ＸＸＸ矿掘进工作面降温方案.docx

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1、XXX矿掘进工作面降温方案XXX矿2023年3月1日一、矿井概况1二、矿井热源分析12.1 地表大气气象参数变化影响12.2 高温岩壁和煤壁散热12.3 机电设备散热12.4 其他散热1三、矿井热害的危害及治理的必要性21.1 1危害职工身心健康，降低劳动生产效率21.2 高温降低矿内空气质量21.3 高温高湿诱发增加电气设备故障率21.4 国家法律法规要求治理热害2四、需冷量计算34.1 降温范围及目标34.2 需冷量计算3五、降温方案45.1 方案设计原则45.2 非机械制冷降温方案（优先采用）45.3机械制冷降温方案55.3.1制冷方案55.3.2制冷机组安放位置55.3.3预期降温除湿

2、效果65.4排热方案65.4.1制冷工作原理65 .4.2液动冷却器放置位置76 .4.3循环冷却水管路系统85.5 制冷设备主要技术参数95.6 降温系统设备材料清单11六、投资及运行费用13七、结论13XXX矿掘进H作面降温方案一、矿井概况XXX矿存在较为严重的热害情况，大部分区域均存在高温问题。27050风巷底抽巷最高温度达32。（3,远高于规程所规定的作业温度。该掘进巷道风量为420m3min,湿度为90%100%,热害严重。因此需要采取相应的降温措施，来满足作业需求。二、矿井热源分析2.1 地表大气气象参数变化影响地表大气温度、湿度的季节性变化，直接影响矿内空气温度。尤其对浅井影响就

3、更为显著。2.2 高温岩壁和煤壁散热由于煤矿采深大，地温较高，巷道围岩持续加热矿井进风流，导致井下工作面环境温度高、湿度大，工作条件恶劣。2.3 机电设备散热随着煤矿开采机械化程度的提高，机电装机容量增大,机电设备散热也是井底热害成因的主要因素之一。2.4 其他散热如：掘进工作面剥落的煤秆岩在运输过程中的放热、矿井涌出热水放热、风流压缩热、氧化放热、人员放热等均对井下气象参数变化有一定影响。通过对工作面温度情况进行分析，主要是因为该掘进工作面使用岩巷掘进机作业，超前探测钻机、皮带、绞车等设备，同时运行功率达到800KW以上，散发热量较多，造成回风流温度较高。其次是地温高、地面大气参数季节性变化

4、，对工作面环境有明显增温增湿作用。三、矿井热害的危害及治理的必要性3.1 危害职工身心健康，降低劳动生产效率高温热害不但严重侵害职工身心健康，还使矿工的劳动生产效率大大降低。高温高湿造成工人体温升高，致使人体的水盐代谢出现紊乱，导致大量失水，高温热害环境使人产生热疲劳、热衰竭、热虚脱、热痉挛、热疹，中暑晕倒、甚至死亡，极易造成重大安全事故。3.2 高温降低矿内空气质量高温会使矿石氧化加剧，使得井下气温不断升高，空气中的氧含量减少，有害气体成分增加，侵害矿工身心健康。3.3 高温高湿诱发增加电气设备故障率高温高湿还会加剧井下材料及设备的腐烂、锈蚀以及电气线路绝缘程度下降，缩短其使用寿命。据国外统

5、计资料介绍，在井下作业地点气温超过30。C时，事故发生率比30以下时高15倍。3.4 国家法律法规要求治理热害根据煤矿安全规程（2023年版）第六百五十五条规定“当掘进工作面空气温度超过26,机电设备碉室超过30。C时，必须缩短超温地点工作人员的的工作时间，并给予高温保健待遇。当掘进工作面的空气温度超过3（TC、机电设备碉室超过34。C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，超温地点必须有降温设施”。也就是说：当掘进工作面的空气温度超过30。C时，必须采取降温措施，把工作面温度至少降低至30。C以下，否则必须停止作业。四、需冷量计算4.1 降温范围及目标将矿井内需要

6、降温的区域环境温度由32。C降至269。4.2 需冷量计算根据矿井降温技术规范，每个工作面需冷量按以下公式计算：QCm=G(i-i2)式中：Qc-为需冷量，kWG为质量风量，kg/si降温前风流焰值，kj/kg12一降温后风流焰值，kj/kg依据煤矿安全规程的第六百五十五条“生产矿井掘进工作面空气温度不应超过26P”的规定要求，巷道设计长度130Onb最高温度32寸、相对湿度95%,计算结果如下：工作面冷负荷计算结果地点风量m3min风流密度kgm3降温前降温后掘进面冷负荷kW总制冷量kW风温湿咬%焙值kj/kg风温湿度%焙值kj/kg27050风巷底抽巷4201.173295106.4826

7、8069.36304.02364.83依据矿井降温技术规范第7.3.6条“制冷设备配冷量应为有效冷量的1.2倍”的要求，计算可得该掘进工作面分别降温时需要配置的制冷设备总制冷量应分别不小于364.83kW0五、降温方案5.1 方案设计原则本着投资少、上马快、运输与安装方便快捷、且运行费用低的原则，并结合掘进工作面的使用环境和生产条件，通过技术、经济、合理、可行性综合对比分析，依据计算的掘进工作面的制冷设备总制冷量应不小于各降温区域所需总制冷量。5.2 非机械制冷降温方案(优先采用)(1)合理增大工作面配风量，建立完善可靠的通风系统，合理配置各采掘工作面风量，减少工作面风流温升；(2)缩短通风距

8、离，对于掘进工作面可合理布局施工中间联络巷，尽可能缩短局扇供风距离，以减少围岩对风流的加热时间；(3)对有较大散热量的采区变电所、机电设备碉室均采用独立通风，综采面的电气列车等设备移至回风巷道，最大限度地减少电气设备散热源对进风流的温升影响。（4）改变通风方式，一是根据综采工作面生产条件布置采取下行通风的方式，降低工作面热害影响；二是条件允许时可在综采工作面的中部施工一条“中部腰巷”（E型通风），以“中部腰巷”进风为主，运输机巷为辅的通风模式。可有效解决综采工作面的中部以上的热害难以防治的难题,又可便于行人和运送物料等，同时需降温时也可把部分制冷设备安装在“中部腰巷”，更有利于实现较好的降温效

9、果。缺点是增加掘进成本和采掘接替时间。（5）及时封闭采空区，防止采空区漏风，造成遗煤氧化升温。5.3 机械制冷降温方案根据制冷降温机组性能及经验可知，结合该煤矿采掘工作面接替规划、现场生产条件及需要实施制冷降温的降温需求，对27050风巷底抽巷掘进工作面进行制冷降温，设计推荐适合该掘进工作面的制冷降温方案如下。5.3.1制冷方案根据计算的工作面冷负荷，该掘进面的所需负荷为364.83kW,故掘进面可选用1台制冷量为450kW的450型矿用防爆制冷机组进行制冷降温，总制冷量为450kW。单台450型矿用防爆制冷机组主要由制冷主机、蒸发器、液动冷却器及控制系统等部件构成。5.3.2制冷机组安放位置

10、制冷主机和蒸发器安装在掘进工作面的进风巷内的供风局扇后面，一般固定不动，蒸发器与风筒串联使用，把掘进工作面供风局扇送至迎头的进风流直接冷却、实现降温目的。一般情况下，掘进工作面的送风距离不超过1500m.掘进迎头及巷道的热害不是特别严重时，制冷机组可安装在掘进面供风局扇的后面固定不动；当送风距离较长时，为保证掘进迎头的降温效果，把机组安装在距离迎头不超过500m处。该掘进巷道总长度为1300m,可放在新风巷内固定不动，减少施工与管道投资。需注意的是，供风局扇与蒸发器之间的风筒要有一定的强度、结实耐用，否则会由于送风距离远、蒸发器盘管风阻的影响使风筒撕裂损坏等造成掘进工作面迎头风量不足。5.3.

11、3预期降温除湿效果1台450型矿用防爆制冷机组对27050风巷底抽巷进行降温，总制冷功率为450kW,可将空气从32。C降低到26。C时，能够达到良好的降温效果。蒸发器在降温的同时对空气进行除湿，可将空气湿度由95%降低到80%,显著降低空气湿度。5.4 排热方案由于XXX矿井下水量缺乏，不适用于开式排热，故推荐使用闭式排热系统。该方案是“冷却循环水+回风排热方案”。5. 4.1制冷工作原理制冷主机中的压缩机将在蒸发器内吸收过热负荷的低压气态制冷剂吸入并压缩为高压高温蒸汽，通过主机中的冷凝器将热量传递给液动冷却器，同时制冷剂被冷凝为低温高压液体，而后低温高压状态下的制冷剂通过膨胀阀节流，变为低

12、温低压气液两相混合物进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器铜管中蒸发制冷（吸热），而安装于蒸发器进风端的局扇则不断吸入周围环境中的热空气与蒸发器内铜质盘管间进行冷热交换，从而达到降低温度的目的。吸收热负荷后的制冷剂以低压气态进入压缩机再次进行循环制冷。6. 4.2液动冷却器放置位置7. 该掘进面安装1台450kW机组，将配置1套液动冷却器布置于27采区回风巷1段中，利用回风将热量带走。考虑到该矿属于高瓦斯矿井，回风巷内不能有机电设备。因此，液动冷却器使用水压驱动风机转动，在回风巷内无机电设备,保证矿井生产安全，放置位置如图所示。8. 4.3循环冷却水管路系统冷却循环水量单台机组的液动冷却器所需冷

13、却水流量依据冷凝器最大换热量800kW,水的温升8。C计算确定，则机组的冷却循环水流量为87m7h,所需风量为1200m3mio冷却循环水泵应选用矿用耐磨离心泵2台（1用1备），其主要参数如下：水泵流量：应大于95fh（富裕系数取1.1）；水泵扬程：冷凝器（30m）、液动冷却器（50m）、管路水阻20m（按最大长度200m考虑，比摩阻为250Pam）及附属配件阻力，估算水泵扬程应大于IOOn1。冷却水管依据经济流速,估算管径为DN125,管内流速为2.2mso管路总长度以现场实际铺设距离为准。27050风巷底抽卷降温系统流程图闭式排热系统排热原理：制冷主机制取液态制冷剂，在蒸发器内蒸发吸热，将

14、空气冷却，送至降温地点。冷凝热由冷却循环水从主机冷凝器处通过冷却水泵、冷却水管输送至液动冷却器处闭式循环排放冷凝热。液动冷却器的热量由回风带走，排出热量。5.5 制冷设备主要技术参数制冷主机主要技术参数主机型号Z1F-450/1140项目单位技术参数额定制冷量kW450能量调节范围%10%100%无级调节制冷剂R407（环保型）制冷剂充装量kg120-150外形尺寸（长X宽X高）mm3544900X1480重量kg3600压缩机型号/5H126（美国Car1y1e）防爆电机型号/YBK3-315M-4电机功率kW132电机电压等级V660/1140控制系统电源V127冷凝器功率kW560冷凝器最大工作压力MPa4蒸发温度06冷凝温度4045冷凝器水阻MPa0.12冷却水流量m：7h1869冷凝器进水温度30冷凝器出水温度40安全控制装置本质安全型蒸发器主要技术参数蒸发器型号Z1F-450F项目单位技术参数额定换热功率kW450外形尺寸（长X宽X高）mm30508701100重量kg1700额定风量m3min600通风风阻Pa1150进出风口直径mm800进风温度30进口空气湿度%90出风温度20冷凝水量kg/h325制冷剂循环中的最大压力MPa2.5喷嘴组供水压力