一种井下新型空气压缩人工制冷系统

以工程热力学与传热学的理论为基础,结合井下实际情况提出一种新型人工制冷系统。该制冷系统由一套空气压缩制冷装置及换热水袋组成,袋内有蛇形布置的空气管,工质空气在管内流动,并借助其他制冷装置完成工作循环。巷道围岩上覆盖一层保温隔热材料,换热水袋安装在这层保温材料之上。该系统不仅能通过井下风流与换热水袋的对流换热降低风流温度,而且有效阻隔了围岩散热,并将高温围岩与人体间的辐射换热转变成低温的换热水袋与人体间的辐射换热,因此制冷效果更好。制冷工质空气本身廉价且无毒害。     

某矿井掘进巷道局部制冷降温系统研究

随着矿山开采深度的不断增加,矿井高温热害日趋严重,采用矿井通风系统无法从根本上解决热害问题。以某矿山深部掘进巷道工程热环境为研究对象,分析掘进巷道热源、矿井局部制冷降温原理,在此基础上研发出适合井下现场开拓掘进作业的局部制冷降温系统,并在该矿山-1 000 m中段采掘工作面开展现场应用。结果表明：作业面的温度快速下降,降至23℃左右后变化不明显,达到国家规定的作业面温度不高于28℃的标准要求,且制冷机组保留了20%～30%的制冷余量。该局部制冷降温系统很好地解决了深部掘进巷道的高温热害问题,具有广泛的推广应用前景。     

深井采空区和废旧巷道风流预冷降温研究

冬瓜山铜矿是大型（开采规模300万t/a）千米深高温热害矿井。利用矿井上部采空区及废旧巷道具有低温围岩这一天然冷源,对矿井深部进风流进行地温自然预冷降温,预冷风量达到200 m3/s,入风流温度降低2～3 ℃。与直接采取矿井空调制冷降温技术相比较,不仅减少了制冷设备投资、运行管理成本,降低了技术风险,而且充分利用了已有通风工程与地温资源,实现了矿井节能环保生产。     

深部矿井热害及治理

随着矿井开采深度的不断增加,机械化程度的不断提高,矿井热害问题成为制约煤矿安全高效生产的主要原因之一.在矿井热害等级划分的基础上,结合深井矿井丁集煤矿为例,分析矿井热害产生的原因及其危害.丁集煤矿根据条件选择地面集中制冷,井下输冷系统对矿井进行降温,介绍了制冷系统构件与流程,并对降温效果进行分析.结果表明各工作面温度降低了3℃～ 5℃,降温效果明显,大大改善了井下作业环境.     

南非某矿山深井制冷初探

矿山深部开采过程中,高温高湿的热害问题愈来愈严重.为了保障井下操作人员的健康及安全生产,深井制冷的应用将成为未来深井矿山开采的一个重要组成部分.以南非某矿井为例,对深井制冷系统方案进行了初步的设计探索.该制冷系统方案包含地表集中制冷系统和地下局部制冷系统两部分,以地表集中制冷系统为主,地下局部制冷系统为辅,可达到较好的深井制冷效果.     

高地温矿井巷道围岩调热圈温度分布规律试验研究

矿井热害给井下作业人员健康和安全生产带来威胁。为了掌握高地温矿井巷道围岩调热圈温度分布规律，提出了巷道围岩测温钻孔及感温光缆的布置方式，通过分布式光纤测温系统的工业性试验，得出以下结论:随巷道围岩钻孔的延深，温度增长率不断减小，先上升后趋于平稳；通过加权平均与数据拟合方法，确定了巷道围岩温度和孔深的定量关系，测出1号、2号、3号钻孔的调热半径分别为30.95，30.25，30.75 m，实测巷道围岩调热圈半径最大为33 m；通过巷道围岩调热圈计算软件，验证了预测值与围岩钻孔实测结果基本一致。研究结论对矿井热害科学防治、保障职工身体健康和提高矿井热害防治技术水平具有重大的现实意义。     

绿色巷道围岩降温技术

通过分析国内外高温热害矿井的研究现状及热害治理措施,提出了采用在巷道内壁喷涂隔热材料降温的方法,并通过实验得出降温效果明显。该方法适合于围岩散热为主要热源的矿井,对高温矿井热害治理、改善井下作业环境具有重要意义。     

季节性矿井热害的预冷空气治理技术

低温送风矿井热害防治技术,即通过人工制冷方式在地面入风口处调控矿井通风的温度和湿度,以达到防治矿井热害的目的。在地面上,利用大型高效制冷机组,将空气冷却并除湿,通过矿井通风系统送到井下工作地点,可达到预防、消除井下高温、高湿危害,改善井下作业环境的目的。     

深井煤矿巷道隔热材料研究

分析了国内外高温热害矿井的研究现状及热害治理措施，提出了采用巷道隔热材料隔断热源降低井下温度的方法。通过大量实验研制出了适合于煤矿井下的巷道隔热材料，该材料适合于在煤矿井下高温热源地段的进风巷内，对高温矿井热害治理、改善井下作业环境具有积极意义。     

金属矿山深井人工制冷降温系统模式分析

深井金属矿山的逐渐增多,高温高湿热害矿井日益增加,且采用加大通风量的通风方式难以解决深部高温热害问题,人工制冷降温成为了深部矿井开采的必然选择。然而,目前深井金属矿山人工制冷降温系统工程甚少,这不仅与人工制冷降温系统本身的复杂性、投资及运行成本、维护管理有关,而且受各矿地温地热、水文地质、采矿方法、专业人才储备等多因素影响。首先分析了矿井人工制冷降温冷负荷这一最基础数据计算特点及难点,然后主要从制冷机组布置形式、热量排放途径以及井下通风、涌水水量水温水质等外部条件提出了6种人工制冷降温模式,分析了各降温模式特点及适用条件。研究得出:矿井回风排放冷凝热模式受通风系统影响大,矿井低温涌水排放冷凝热受矿山涌水量、水温、水质、水文水质条件影响大,水温宜≤30℃。实例计算说明:采用"进出口空气焓差"计算冷负荷,计算简单,适合于工程设计中采用。该研究有利于提高矿山设计院、设备厂家及矿山生产企业对矿井人工制冷降温系统的宏观认识。     

矿井深部热害分析及治理研究

高温高湿热害是矿井向深部开拓延伸中普遍面临的问题,给井下作业人员的健康和矿井安全生产带来了极大的影响和危害。论述了热害治理的非人工制冷降温与人工制冷降温（矿井空调降温）两条主要思路,分析了非人工制冷降温的主要技术措施及特点,矿井空调降温的主要类型与基本原理,以及矿井空调降温方案的优缺点。     

矿井深部热害分析及治理研究

高温高湿热害是矿井向深部开拓延伸中普遍面临的问题,给井下作业人员的健康和矿井安全生产带来了极大的影响和危害。论述了热害治理的非人工制冷降温与人工制冷降温（矿井空调降温）两条主要思路,分析了非人工制冷降温的主要技术措施及特点,矿井空调降温的主要类型与基本原理,以及矿井空调降温方案的优缺点。     

新型矿井热害防治措施初探

提出一种新的矿井热害防治措施,并简要分析了其经济性和可行性。先在巷道围岩上覆盖一层隔热材料,再在这层隔热材料上安装换热袋,袋内有蛇形管道,管内以空气作为空气压缩制冷装置的工作介质,管外充适量水以增强降温效果。隔热材料的覆盖一方面增加了围岩导热热阻,减少围岩散热量,另一方面避免了换热袋直接贴在围岩上影响制冷效果。换热袋的设置进一步阻碍围岩散热的同时,降低对流换热系数,减少了对流换热量,冷却井下风流,并将高温围岩的热辐射转变成低温换热袋的热辐射。另外,同其它制冷剂相比,空气不仅质量轻、无毒害,不会产生新的问题,而且完全免费,大大降低了成本。     

深井热害分析与控制技术研究进展

深部矿井热害一直是影响地下矿山生产的重要问题。简要综述围岩放热、空气压缩热、机械放热、爆破放热等4类基本深井热源,并着重阐述了充填材料水化放热这一新型深井热源,介绍了国内外常见的矿井热害评价方法和深井降温技术。鉴于当前数值模拟技术的快速发展,提出深井热运动规律探索及治理的发展新方向:关注热环境时空变化规律,寻求整体和局部热害控制相结合的高效降温方法。     

围岩对矿井入风流温度的影响分析

基于传热学理论,结合湿壁特点,建立了矿井入风流与巷道岩壁间热湿交换数学模型,分析了巷道几何尺寸、岩层热物理性质及入风流初始温度对入风流温度的影响。分析结果表明,岩层热物理性质对井下风流影响最大,风流温度随着垂直深度的下延呈线性增加;巷道几何尺寸对井下入风流影响较小,巷道水力半径越大,在同一深度的平巷内入风流温度变化越大;入风流初始温度对井下空气流的影响随着深度的增加逐渐减小,到达增温层深处空气流温度主要受岩层放热的影响。     

基于井筒低温淋水的矿井降温技术研究

分析了中平能化五矿热害的热源情况,利用五矿风井中低温淋水设计了降温系统,即制冷机组制取低温冷冻水,通过输冷管道向采煤工作面运输巷输送,由安装在运输巷中的空冷器对风流进行冷却,回水重新回入制冷机组进行制冷循环,制冷产生的冷凝热利用北山井筒低温淋水排放,有效解决了井下冷凝热排放困难的技术难题。为避免长采煤工作面降温"下冷上热"现象,采用低温淋水喷淋降温后,现场测试表明,喷淋未开时采煤工作面上出口降温幅度为2.8℃,喷淋开时采煤工作面上出口降温幅度为4.8℃,采煤工作面温度平均降低4℃,空气中含湿量下降6 g/kg左右,保障了热害矿井的安全生产。     

河西金矿深部热环境调查与分析

随着开采深度的不断增加，地下岩层温度显著升高，恶化了井下深部作业环境，使得采矿工程活动受到了矿井热害的影响。通过对河西金矿的热湿环境及地温条件现场调查，在河西金矿不同中段采集分析了风温（干湿球）、湿度、风速等相关数据；利用深孔测温法，量测了不同中段地温，绘制了地温梯度回归曲线，计算出平均地温梯度；实验测定了矿岩平均导热系数，计算了深部各水平中段的井下热源放热量，并确定了井下热源最大放热量，为河西金矿深部降温需风量的计算提供了数据支持和重要参考，为深部矿井的相关现场调查分析和数据应用处理提供了案例借鉴。     

矿井降温风量计算模型研究

部分矿山的热害治理可通过增加风量和其他非机械制冷降温措施达到理想的效果,风量的计算是此方法的关键。在传统矿井需风量计算方法的基础上,结合矿井热交换原理和矿井热源调查统计,针对矿山井下热害的特点建立矿井降温风量计算模型。该模型计算矿井降温风量的步骤包括：①需风量计算和风量分配;②选择主要风量路线;③分析计算井巷热源散热量;④计算采掘工作面干球温度;⑤计算分析采掘工作面干球温度随风量的变化情况;⑥确定矿井降温风量。将矿井降温风量计算模型应用于湖南某锑矿,计算出矿山的降温风量为78.88 m3/s。该矿井降温风量计算模型适用于其他类似矿山,具有一定的推广价值。