第五节  矿井空调系统设计简介

  当采用一般的矿井降温措施，不能有效地解决采掘工作面的高温问题时，就必须采用矿井空调技术。所谓矿井空调技术就是应用各种空气热湿处理手段，来调节和改善井下作业地点的气候条件，使之达到规定标准的一门综合性技术。

  一、矿井空调系统设计的依据

  矿井空调系统设计的主要依据是行业法规（如《煤矿安全规程》等）和上级主管部门的书面批示。此外还必须收集下列资料或数据：

  1.矿区常年气候条件，如地表大气的月平均温度、月平均相对湿度和大气压力等；

  2.矿井各生产水平的地温资料和等地温线图；

  3.矿井设计生产能力、服务年限、开拓方式、采区布置和年度计划等；

  4.采掘工程平（剖）面图、通风系统图和通风网路图；

  5.矿井通风系统阻力测定与分析数据，如井巷通风阻力、风阻、风量等；

  6.井巷所穿过各岩层的岩石热物理性质，如导热系数、导温系数、比热和密度等；

  二、设计的主要内容与步骤

 矿井空调系统设计是一项非常复杂的工作，其主要设计内容和步骤如下：

  1.矿井热源调查与分析，查明矿井高温的主要原因及热害程度，并对矿井空调系统设计的必要性作出评价；

  2.根据实测或预测的风温，确定采掘工作面的合理配风量，并计算出采掘工作面的需冷量，做到风量与冷量的最优匹配，以减少矿井空调系统的负荷；

  3.根据采掘工作面的需冷量、已采取的一般矿井降温措施及生产的发展情况，确定全矿井所需的制冷量，并报请有关部门核准；

  4.根据矿井具体条件，拟定矿井空调系统方案，包括制冷站位置、供冷排热方式、管道布置、风流冷却地点的选择等，并进行技术经济比较，确定最佳方案；

  5.根据拟定的矿井空调系统方案，进行供冷排热设计，并进行设备选型；

  6.进行制冷机站（硐室）的土建设计，选取合理的布置方式；

  7.制冷机站（硐室）内自动监控与安全防护设施的设计，制定设备运行、维护的管理机制；

  8.概算矿井空调的吨煤成本和其它经济性指标。

  三、矿井空调系统的基本类型

 目前国内外常见的冷冻水供冷、空冷器冷却风流的矿井集中空调系统的基本结构模式如图8-5-1所示。它是由制冷、输冷、传冷和排热四个环节所组成。由这四个环节的不同组合，便构成了不同的矿井空调系统。这种矿井空调系统，若按制冷站所处的位置不同来分，可以分为以下三种基本类型：

 1.地面集中式空调系统

 它将制冷站设置在地面，冷凝热也在地面排放，而在井下设置高低压换热器将一次高压冷冻水转换成二次低压冷冻水，最后在用风地点上用空冷器冷却风流。其结构如图8-5-2所示。

 2.井下集中式空调系统

 井下集中式空调系统如按冷凝热排放地点不同来分，又有两种不同的布置形式：一是制冷站设置在井下，并利用井下回风流排热，如图8-5-3所示。这种布置形式具有系统比较简单，冷量调节方便，供冷管道短，无高压冷水系统等优点 ;二是制冷站设置在井下， 但冷凝热在地面排放，如图8-5-4所示。这种布置形式虽可提高冷凝热的排放能力，但需在冷却水系统增设一个高低压换热器，系统比较复杂。

 3.井上、下联合式空调系统       

 这种布置形式是在地面、井下同时设置制冷站，冷凝热在地面集中排放，如图8-5-5所示。它实际上相当于两级制冷，井下制冷机的冷凝热是借助于地面制冷机冷水系统冷却。

   上述三种集中式矿井空调系统相比，在技术上的优缺点见表8-5-1

表8-5-1矿井集中式空调系统技术比较表

制冷站位置	优点	缺点
地面	厂房设施、设备安装、维护、管理方便； 可用一般型的制冷设备，安全可靠； 冷凝热排放方便 冷量便于调节 无需在井下开凿大断面硐室； 冬季可用天然冷源。	高压载冷剂处理困难； 供冷管道长，冷损大； 需在井筒中安装大直径管道； 空调系统复杂。
井下	共冷管道短，冷损小； 无高压冷水系统； 可利用矿井水或回风流排热； 供冷系统简单，冷量调节方便；	井下要开凿大断面的硐室； 对制冷设备要求严格； 设备安装、管理和维护不方便。
联合	可提高一次载冷剂回水温度，减少冷损； 可利用一次载冷剂将井下制冷机的冷凝热带到地面排放。	系统复杂 设备分散，不便管理

四、制冷站负荷的确定和制冷设备的选择