我國(guó)煤礦35%的采掘工作面風(fēng)流溫度超過(guò)30℃。根據(jù)煤炭資源開(kāi)發(fā)和資源保護(hù)資料顯示，在預(yù)測(cè)的煤炭資源總儲(chǔ)量中73.2%的儲(chǔ)量埋深在1000m以下，預(yù)測(cè)圍巖溫度39～45℃，處于二級(jí)熱害區(qū)。在國(guó)外：西德伊本比倫煤礦現(xiàn)采深達(dá)1530m，地溫梯度1℃/43m，井底巖溫可達(dá)60℃，南非斯太總統(tǒng)金礦的工作面深度超過(guò)3000m，原始巖溫度達(dá)63 ℃以上。南非阿曼代巴爾特金礦(Aman-delbult)1號(hào)井工作面溫度高達(dá)55℃。

雖然礦井通風(fēng)不僅為井下工人提供賴(lài)以生存的氧氣， 且可以沖淡井下有害氣濃度，降低井下溫度，是礦井安全生產(chǎn)的重要保障之一。但對(duì)于高溫礦井，只靠礦井通風(fēng)不能解決高溫?zé)岷?。所以，傳統(tǒng)的礦井通風(fēng)觀(guān)念與常規(guī)的礦井通風(fēng)方法已不能徹底解決高溫高濕的礦井熱害。

為提供可接受的礦井工作環(huán)境條件，當(dāng)開(kāi)采深度超過(guò)礦床極限開(kāi)采深度，機(jī)械制冷降溫成為礦井熱害治理的必須手段。

1964-1975年，淮南九龍崗礦設(shè)計(jì)了我國(guó)第一個(gè)礦井局部制冷降溫系統(tǒng)；1982-1987年，山東新墳礦務(wù)局設(shè)計(jì)了我國(guó)第一個(gè)井下集中制冷降溫系統(tǒng)；1995年，山東礦業(yè)學(xué)院陳平等提出用壓氣引射器和制冷機(jī)結(jié)合進(jìn)行礦井空調(diào)；2002年，新漢孫村礦-1100m水平降溫工程初步設(shè)計(jì)，并于2004年該冰冷低溫輻射降溫礦井空調(diào)系統(tǒng)完成。

井下空氣環(huán)境復(fù)雜，制冷劑必須無(wú)毒、不可燃和無(wú)爆炸危險(xiǎn)，由于氟里昂使用的局限性，在有高溫蒸汽、高溫水等余熱的地方可采用吸收式制冷機(jī)。新近發(fā)展的分離氨系統(tǒng)輸冷方式是特制冷循環(huán)中的冷凝過(guò)程與蒸發(fā)過(guò)程分別設(shè)在地面和井下的一種制冷方式。

礦井空調(diào)系統(tǒng)的分類(lèi)、適用情況及優(yōu)缺點(diǎn)：

目前礦井空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)熱力學(xué)特點(diǎn)可分為四類(lèi)，分別為機(jī)械制冷水降溫礦井空調(diào)系統(tǒng)、冰冷卻礦井空調(diào)系統(tǒng)、空氣壓縮制冷空調(diào)系統(tǒng)。

(一) 機(jī)械制冷水降溫礦井空調(diào)系統(tǒng)

這些礦井空調(diào)系統(tǒng), 若按制冷站所處的位置不同來(lái)分，可以分為以下四種基本類(lèi)型。

1.井下集中式空調(diào)系統(tǒng)

該系統(tǒng)的制冷機(jī)設(shè)在井下，通過(guò)管道集中向各工作而供冷水，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單供水冷管道短，沒(méi)有高低壓換熱器，僅有冷水循環(huán)管路。但必須在井下開(kāi)鑿大斷面峒室，它給施工和維護(hù)帶來(lái)困難，并且電機(jī)和控制設(shè)備都需防爆，難度大、造價(jià)高。隨著開(kāi)采深度的增加，井下集中空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱排放則成為突出的問(wèn)題。這種布置形式只適用于需冷量不太大的礦井。井下集中式空調(diào)系統(tǒng)按冷凝熱排系統(tǒng)的敷設(shè)方式的不同來(lái)分類(lèi)，又可分成四種不同的布置形式：回風(fēng)流排熱、地面冷卻塔排熱、地下水源排熱、幾種排熱方式混合排熱。根據(jù)不同的實(shí)際情況采用不同的敷設(shè)方式。

2.地面集中式空調(diào)系統(tǒng)

該系統(tǒng)將制冷站設(shè)置在地面，冷凝熱也在地面排放，在井下設(shè)置高低壓換熱器將一次高壓冷凍水轉(zhuǎn)換成二次低壓冷凍水，最后在用風(fēng)地點(diǎn)上用空冷器冷卻風(fēng)流。這種空調(diào)系統(tǒng)有另外兩種形式，一種是集中冷卻礦井總進(jìn)風(fēng)，這種形式，在用風(fēng)地點(diǎn)上空調(diào)效果不好, 而且經(jīng)濟(jì)性較差；另一種是在用風(fēng)地點(diǎn)上采用高壓空冷器，這種形式安全性較差。實(shí)際上后兩種形式在深井中都不可采用。井下冷卻風(fēng)流系統(tǒng)，載冷劑輸送管道中的靜壓很大，所以必須在井下增設(shè)一個(gè)中間換熱裝置(高低壓換熱器)。其中，高壓側(cè)的載冷劑循環(huán)管道承壓大，易被腐蝕損壞，且冷損較大。

這種系統(tǒng)比較于井下集中式空調(diào)系統(tǒng)，制冷機(jī)不需要采取防爆措施，排熱方便，冷損失小，水頭壓力小，易安裝，便于運(yùn)行管理。但此系統(tǒng)形式年運(yùn)行時(shí)間不短、供冷距離短、要求水量大、凍水溫差小，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了其在深井的應(yīng)用。當(dāng)?shù)V井非預(yù)期的繼續(xù)向下開(kāi)采的時(shí)候，該系統(tǒng)能夠很方便的拓展成井下地面聯(lián)合的礦井空調(diào)系統(tǒng)。此系統(tǒng)在1995年6月27日在孫村礦試運(yùn)轉(zhuǎn)，試運(yùn)行后，因各方面原因一直未在運(yùn)行。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該是設(shè)備管道本身的質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量上出現(xiàn)問(wèn)題。

3.井上、下聯(lián)合的混合空調(diào)系統(tǒng)

這種布置形式是在地面、井下同時(shí)設(shè)置制冷站, 冷凝熱在地面集中排放。它實(shí)際上相當(dāng)于兩級(jí)制冷，井下制冷機(jī)的冷凝熱是借助于地面制冷機(jī)冷水系統(tǒng)冷卻。因井下的最大限度的制冷容量受制于相應(yīng)的空氣和水流的回流排熱能力，所以通常需要在地表安裝附加的制冷機(jī)組。這就使得混合系統(tǒng)成為深井冷卻降溫的必要。地下5000m處不同采深的礦井采用的礦井冷卻空調(diào)系統(tǒng)和礦井設(shè)計(jì)的成本可以被專(zhuān)家確定，這些被確定的成本數(shù)據(jù)及實(shí)踐表明深井降溫最經(jīng)濟(jì)的深井冷卻系統(tǒng)是地表制冷機(jī)組和地面制冷機(jī)組聯(lián)合的混合冷卻系統(tǒng)。

該系統(tǒng)中設(shè)備布置分散，冷媒循環(huán)管路復(fù)雜，操作管理不便。但是它可提高一次載冷劑回水溫度，減少冷損；可利用一次載冷劑將井下制冷機(jī)的冷凝熱帶到地面排放，這樣就決定了此系統(tǒng)能承擔(dān)大負(fù)荷，這些是井下集中式和地面集中式所缺少的品質(zhì)。

4.井下分散局部空調(diào)系統(tǒng)

從一定意義上講：當(dāng)實(shí)際礦井工程中只需要在幾個(gè)點(diǎn)并且點(diǎn)點(diǎn)相隔較遠(yuǎn)時(shí)，如某幾個(gè)單獨(dú)的工作面需要降溫，這時(shí)分散局部空調(diào)系統(tǒng)是一種高效經(jīng)濟(jì)的降溫措施。局部空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用得比較廣泛，在平頂山礦區(qū)，五礦己二采面采用一臺(tái)制冷量為300kW的防爆制冷機(jī)組向己15-23071采而供冷，利用井下回風(fēng)排放冷凝熱，效果明顯，平均降溫幅度4 ℃；四礦戊九采而空調(diào)系統(tǒng)，采用一臺(tái)制冷量為500kW的制冷機(jī)組向戊九采區(qū)的戊s-19140采而供冷，很好地滿(mǎn)足了降溫需求。新集一礦210807工作面降溫, 都是采用的此系統(tǒng)形式并取得良好的效果。

(二) 冰冷卻礦井空調(diào)系統(tǒng)

由于機(jī)械制冷水系統(tǒng)的水路系統(tǒng)的大壓力的局限性，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外使用了新型的冰冷卻礦井空調(diào)系統(tǒng)。所謂冰冷卻空調(diào)系，就是利用地面制冰廠(chǎng)制取的粒狀冰或泥狀冰，通過(guò)風(fēng)力或水力輸送至井下的融冰裝置，在融冰裝置內(nèi)，冰與井下空調(diào)回水直接換熱，使空調(diào)回水的溫度降低。冰冷卻降溫系統(tǒng)由制冰、輸冰和融冰三個(gè)環(huán)節(jié)組成。

該系統(tǒng)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，從井下用泵打回的水量只是水冷卻系統(tǒng)水量的1 /4，這大大節(jié)約成本；其次，輸送到空氣冷卻器的水和冰直接熱交換，具有很高的熱交換效率，能產(chǎn)生1℃的冷水，這樣輸送到空氣冷卻器的水量需求明顯減少，從而減少了冷凍水泵的輸送能耗；最后，能夠很順利的克服常用礦井空調(diào)系統(tǒng)的高靜水壓力和冷凝熱排放困難等問(wèn)題。

實(shí)際冷卻系統(tǒng)的對(duì)比評(píng)價(jià)證明：目前3000m以下的礦井降溫系統(tǒng)，即使在地表制冰費(fèi)用不扉，其最經(jīng)濟(jì)的選擇方案是在地表安裝機(jī)組制取冰供井下用。這些都表明冰冷卻礦井空調(diào)系統(tǒng)的遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景。

南非Harmony金礦在1986年第一個(gè)采用冰冷卻系統(tǒng)進(jìn)行礦井降溫?，F(xiàn)在因?yàn)榈V井的關(guān)閉，降溫系統(tǒng)不再運(yùn)行。最成功的礦井冰冷卻降溫系統(tǒng)是已經(jīng)成功運(yùn)行10年的ERPM礦井系統(tǒng)。ERPM系統(tǒng)的運(yùn)行提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和信息，它適合于任何其他礦井冰輸送系統(tǒng)。任何冰冷卻系統(tǒng)的一個(gè)重要問(wèn)題是管道的機(jī)械設(shè)計(jì)。專(zhuān)家發(fā)現(xiàn)冰塞延著管道形成并在管道末端激烈釋放。冰塞的這種運(yùn)動(dòng)引起管道激烈的振動(dòng)，從而導(dǎo)致對(duì)管道支撐的嚴(yán)重沖擊，特別是當(dāng)管道和支撐有足夠的空間時(shí)沖擊更具有破壞力。當(dāng)使用低壓塑料管時(shí)，通過(guò)精密的支撐設(shè)計(jì)使得沖擊力降到最小是非常重要的。另外一個(gè)重要的問(wèn)題是管道堵塞，主要發(fā)生在管道的末端，它可以通過(guò)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控措施來(lái)避免。

2004年孫村煤礦采用了冰冷卻輻射降溫空調(diào)系統(tǒng)獲得了巨大的成功，并把這項(xiàng)工程的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)成功地推向市場(chǎng)。

(三) 空氣壓縮式制冷礦井空調(diào)系統(tǒng)

空氣制冷空調(diào)有渦輪式空氣制冷、變?nèi)菔娇諝庵评洹u流管式空氣制冷和壓氣引射器制冷等形式；由于后三種形式使用的局限性, 使得渦輪式空氣制冷是目前最常用的礦井空調(diào)系統(tǒng)。

空氣壓縮制冷循環(huán)的制冷系數(shù)、單位質(zhì)量制冷工質(zhì)的致冷能力均小于蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，在產(chǎn)生相同制冷量的情況下，空氣壓縮式制冷系統(tǒng)需要較龐大的裝置，并且單位制冷量的投資和年運(yùn)行費(fèi)用均高于蒸汽壓縮式系統(tǒng)。因此，全礦井采用空氣壓縮式制冷系統(tǒng)降溫的礦井降溫的礦井很少。

渦輪式空氣制冷利用壓縮空氣經(jīng)過(guò)渦輪絕熱膨脹做功，從而使空氣制冷。1993年7月，平頂山礦務(wù)局科研所和609研究所大膽借鑒空氣制冷技術(shù)在航空、制氧、石油等工業(yè)上的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合研制成KKL-101無(wú)氟空氣制冷機(jī)，為我國(guó)礦井空調(diào)開(kāi)辟了一條新的途徑。

渦輪式空氣制冷機(jī)系統(tǒng)用空氣制冷機(jī)作為高溫礦井空調(diào)終端，它相當(dāng)于冷水機(jī)組系統(tǒng)中的空冷器，其優(yōu)點(diǎn)如下：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，沒(méi)有高低壓換熱器和空冷器，輸冷管道少，承壓小，材質(zhì)要求低，施工技術(shù)難度低等；空氣制冷機(jī)本身無(wú)需電力驅(qū)動(dòng)，無(wú)防爆問(wèn)題，空氣既是制冷劑又是載冷劑，取之不盡，用之不竭，又無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題，在高溫、高沼氣煤礦具有很好的應(yīng)用前景。但也有其缺點(diǎn)：該系統(tǒng)需要礦井具有充足的壓縮氣源，與蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)相比投資和年運(yùn)行費(fèi)用較高。

礦井制冷降溫技術(shù)現(xiàn)狀：

井下集中制冷降溫：井下集中制冷降溫是將集中制冷站直接建在井底，將制冷機(jī)組提供的6℃冷凍水通過(guò)輸冷管道送至各個(gè)工作面空冷器冷卻空氣，冷凍水經(jīng)空冷器熱交換后溫升至12℃回到制冷機(jī)組，制冷機(jī)組冷凝熱由冷卻塔排放至回風(fēng)巷，利用回風(fēng)帶走冷凝熱。

地面集中制冷降溫：在副井井口附近地面建集中制冷站，將制冷機(jī)組提供的冷凍水通過(guò)輸冷管道送至井底經(jīng)過(guò)熱交換器減壓換熱后回到地面制冷機(jī)組，冷凝熱由地面冷卻塔直接排放到大氣中，井底熱交換器提供的6℃二次冷凍水通過(guò)輸冷管道送至各個(gè)工作面空冷器冷卻空氣，冷凍水經(jīng)空冷器熱交換后溫升至12℃回到換熱器。

地面制冰站降溫：在副井井口附近設(shè)地面集中制冰站，在站內(nèi)由螺桿制冷壓縮機(jī)組通過(guò)壓縮制冷劑進(jìn)行蒸發(fā)吸熱釋放冷量給制冰機(jī)，由立式內(nèi)刮圓柱狀制冰機(jī)組制取-5℃的片冰，經(jīng)過(guò)輸冰螺旋輸送機(jī)將片冰送至井口，通過(guò)在井筒中敷設(shè)的輸冰管路（管路入口安裝漏斗和閘門(mén)），送至井底融冰池，與融冰池中的水混合后變成3℃～5℃低溫冷水。再由井底融冰硐室內(nèi)供冷水泵沿輸冷管路將低溫冷水送至采掘工作面。通過(guò)布置在采掘工作面的空冷器和噴淋方式對(duì)進(jìn)入采掘工作面的風(fēng)流進(jìn)行降溫，空冷器16℃～17℃的回水經(jīng)回水管回至井底融冰池內(nèi)再次融冰，另一部分用于工作面防塵和噴淋降溫，不再回流。制冰機(jī)組的冷凝熱由地面冷卻塔直接排放。

丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng)：

丁集煤礦隸屬于淮滬煤電有限公司。井田地質(zhì)儲(chǔ)量12.79億噸，可采儲(chǔ)量6.4億噸。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬(wàn)噸/年，礦井服務(wù)年限92年，2007年12月份建成投產(chǎn)。

丁集煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層多，開(kāi)采條件復(fù)雜，為典型的“三高一深”礦井，即高瓦斯、高地壓、高地溫，深井開(kāi)采，還有沖擊地壓的傾向性，被淮礦集團(tuán)公司列為開(kāi)采難度最大礦井之一。

丁集礦熱害極為嚴(yán)重。根據(jù)地質(zhì)勘探鉆井測(cè)溫結(jié)果表明，現(xiàn)生產(chǎn)的-900m水平地溫均在42℃，為二級(jí)熱害區(qū)。每年的高溫季節(jié)，受地面高溫影響，井下溫度隨地面大氣參數(shù)晝夜呈周期性變化，加劇了井下熱害程度，采掘工作面進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)30～34℃，回風(fēng)溫度達(dá)36～40℃，采煤工作面上隅角高達(dá)45℃，濕度始終在95%以上。

在熱害治理上，2007～2008年夏季，礦山采用在采煤工作面堆放冰塊降溫、發(fā)放大量的冰凍飲用水和防暑降溫藥品、發(fā)放勞保短褲、增加采煤工作面風(fēng)量、加強(qiáng)局部通風(fēng)、采用大氣降溫機(jī)降溫等各種方式，但效果均不明顯。

礦井降溫系統(tǒng)主要包括地面制冷系統(tǒng)和井下供冷系統(tǒng)，是熱電冷聯(lián)供項(xiàng)目的子系統(tǒng)。為了保證系統(tǒng)的安全性能，丁集煤礦經(jīng)多方調(diào)研比較，最終選擇了德國(guó)西馬格特寶公司的井下降溫系統(tǒng)。

地面制冷系統(tǒng)主要流程為：冷媒回水→蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)→離心式電制冷機(jī)→冷媒水循環(huán)泵→冷媒供水。系統(tǒng)總制冷裝機(jī)容量為21MW。

制冷機(jī)的供回水溫度18℃，由蒸汽型雙效溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組加離心式冷水機(jī)組串聯(lián)的兩級(jí)制冷裝置實(shí)現(xiàn)。

第一級(jí)為蒸汽型雙效溴化鋰機(jī)組，將冷媒水由18℃降至5℃，選用3臺(tái)冷功率5000kw的蒸汽型雙效溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組；

第二級(jí)為離心式冷水機(jī)組，將冷媒水由8℃降至2.5℃，選用3臺(tái)2000kw的離心式冷水機(jī)組。由一臺(tái)蒸汽型雙效溴化鋰機(jī)組加一臺(tái)離心式冷水機(jī)組組成一個(gè)制冷單元，二個(gè)單元運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)單元備用。

井下供冷系統(tǒng)：

井下供冷系統(tǒng)。主要由高低壓轉(zhuǎn)換及分配系統(tǒng)、井下末端降溫設(shè)備和管路組成。

其系統(tǒng)流程為：地面冷媒水供水→三腔冷媒分配器（PES）→輸冷供水管→東西部采區(qū)分配站→空冷器→輸冷回水管→二次循環(huán)水泵→三腔冷媒分配器→地面冷媒水回水。

井下降溫末端設(shè)備主要由局部扇風(fēng)機(jī)、空冷器、過(guò)濾器、儀表閥門(mén)、配電及控制設(shè)備等組成。其中空冷器是實(shí)現(xiàn)供冷系統(tǒng)對(duì)工作面風(fēng)流進(jìn)行降溫除濕的關(guān)鍵設(shè)備，丁集礦目前使用的是德國(guó)產(chǎn)冷功率為300KW和400KW的空冷器。

井下供冷管道的主干管經(jīng)主井井筒引入-826m制冷峒室，筒徑直徑為400mm。管道采用塑套鋼預(yù)制輸冷管，其內(nèi)層為無(wú)縫鋼管，中間層為聚氨酯保溫層，外護(hù)層為高密度聚乙烯管，具備抗阻燃、抗靜電、保溫性能強(qiáng)特點(diǎn)。

目前，丁集礦井下共有15個(gè)頭面進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，其中包括2個(gè)采煤工作面，4個(gè)煤巷掘進(jìn)和9個(gè)巖巷掘進(jìn)面。按照2010年井下降溫工作目標(biāo)，采用三種布置方式供冷，共安裝空冷器25個(gè)，實(shí)現(xiàn)了高溫采掘工作面全覆蓋。

丁集煤礦熱電冷聯(lián)供項(xiàng)目由瓦斯發(fā)電及余熱利用、礦井集中降溫兩部分組成。項(xiàng)目從2006年12月開(kāi)始籌劃，至2008年5月地面工程開(kāi)工建設(shè)，至2009年6月礦井集中降溫系統(tǒng)建成并向井下供冷，2011年3月首臺(tái)高濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：瓦斯發(fā)電先期總裝機(jī)功率3.6MW，每小時(shí)消耗100％純CH4瓦斯氣量1200m3，可利用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的余熱產(chǎn)生飽和蒸汽3t/h；降溫系統(tǒng)總制冷裝機(jī)容量為21MW。

主要設(shè)備配備：2臺(tái)單機(jī)功率1800KW（奧地利顏巴赫）高濃瓦斯發(fā)電機(jī)組，3臺(tái)單機(jī)制冷功率5MW（印度特邁斯）蒸汽式溴化鋰制冷機(jī)組，3臺(tái)單機(jī)制冷功率2 MW（約克）離心式電制冷機(jī)組，1套交換能力為17.3 MW（德國(guó)西馬格特寶）井下三腔冷媒分配設(shè)備。

瓦斯發(fā)電及余熱利用系統(tǒng)：丁集煤礦地面瓦斯抽采泵站將抽出的高濃度煤層瓦斯氣輸送到熱電冷聯(lián)供項(xiàng)目10000M3儲(chǔ)氣罐內(nèi)，再由儲(chǔ)氣罐將定壓的瓦斯氣輸送至其預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾脫水增壓后輸送給高濃發(fā)電機(jī)組發(fā)電，然后以發(fā)電機(jī)組排出高溫?zé)煔庾鳛闊嵩?，?jīng)配套的余熱鍋爐產(chǎn)生0.6Mpa飽和蒸汽夏季用于礦井集中降溫的蒸汽式溴化鋰制冷機(jī)組動(dòng)力，冬季用于礦區(qū)地面采暖。

瓦斯發(fā)電站所發(fā)的電其中一部分用于集中降溫所需的電力消耗，多余的部分直接輸送到礦井10kV電網(wǎng)上，滿(mǎn)足礦井部分電力需求。

熱電聯(lián)供系統(tǒng)示意圖：

大規(guī)模井下集中降溫系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)尚不多見(jiàn)。丁集礦的井下降溫系統(tǒng)包括：集控指揮系統(tǒng)，井下制冷單元、高低壓轉(zhuǎn)換等各子系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行、閉式循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了大系統(tǒng)集中控制，子系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。

應(yīng)用效果實(shí)例：

西一采區(qū)1262（1）工作面為丁集礦首采工作面，該面走向長(zhǎng)1853米，傾向長(zhǎng)253米，溫度在40℃以上，加之機(jī)電設(shè)備及落煤產(chǎn)生的熱量，實(shí)際溫度達(dá)41℃以上，濕度達(dá)100%，是典型的高溫?zé)岷ぷ髅妗?008年高溫季節(jié)，工作面給人的感覺(jué)就是一個(gè)大火爐，上隅角溫度達(dá)45℃以上。安裝井下降溫系統(tǒng)后，情況有了明顯的改善。

西二采區(qū)1422（1）采煤工作面，走向長(zhǎng)1734米，傾向長(zhǎng)240米，熱害危害程度與首采面1262（1）相同。2009年，在該面安裝了6臺(tái)（2400KW）空冷器供冷降溫，溫度降低了3～5℃，濕度降為91%，作業(yè)環(huán)境得到了極大的改善。2009年的高溫季度，該面共生產(chǎn)煤炭81 萬(wàn)噸，平均日產(chǎn)9000噸以上。

1141（3）綜采工作面，平均地溫40℃，降溫前工作面預(yù)測(cè)溫度37℃以上，濕度達(dá)95%～100%。該工作面采用進(jìn)風(fēng)流階梯式集中方式降溫后，平均溫度始終保持在30℃左右，濕度降到92%左右。

1412（1）底抽巷，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2446米，由一路局扇供風(fēng)，供風(fēng)距離長(zhǎng)，巷道內(nèi)有6部皮帶、1部巖巷綜掘機(jī)和2臺(tái)變壓器，機(jī)械電氣設(shè)備散熱量大。2009年6月份，該工作面溫度高達(dá)37℃左右，濕度達(dá)100％。2009年7月對(duì)該巷道實(shí)施降溫后，迎頭溫度保持在30℃左右，濕度降到86％左右，作業(yè)環(huán)境得到明顯改善。2009年7月份，1412（1）底抽巷取得了月進(jìn)尺203米的好成績(jī)。

1412（1）高抽巷，2010年5月份，工作面溫度達(dá)34℃以上，濕度達(dá)92％以上。采用掘進(jìn)工作面串接直供式降溫后，體感溫度為27℃左右，濕度降到66％左右。

西二13-1回風(fēng)大巷，2010年5月份，工作面溫度達(dá)33℃以上，濕度達(dá)96％以上。7月份，采用掘進(jìn)工作面串接直供式降溫后，掘進(jìn)工作面溫度降到25℃左右，濕度降到83％左右。

謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng)：

謝橋煤礦位于安徽省潁上縣東北部，距潁上縣城約20公里，對(duì)原有礦井系統(tǒng)實(shí)施改擴(kuò)建，目前礦井生產(chǎn)能力達(dá)1000萬(wàn)噸/年。礦井采用主井、集中運(yùn)輸大巷，分石門(mén)和上下山開(kāi)拓方式，共劃分為四個(gè)采區(qū)，即東一、東二、西一、西二，該井田劃分兩個(gè)水平，其中第二水平-900m，平均地溫為43℃。

地面制冷系統(tǒng)：

地面制冷系統(tǒng)主要流程為：冷媒回水→蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)→離心式電制冷機(jī)→冷媒水循環(huán)泵→冷媒供水。系統(tǒng)總制冷裝機(jī)容量為10994.5KW。制冷機(jī)的供回水溫度18℃，由蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組加離心式冷水機(jī)組串聯(lián)的兩級(jí)制冷裝置實(shí)現(xiàn)。第一級(jí)為蒸汽型溴化鋰機(jī)組，將冷媒水由18℃降至5℃，第二級(jí)為離心式冷水機(jī)組，將冷媒水由8℃降至2.5℃。由一臺(tái)蒸汽型溴化鋰機(jī)組加一臺(tái)離心式冷水機(jī)組組成一個(gè)制冷單元。備用一臺(tái)1805.5KW離心式冷水機(jī)組。

井下高低壓熱交換系統(tǒng)：

井下高低壓熱交換系統(tǒng)主要由高低壓換熱器（間接交換）及分配系統(tǒng)、空冷器和管路組成。其系統(tǒng)流程為：井下循環(huán)水（21℃）→高低壓換熱器（WAT）→輸冷供水管（水溫6℃）→東西部采區(qū)分配站→空冷器→輸冷回水管（水溫21℃）→二次循環(huán)水泵(變頻)→高低壓換熱器（WAT）。

應(yīng)用效果：

皮帶順槽空冷器進(jìn)口空氣溫度33.8℃，濕度53.5%；出口空氣參數(shù)20.9℃，濕度73.1%。

皮帶順槽空冷器進(jìn)口空氣溫度32.4℃，濕度67.1%；出口空氣參數(shù)19.3℃，濕度85.2%。

龍固煤礦簡(jiǎn)介：

龍固煤礦位于魯西南巨野煤田的中南部，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.00M/a，2013年生產(chǎn)原煤超1000萬(wàn)噸，主要開(kāi)采水平為-810m，局部開(kāi)采深度超過(guò)1000m，具有高地?zé)崽卣?。根?jù)礦井地質(zhì)資料，平均地溫梯度2.88℃／100ｍ，其中非煤系地層平均地溫梯度2.52℃／100ｍ，煤系地層平均地溫梯度3.23℃／100ｍ。礦井主采３＃煤層，底板溫度平均41.38℃，3＃煤層全部處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū)。

制冷系統(tǒng)組成：

（1）井下制冷機(jī)組

井下制冷機(jī)組采用德國(guó)WAT公司KM3000機(jī)組，單機(jī)制冷量可達(dá)3300KW，目前安裝九臺(tái)機(jī)組（一期三臺(tái)、二期六臺(tái)）。根據(jù)《煤礦井下熱害防治設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，當(dāng)采用井下集中式制冷降溫方式時(shí)，制冷機(jī)出水溫度不應(yīng)高于5℃。制冷機(jī)組出水溫度確定為3℃，另外，供水與回水的大溫差對(duì)整個(gè)系統(tǒng)更有利，國(guó)外一般為15℃，從設(shè)備運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性及使用情況等方面考慮，采用3℃／18℃的供回水溫差。

（2）冷卻水系統(tǒng)

結(jié)合地面冷卻機(jī)房的布置，選用兩臺(tái)方形橫流塔作為冷卻塔。與井下制冷機(jī)組相配套，選用3臺(tái)冷卻水循環(huán)泵。由于冷卻塔存在蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失及排污損失，且補(bǔ)水要求為軟化水，需計(jì)算出需補(bǔ)水量并安裝配套補(bǔ)水設(shè)備。在地面打鉆孔，下兩趟冷卻水管，與井下制冷系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)冷卻，并在地面排放冷凝熱。

（3）散冷系統(tǒng)

輸冷管采用無(wú)縫鋼管，輸冷管的隔熱保冷結(jié)構(gòu)采用塑套鋼預(yù)制成型保溫管，其內(nèi)工作管為無(wú)縫鋼管，中間層為聚氨酯發(fā)泡保溫層，外護(hù)管為雙抗高密度聚乙烯管。將冷水輸送到采掘工作面后，采用空氣冷卻器散冷方式對(duì)采掘工作面進(jìn)行散冷降溫。龍固煤礦采用了德國(guó)先進(jìn)的RWK-450型空冷器，確保了空冷器的散冷效率。

制冷余熱利用系統(tǒng)

井下集中制冷系統(tǒng)充分考慮了能源的有效利用，在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，建立了制冷余熱利用系統(tǒng)，將從井下帶回地面的熱水，充分利用其有效熱能，用于員工冬季供暖及生活熱水等，熱量得到有效利用后，經(jīng)處理再返回冷卻塔進(jìn)行冷卻，這樣就節(jié)省了部分能源，起到了節(jié)能的效果。制冷余熱利用系統(tǒng)如下圖所示。

應(yīng)用效果：

1、地面埋管式井下集中制冷降溫系統(tǒng)可以自由選擇鉆孔位置，處于冷負(fù)荷中心，大大減少冷凍水在輸送過(guò)程中冷量損失，井下制冷機(jī)組的能效比（４～5）較高，大大節(jié)省了系統(tǒng)運(yùn)行成本。

2、由于冷損最小，末端空冷器設(shè)備供水溫度低，降溫效果好，同時(shí)還可以節(jié)約運(yùn)行成本。

3、建立了制冷余熱利用系統(tǒng)，在解決了制冷的同時(shí)，又為地面提高了熱源，起到了互補(bǔ)的作用。余熱用于員工冬季供暖及生活熱水，節(jié)省了一大筆費(fèi)用，同時(shí)，由于利用了一部分熱量，在一定程度上就減少了冷卻塔的負(fù)荷，降低了冷卻塔的部分費(fèi)用。余熱系統(tǒng)將冷卻水循環(huán)利用，同時(shí)又有簡(jiǎn)單的水處理系統(tǒng)，可以有效節(jié)約水資源，提高了資源的利用率。

4、該降溫系統(tǒng)使礦井主要作業(yè)地點(diǎn)溫度平均降低了8℃，為井下創(chuàng)造了良好的作用環(huán)境，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。