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摘要：本文介绍的井下局部降温系统主要是利用“蒸发吸热，冷凝放热”原理进行工作，制冷机组通过管道将冷冻水输送至采煤工作面，从而带走工作面中的热量。
关键词：煤矿热害 综采工作面 局部降温
1 项目实施概况
1.1 项目调研考察 羊场湾煤矿为宁煤集团第一大原煤生产矿井，一号井在原初设计年产500万吨的基础上进行改造，采用大采高工作面设备和现代化的掘进设备，现年生产任务超过1000万吨。针对羊场湾煤矿一号井热害特点，2009年7月，集团公司组织安全监察局、生产技术部、机电管理部、羊场湾煤矿组成考察组先后对淮南矿业集团、平煤集团、徐州矿业集团所属的国内热害矿井进行了细致考察。国内采取的降温技术主要有井下局部电制冷降温系统、冰冷式降温系统、热-电-冷联供降温技术、HEMS（井下空调）降温技术。淮南矿业集团以进口设备的地面集中降温方式和局部降温相结合的方式为主；平煤集团以国产设备为主的地面集中降温方式和进口国外设备的局部降温方式相结合；徐州矿业集团以进口设备的井下集中降温方式为主。
通过考察了解，淮南丁集矿采用的热-电-冷联供降温技术初期投入大，整体投资高，建设周期长，运行费用高，降温效果不明显（一般在1～2℃）；平煤集团六矿采用的地面集中制冷降温技术，有一定的降温效果（一般在3～5℃），但对于36℃以上高温矿井，降温后的工作面温度仍然超过30℃，降温后仍不能满足《煤矿安全规程》的要求，且投资大、运行成本高，企业经济负担重。
经考察多个矿井降温方式、资金投入、运行费用和降温效果综合比较，最终确定羊场湾煤矿一号井采用水源热泵井下局部降温系统。
1.2 矿井降温方案 羊场湾煤矿井下局部降温系统利用“蒸发吸热，冷凝放热”原理进行工作。水源热泵机组通过压缩机做功，制取冷冻水（8℃），通过循环系统将冷冻水送到回采工作面，经空冷器、风机盘管和工作面环境热空气进行热交换，带走工作面热量，实现工作面降温；吸收热量后的冷冻循环水（13℃）回到机组蒸发器，与冷媒工质进行热交换，再次被冷却（8℃）进入末端循环冷冻水系统，如此循环，吸热后的高温冷却水经井下排水系统排至+900m水平水仓，最终排至地面，带走工作面制冷过程中产生的冷凝废热，达到为Y120204工作面降温目的。冷冻水管及冷却水管都采用273mm钢管，前期管路总长度为6300m。
水源热泵系统装机总功率为1152.5kW，系统主要由主机、冷冻水系统、冷却水系统和电控系统组成。设备机房硐室设置在辅运下山与胶运下山7#联络巷内，硐室内安装两台FLSLGF1050IV型冷水机组，单台额定制冷量为1025kW，电机功率315kW；冷冻水系统由冷冻水循环泵、冷冻水管道、末端空冷器、水箱及补水泵组成；冷却水系统由冷却水循环泵、冷却水管道和除污过滤系统组成；电控系统由移变、组合开关、磁力启动器、PLC控制器等组成。
1.3 项目实施情况 羊场湾煤矿节能型井下局部降温工程采用工程总包形式，由中国煤炭工业济南设计有限公司总承包实施，山东同方能源工程技术有限公司、中煤第五建设有限公司、徐州博林高新技术有限公司联合施工。项目立项后矿方会同济南设计院、中青国能多次对技术方案、设计图纸进行了会审修改，及时对修改完善的方案、图纸上报集团公司审查。同时对济南设计院、中青国能设计资质进行了审查备案。2010年3月底Y120204工作面降温方案经集团公司批复后，矿方与中青国能签订了技术协议，由中青国能委托中煤五建负责工程安装，安装主材由矿方统一采购，降温设备由中青国能提供。在对中煤五建施工资质审查后，中煤五建根据设计方案编制了《施工组织设计》和施工图纸，由矿方与济南设计院、中青国能、中煤五建共同对《施工组织设计》和施工图纸进行会审、备案。
为了加快降温工程实施进度，按期完成项目工程，矿成立了Y120204工作面热害治理工程项目小组，并按照相关规定委托宁夏灵州监理公司进行工程质量监管，同时要求施工单位成立热害治理工程项目部，设立组织机构和安全管理机构，指定项目经理。项目实施过程中双方定期组织召开专题会议，及时解决施工过程中出现的问题。
2010年10月11日矿方组织降温工程各相关单位召开开工平衡会，就地面场地、材料供应等方面进行了统一协调，同时矿方对中煤五建施工队伍进行入井培训，核发入井资格证并持证上岗。
材料进场后矿方与中煤五建、灵州工程监理公司按照设计要求进行了材料检验，2010年12月20日正式开始安装，历经65天完成了管路加工制作、防腐保温处理；管路安装、电缆敷设、仪器仪表安装；机房硐室设备安装等工作。2011年3月8日安装工程结束，随后，矿方组织相关单位对安装工程进行验收，督促施工方对存在的问题进行限期整改。项目施工过程中，矿方要求施工单位严格按照矿方相关管理制度进行现场管理，每班由监理公司安排专职监理人员、中煤五建安排管理人员进行跟班。单项工程均按要求编制专项安全技术措施，做到“一工程，一措施”。
3月10日完成降温工程安装工作，随后对降温系统进行联合调试、试运转。试运转过程中，一方面由于水源热泵机组设备运行不稳定，导致开机率较低，另一方面由于工作面推进速度快（每月200米左右），造成降温系统末端设备频繁后撤，在系统优化改造阶段和调试阶段共经历3次后撤，后撤距离共计1710m，严重影响了降温系统的调试运行进度。
9月份将降温系统末端设备后撤至Y120204机巷3#联巷以外，经过调试，系统能够稳定运转，对现场实测数据分析，工作面平均降温5℃，湿度降至70%左右，降温效果明显，工作面作业环境得到改善。
1.4 项目特点及优化改造 该项目是国内第一个千万吨以上综采工作面降温工程，具有超长走向（3093米）、超长倾向（300米）、高强度开采的大采高综采工作面，双机组、多台空冷器并列同时运行的特点，面临工作面推进速度快、热量释放集中、矿井水质差一系列难题。 为了完成这个重大科研项目，保证降温效果，矿方联合济南院、中青国能集团、中煤五建针对影响系统正常运行的设备、管道、末端系统、水循环系统、除污过滤系统、补水系统等进行了一系列优化改造，较好地解决了冷冻水定流量变扬程的调节问题，矿井污水在冷却循环系统中的除污防堵问题，末端布置与风筒配置问题、自动补水问题等，从而保证了系统的稳定运行。
2 项目投资完成情况
羊场湾煤矿节能型井下局部降温工程采用工程总包形式，由中国煤炭工业济南设计有限公司总承包实施，其中，主要设备矿用防爆水源热泵机组、防爆冷循环泵、矿用除污器、矿用空冷器、防爆风机盘管等设备由实施单位购置，其余设备及安装主材由建设单位提供。
热害治理项目项目概算总投资2688.56万元。其中：设备及工器具购置1676.03万元；安装工程714.96万元；其它基本建设费用为194.17万元；基本预备案费103.41万元。合同价款1323万元，包括设备费849万元，监控系统99万元，设计费25万元，设备安装费350万元。
3 运行效果分析
3.1 运行前工作面温度情况 项目实施前，Y120204综采工作面配风量1500m3/min，现场实测进风流温度31℃，工作面上口温度33℃，工作面湿度在95%以上。
3.2 合同降温指标 系统正常运行后，保证工作面的温度降至26℃以内。在皮带机头、皮带机中驱设置防爆风机盘管，直接为岗位工降温，保证风机盘管的出风温度在24℃以内，为井下提供良好的作业环境。
3.3 运行效果 九月份系统正常运行期间，Y120204工作面现场实测温度：进风下口温度为24℃左右，湿度为70%左右；回风流温度为28℃左右，湿度为85%左右，工作面平均温度为26℃（详见工作面温度变化曲线）。
根据监测数据，工作面平均降温5℃左右，湿度降低至75%左右，降温除湿效果比较明显，舒适度大大提高。降温以后工作环境有了很大改善，杜绝了员工中暑现象，提高了劳动生产率。
4 后续改进完善措施
根据羊场湾煤矿开采技术条件和矿井现状，地温热害将成为威胁矿井安全生产的主要隐患之一，为有效解决矿井热害，创造良好的作业环境，后期该矿将联合济南院、中青国能集团对水源热泵局部降温系统继续进行优化改造，进一步完善自动监测监控系统，提高系统稳定性和可靠性。2012年4月份120204工作面回采结束后，将优化改造后的降温系统继续在120206工作面投入使用，为工作面降温。
参考文献：
[1]《煤矿安全规程》.
[2]《矿井降温技术规范》MT/T1136-2011.
[3]邵敬民，丁峰，贺军豪.矿井局部降温系统的研究与应用[J]. 中州煤炭，2012（05）.
关键词：煤矿热害 综采工作面 局部降温
1 项目实施概况
1.1 项目调研考察 羊场湾煤矿为宁煤集团第一大原煤生产矿井，一号井在原初设计年产500万吨的基础上进行改造，采用大采高工作面设备和现代化的掘进设备，现年生产任务超过1000万吨。针对羊场湾煤矿一号井热害特点，2009年7月，集团公司组织安全监察局、生产技术部、机电管理部、羊场湾煤矿组成考察组先后对淮南矿业集团、平煤集团、徐州矿业集团所属的国内热害矿井进行了细致考察。国内采取的降温技术主要有井下局部电制冷降温系统、冰冷式降温系统、热-电-冷联供降温技术、HEMS（井下空调）降温技术。淮南矿业集团以进口设备的地面集中降温方式和局部降温相结合的方式为主；平煤集团以国产设备为主的地面集中降温方式和进口国外设备的局部降温方式相结合；徐州矿业集团以进口设备的井下集中降温方式为主。
通过考察了解，淮南丁集矿采用的热-电-冷联供降温技术初期投入大，整体投资高，建设周期长，运行费用高，降温效果不明显（一般在1～2℃）；平煤集团六矿采用的地面集中制冷降温技术，有一定的降温效果（一般在3～5℃），但对于36℃以上高温矿井，降温后的工作面温度仍然超过30℃，降温后仍不能满足《煤矿安全规程》的要求，且投资大、运行成本高，企业经济负担重。
经考察多个矿井降温方式、资金投入、运行费用和降温效果综合比较，最终确定羊场湾煤矿一号井采用水源热泵井下局部降温系统。
1.2 矿井降温方案 羊场湾煤矿井下局部降温系统利用“蒸发吸热，冷凝放热”原理进行工作。水源热泵机组通过压缩机做功，制取冷冻水（8℃），通过循环系统将冷冻水送到回采工作面，经空冷器、风机盘管和工作面环境热空气进行热交换，带走工作面热量，实现工作面降温；吸收热量后的冷冻循环水（13℃）回到机组蒸发器，与冷媒工质进行热交换，再次被冷却（8℃）进入末端循环冷冻水系统，如此循环，吸热后的高温冷却水经井下排水系统排至+900m水平水仓，最终排至地面，带走工作面制冷过程中产生的冷凝废热，达到为Y120204工作面降温目的。冷冻水管及冷却水管都采用273mm钢管，前期管路总长度为6300m。
水源热泵系统装机总功率为1152.5kW，系统主要由主机、冷冻水系统、冷却水系统和电控系统组成。设备机房硐室设置在辅运下山与胶运下山7#联络巷内，硐室内安装两台FLSLGF1050IV型冷水机组，单台额定制冷量为1025kW，电机功率315kW；冷冻水系统由冷冻水循环泵、冷冻水管道、末端空冷器、水箱及补水泵组成；冷却水系统由冷却水循环泵、冷却水管道和除污过滤系统组成；电控系统由移变、组合开关、磁力启动器、PLC控制器等组成。
1.3 项目实施情况 羊场湾煤矿节能型井下局部降温工程采用工程总包形式，由中国煤炭工业济南设计有限公司总承包实施，山东同方能源工程技术有限公司、中煤第五建设有限公司、徐州博林高新技术有限公司联合施工。项目立项后矿方会同济南设计院、中青国能多次对技术方案、设计图纸进行了会审修改，及时对修改完善的方案、图纸上报集团公司审查。同时对济南设计院、中青国能设计资质进行了审查备案。2010年3月底Y120204工作面降温方案经集团公司批复后，矿方与中青国能签订了技术协议，由中青国能委托中煤五建负责工程安装，安装主材由矿方统一采购，降温设备由中青国能提供。在对中煤五建施工资质审查后，中煤五建根据设计方案编制了《施工组织设计》和施工图纸，由矿方与济南设计院、中青国能、中煤五建共同对《施工组织设计》和施工图纸进行会审、备案。
为了加快降温工程实施进度，按期完成项目工程，矿成立了Y120204工作面热害治理工程项目小组，并按照相关规定委托宁夏灵州监理公司进行工程质量监管，同时要求施工单位成立热害治理工程项目部，设立组织机构和安全管理机构，指定项目经理。项目实施过程中双方定期组织召开专题会议，及时解决施工过程中出现的问题。
2010年10月11日矿方组织降温工程各相关单位召开开工平衡会，就地面场地、材料供应等方面进行了统一协调，同时矿方对中煤五建施工队伍进行入井培训，核发入井资格证并持证上岗。
材料进场后矿方与中煤五建、灵州工程监理公司按照设计要求进行了材料检验，2010年12月20日正式开始安装，历经65天完成了管路加工制作、防腐保温处理；管路安装、电缆敷设、仪器仪表安装；机房硐室设备安装等工作。2011年3月8日安装工程结束，随后，矿方组织相关单位对安装工程进行验收，督促施工方对存在的问题进行限期整改。项目施工过程中，矿方要求施工单位严格按照矿方相关管理制度进行现场管理，每班由监理公司安排专职监理人员、中煤五建安排管理人员进行跟班。单项工程均按要求编制专项安全技术措施，做到“一工程，一措施”。
3月10日完成降温工程安装工作，随后对降温系统进行联合调试、试运转。试运转过程中，一方面由于水源热泵机组设备运行不稳定，导致开机率较低，另一方面由于工作面推进速度快（每月200米左右），造成降温系统末端设备频繁后撤，在系统优化改造阶段和调试阶段共经历3次后撤，后撤距离共计1710m，严重影响了降温系统的调试运行进度。
9月份将降温系统末端设备后撤至Y120204机巷3#联巷以外，经过调试，系统能够稳定运转，对现场实测数据分析，工作面平均降温5℃，湿度降至70%左右，降温效果明显，工作面作业环境得到改善。
1.4 项目特点及优化改造 该项目是国内第一个千万吨以上综采工作面降温工程，具有超长走向（3093米）、超长倾向（300米）、高强度开采的大采高综采工作面，双机组、多台空冷器并列同时运行的特点，面临工作面推进速度快、热量释放集中、矿井水质差一系列难题。 为了完成这个重大科研项目，保证降温效果，矿方联合济南院、中青国能集团、中煤五建针对影响系统正常运行的设备、管道、末端系统、水循环系统、除污过滤系统、补水系统等进行了一系列优化改造，较好地解决了冷冻水定流量变扬程的调节问题，矿井污水在冷却循环系统中的除污防堵问题，末端布置与风筒配置问题、自动补水问题等，从而保证了系统的稳定运行。
2 项目投资完成情况
羊场湾煤矿节能型井下局部降温工程采用工程总包形式，由中国煤炭工业济南设计有限公司总承包实施，其中，主要设备矿用防爆水源热泵机组、防爆冷循环泵、矿用除污器、矿用空冷器、防爆风机盘管等设备由实施单位购置，其余设备及安装主材由建设单位提供。
热害治理项目项目概算总投资2688.56万元。其中：设备及工器具购置1676.03万元；安装工程714.96万元；其它基本建设费用为194.17万元；基本预备案费103.41万元。合同价款1323万元，包括设备费849万元，监控系统99万元，设计费25万元，设备安装费350万元。
3 运行效果分析
3.1 运行前工作面温度情况 项目实施前，Y120204综采工作面配风量1500m3/min，现场实测进风流温度31℃，工作面上口温度33℃，工作面湿度在95%以上。
3.2 合同降温指标 系统正常运行后，保证工作面的温度降至26℃以内。在皮带机头、皮带机中驱设置防爆风机盘管，直接为岗位工降温，保证风机盘管的出风温度在24℃以内，为井下提供良好的作业环境。
3.3 运行效果 九月份系统正常运行期间，Y120204工作面现场实测温度：进风下口温度为24℃左右，湿度为70%左右；回风流温度为28℃左右，湿度为85%左右，工作面平均温度为26℃（详见工作面温度变化曲线）。
根据监测数据，工作面平均降温5℃左右，湿度降低至75%左右，降温除湿效果比较明显，舒适度大大提高。降温以后工作环境有了很大改善，杜绝了员工中暑现象，提高了劳动生产率。
4 后续改进完善措施
根据羊场湾煤矿开采技术条件和矿井现状，地温热害将成为威胁矿井安全生产的主要隐患之一，为有效解决矿井热害，创造良好的作业环境，后期该矿将联合济南院、中青国能集团对水源热泵局部降温系统继续进行优化改造，进一步完善自动监测监控系统，提高系统稳定性和可靠性。2012年4月份120204工作面回采结束后，将优化改造后的降温系统继续在120206工作面投入使用，为工作面降温。
参考文献：
[1]《煤矿安全规程》.
[2]《矿井降温技术规范》MT/T1136-2011.
[3]邵敬民，丁峰，贺军豪.矿井局部降温系统的研究与应用[J]. 中州煤炭，2012（05）.