利用恒温水源进行矿井降温参考文本

In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each

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某某管理中心

XX年XX月

利用恒温水源进行矿井降

温参考文本

安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172

利用恒温水源进行矿井降温参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

1 矿区概况

淮南矿区地处安徽省北部，淮河中游两岸，东起郯芦断裂，西至阜阳市，东西走向180km，南抵八公山、舜耕山，北止明龙山、上窑一带，南北宽约30km，矿区总面积约3 600km2。目前淮南矿区共有9对矿井，均为煤与瓦斯突出矿井，矿区核定年生产能力3 000万t。地面年平均气温15.3℃、相对湿度74％、大气压力101.3kPa，恒温带距地表深度20～30m，恒温带温度16.8℃，夏季（6～8月）气温较高，7月份平均气温为30℃。

2 利用恒温水源进行矿井降温的可行性分析

2.1 空气和水的比热容

当P为106.67kPa，t＝30℃，φ＝95％，d＝

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172 0.0244kg/kg时，

干空气比热容：1.0045kJ/(kg·K)

水蒸气比热容：1.85kJ/(kg·K)

湿空气的焓：

i=1.0045t+0.001d(2501+1.85t)=30.136kJ/kg 考虑井下降温的过程近似为等湿、减焓、降温过程，30℃的湿空气温度变化1℃，其焓的变化量：Δ

i=1.0785kJ/kg。

水的比热容：4.19kJ/(kg·K)；

20℃水的焓：83.8 kJ/kg。

30℃水的焓：125.7 kJ/kg；

20℃～30℃的水温度变化1℃，其焓的变化量为Δi=4.19 kJ/kg。

2.2 恒温水降温效果分析

在井下近似等压等湿的降温过程中，1kg的水温度每

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172升高1℃，就可使1kg的湿空气温度降低3.895℃；m3的水温度每升高1℃，就可以使3 237.5 m3的湿空气温度降低1℃。

2.3 恒温水源降温能力分析

淮南矿区恒温水源温度为16.8℃，考虑从地面往井下输送过程中的温升（视管道的绝热程度而定），假定井下降温时水源温度为20℃，降温后的回水温度为26℃；井下降温前的空气温度为32℃，降温后的空气温度为26℃。那么1 m3的恒温水源水就可使3 237.5 m3的井下空气温度由32℃降低到26℃。

2.4 矿井降温需水量分析

根据淮南矿区的实际情况，年产300万t高瓦斯突出矿井，如二级热害矿井潘一、潘三矿，其矿井需风量应在20 000 m3/min以上。按有效风量利用率85％考虑，再除去井底峒室和一些不需要降温的采掘工作面的用风量，实

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172际需要降温的风量可占到矿井风量的60％，即需要降温的风量为12 000 m3/min。那么，矿井降温所需恒温水量为：3.71 m3/min，222.4 m3/h。

2.5恒温水源的可靠性分析

由于恒温水水源温度常年变化甚微，因此恒温层水源可用于常年降温。此外恒温水水源丰富，淮南矿区煤系地层覆箅着145～564m的新生界地层，流沙层特别厚，地下水位又为地表以下1～2m。20xx年7～9月份期间，潘三矿附近农民的机灌井，井水从井中自然流出地表，形成涌泉，可见地下水的充沛程度。

2.6 现场实验

利用恒温水源进行矿井降温的可行性，一般生产矿井在停产检修期间，都具备实验条件，具体效果可进行现场实验。

3 恒温水源进行矿井降温的系统构成

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172恒温水源进行矿井降温的系统原理图，详见图1。

图1 恒温水源进行矿井降温的系统原理图

4 恒温水源降温系统的运行

4.1 连通器原理

恒温水源降温系统可采用连通器原理设置，即进水口和出水口均设置在地面，依靠进回水温差形成的自然水压运行，当自然水压能形成需要水量的流速时，可考虑提高进水口高度，来提高压差，用以保证系统正常运行。若井下降温系统采用开式循环时，可在井底进行高低压转换。

4.2 经济流速

矿井降温所需水量取决于管径和流速，流速取决于水和系统（管道）的总阻力。管径过大增加初期投资，流速过大则需要添加动力。一般管道经济流速区间为2～

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172 4m/s，要实现尽量不用或少用动力运行，恒温水源降温系统的经济流速应按4m/s进行设计。若需水量为4 m3/min 时，则管道内径d≥146mm.

4.3 管道总阻力

管道阻力取决于管径、管道流速和管道流程，加上管道拐弯、阀门控制等的局部阻力就是管道总阻力，也即系统阻力。试取管道内径为Φ152mm，管道总长度为10 000m局部阻力为总阻力的20％进行计算：管道的总阻力为110 608Pa。

4.4 自然水压

自然水压的大小取决于进回水温差和实际降温地点的垂深。取进水温度为18℃，回水温度为30℃，降温点垂深为600m，进行模拟计算：

h自=(998.2-995.7)×9.81×600＝14 715Pa

4.5 水塔高度

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172水塔高度取决于管道（系统）总阻力与自然水压的差值。

h塔高＝（h总－h自）/9.81×998.2＝11.145m

5 恒温水源矿井降温系统的实施

5.1 采煤工作面降温的实施

（1）采用闭式循环时，采煤工作面降温采用套管换热，换热后的冷水，用来进行工作面进风巷巷顶及巷道两侧迈步喷淋降温，可考虑喷淋水搜集，循环使用，也可根据巷道条件，让其自流入采区或井底水仓，从采区域井底水仓取水使用。需配高压水泵2台，1台使用，1台备用。

（2）采用开式循环时，直接使用恒温水源对工作面的进风巷巷顶及巷道两侧迈步喷淋降温，并根据巷道条件，考虑进行喷淋水搜集，导水管排至水沟，或让其自流入井底水仓，经高低压装置排到地面。

5.2 掘进工作面降温的实施

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安全文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K172（1）采用闭式循环时，掘进工作面降温直接利用恒温水源冷水。用小管径钢管直接设置在风筒内部，靠钢筒内的风流与钢管直接换热，如通风距离较短，换热不够充分，可考虑钢管多次往返，以达到出水温度与风温近似相等的换热目的。降温效果由通过的冷水量进行控制。

（2）采用开式循环时，采用矿用移动式喷淋空冷器直接喷淋恒温水源冷水，喷淋水由集水管排出。降温效果由喷淋水量进行控制。

5.3 局部高温点降温

对局部热温源地点，如刚揭露的围岩、煤壁、采空区老塘口、上隅角老塘口，可直接喷洒恒温水源冷水降温。

5.4 辅助降温

井底车场、大巷的装载喷雾、净化喷雾，高温区域采区内部的各类转载喷雾、净化喷雾、移回喷雾等，一律改为使用恒温水源进行喷雾，以达到辅助降温的目的。

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5.5 补充降温

不排除在夏季高温季节，少数地点利用恒温水源降温后，空气温度依然超标的可能。此时，可对恒温水源进行加冰制冷，以满足矿井降温需要。

6 经济技术比较

6.1与地面集中机械制冷降温系统投入比较

恒温水源矿井降温系统与地面集中机械制冷降温系统有相似一面，即井下降温管路基本相同。但省却了昂贵的机械制冷设备——冷水机组和地面厂房，以及降温系统的末端设备、排热系统和巷道工程。初步估算，建立恒温水源降温系统的总费用，仅为建立地面集中机械制冷降温系统的30％。

6.2与地面集中机械制冷降温系统运行费用比较

若以年产量300万t矿井计算，需降温风量为12 000 m3/min，降温温差7℃为例，地面集中机械制冷降温系统

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