煤炭工业“十一五”发展规划目标提出:到“十一五”末矿井水的利用率达到70%,达标排放率达到100%。回收利用矿井水和矿井总回风中的废热,是煤炭企业能源综合利用的新课题。国内对矿井水源热泵的研究尚处于起步阶段,对矿井回风废热的利用未见有报道。孙村煤矿是国内典型的超深高温矿井,目前采深已达1500m。选择孙村煤矿作为研究背景,具有矿井水利用和矿井降温的双重意义。矿井水是煤炭开采过程中产生的污水,任其排放不仅污染地表水资源,而且也造成资源浪费和增加排污费用。且矿井水又属于轻度污染的废水,经过净化处理后,水质完全符合水源热泵的要求。研究表明,在矿井涌水量大于14.7m~3/d,水温在20℃左右时,矿井水源热泵系统在冬、夏均能获得满意的运行工况。矿井水源热泵系统的作用:一是使矿井水实现了零污染排放,减少了排污费用;二是集中利用了矿井水中的热能,减轻了矿井的热害程度;三是取代了冬季井口供暖锅炉,节约了能源,减少了污染物排放;四是净化了矿井回风。与锅炉供热系统相比,矿井水源热泵系统在节能、环保、经济效益方面具有明显的优势。即使矿井水源热泵系统本身为零效益或负效益,在污水治理和环境保护方面也具有显著的社会和经济效益。据计算,在孙村矿的具体条件下,该系统的投资回收期为3.81年,节能效果非常明显。将矿井回风净化、矿井水利用与水源热泵技术相结合,形成矿井水源热泵系统,创造了矿井低位热能利用的一个先例,拓宽了水源热泵系统的应用领域,是本论文的主要创新点。该项技术的应用,既满足了矿井生产需要,又节约了能源消耗,符合科学发展观的要求,有广泛的应用前景。