第8章礦井空氣調(diào)節(jié)概論

1、上次課內(nèi)容回顧

1)、上次課所講的主要內(nèi)容礦井通風(fēng)系統(tǒng)：中央式、對角式、區(qū)域式、混合式；采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)、上下巷進(jìn)回風(fēng)巷的選擇，上行風(fēng)下行風(fēng)的比較及工作面通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)構(gòu)筑物（風(fēng)門、密閉、風(fēng)橋、導(dǎo)風(fēng)板等）漏風(fēng)、漏風(fēng)率及有效漏風(fēng)率，礦井通風(fēng)設(shè)計及可控循環(huán)風(fēng)。2)、能解決的實際問題1)進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)比較；2)采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)上、下山的選擇；3)工作面上、下行風(fēng)的選擇；4)工作面通風(fēng)系統(tǒng)的選擇；5)礦井有效風(fēng)量率的計算及有控制；6)礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計。第八章礦井空氣調(diào)節(jié)概論第一節(jié)井口空氣加熱第二節(jié)礦井主要熱源及其散熱量第三節(jié)礦井風(fēng)流熱濕計算第四節(jié)礦井降溫的一般技術(shù)措施第五節(jié)礦井空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計簡介2、本章主要內(nèi)容(1).井口空氣加熱方式、加熱量的計算(2).礦井主要熱源(3).礦井降溫措施(4).礦井空調(diào)系統(tǒng)3、本章的重點礦井降溫措施4、解決的實際問題1)井口空氣加熱；2)礦井通風(fēng)降溫的措施；3)空調(diào)系統(tǒng)類型；礦山熱害及其危害煤炭資源開發(fā)的日益加強,礦井的開采深度不斷增大。目前,世界各主要采煤國家相繼進(jìn)入深部開采,開采深度的逐步增加,地溫也隨之升高。德國和俄羅斯的一些礦山開采深度己達(dá)1400～1500m南非卡里頓維爾金礦開采深度達(dá)3800m,豎井井底己達(dá)地表以下4146m

加拿大超千米的礦井有30座,美國有11座西德伊本比倫煤礦采深達(dá)1530m,井底巖溫可達(dá)60℃

南非斯太總統(tǒng)(PresidentStyen)金礦的工作面深度超過3000m,原始巖溫度達(dá)63℃以上。我國煤礦開采深度平均每年以8～12m的速度增加,95年采深超過1000m的礦井己有數(shù)十對。“八五”期間我國已有65對礦井出現(xiàn)了不同程度的熱害,其中38對礦井的采掘工作面氣溫超過30℃。例如平頂山八礦平均地溫梯度為3.4℃/100m。-430m水平的原始巖溫為33.2～33.6℃,現(xiàn)采掘工作面的氣溫在29～32℃,最高已達(dá)34℃?！熬盼濉逼陂g我國有80多對礦井出現(xiàn)熱害。例如安徽銅陵的獅子山銅礦冬瓜山礦段,云南新平的大紅山鐵礦、安徽淮南的潘三和張集等煤礦。平頂山局八礦、棗莊局陶莊礦、兗州局東灘礦和新汶局孫村礦礦山熱害及其危害炎熱的季度,人日排汗量約為1升,在高溫礦井中從事繁的體力勞動時,8小時內(nèi)人的排汗量可達(dá)8～10升礦內(nèi)高溫、高濕環(huán)境,礦工身體健康也會受到損害體溫調(diào)節(jié)發(fā)生障礙,主要表現(xiàn)為體溫和皮溫升高;鹽、水代謝出現(xiàn)紊亂,有機體的機能受到影響;神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)等均會因高溫下機體大量失水,改變正常的功能,甚至致病工作環(huán)境逐漸惡化,致使工作效率大大降低。嚴(yán)重威脅井下安全作業(yè),并易引發(fā)災(zāi)害和事故。湖南省某煤礦1996年～1998年3年調(diào)查統(tǒng)計，礦井中29℃～32℃氣溫的工作面,井下溫度與工傷頻次的關(guān)系為:作業(yè)地點氣溫29℃,工傷頻次為155次/千人作業(yè)地點氣溫30℃,工傷頻次為231次/千人作業(yè)地點氣溫31℃,工傷頻次為320次/千人作業(yè)地點氣溫32℃,工傷頻次為486次/千人。高溫?zé)岷σ驯徽J(rèn)為除水、火、瓦斯之外的第四大礦井災(zāi)害。煤礦深井降溫技術(shù)正成為國內(nèi)外礦山研究的一個重要領(lǐng)域。礦井熱害最終將成為制約礦物開采深度的決定性因素。關(guān)于空氣溫度的規(guī)定第102條進(jìn)風(fēng)井口以下的空氣溫度（干球溫度）必須在2℃以上。生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃

機電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過30℃當(dāng)空氣溫度超過時，必須縮短超溫地點工作人員的工作時間，并給予高溫保健待遇。

采掘工作面超過30℃、機電硐室超過34℃時，必須停止作業(yè)。新建、改擴建礦井設(shè)計時，必須進(jìn)行礦井風(fēng)溫預(yù)測計算，超溫地點須有制冷降溫設(shè)計，配齊降溫設(shè)施

礦井空氣調(diào)節(jié)是改善礦內(nèi)氣候條件的主要技術(shù)措施之一。其主要內(nèi)容包括兩方面一是對冬季寒冷地區(qū)，當(dāng)井筒入風(fēng)溫度低于2℃時，對井口空氣進(jìn)行預(yù)熱二是對高溫礦井用風(fēng)地點進(jìn)行風(fēng)溫調(diào)節(jié)，以達(dá)到《規(guī)程》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

第一節(jié)井口空氣加熱一、井口空氣加熱方式采用空氣加熱器對冷空氣進(jìn)行加熱，加熱方式有兩種1.井口房不密閉的加熱方式當(dāng)井口房不宜密閉時，加熱的空氣需專用的通風(fēng)機送入井筒或井口房。按冷、熱風(fēng)混合的地點不同，分三種情況（1）冷、熱風(fēng)在井筒內(nèi)混合:將加熱的空氣通過專用通風(fēng)機和熱風(fēng)道送入井口以下2m處，在井筒內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)和冷風(fēng)的混合1─通風(fēng)機房；2─空氣加熱室；3─空氣加熱器4─通風(fēng)機；5─熱風(fēng)道；6─井筒

第一節(jié)井口空氣加熱一、井口空氣加熱方式1.井口房不密閉的加熱方式

（2）冷、熱風(fēng)在井口房內(nèi)混合:將熱風(fēng)直接送入井口房內(nèi)進(jìn)行混合達(dá)到2℃以上，進(jìn)入井筒（3）冷、熱風(fēng)在井口房和井筒內(nèi)同時混合：前兩種方式的結(jié)合，大部分熱風(fēng)送入井筒內(nèi)混合，小部分熱風(fēng)送入井口房內(nèi)混合。1─通風(fēng)機房；2─空氣加熱室；3─空氣加熱器；4─通風(fēng)機；5─井筒1─通風(fēng)機房；2─空氣加熱室；3─空氣加熱器4─通風(fēng)機；5─熱風(fēng)道；6─井筒。

2.井口房密閉的加熱方式當(dāng)井口房有條件密閉時，在井口房內(nèi)直接設(shè)置空氣加熱器，讓冷、熱風(fēng)在井口房內(nèi)進(jìn)行混合。熱風(fēng)依靠礦井主要通風(fēng)機的負(fù)壓作用而進(jìn)入井口房和井筒，而不需設(shè)置專用的通風(fēng)機送風(fēng)。

井口空氣加熱方式優(yōu)點缺點井口房不密閉時1．井口房不要求密閉；2．可建立獨立的空氣加熱室，布置較為靈活；3．在相同風(fēng)量下，所需空氣加熱器的片數(shù)少。1．井口房風(fēng)速大、風(fēng)溫低，作業(yè)人員工作條件差；2.通風(fēng)機運行噪音影響井口房通訊3.設(shè)備投資大，管理復(fù)雜井口房密閉時1．井口房工作條件好；2．不需設(shè)置專用通風(fēng)機，設(shè)備投資少。1．井口房密閉增加礦井通風(fēng)阻力；2．井口房漏風(fēng)管理麻煩二、空氣加熱量的計算1.計算參數(shù)的確定(1)室外冷風(fēng)計算溫度的確定立井和斜井采用歷年最低溫度的平均值(2)空氣加熱器出口熱風(fēng)溫度的確定。通過空氣加熱器后的熱風(fēng)溫度，按下表確定。送風(fēng)地點熱風(fēng)溫度(℃)送風(fēng)地點熱風(fēng)溫度(℃)立井井筒60～70正壓進(jìn)入井口房20～30斜井或平硐40～50負(fù)壓進(jìn)入井口房10～20空氣加熱器后熱風(fēng)溫度的確定M─井筒進(jìn)風(fēng)量，Kg/s；CP─空氣定壓比熱，th─冷、熱風(fēng)混合后空氣溫度，可取2℃tl─室外冷風(fēng)溫度，℃α─熱量損失系數(shù)井口房不密閉時α=1.05～1.10密閉時α=1.10～1.15；2.空氣加熱量的計算三、空氣加熱器的選擇計算1.基本計算公式(1)通過空氣加熱器的風(fēng)量M1

M1─通過空氣加熱器的風(fēng)量，Kg/sth0─加熱后加熱器出口熱風(fēng)溫度，℃，按表8-1-2選取(2)空氣加熱器能夠供給的熱量Q’＝kS△tpKW第二節(jié)礦井主要熱源及其散熱量能引起礦井氣溫值升高的環(huán)境因素統(tǒng)稱為礦井熱源。一、井巷圍巖傳熱1．圍巖原始溫度的測算

圍巖原始溫度是指井巷周圍未被通風(fēng)冷卻的原始巖層溫度。

在地表大氣和大地?zé)崃鲌龅墓餐饔孟?，巖層原始溫度沿垂直方向上大致可劃分為三個層帶：變溫帶：在地表淺部由于受地表大氣的影響，巖層原始溫度隨地表大氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱為變溫帶。恒溫帶：隨著深度的增加，巖層原始溫度受地表大氣的影響逐漸減弱，而受大地?zé)崃鲌龅挠绊懼饾u增強，在某一深度，二者趨于平衡，巖溫常年基本保持不變，這一層帶稱為恒溫帶，恒溫帶的溫度約比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗?～2℃。增溫帶：在恒溫帶以下，由于受大地?zé)崃鲌龅挠绊懀谝欢ǖ膮^(qū)域范圍內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化規(guī)律，這一層帶稱為增溫帶。地溫率：在增溫帶內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的變化規(guī)律可用地溫率或地溫梯度來表示。地溫率是指恒溫帶以下巖層溫度每增加1℃，所增加的垂直深度，即：

m/℃(8-2-1)

地溫率：地溫梯度：指恒溫帶以下，垂直深度每增加100m時，原始巖溫的升高值，它與地溫率之間的關(guān)系為：Gr=100/gr℃/100mgr─地溫率，m/℃；Gr─地溫梯度，℃/100m；Z0、Z─恒溫帶深度和巖層溫度測算處的深度，m；tr0、tr─恒溫帶溫度和巖層原始溫度，℃

礦區(qū)名稱恒溫帶深度Z0(m)恒溫帶溫度tr0(℃)地溫率gr(m/℃)遼寧撫順山東棗莊平頂山礦區(qū)羅河鐵礦區(qū)安徽淮南潘集遼寧北票臺吉廣西合山浙江長廣湖北黃石25～30402525252720313110.517.017.218.916.810.623.118.918.8304531～2159～2533.740～37404443.3～39.8我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)

2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱是一個復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過程井巷開掘后，隨著時間的推移，圍巖被冷卻的范圍逐漸擴大，向風(fēng)流傳遞的熱量逐漸減少；在傳熱過程中由于井巷表面水分蒸發(fā)或凝結(jié)，還伴隨著傳質(zhì)過程發(fā)生。常將這些復(fù)雜的影響因素都?xì)w結(jié)到傳熱系數(shù)中去討論。因此，井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱量可按下式來計算：Qr＝KτUL(trm-t)，KW(8-2-5)Qr─井巷圍巖傳熱量，KW；Kτ─圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；U─井巷周長，m；L─井巷長度，m；trm─平均原始巖溫，℃；t─井巷中平均風(fēng)溫，℃。圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)Kτ是指井巷圍巖深部未被冷卻的巖體與空氣間溫差為1℃時，單位時間內(nèi)從每m2巷道壁面上向空氣放出(或吸收)的熱量。它是圍巖的熱物理性質(zhì)、井巷形狀尺寸、通風(fēng)強度及通風(fēng)時間等的函數(shù)。由于不穩(wěn)定傳熱系數(shù)的解析解相當(dāng)復(fù)雜，在礦井空調(diào)設(shè)計中大多采用簡化公式或統(tǒng)計公式計算。

圍巖內(nèi)部導(dǎo)熱

導(dǎo)熱又稱熱傳導(dǎo)，是兩個相互接觸的物體或同一物體的各部分之間，由于溫度不同而引起的熱量傳遞現(xiàn)象，其遵循傅立葉定律

2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量——導(dǎo)熱系數(shù)，又稱熱導(dǎo)率，根據(jù)能量守恒和傅立葉定律，可以推導(dǎo)出三維非定常、有內(nèi)熱源情況下流體熱平衡微分方程式，即：2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-圍巖內(nèi)部導(dǎo)熱

——導(dǎo)熱系數(shù)，又稱熱導(dǎo)率，2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-圍巖內(nèi)部導(dǎo)熱

對流換熱過程受很多因素影響，如流體的流動狀況、流體的物理性質(zhì)、表面粗糙度等。對流換熱的熱量計算可采用牛頓冷卻公式：2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-巷道壁面向風(fēng)流散熱

蘇聯(lián)學(xué)者舍爾巴尼實用式：日本學(xué)者內(nèi)野等在舍爾巴尼實用式的基礎(chǔ)上，分別給出了適用于礦井常見的三種支護條件下的對流換熱系數(shù)簡化實用式對混凝土支護巷道：對無支護巷道：對木支護巷道：2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-巷道壁面向風(fēng)流散熱

顯熱比是礦井風(fēng)流熱濕交換計算中常用的重要參數(shù)之一，通常被定義為風(fēng)流獲得的顯熱和獲得的總熱量之比。顯熱比可以用下式來表示：

式中qs=從圍巖放散到風(fēng)流中的顯熱熱流量；ql=由于巷道壁面水分蒸發(fā)，從圍巖放散到風(fēng)流中的潛熱熱流量。2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-巷道壁面向風(fēng)流散熱

三維直角坐標(biāo)系下考慮壁面水分蒸發(fā)情況時，圍巖與風(fēng)流換熱過程可用下列方程描述：2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-數(shù)學(xué)物理方程

通風(fēng)時間及壁面潮濕系數(shù)對圍巖溫度分布的影響2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-圍巖溫度分布

巖石導(dǎo)溫系數(shù)對圍巖溫度分布的影響——------巖石導(dǎo)溫系數(shù)對圍巖溫度的影響同巖石導(dǎo)溫系數(shù)時調(diào)熱圈半徑的變化——------2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-圍巖溫度分布

Exampleoftemperaturecontourintherocksurroundingadevelopingroadway,V=2m/dayoC50100150200250X(m)-20-1001020Z(m)3035404550CooledareaVirginrocktemperature2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-掘進(jìn)巷道圍巖溫度分布

boreholeL=?Head-endVirginRockTemperature?2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-掘進(jìn)巷道前方圍巖溫度分布

AirleakageHeatandmoisturetransferαductqiqjqkαiαkαｊ2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量-掘進(jìn)巷道圍巖與風(fēng)流換熱Influenceoftheoverallheat-transfercoefficient

oftheventilationductonclimaticconditionsintheworkingfaceKd=11.63w/m2oCKd=5.82w/m2oCXfAirleakageHeatandmoisturetransferαductInfluenceofwetnessonclimaticconditionsintheworkingfaceVariationofeffectivetemperatureatseveralwetnessXfWhenxf=380mΘeff=23.5

oC(f=0.0)Θeff=20.4oC(f=1.0)drywet二、機電設(shè)備放熱1.采掘設(shè)備放熱采掘設(shè)備運轉(zhuǎn)消耗的電能最終都將轉(zhuǎn)化為熱能其中大部分將被采掘工作面風(fēng)流所吸收風(fēng)流所吸收的熱能中小部分引起風(fēng)流的溫升，其中大部分轉(zhuǎn)化成汽化潛熱引起焓增。

1.采掘設(shè)備運轉(zhuǎn)放熱一般可按下式計算：Qc＝ψN，KW(8-2-6)Qc─風(fēng)流所吸收的熱量，KW；

ψ─采掘設(shè)備運轉(zhuǎn)放熱中風(fēng)流的吸熱比例系數(shù)；通過實測統(tǒng)計確定。N─采掘設(shè)備實耗功率，KW。2.其它電動設(shè)備放熱電動設(shè)備放熱量一般可按下式計算：

Qe＝(1-ηt)ηmN，KW(8-2-7)Qe─電動設(shè)備放熱量，KW；N─電動機的額定功率，KW；ηt─提升設(shè)備的機械效率，非提升設(shè)備或下放物料ηt=0；ηm─電動機的綜合效率，包括負(fù)荷率、每日運轉(zhuǎn)時間和電動機效率等因素。

三、運輸中煤炭及矸石的放熱在以運輸機巷作為進(jìn)風(fēng)巷的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)中，運輸中煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源。KW(8-2-8)Qk─運輸中煤炭或矸石的放熱量，KW；m─煤炭或矸石的運輸量，Kg/s；Cm─煤炭或矸石的比熱，KJ/(Kg·℃)；Δt

─煤炭或矸石與空氣溫差，℃?？捎蓪崪y確定，也可估算：℃(8-2-9)L─運輸距離，m；tr─運輸中煤炭或矸石的平均溫度，一般較回采工作面的原始巖溫低4～8℃；twm─運輸巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，℃。四、礦物及其它有機物的氧化放熱氧化放熱是一個十分復(fù)雜的過程，很難將它與其它熱源分離開來單獨計算，現(xiàn)一般采用下式估算：KW(8-2-10)式中Q0─氧化放熱量，KWV─巷道中平均風(fēng)速，m/s；q0─V＝1m/s時單位面積氧化放熱量，KW/m2；在無實測資料時，可取3～4.6×10-3KW/m2。其余符號意義同前。五、人員放熱在人員比較集中的采掘工作面，人員放熱對工作面的氣候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動強度和個人體質(zhì)有關(guān)，現(xiàn)一般按下式進(jìn)行計算：KW(8-2-11)Qw0─人員放熱量，KWn─工作面總?cè)藬?shù)；q─每人發(fā)熱量，一般參考以下數(shù)據(jù)取值：靜止?fàn)顟B(tài)時取0.09～0.12KW；輕度體力勞動時取0.2kw；中等體力勞動時取0.275kw；繁重體力勞動時取0.47kw。

六、熱水放熱取決于水溫、水量和排水方式。當(dāng)采用有蓋水溝或管道排水時：KW(8-2-12)Qw─熱水傳熱量，KW；Kw─水溝蓋板或管道的傳熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；S─水與空氣間的傳熱面積。水溝排水:S＝BwL，m2；管道排水:S＝πD2L，m2；Bw─水溝寬度，m；D2─管道外徑，m；L─水溝長度，m；tw─水溝或管道中水的平均溫度，℃；t─巷道中風(fēng)流的平均溫度，℃。水溝蓋板的傳熱系數(shù)可按下式確定：KW/(m2·℃)(8-2-13)

管道傳熱系數(shù)可按下式確定：KW/(m2·℃)（8-2-14）α1─水與水溝蓋板或管道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；α2─水溝蓋板或管道外壁與巷道空氣的對流換熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；δ─蓋板厚度，m；λ─蓋板或管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)，KW/(m2·℃)；D1─管道內(nèi)徑，m；D2─管道外徑，m。第四節(jié)礦井降溫的一般技術(shù)措施它主要包括：通風(fēng)降溫、隔熱疏導(dǎo)、個體防護等一、通風(fēng)降溫加強通風(fēng)是礦井降溫的主要技術(shù)途徑通風(fēng)降溫主要措施：加大礦井風(fēng)量和選擇合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。

1．加大風(fēng)量，實踐證明、在一定的條件下(如原風(fēng)量較小)，增加風(fēng)量是高溫礦井員經(jīng)濟的降溫手段之一。但增風(fēng)降溫并不總是有效的。當(dāng)風(fēng)量增加到一定程度時，增風(fēng)降溫的效果就會減弱。同時增風(fēng)降溫還受到井巷斷面和通風(fēng)機能力等各種因素的制約．有一定的應(yīng)用范圍。

一、通風(fēng)降溫

2．選擇合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)

(1)盡可能減少進(jìn)風(fēng)路線的長度井巷風(fēng)路越長，風(fēng)流沿途吸熱量越大，溫升也越大。開拓系統(tǒng)設(shè)計要與通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，避免將進(jìn)風(fēng)巷布置在高溫巖層(2)盡量避免煤流與風(fēng)流反向運行采用軌道上山進(jìn)風(fēng)方案，避免因煤流與風(fēng)流方向相反，將煤炭在運輸過程中的放熱和設(shè)備放熱帶進(jìn)工作面。德國采用軌道上山進(jìn)風(fēng)與運輸上山(乎巷)進(jìn)風(fēng)相比，回采工作面進(jìn)風(fēng)流的同感溫度可降低4—5℃。(3)回采工作面采用下行風(fēng)回采工作而可采用下行風(fēng)。因為回來工作面采用下行風(fēng)時，風(fēng)流是從路程較短的上部巷道進(jìn)人工作面，且減少了煤炭故熱的影響，故可降低工作面的進(jìn)風(fēng)溫度。二、隔熱疏導(dǎo)采取措施將礦井熱源與風(fēng)流隔離開來，或?qū)崃髦苯右氲V井回風(fēng)流中，避免礦井熱源對風(fēng)流的直接加熱。主要措施有：

1．巷道隔熱2．管道和水溝隔熱3．井下發(fā)熱量大的大型機電硐室應(yīng)獨立回風(fēng)三、個體防護對個別氣候條件惡劣的地點，如不能采取其他降溫措施時，對礦工進(jìn)行個體防護。就是讓礦工穿戴輕便的冷卻背心或冷卻帽防止環(huán)境熱對流和熱輥射對人體的侵害使人體自身的產(chǎn)熱量傳給冷卻服或冷卻相中的冷媒第五節(jié)礦井空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計簡介當(dāng)采用一般的礦井降溫措施，不能有效地解決采掘工作面的高溫問題時，必須采用礦井空調(diào)技術(shù)礦井空調(diào)技術(shù)就是應(yīng)用各種空氣熱濕處理手段，來調(diào)節(jié)和改善井下作業(yè)地點的氣候條件，使之達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的一門綜合性技術(shù)。

第五節(jié)礦井空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計簡介

一、礦井空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)行業(yè)法規(guī)（如《煤礦安全規(guī)程》等）和上級主管部門的書面批示需要的資料或數(shù)據(jù)：(1)礦區(qū)常年氣候條件，如地表大氣的月平均溫度、濕度和大氣壓力等；

(2)礦井各生產(chǎn)水平的地溫資料和等地溫線圖；(3)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、服務(wù)年限、開拓方式、采區(qū)布置和年度計劃等；

(4)采掘工程平（剖）面圖、通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)路圖；(5)礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定與分析數(shù)據(jù)，如井巷通風(fēng)阻力、風(fēng)阻、風(fēng)量等；

(6)井巷所穿過各巖層的巖石熱物理性質(zhì)，如導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、比熱和密度等；(7)礦井水溫和水量。二、設(shè)計的主要內(nèi)容與步驟

(1)礦井熱源調(diào)查與分析，對礦井空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的必要性作出評價；

(2)根據(jù)實測或預(yù)測的風(fēng)溫，確定采掘工作面的合理配風(fēng)量，并計算出采掘工作面的需冷量，做到風(fēng)量與冷量的最優(yōu)匹配，以減少礦井空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷；(3)根據(jù)采掘工作面的需冷量，確定全礦井所需的制冷量；

(4)擬定礦井空調(diào)系統(tǒng)方案，包括制冷站位置、供冷排熱方式、管道布置、風(fēng)流冷卻地點的選擇等；(5)根據(jù)礦井空調(diào)系統(tǒng)方案，進(jìn)行供冷排熱設(shè)計，并進(jìn)行設(shè)備選型；

(6)進(jìn)行制冷機站（硐室）的土建設(shè)計；(7)制冷機站（硐室）內(nèi)自動監(jiān)控與安全防護設(shè)施的設(shè)計，制定設(shè)備運行、維護的管理機制；

(8)概算礦井空調(diào)的噸煤成本和其它經(jīng)濟性指標(biāo)。三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型國內(nèi)外常見的冷凍水供冷、空冷器冷卻風(fēng)流的礦井集中空調(diào)系統(tǒng)，由制冷、輸冷、傳冷和排熱四個環(huán)節(jié)所組成。這四個環(huán)節(jié)的不同組合，便構(gòu)成了不同的礦井空調(diào)系統(tǒng)1─制冷站；2─冷水泵3─冷水管；4─局部通風(fēng)機5─空冷器；6─風(fēng)筒7─冷卻水泵；8─冷卻水管9─冷卻塔。三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型

按制冷站的位置不同來分，可以分為三種基本類型：地面集中式空調(diào)系統(tǒng)井下集中式空調(diào)系統(tǒng)井上、下聯(lián)合式空調(diào)系統(tǒng)

三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型1．地面集中式空調(diào)系統(tǒng)它將制冷站設(shè)置在地面，冷凝熱也在地面排放，在井下設(shè)置高低壓換熱器將一次高壓冷凍水轉(zhuǎn)換成二次低壓冷凍水在用風(fēng)地點上用空冷器冷卻風(fēng)流。1─壓縮機2─蒸發(fā)機3─冷凝器4─節(jié)流閥5、15─水池6、7、14─水泵8─冷卻塔9─冷卻水管10─熱交換器11、13、17─冷水管12─高低壓換熱器16、18─空冷器三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型1．地面集中式空調(diào)系統(tǒng)

技術(shù)難題:(1)冷凍水系統(tǒng)靜水壓力高,須配備高低壓轉(zhuǎn)換設(shè)備,冷凍水在高低壓轉(zhuǎn)換設(shè)備中轉(zhuǎn)換時會產(chǎn)生溫度躍升,提高了冷凍水溫(2)冷凍水輸送距離長,沿程冷損失大三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型

2．井下集中式空調(diào)系統(tǒng)按冷凝熱排放地點不同又分為兩種布置形式一是制冷站設(shè)在井下，并利用井下回風(fēng)流排熱。系統(tǒng)比較簡單，冷量調(diào)節(jié)方便，供冷管道短，無高壓冷水系統(tǒng)等優(yōu)點1─壓縮機；2─蒸發(fā)機3─冷凝器；4─節(jié)流閥5─水池；6─冷水泵；7─冷卻水泵；9─冷卻塔10─空冷器。三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型2．井下集中式空調(diào)系統(tǒng)

優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，冷量調(diào)節(jié)方便，供冷管道短，無高壓冷水系統(tǒng)1─壓縮機；2─蒸發(fā)機3─冷凝器；4─節(jié)流閥5─水池；6─冷水泵；7─冷卻水泵；9─冷卻塔10─空冷器。制冷站設(shè)置在井下，并利用井下回風(fēng)流排熱缺點:需冷量較大時，井下回風(fēng)量無法將制冷機排出的冷凝熱全部帶走，致使冷凝熱排放困難，冷凝溫度上升，制冷機效率降低，制約了礦井制冷能力的提高適用條件：需冷量不太大的礦井孫村煤礦曾采用這種布置方式三、礦井空調(diào)系統(tǒng)的基本類型

2．井下集中式空調(diào)系統(tǒng)二是制冷站設(shè)置在井下，但冷凝熱在地面排放可提高冷凝熱的排放能力需在冷卻水系統(tǒng)增設(shè)一個高低