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矿井降温技术研究现状

矿井的高温热害防治问题是一个世界性的难题。

为了提供可接受的矿井工作热环境条件，机械制冷降

温已经成为矿井热害治理的必须手段。目前已经进入

到实际工程应用过程并且技术比较成熟的主要有三种

模式：风冷系统、水冷系统与冰冷系统。

1国外研究现状

国外一些国家应用矿井空调技术已有700多年的

历史。英国是世界上最早在井下实施空调技术的国家。

早在1923年英国彭德尔顿煤矿就在采区安设制冷剂

冷却采煤工作面的风流，巴西的莫罗维罗矿及南非的

鲁宾逊深井也早在30年代就采用了集中冷却井筒入

风风流的方法降温。60年代南非便开始了大型的矿井

降温工作，矿井空调系统也逐渐大型化和集中化。

德国是世界上煤矿采深最大的国家。1985年

德国煤矿平均采深已达900m，最深的依本伦矿已达

1530m，矿井原始岩温最高达60℃。1990年德国产商

品煤约7000多万吨，矿井降温总制冷能力约285MW，

其中有180台平均制冷能力达到1200kW的冷水机组、

280台平均制冷能力为260kW的冷水机组。使用的空

冷器约600台。煤矿集中制冷能力超过3.7MW的有

18个，制冷能力合计为126.9MW。其中采用井下集

中制冷系统有8个，制冷能力计48MW；采用地面集

中制冷系统的有6个，制冷能力计53.4MW；采用井

上下联合制冷系统的有4个，制冷能力计25.5MW。

2006年德国井工煤矿仅剩下三个矿区，分别是鲁尔

（Ruhr）区、萨尔(Saar)区和依本比仁(Ibbenbueren)区。

全德国共8对矿井，矿井开采深度都在800~1000m以

上。现有的8对矿井全部采用机械制冷降温系统。均

采用地面集中式或井下集中式或混合式布置冷水机

组，井下局部可移动式制冷系统仅作为上述系统的补

充。

东欧国家以前苏联和波兰为代表，矿井高温问题

也相当严重。前苏联从化70年代开始采用大规模的矿

井空调降温系统，矿井采深达1200m，岩温高达

40~50℃，井下单机制冷能力最大达1.5MW，地面达

4.2MW。波兰煤矿平均深度为575m，岩温为

30~43.5℃。1983年波兰首次在井下安装了一套局部空

调装置，制冷量为0.25MW，此后，波兰的矿井空调

技术发展很快。

世界上的矿井空调规模最大的当属南非金矿，全

国矿井全部采用矿井空调。南非对矿井空调新技术的

研究十分重视，1985年11月南非首次在世界上采用

冰作为载冷剂。由于冰的溶解度高于水的比热，所以

对于输送相同的冷量，冰的质量流量仅为水的1/5。

2国内研究现状

我国矿井空调技术的应用始见于60年代。在60

年代初，我国开始采用小型制冷设备对矿井风流进行

冷却。1964年淮南九龙岗矿在水平分层假顶工作面和

掘进头采用一台苏制4ΦY-10型制冷机进行降温实

验，取得了一定的效果。1966年武汉冷冻机厂和抚顺

煤研所共同研制了JKT-20型矿用移动式空调器。1979

年在JKT-20型的基础上又研制出了JKT-70型矿用移

动式空调机组在平顶山一矿使用，使用时配备了4台

55kW的空冷器，是工作面温度下降了4-6℃。1980

年湖南某金属矿在我国第一个采用了地面集中制冷、

井下冷却风流的矿井空调系统。地面设置两台6AW-17

型制冷机，产冷量达0.67MW，空冷器的实际供冷量

达0.22MW，工作面平均气温降低6-7℃，掘进效率提

高78-84%，这是我国矿井集中降温的雏形。1984年

山东新汶孙村矿在井下-400m水平建立了我国第一个

集中制冷装置，设备为两台重庆通用机械厂生产的

II-JBF50×0型离心式制冷机，制冷量为1.75MW。冷

水管道总长为1530m，管道保温材料为EPS可发性聚

苯乙烯。空冷器设于工作面进风口，冷凝热利用矿井

总回风流排放。由于输冷管路系统处于回风流中，冷

损高达45%以上，制冷系统可靠性低、降温效果差。

“七五”期间，平顶山八矿又建立了我国第二个井下

集中制冷系统。制冷站设备选用了三台国产的

III-JBF50×0型离心式制冷机，