煤矿作为煤炭生产的主体,是能源的生产者又是直接的消费者,挖掘利用在生产消费过程中派生的清洁能源为矿区提供非生产性服务,从而减少煤炭的直接使用,符合我国在十三五规划中提出的要积极推动矿区低碳发展的要求。论文以凉水井煤矿清洁供暖问题为对象,研究了应用热泵的节能原理对煤矿乏风余热、井下水余热及其它热能资源回收再利用为矿区进行供暖的系统工艺性、经济性等方面的问题。对凉水井煤矿矿井各种余热资源进行了分类,通过技术经济性分析论证了各种余热资源回收利用的可行性。提出了主要用直冷式深焓取热乏风热泵结合矿井水源热泵技术配套解决凉水井矿区供热问题的初步方案。通过实地调研法、类比法详细地对凉水井矿区热负荷及余热资源供热能力进行了计算,对供热系统热用户进行分类,设计出了具体的余热利用方案。同时,对乏风取热设备在矿井通风安全中的影响、井下水质对设备的影响、方案的可靠性和持久性进行了论证。结果表明,乏风取热箱换热器的风阻为60～80Pa,井下水通过处理后的水质较好,矿井热源稳定、设备技术可靠,方案能够解决矿井供暖问题。建立LCC(全生命周期成本)模型,计算分析了传统锅炉系统及余热利用系统的一次性投资概算及年运行成本,计算了方案年空气污染物减排量。结果表明,余热利用系统全生命周期成本远远小于传统锅炉系统,且节能减排量大,长期经济效益、环保效益明显。研究成果对陕北严寒地区煤矿行业在矿井余热利用的推广和应用可起到一定的理论支持和很好的示范作用。