。

降温前,平八矿采掘工作面气温一般为29-32℃,最高达34℃,降温后,当采煤工作面风量为600-900m3/min,风温降低3-6℃。

1991年孙村矿在千米立井的地面建立了集中制冷系统,设3台制冷机啊组,2台国产、1台进口德国机组。

但没有进口高低压换热器,地面系统未投入运行。

90年代末孙村矿在考察平顶山五矿的井下集中制冷系统后,又在井下-800水平建立了集中制冷系统。

此时的平五矿、孙村矿的井下降温系统由于可靠性不高,而未取得良好的降温
效果。

2002年新汶矿业集团在总结国内20年的矿井制冷降温经验教训后,考察了南非的地面集中制冰、井下输冰的降温系统,立即在千米立井设置了地面集中制冰、井下输冰的冰冷低温辐射矿井降温系统。

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