井下集中降温系统研究.pdf

井下集中降温系统研究 井下集中降温系统研究 姬建虎 1,2，张习军1,2，闫洪远1,2，刘俊杰1,2，董浩民1,2，胡靖1,2 （1. 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037； 2. 中国煤炭科工集团重庆研究院， 重庆 400037； 3.山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤电， 济宁 272502） 摘摘 要要为彻底缓解阳城煤矿井下热害问题，系统研究和建立了集中降温系统，对制冷系统、输冷系统、 散冷系统、排热系统、水处理及补水系统、监测监控系统、供配电系统等多个子系统进行了详细研究和设计。 研制开发出国内首套ZLS3300/10000井下集中制冷机组，国内首次成功将地面电厂“循环冷却水系统”与井 下集中制冷降温“循环冷却水系统”有效的结合起来，简化了系统工艺，降低了工程投资。阳城煤矿安装两 套3300kW制冷装置， 服务两个综采工作面和六个掘进工作面， 通过实测， 制冷装置最大制冷量达到3600kW， 为国内最大制冷量的矿用制冷机组。 通过测试， 采掘工作面干球温度平均降幅大于6℃， 相对湿度均降至80 以下，各项指标均达到了规定要求，工作环境得到显著改善，提高了矿井职业健康水平和劳动效率。 关键词关键词阳城煤矿；矿井热害；集中降温；降温系统 中图分类号中图分类号 TD727 文献标识码文献标识码 A 随着浅部煤炭资源的逐渐减少甚至枯竭，地下开 采的深度越来越大[1]，矿井进入深部开采后，普遍面 临着高温热害的问题[2,3]。 阳城煤电位于山东省济宁市 汶上县西北约 20km 的郭楼镇，行政区划隶属济宁市 汶上县、梁山县和泰安市的东平县。井田主体位于汶 上和梁山两县境内。 井田气候温和， 属北温带季风区， 气候变化显著，四季分明，年平均气温13.5℃，月平 均最高气温29℃，日最高气温41.6℃。井田煤炭地质 储量量 5.44 亿吨，可采储量 2.50 亿吨，主采煤层 3 煤，平均厚度 7.5 米，煤种低灰低硫、发热量高，是 优质动力用煤。矿井2004年破土动工新建， 2010年 12月底矿井核定可采储量剩余1.40亿t，核定生产能 力240万t/年，服务年限为42.2年。矿井采用立井 暗斜井的开拓方式。中央并列式通风方式，机械抽 出式通风方法，主、副井进风，风井回风。随着矿井 开拓深度增加地温即按梯度值增加，由于多种热源的 综合作用，导致阳城煤矿采掘工作面热害十分严重， 尤其是掘进工作面热害更为严重。 如在-920车场、 3303 皮带顺槽联络巷、3301工作面开切眼掘进时，工作面 的平均气温高达32℃，相对湿度达到100。2012年 建立了两套局制冷部降温系统，但是由于矿井热害范 围大， 两套局部制冷降温系统远远不能解决实际问题， 建立集中式制冷降温系统对全矿井全面降温就显得十 分必要[4]。 在集中式制冷研究方面， 辛嵩、 付会龙等[5] 根据济宁二矿实际条件提出区域降温，确定井下涌水 排热的井下集中制冷方案。 吴继忠、 刘祥来等[6] 孔庄 煤矿集中降温方案的选择进行了较深入的研究，结合 现有条件，最终确定为电真空制冰集中降温系统。宝 海忠、姜云等[7]对金属矿井下制冷降温技术进行了研 究和实践，采用井下集中的方式进行了降温。鄢利[8] 阐述了了济宁三矿的地面集中降温系统，采用井口封 闭无动力换热器方式，总制冷量 12.2MW。付斌、李 浪[9]等矿井集中降温系统末端空冷器布置方式及降温 效果，分梯级供冷、串级供冷和群局扇供冷进行了研 究。 易欣、 王振平[10]等通过分析赵楼矿现有降温系统， 采用全风量井口封闭降温技术解决了热害问题，与传 统降温技术相比，系统运行维护方便，系统设备无需 防爆。张枕薪、丁勇军等[11]对赵楼煤矿井下集中式水 冷降温系统进行了空冷器布置方式的设计。何国家、 阮国强等[12]对赵楼煤矿在矿井建设时期、矿井建设过 渡时期和生产时期的井下集中降温系统进行了分析， 均取得良好的降温效果。王永胜、王保齐等[13]介绍了 赵楼煤矿采用井下集中式机械制冷系统工艺流程，分 析了采掘工作面降温后的效果，降温幅度 5℃。王保 齐，郭念波[14]介绍了赵楼煤矿全风量降温系统，对矿 井总进风量 18000 m3 /min 全面降温，总制冷量 18MW，夏季下井口进风流温度降到24 ℃以下。 以上学者对煤矿集中制冷进行较为详细的研究， 但对井下集中降温系统研究，并开发井下集中制冷机 组的报道上属空白，在我国深部矿井比较集中的山东 地区， 热害尤为严重， 全国深部矿井总产能为2.98 亿 t，山东占比为 21.03[15]。因此，对井下集中降温系 统研究和阐述，并在山东进行实践检验，具有较大的 经济和社会效益。 为此于2016年， 在井下热害交我严 重阳城煤矿开展了井下集中降温系统的研究和建设， 下面对井下集中降温系统研究和建设过程中冷负荷确 定、系统设计、设备选型、系统调试和效果检测进行 阐述。 1冷负荷确定冷负荷确定 计算矿井采掘工作面降温所需冷负荷是高温矿井 热害防治设计的前提， 根据GB50418-2007 煤矿井下 热害防治设计规范和 MT/T1136-2011矿井降温技 术规范的规定，首先对阳城煤矿采掘工作面降温所 需冷负荷进行计算。热害矿井下的冷负荷的计算通常 只计算采、掘工作面和硐室等需冷点的制冷量，该条 件下巷道风流高差一般不大， 风流量流速也比较稳定， 如果再忽略风机对风流的影响， 则冷负荷应按照式 （1） 计算[16] 矿井各需冷点设计冷负荷为  21 QG hhQ 冷 （1） 式中 Q冷需冷点的冷负荷，kW； G需冷处的风量质量流量，kg/s； 1 h需冷处达到降温目标对应的焓，kJ/kg； 2 h需冷处风流的焓，kJ/kg； ∑Q’需冷点最大热负荷，总散热量，kW， 由热源分析计算得出。 根据上式 （1） ， 结合阳城煤矿采煤工作面配风量 为1000m3/min，掘进工作面配风量为300 m3/min，设 定目标温度为28℃， 目标相对湿度为80， 按夏季生 产期间最高温度 34℃，最高相对湿度 100，以及其 他相关数据，因计算过程比较复杂，故省略过程。经 计算采煤工作面Q冷采为1500kW、Q冷掘为350kW。 根据实际情况，阳城煤矿井下集中制冷降温系统按 2 个采煤工作面6个掘进工作面设计，则采掘工作面总 的需冷量为1500235065100kW，根据矿井 降温技术规范和煤矿井下热害防治设计规范的 规定，考虑冷损和备用，在总需冷量基础上乘以1.2， 则为 6120kW，阳城煤矿井下集中制冷降温系统将以 该冷负荷作为设备选型和研究的依据。 2 井下集中降温系统设计井下集中降温系统设计 根据阳城煤矿实际情况， 该井下集中制冷降温系 统的工艺流程分为冷却水循环、冷冻水循环、补水、 散冷和排热系统。 冷却水循环系统 由于阳城煤矿地面有现成的电 厂冷却塔，总水流量2万m3/h，因此该方案采用地面 电厂冷却塔排热，省去了新建冷却塔的费用。制冷主 机冷凝器排出的约 40℃的热水，借助冷却水泵的动 力， 由管路输送至地面， 通过地面电站冷却塔散热后， 进入地面过滤站，处理过的冷却水被送往井下制冷机 组冷凝器，冷却后回水温度约为31℃。此时，要求冷 凝器能够承受来自地面高压水的压力，冷凝器水侧承 压最高为16MPa。 冷冻水循环系统制冷主机布置在制冷硐室内， 由制冷主机蒸发器出来的约 3℃的冷水，借助冷冻水 泵动力，通过保温管路送至系统各末端，通过末端的 空冷器进行换热，冷冻水回水温度约升高至18℃，再 通过另一趟保温管路返回制冷主机蒸发器， 循环制冷。 末端散冷系统 冷冻水通过末端空冷器管程， 与 通过空冷器壳程中的风流进行逆向对流换热，冷冻水 温度升高，约3℃冷冻水升高至18℃左右，风流温度 由32℃降低至20℃左右。 冷却后的风流通过风筒， 在 局部通风机动力作用下，送往采掘工作面，与工作面 的高温风流进行掺混换热，使得采掘工作面的风流温 度降低至26℃左右或降温幅度达到5℃及以上。 补水系统 该系统中的冷却水和冷冻水在循环过 程中或多或少的都有一定程度的损失，因此需要定时 给系统补水，确保系统的循环水流量。设计采用自动 补水的方式进行补水，依靠系统中的水压力，利用电 动阀门控制补水管路，通过程序设定电动阀门的开启 和关闭时间，向系统中定时定量补水。地面泵站内设 置水处理和补水装置，对冷却水管路进行补水，井下 冷冻水的补水通过冷却水的压力，自动补到冷冻水管 路中去，在冷冻水管和冷却水管之间连接一段补水管 路，通过电动阀门控制管路的连通和断开。 在该制冷系统制冷机组安装在井下硐室， 通过管 道集中向系统各末端供冷水，地面排热，冷冻水供水 管道相对较短，井下集中式制冷系统技术工艺流程如 图1所示。 图1 井下集中降温系统工艺流程 3主要设备选型主要设备选型 3.1 制冷机组选型制冷机组选型 根据冷负荷可以确定降温系统制冷机组选型，本 方案中选择中煤科工集团重庆研究院研制的高压模块 化的井下集中制冷机组，型号为 ZLS3300/10000，单 机制冷量 3300kW，如图 2 所示，主要参数如下表 1 所示。根据计算需冷负荷为6120 kW，因此需选用制 冷机组 2 套，因此本方案确定制冷站冷负荷为 6600 kW。 图2 ZLS3300/10000 型井下集中制冷机组 表表1 ZLS3300/10000制冷机组技术参数制冷机组技术参数 技术参数 单位 数值 制冷量 kW 3300 蒸发温度 ℃ 0 冷凝温度 ℃ 44 蒸发器进/出水温度 ℃ 18/3 冷凝器进/出水温度 ℃ 31/40 冷却水循环最大工作压力 MPa 16 3.2 空冷器选型空冷器选型 空冷器是降温系统的末端换热设备， 空冷器的选 型需要根据采掘工作面降温所需要的冷负荷来确定， 根据上面的计算已知采煤工作面的需冷量为 1600 kW，掘进工作面的需冷量为350 kW。因此，采煤工 作面可配置中煤科工集团重庆研究院有限公司生产的 4台400 kW空冷器，掘进工作面可配置1台400 kW 空冷器。 （1）采煤工作面空冷器布置。为使采煤工作面 的回风风温降至26℃， 回采面的冷却点采用多点连续 降温方式，分散进行设置，如图3所示。 图例 局部通风机 冷冻水管路 污风 风筒 空冷器 新风 采煤工作面 图3 采煤工作面空冷器布置示意 （2）采煤工作面空冷器布置。掘进工作面空冷 器安装在通风局扇后面，如图4所示。 图例 局部通风机空冷器 污风 冷冻水管路风筒 新风 图4 掘进工作面空冷器布置示意图 3.3 水泵选型水泵选型 根据单台机组确定的冷却水流量为398 m3/h， 则 两台机组的冷却水总流量为796 m3/h，根据系统总流 量，则冷却水循环主管路管径（内径）为 /3600785. 0 / 3 smV hmL mD   式中 L所求管段的水流量，796 m3/h； V 所求管段允许的水流速，这里选择经济 流速2m/s。 根据上述计算得出D（m）＝0.375m，根据管 材型号的就近原则， 选择DN350 （D377） 的无缝钢管， 钢管的厚度视各管段承压情况选择适当的厚度。 同理，根据管道流量、 经济流速之间的关系， 根 据制冷系统设计，确定冷却水循环管路的管道规格如 表2所示。 表2 冷却水循环管路的管道规格 序号 管段 规格 长度 /m 1 冷却塔连接管 DN300（D3258.5） 50 2 地面冷却水主管 DN350（D37712） 300 3 井筒冷却水主管 DN350（D37724） 3256 4 井底冷循环主管 DN350（D37716） 606 5 井底冷循环支管 DN250（D27312） 30 冷却水循环管路的布置 地面冷却泵站风井 井口-312m 水平回风暗斜井-650m 水平 制冷硐室。 3）水泵扬程的确定。 ① 直管段阻力损失计算 直管沿程水头损失计算，采用Darcy公式 gd vl i j 2 2    式中 i水力坡度； 摩擦阻力系数； l直管长度，m； j d 管子计算内径，m； v水流平均速度，m/s； g 重力加速度，为9.8m2/s。 ② 局部水头损失计算 局部水头损失计算公式为 g v hj 2 2  式中 j h 局部水头损失，m； g 重力加速度，为9.8m2/s； v局部障碍前后较小断面上的流速，m/s；  局部阻力系数。 ③ 水的动力粘度计算 3 102455. 0 766.31 72.64           t water  Pa.S 式中t0～60℃。 ④ 总水头损失计算 冷却水管路损失计算应选择降温系统服务年限 内一条最长管路进行计算（或取各管路阻力损失的最 大值），阳城煤矿制冷硐室位于-650m 水平，由于井 下集中制冷降温系统制冷硐室位置是固定的，因此冷 却水管路的布置也是固定的，不会随着采掘工作的更 替而发生变动。根据阳城煤矿井下集中制冷降温系统 设计，统计各管段的长度、各类阀门的个数，弯头个 数等，并考虑备用系数，计算可得扬程为 190m，冷 却水流量按 400m3/h，则冷却水泵选型为 MD450-60 4，水泵设计为两用一备。 表3冷冻水循环管路管径规格表 序号 管段 规格 长度 /m 1 -650轨道石门 DN250（D27312） 598 2 -650轨道石门 DN125（D1338） 800 3 北三采区轨道下山 DN200（D21910） 1078 4 北三采区轨道下山 DN100（D1087） 354 5 北三采区轨道下山 DN80（D896） 506 6 北三采区候车下山 DN80（D896） 568 7 3303皮带顺槽 DN80（D896） 608 8 3303轨道顺槽 DN80（D896） 20 9 3301工作面 DN150（D1598） 432 10 3301工作面 DN125（D1338） 100 11 3301工作面 DN100（D1087） 100 12 3301工作面 DN80（D896） 100 13 3304工作面 DN150（D1598） 1686 14 3304工作面 DN125（D1338） 200 15 3304工作面 DN100（D1087） 200 16 3304工作面 DN80（D896） 200 17 -650南翼轨道大巷 DN125（D1338） 1602 18 -650南翼轨道大巷 DN80（D896） 602 19 -650南翼皮带大巷 DN80（D896） 2676 20 -650南翼回风大巷 DN80（D896） 2714 （2）冷冻水泵选型 1）水泵流量的确定。 已知单台机组冷冻水流量为190 m3/h， 两台机组 冷冻水流量为380 m3/h。 2）冷冻水循环管路管径的确定。 同上面的方法，得出冷冻水循环主管路管径 D （m）＝0.259m，根据管材型号的就近原则，选择 DN250（D273）的无缝钢管，钢管的厚度视各管段承 压情况选择适当的厚度。同理，得出冷冻水循环各支 管的管径规格如表3所示。 冷冻水循环管路的布置 3301工作面线路 -650m水平制冷硐室-650 轨道石门北三采区轨道下山3301工作面。 3304工作面线路 -650m水平制冷硐室-650 轨道石门北三采区轨道下山3304工作面。 3303 顺槽-650m 水平制冷硐室-650 轨道 石门北三采区轨道下山3303 轨道顺槽 3303皮带顺槽。 北三采区猴车下山-650m 水平制冷硐室 -650轨道石门北三采区轨道下山北三采区猴 车下山。 -650 南翼大巷-650m 水平制冷硐室-650 轨道石门-650南翼轨道大巷-650南翼皮带大 巷-650南翼回风大巷。 3）水泵扬程的确定。 冷冻水管路损失计算应选择降温系统服务年限 内一条最长管路进行计算（或者选取阻力损失的最大 值）。阳城煤矿井下制冷硐室位于-650m 水平，降温 系统服务于两面六头， 冷冻水管路沿巷道铺设至3301 工作面、3304 工作面、3303 顺槽、北山采区和-650 南翼大巷，随着采掘工作的接替，管路将来还会延伸 至更深部和更远范围，因此在冷冻水泵的选型时，应 充分计算管路系统的阻力损失，并考虑合理的附加系 数，选择合适的水泵型号。冷冻水泵扬程计算结果为 215m，加上设备的压力降，水泵按300m扬程选取， 流量按190m3/h，则水泵型号可选择MD200-506， 水泵两用一备。 3.4 水处理设备选型水处理设备选型 为使制冷机组的工作保持在一个较好的工况， 所 提供的水质必须是符合制冷机组自身的要求，因此必 须对矿井水水质进行化验分析，在此基础上确定合理 的水处理系统。冷冻水和冷却水使用一套软化水处理 系统。该套水处理系统在地面冷却塔附近安装，无需 防爆，通过井下冷却水补水箱的旁通为冷冻水循环管 路提供软化水。 （1）全自动钠离子交换器（软化水装置） 水处理系统主要为冷却水系统和冷冻水系统补 水， 根据GB50418-2007 煤矿井下热害防治设计规范 的规定， 选择处理水量为24m3/h的全自动钠离子交换 器。 （2）循环旁流水处理器 循环旁流水处理器是以自动过滤与最先进的微 电场处理技术为核心结合的集成化设备，能有效去除 悬浮物、 生物粘泥、 碳酸盐等微小颗粒， 具有滤速高、 纳污最大、使用寿命长、自动化程度高等优点，另外 还具有防垢、除垢、 杀菌、 灭藻、 防腐蚀的多重功能。 （3）自动清洗过滤器 自动清洗过滤器是一种先进的、 易操作的全自动 自清洗过滤器，具有处理流量大、使用寿命长、清洗 效率高等特点。原水从入水口进入，当过滤器进出口 压差达到设定值或者是定时器达到设定时间时，电动 控制箱发出信号驱动电动机转动，同时排污阀打开。 吸附在滤网上的杂质微粒被转动的清洗专用刷刷下， 随水流从排污阀排出，当过滤器进出口压差回复正常 或定时器设定时间结束后，电机停止转动，排污阀关 闭。整个过程系统不断流，实现了连续化、自动化生 产。 3.5 监测监控系统监测监控系统 阳城煤矿按现代化矿井建设， 全矿建立综合自动 化控制系统，要求矿井各主要生产环节都将实现计算 机控制。矿井制冷降温系统作为重要的组成部分，要 求制冷降温系统的电控系统应能实现自动控制，并在 自动控制方式下可以遥控。 阳城煤矿采用井下集中式降温系统， 控制系统要 求对整个系统各个环节的相关参数进行监测，对各电 气设备进行自动控制，完成整个系统的协调运行和保 护功能。井下制冷机组自带控制系统可以完成对机组 自身及相关辅助设备的监测监控，并留有数据上传的 总线通讯接口。 系统设有系统自动、 系统手动、 就地三种控制方 式。 系统自动方式 是按预先编制的程序对各设备按 工艺流程进行集中自动控制。能够实现例如一台水泵 因故障停车运行，另一台备用水泵能自动切换。可接 受矿井综合自动化系统指令开停，能实现无人值守。 系统手动方式 是按预先编制的程序人为的对各 单个设备进行集中开、停控制。 就地方式是当监控管理计算机和控制 PLC 全 部瘫痪或进行设备检修时，通过硬件设备就地起停按 钮紧急开、停车方式。 根据采集的数据和信息，建立各类信息库。 根据工艺要求编程， 自动进行整个系统所属设备 的顺序起动、停止和各类保护。 根据井下制冷需求量对冷冻水泵、 冷却水泵的自 动变频调节。 操作站以人机对话方式指导操作，在自动状态 下， 可用键盘或鼠标器实现系统受控设备的起停操作。 操作站彩色屏幕可显示整个降温系统的工艺流 程图，图上有动态的实时参数值显示、设备状态显示 和事故报警信息显示等几十幅可切换的动态画面； 实时显示、 记录所检测的各个数据， 绘制实时曲 线和历史曲线，并提供历史数据的查询； 显示系统的实时报警信息， 实时报警打印， 并提 供历史报警信息的查询； 打印班、日报表， 设备运行时刻表， 定时或随机 打印时、天、月、年的统计报表； 实现通过远程服务器对降温系统的所有资源 （画 面和数据）进行共享和检索。 图5 监控系统界面 4 调调试及效果检测试及效果检测 4.1 系统调试系统调试 调试程序为冷却水、 冷冻水循环管路冲洗和打压 →冷却水、冷冻水管路与制冷机组合茬→电气设备、 控制台、 制冷机组PLC控制柜调试→冷却水泵及冷却 水循环系统调试、运行→补水系统调试、运行→冷冻 水泵及冷冻水循环系统调试、运行→制冷机组调试、 运行→参数测定→编写调试、运行报告。在开制冷机 组前，必须确保仪器仪表接线正确，且显示正常，各 保护功能齐全。初次开启制冷机组或长时间停机再次 开机时，必须由工程师操作或在其指导下开机。 按 PLC 控制柜启动按钮，启动油泵和压缩机， 制冷机组运行。建议机组开机时采用手动手动控制 模式，待机组运行稳定后改为手动自动模式。系统 调试及运行阶段，相关单位应组织人员对管路系统进 行巡查，发现问题及时汇报及时解决。地面泵站和井 下制冷硐室应安排人员值班，记录系统的运行状态， 建成的井下制冷硐室如图6所示。 图6 制冷硐室 4.2 机组制冷量检测机组制冷量检测 本项目考核制冷该装置制冷量技术指标为 3000kW，而制冷机组设计额定制冷量为3300kW。要 测定机组的额定制冷量，需要确保制冷机组在额定工 况下运行，通过调试，记录的一组参数如表5所示。 表5 制冷机组接近额定工况的运行参数记录 序 号 蒸发器入 口温度 /℃ 蒸发器出 口温度 /℃ 冷冻水流 量 /m3/h 能 量 位 置 电流 /A 制冷量 /kW 1 20.78 7.70 241 99 63 677 2 21.88 9.01 243 96 59 3648 3 22.48 10.21 247 92 56 3535 4 26.21 13.83 252 90 54 3639 5 26.25 14.46 252 77 47 3466 6 26.25 15.15 252 71 45 3263 7 26.27 15.72 256 55 39 3150 通过调试运行记录分析，ZLS-3000/10000 额定 制冷量达到 3600kW，远远超过了项目规定的技术指 标要求。 4.3 采掘工作面效果检测采掘工作面效果检测 为了对采掘工作面的降温效果进行检测，对 3 个掘进工作面、1 个采煤工作面的降温前后的温度进 行了测定，掘进工作面温度测点如图7所示，降温前 后效果对比如图 8 所示，3 个掘进工作面降温幅度分 别达到7.8℃、6.4℃和11.6℃。 图7 掘进工作面降温效果检测 采煤工作面温度测点如图9所示，降温前后效果 对比如图 10 所示，其 3 个测点的降温幅度分别达到 16.4℃、11.4℃和6.1℃。 图8 掘进工作面降温效果 图9 采煤工作面降温效果检测 图10 采煤工作面降温效果 5 结论结论 （1） 将井下集中制冷降温系统分为制冷系统、 输 冷系统、散冷系统、排热系统、水处理及补水系统、 监测监控系统、供配电系统等多个子系统。首先，计 算矿井降温所需冷负荷，确定制冷量，选定制冷机组 的型号和数量；其次，确定制冷站的布置位置、末端 空冷器的布置位置、地面泵站选址位置等，明确系统 循环管路的敷设线路；再次，进行循环水管路水力计 算，选定管路的规格、水泵的规格型号；最后，设计 水处理及补水系统、各类阀门位置的设置、检测监控 点相应传感器的设置等。监测监控系统设计和供配电 系统设计按专业类别，由相关专业单独进行设计。 （2） 开发矿用防爆型3000kW井下集中制冷装置 煤矿井下大型设备的使用受到运输和安装空间的 限制，因此在设备设计和选型时需要首先考虑运输和 安装条件。地面工业用3000kW制冷装置的结构形式 在长、宽、高上无法满足煤矿运输和井下安装要求， 在设备研制过程中，结构布局是一个难点。首先，通 过设计，限制了单个部件的最大尺寸，确保单个部件 不影响运输和安装；其次，在整体布局上限定宽度和 高度方向的尺寸，尽量往长度方向布置，以适应煤矿 井下巷道或硐室的布置要求；最后，以最大程度节省 空间为原则，对于制冷装置各部件的连接管路等进行 优化设计，使整体结构紧凑、美观。 （3） 目前国内开发出来的矿用制冷装置最大制冷 量的为 3100kW，本项目开发的 3000kW 矿用制冷装 置设计制冷量为 3300kW，最大制冷量可达到 3600kW， 为目前国内最大制冷量的矿用制冷装置。 工 业性试验表明，该制冷装置各项技术指标均优于国内 外同类型制冷装置。 （4） 国内首次成功将地面电厂 “循环冷却水系统” 与井下集中制冷降温“循环冷却水系统”有效的结合 起来，简化了系统工艺，降低了工程投资。 国内首次实现井下集中制冷降温系统“循环冷却 水系统”的多功能用途，夏季制冷装置投入使用时， 切换到制冷模式；其他时间切换到给排水模式，为井 下提供生产用水，解决井下用水紧张问题。 （5） 山东济矿集团阳城煤矿井下集中制冷降温工 程安装两套3000kW制冷装置，服务北三采区深部两 个综采工作面和六个掘进工作面。试运行阶段，两套 制冷装置累计运行超过1700小时， 通过实测， 制冷装 置最大制冷量达到 3600kW，采掘工作面干球温度平 均降幅大于 5℃，相对湿度均降至 80以下，各项指 标均达到了规定要求，工作面环境得到显著改善，提 高了矿井职业健康水平和劳动效率。 参考文献参考文献 [1] 谢和平，周宏伟，薛东杰等. 煤炭深部开采与极限开采 深度的研究与思考[J]. 煤炭学报，37（4），2012 年 4 月535-542. [2] 何国家，阮国强，杨壮. 赵楼煤矿高温热害防治研究与 实践[J]. 煤炭学报，2011，36（1）101-104. [3] He Manchao. Application of HEMS cooling technology in deep mine heat hazard control [J]. Mining Science and Technology, 2009, 193 269–275. [4] 王来彬，郭玉印. 阳城煤矿掘进工作面强化通风降温研 究与应用[J]， 水力采煤与管道运输， 2012.03 （第1 期） 17-19. [5] 辛嵩，付会龙，闫显运. 井下集中式降温系统设计新思 路[J]. 煤矿安全，2012 年，第43 卷第3 期60-63. △t116.4 △t36.1 △t211.4 △t17.8 △t26.4 △t311.6 [6] 吴继忠，刘祥来，姚向东，王建军. 孔庄煤矿集中降温 方案的选择与优化[J]. 中国工程科学， 2011 年第13 卷 第11 期59-66. [7] 宝海忠，姜云，居伟伟. 金属矿山深部开采水冷集中降 温实践[J]. 现代矿业，2015 年10 月第10 期180-186. [8] 鄢 利.地面集中降温系统在济三煤矿的应用[J]. 山东煤 炭科技，2017 年第1 期99-101. [9] 付斌，李浪，曾明明. 矿井集中降温系统末端空冷器布 置方式及降温效果研究[J]. 制冷与空调，2011 年6 月， 第11 卷第3 期83-85. [10] 易欣，王振平，冯小平等. 全风量井口降温技术在赵楼 煤矿热害治理中的应用[J]. 中国煤炭， 2014 9 125-129. [11] 张枕薪，丁勇军，王宝齐. 赵楼煤矿井下热环境特性分 析与机械降温设计[J]. 煤矿安全，2012 年 9 月，第 43 卷第9 期190-193. 439, 2012.09190-193. [12] 何国家，阮国强，杨壮. 赵楼煤矿高温热害防治研究与 实践[J]. 煤炭学报，2011 年 1 月，第 36 卷第 1 期 101-104. [13] 王永胜，王保齐，于晓波. 集中式机械制冷系统在矿井 热害治理中的应用[J]. 煤矿安全，2015 年 5 月，第 42 卷第5 期96-99. [14] 王保齐，郭念波. 矿井全风量降温技术研究与工程实践 [J]. 中国安全生产科学技术，2016 年9 月，第12 卷增 刊57-60. [15] 蓝航，陈东科，毛德兵. 我国煤矿深部开采现状及灾害 防治分析[J]. 煤炭科学技术，44（1），2016.0139-46. [16] 姬建虎，廖 强，胡千庭等. 热害矿井冷负荷分析[J]. 重 庆大学学报, 第36 卷第四期2013.04125-131. 作者简介作者简介 姬建虎 （1978－） ， 男， 山西晋城人， 副研究员， 博士， 主要从事热害防治和能源利用研究。 联 系 方 式 Tel 023-65239117 。 E-mail 35943479 .