TSERA 7-2024 煤礦制冷降溫技術(shù)要求

ICS01.140.30CCS01SERATechnicalrequirementsofrefrigerationandcoolingincoalminesIT/SERA7—2024 32規(guī)范性引用文件 33術(shù)語及定義 34礦井氣候條件預(yù)測 45礦井熱害防治 65.1一般規(guī)定 65.2非機(jī)械制冷降溫 65.3機(jī)械制冷降溫 7T/SERA7—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由山東省能源研究會歸口。本文件起草單位：兗礦能源集團(tuán)股份有限公司、兗煤菏澤能化有限公司、山東科技大學(xué)本文件主要起草人：姚剛、辛嵩、李士棟、簡俊常、劉尚校、劉恒、張震、趙志文、駱偉、楊巖、劉銘銘、周忠橋、孟洋洋、王守合、楊昆3T/SERA7—2024煤礦制冷降溫技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熱害煤礦井下的專業(yè)術(shù)語和定義、氣候條件預(yù)測、非機(jī)械制冷降溫、機(jī)械制冷降溫等本標(biāo)準(zhǔn)適用于山東省熱害煤礦，用于指導(dǎo)井下熱害防治。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50418-2017煤礦井下熱害防治設(shè)計(jì)規(guī)范GB50215-2015煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范GB∕T50466-2018煤炭工業(yè)供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-2019建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T50050-2017工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB50416-2017煤礦井下車場及硐室設(shè)計(jì)規(guī)范中華人民共和國應(yīng)急管理部令〔2022〕第8號《煤礦安全規(guī)程》3術(shù)語及定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1礦井熱害thermaldisasterinmine指礦井中對影響人體健康、降低勞動生產(chǎn)率和危及安全生產(chǎn)的熱、濕作業(yè)環(huán)境。3.2礦井制冷降溫refrigerationcooling采用制冷措施，冷卻井下作業(yè)地點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)流，使作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)條件達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的方法。3.3礦井氣象條件undergroundmeteorologicalconditions指礦井井下的干球溫度、相對濕度、風(fēng)速和大氣壓力等的綜合狀態(tài)。3.4等效溫度equivalenttemperature在風(fēng)速為零、相對濕度為100%的條件下，使人產(chǎn)生某種熱感覺的空氣干球溫度（飽和氣溫代表使人產(chǎn)生同一熱感覺的不同風(fēng)速、相對濕度和干球溫度的組合，該飽和氣溫定義為等效溫度。3.5原始巖溫virginrocktemperature井下圍巖未受采掘活動影響時的溫度。4T/SERA7—20243.6機(jī)械制冷降溫mechanicalrefrigerationandcooling礦井存在嚴(yán)重?zé)岷r采取的通過制冷機(jī)械制取冷凍水、冷冰而降低井下環(huán)境溫度的制冷降溫方式，區(qū)別于傳統(tǒng)的增加風(fēng)量等降溫方式。3.7空冷器aircooler空氣冷卻器的簡稱。用于巷道風(fēng)流與制冷系統(tǒng)制取的低溫冷凍水之間的熱濕交換。3.8載冷劑secondaryrefrigerant在間接冷卻方式工作的制冷裝置中，將被冷卻物體的熱量傳給正在蒸發(fā)的制冷劑的工質(zhì)。3.9融冰池icemeltingtank熱害礦井采用冰制冷降溫系統(tǒng)時，在井底車場附近設(shè)置的專門用于融化冷冰的裝置。3.10非制冷降溫nonrefrigerationcooling采用增加通風(fēng)量、改善通風(fēng)系統(tǒng)等非制冷措施，使井下作業(yè)地點(diǎn)的氣象條件達(dá)到規(guī)定指標(biāo)的方法。3.11制冷劑refrigerant在制冷循環(huán)中，利用液體氣化過程來吸收被冷卻物體中的熱量，而后在外功的作用下，又將熱量傳送給周圍介質(zhì)（一般是水或空氣）的工作物質(zhì)。4礦井氣候條件預(yù)測4.1礦井氣候條件預(yù)測應(yīng)具備下列基礎(chǔ)資料，并應(yīng)對其進(jìn)行分析：a）礦井所在地與地溫相關(guān)的地質(zhì)資料；b）當(dāng)?shù)貧庀笈_站最近10年及以上的氣象材料；c）鄰近生產(chǎn)或在建礦井最近3年以上的最熱月實(shí)際地?zé)豳Y料和作業(yè)環(huán)境氣象資料；d）礦井的開拓、開采、通風(fēng)設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝、人員配備等資料；e）井巷所穿過巖層的各種巖石熱物理性質(zhì)：如巖石的導(dǎo)熱系數(shù)，密度，比熱，導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴(kuò)散系數(shù)）等。f）井下主要涌、漏、滲水點(diǎn)的水溫、水量。4.2改建、擴(kuò)建和生產(chǎn)礦井井下氣象條件預(yù)測的基礎(chǔ)資料可使用實(shí)測統(tǒng)計(jì)資料，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不宜少4.3礦井氣候條件預(yù)測應(yīng)包括下列內(nèi)容：5T/SERA7—2024a）采煤工作面的氣象條件控制地點(diǎn)最熱月平均空氣溫度、相對濕度；b）掘進(jìn)工作面的氣象條件控制地點(diǎn)最熱月平均空氣溫度、相對濕度；c）機(jī)電設(shè)備硐室內(nèi)最熱月平均空氣溫度、相對濕度、硐室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行臺數(shù)最多時月平均空氣溫度、相對濕度；d）采掘工作面和主要機(jī)電設(shè)備硐室氣溫超限的月份；e）熱害分析、論證或評價(jià)所需的熱源分析結(jié)果及其它參數(shù)。4.4礦井氣候條件預(yù)測時期應(yīng)符合下列規(guī)定：a）新設(shè)計(jì)礦井應(yīng)預(yù)測移交生產(chǎn)和達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時期及熱害最嚴(yán)重時期；b）改建、擴(kuò)建、延深礦井和生產(chǎn)礦井應(yīng)預(yù)測熱害防治工程建成使用時期和熱害最嚴(yán)重時期。4.5確定礦井氣候條件預(yù)測方法應(yīng)遵循下列原則：a）應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)際條件選擇數(shù)學(xué)分析法、實(shí)測統(tǒng)計(jì)法或?qū)嶒?yàn)室模型模擬法，采用的預(yù)測方法應(yīng)經(jīng)過驗(yàn)證或鑒定；b）井下氣象條件預(yù)測應(yīng)包括井下主要熱源、濕源與風(fēng)流的濕熱交換，主要熱源包括圍巖、井下熱水、空氣壓縮（或膨脹）、機(jī)電設(shè)備和煤巖氧化等；c）在風(fēng)流匯合處應(yīng)考慮匯入風(fēng)流的影響并計(jì)算混合風(fēng)流相關(guān)參數(shù)（溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)量等d）生產(chǎn)礦井、改建、擴(kuò)建和延深礦井設(shè)計(jì)時，可采用鄰近礦井或現(xiàn)有礦井經(jīng)驗(yàn)證的預(yù)測方法。4.6井下作業(yè)地點(diǎn)環(huán)境氣象條件4.6.1井下采、掘工作面等人員工作地點(diǎn)及影響設(shè)備正常運(yùn)行的場所，應(yīng)對環(huán)境氣象條件進(jìn)行控制。4.6.2采煤工作面的氣象條件控制地點(diǎn)應(yīng)為工作面進(jìn)風(fēng)口距進(jìn)風(fēng)巷3m處至距回風(fēng)巷15m的全長范圍4.6.3掘進(jìn)工作面的氣象條件控制地點(diǎn)應(yīng)為距迎頭2m處。4.6.4機(jī)電設(shè)備硐室的氣象條件控制地點(diǎn)應(yīng)為機(jī)電設(shè)備硐室風(fēng)流出口前2m處。4.6.5井下作業(yè)地點(diǎn)環(huán)境氣象條件可用等效溫度進(jìn)行評價(jià)。4.7當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一的礦井，應(yīng)根據(jù)井田勘探（精查）地質(zhì)報(bào)告及建設(shè)單位提供的有關(guān)資料，進(jìn)行礦井氣溫預(yù)測及熱害程度的論證。a）生產(chǎn)水平的原始巖溫超過31℃;b）礦井有熱水涌出，水量較大；c）開采深度大于600m，采掘工作面距進(jìn)風(fēng)口的通風(fēng)距離長，原始巖溫達(dá)到31℃;d）生產(chǎn)水平的原始巖溫超過28℃,且主要作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)路機(jī)電設(shè)備容量大于1000kW；e）鄰近生產(chǎn)礦井采掘工作面已出現(xiàn)氣溫超限。5礦井熱害防治5.1一般規(guī)定5.1.1礦井熱害防治本著防、治結(jié)合的原則。6T/SERA7—20245.1.2井下采掘工作面和機(jī)電硐室的氣溫，均應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》六百五十五條。5.1.3礦井熱害防治設(shè)計(jì)方案，應(yīng)根據(jù)礦井地質(zhì)條件、開拓開采系統(tǒng)、巷道布置、礦井通風(fēng)系統(tǒng)、制冷降溫范圍、采深、冷負(fù)荷、礦井涌水量及水質(zhì)和水溫、回風(fēng)風(fēng)量和溫度、采掘機(jī)械化程度、熱源及條件類似礦井的經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。5.1.4熱害礦井應(yīng)設(shè)置熱害防治管理機(jī)構(gòu)和專職熱害防治人員。5.2非機(jī)械制冷降溫5.2.1采用非機(jī)械制冷降溫，應(yīng)根據(jù)礦井的具體條件，綜合采用利用天然冷源、增加供風(fēng)量或提高作業(yè)人員集中處的局部風(fēng)速、下行通風(fēng)等有利于降溫的通風(fēng)方式，回避井下熱源、隔絕或減少熱源向進(jìn)風(fēng)流散熱、疏放或封堵熱水、加強(qiáng)個體防護(hù)等措施。5.2.2礦井熱害防治應(yīng)充分利用天然冷源或已有冷源。5.2.3采用增加風(fēng)量降溫時，應(yīng)符合下列規(guī)定：a）宜采用對角式或分區(qū)式通風(fēng)；當(dāng)井田面積較大時，初期可采用中央式通風(fēng)，逐步過渡為對角式或分區(qū)式通風(fēng)；b）礦井需風(fēng)量應(yīng)分水平計(jì)算，經(jīng)調(diào)整后再確定礦井的總風(fēng)量；c）井巷中的風(fēng)流速度應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。5.2.4氣候參數(shù)超限的機(jī)電設(shè)備硐室宜采用獨(dú)立通風(fēng)，其回風(fēng)風(fēng)流宜引入采區(qū)回風(fēng)巷。5.2.5當(dāng)條件適宜時，宜采用有利于采煤工作面降溫的下行風(fēng)通風(fēng)方式，并應(yīng)符合現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。5.2.6選擇有利于熱害防治的采煤方法及工藝。5.2.7采煤工作面的長度和日產(chǎn)量等參數(shù)，應(yīng)經(jīng)過風(fēng)流熱力計(jì)算校核。礦井有熱水涌出時，主要進(jìn)風(fēng)巷布置應(yīng)符合下列規(guī)定：a）宜避開熱水涌出等局部高溫區(qū)和含水層、透水性強(qiáng)的巖層及斷層裂隙帶；b）進(jìn)風(fēng)井巷布置在有熱水涌出、滲出的地帶或含水裂隙帶時，應(yīng)根據(jù)礦井的具體情況，分別采用封水、截水、堵水、導(dǎo)水、防水隔熱等治理措施；c）應(yīng)對開發(fā)利用熱水進(jìn)行可行性評價(jià)。5.2.8有井下熱水涌出時，井底水倉與井底車場巷道間宜設(shè)置隔熱處理措施。5.2.9輸冷管道宜布置在進(jìn)風(fēng)巷中；熱水管或熱水溝，宜布置在回風(fēng)巷中。熱水管或熱水溝布置在進(jìn)風(fēng)井巷中時，應(yīng)采取隔熱措施。熱害嚴(yán)重的區(qū)域可設(shè)置獨(dú)立通風(fēng)的專用泄水巷。5.2.10礦井熱害防治，應(yīng)考慮減少進(jìn)風(fēng)風(fēng)流的煤、矸石冷卻過程中的散熱量和機(jī)電設(shè)備散熱量進(jìn)入。5.2.11在熱害嚴(yán)重的區(qū)段，短時作業(yè)人員宜采用冷卻服等個體防護(hù)措施。5.2.12主要機(jī)電設(shè)備硐室，宜采取增加風(fēng)量、局部通風(fēng)排熱、加大局部風(fēng)速或采用水冷電機(jī)等措施。7T/SERA7—20245.2.13掘進(jìn)工作面宜選用高效節(jié)能局部通風(fēng)機(jī)。5.2.14井下大型機(jī)電設(shè)備冷卻宜采用水冷的方式。5.2.15有條件的熱害礦井宜采用充填法開采。5.2.16熱害礦井采煤工作面宜采用雙巷或多巷布置方式。5.3機(jī)械制冷降溫5.3.1應(yīng)根據(jù)礦井的具體條件，主要采取以下一種或多種組合的降溫方式：a）井下移動式降溫系統(tǒng)；b）井下集中式降溫系統(tǒng)。c）地面集中式降溫系統(tǒng)d）地面與井下聯(lián)合降溫系統(tǒng)。5.3.2礦井采用機(jī)械制冷降溫時，應(yīng)首先計(jì)算礦井所需要的冷負(fù)荷，計(jì)算制冷降溫系統(tǒng)的年運(yùn)行時間及費(fèi)用等。5.3.3采掘工作面及機(jī)電設(shè)備硐室的冷負(fù)荷的計(jì)算應(yīng)符合GB50418-2017的有關(guān)規(guī)定。5.3.4礦井制冷量可用于礦井進(jìn)風(fēng)風(fēng)流、采區(qū)進(jìn)風(fēng)風(fēng)流或作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)風(fēng)流的分配。具體制冷量的分配，應(yīng)結(jié)合具體礦井生產(chǎn)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。5.3.5集中式降溫系統(tǒng)的制冷量應(yīng)根據(jù)制冷站位置分別由下列有關(guān)各項(xiàng)累加計(jì)算后，再乘以1.1~1.2的富裕系數(shù)確定：a）礦井制冷降溫所需要的冷負(fù)荷；b）作業(yè)用水的損失引起的附加冷負(fù)荷；c）輸冷或換冷環(huán)節(jié)的冷量損失引起的附加冷負(fù)荷；d）其他環(huán)節(jié)需要的冷負(fù)荷。5.3.6制冷降溫系統(tǒng)硐室應(yīng)符合GB50416-2017、GB50418-2017的有關(guān)規(guī)定。5.3.7井下降溫系統(tǒng)硐室應(yīng)獨(dú)立通風(fēng)。5.3.8井下制冷站和載冷劑高低壓耦合裝置硐室的位置和布置應(yīng)有利于供冷和排除冷凝熱，并滿足設(shè)備的搬運(yùn)、安裝、維修、操作和安全等要求。其配電室和控制室宜與制冷站聯(lián)合布置，配電室和控制室設(shè)在制冷站內(nèi)部時，應(yīng)設(shè)隔離設(shè)施。5.3.9井下制冷硐室的尺寸應(yīng)根據(jù)制冷機(jī)組和配套設(shè)施的規(guī)格和數(shù)量及設(shè)備的搬運(yùn)、安裝、維修、操作和安全要求確定；5.3.10融冰池硐室的位置和布置應(yīng)有利于冰的輸送，其尺寸應(yīng)根據(jù)融冰池的尺寸和清理要求等確5.3.11當(dāng)制冷降溫系統(tǒng)需要在井下排放冷凝熱時，噴淋硐室和冷凝熱排放硐室的位置和布置應(yīng)有利于噴淋降溫和冷凝熱的排放，宜靠近制冷站硐室，其尺寸應(yīng)根據(jù)噴淋降溫和冷凝熱的排放及噴嘴布置計(jì)算確定。8T/SERA7—20245.3.12噴淋硐室和冷凝熱排放硐室的支護(hù)宜采用混凝土拱碹支護(hù)，硐室底板混凝土鋪設(shè)厚度不應(yīng)小于0.1m，向積水坑方向的坡度大于5‰。5.3.13井下噴淋硐室的空氣流速宜為2.5～7.5m/s，噴嘴及噴淋硐室的布置應(yīng)使該噴淋硐室的通風(fēng)阻力不大于150Pa，水氣比宜為0.5～2.5，回水應(yīng)采取沉淀、過濾等處理措施。5.3.14當(dāng)制冷站設(shè)在地面時，制冷機(jī)房設(shè)計(jì)與布置應(yīng)符合GB∕T50466-2018有關(guān)規(guī)定。5.3.15當(dāng)制冷站設(shè)在井下時，制冷硐室的位置和布置應(yīng)有利于供冷和排除冷凝熱，并滿足設(shè)備的搬運(yùn)、安裝、維修、操作和安全等要求。5.3.16地面制冷站采用制冰機(jī)組時，輸冰系統(tǒng)應(yīng)有防沖擊和防堵措施。5.3.17采用冷水機(jī)組時，制冷機(jī)組冷凍水出水溫度應(yīng)符合下列規(guī)定：a）采用地面集中制冷降溫方式時，不應(yīng)高于3℃;b）采用井下集中制冷降溫方式時，不應(yīng)高于5℃;c）采用地面與井下聯(lián)合制冷降溫方式，制冷機(jī)位于地面時，出水溫度不應(yīng)高于3℃;制冷機(jī)位于井下時，出水溫度不應(yīng)高于5℃。5.3.18載冷劑的選擇，應(yīng)符合防火、不爆炸、無毒、環(huán)保等要求。5.3.19載冷劑宜選用冰、清水、乙二醇或鹽水。選用乙二醇、鹽水作載冷劑時，配置的溶液濃度應(yīng)使乙二醇或鹽水的凝固點(diǎn)低于蒸發(fā)溫度。載冷劑傳輸系統(tǒng)應(yīng)采用防腐蝕措施。5.3.20井深大于600m時，采用地面集中空調(diào)系統(tǒng)的冷量傳輸必須有耦合裝置。耦合方式的選擇應(yīng)考慮安全、節(jié)能、高效、維護(hù)管理方便等因素。5.3.21載冷劑循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)考慮5%～10%的補(bǔ)給量。5.3.22載冷劑傳輸管道的管徑，應(yīng)根據(jù)載冷劑流量確定，并應(yīng)進(jìn)行流速校核。同時，還應(yīng)考慮管網(wǎng)的水力平衡。載冷劑流速宜采用1.9m/s～2.5m/s。5.3.23冷量傳輸管道的冷凍水管道應(yīng)隔熱。冷量傳輸應(yīng)符合下列規(guī)定：a）管道隔熱材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)能防火、防潮、隔氣、無毒，避免“冷橋”產(chǎn)生，溫升不應(yīng)高于0.6℃/1000m；b）冷量傳輸管道系統(tǒng)的輸出效率不宜低于90%；c）低溫冷媒宜根據(jù)原材料的來源、腐蝕性、水溶性、冷媒溫度和價(jià)格等因素，采用氯化鈣溶液、乙二醇水溶液或丙三醇等水溶液，溶液的濃度應(yīng)根據(jù)冷凍水溫度確定。5.3.24載冷劑傳輸水泵流量的確定，應(yīng)符合下列規(guī)定：a）閉式水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)循環(huán)載冷劑的循環(huán)流量乘以1.1～1.2的附加系數(shù)確定；b）開式水系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合其特點(diǎn)根據(jù)計(jì)算確定。5.3.25載冷劑傳輸水泵揚(yáng)程應(yīng)符合GB50418-2017的有關(guān)規(guī)定。5.3.26井下空氣處理應(yīng)符合GB50215-2015的有關(guān)規(guī)定。5.3.27空氣冷卻器的空氣冷卻處理方式宜采用水冷式或直接蒸發(fā)式。9T/SERA7—20245.3.28空氣冷卻器的選型應(yīng)符合GB50418-2017的有關(guān)規(guī)定。5.3.29采煤工作面降溫時，空氣冷卻器布置應(yīng)符合GB50418-2017的有關(guān)規(guī)定。5.3.30掘進(jìn)工作面空氣冷卻器布置應(yīng)