夾河煤礦HEMS降溫系統(tǒng)介紹

夾河煤礦HEMS降溫系統(tǒng)介紹徐州礦務(wù)集團夾河煤礦二0一0年四月

徐州礦務(wù)集團夾河煤礦座落在徐州市西北郊，距市區(qū)11公里。礦井始建于1965年2月，1969年10月正式投產(chǎn)，井田總面積24.75平方公里，原設(shè)計能力為45萬噸/年，經(jīng)多次技改，2006年省經(jīng)貿(mào)委核定生產(chǎn)能力140萬噸/年。一礦井概況礦井開拓方式為立井、暗斜井多水平集中運輸大巷分區(qū)式開拓。五個生產(chǎn)水平，其中：-280m、-450m、-600m三個水平已開采結(jié)束，-800m、-1010m水平為現(xiàn)生產(chǎn)水平。主采煤層為下石盒子組2煤和山西組7、9煤，煤種為氣煤，煤層平均厚度為1.7～2.2m，多為緩傾斜、傾斜煤層，煤層傾角平均22度，賦存狀況復雜。礦井現(xiàn)有2個綜采工作面和3巖4煤計7個掘進工作面生產(chǎn)。

礦井淺部（-280m水平）開采為低瓦斯礦井，進入深部開采后，已發(fā)展為高瓦斯、高地應(yīng)力、高溫礦井。礦井絕對瓦斯涌出量45.65m3/min；開采煤層皆屬自燃煤層，發(fā)火期3～6個月，煤塵爆炸指數(shù)37％～39％；礦井涌水量為122m3/h。

二、地熱基本情況

夾河煤礦深部為二級熱害礦井，井下地質(zhì)條件復雜，熱害嚴重，平均地溫梯度2.21℃/100m，在-850m水平以下，圍巖溫度達37℃以上。-1010m水平工作面圍巖溫度高達40℃左右，加之老塘煤炭氧化熱、機械設(shè)備散熱等，盡管采取加大通風、灑水防塵等綜合降溫措施，沒有實現(xiàn)機械降溫前，工作面氣溫高達34～36℃，相對濕度近100％。

二、地熱基本情況進入深部開采后，靠通風難以解決降溫問題。2006年我礦由于高溫熱害導致工人中暑170多人次。深井高溫熱害嚴重影響了井下作業(yè)人員的工作效率、安全和身心健康，已經(jīng)成為影響礦井安全生產(chǎn)的重大問題。三、地熱治理國內(nèi)外考察情況為解決井下高溫熱害問題，集團公司組織我礦先后到新汶、淮南、平頂山等礦務(wù)集團、天津、北京以及德國等地進行考察，發(fā)現(xiàn)大部分降溫措施是采用德國集中空調(diào)降溫技術(shù)以及南非冰冷式降溫技術(shù)。這兩種降溫技術(shù)普遍存在以下問題：（1）初期投資大；（2）運行成本高；（3）部分技術(shù)增加了空氣濕度；（4）降溫效果不理想；（5）很難適應(yīng)夾河煤礦特殊的開采地質(zhì)條件。為此，借助國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目立項之際，我們與中國礦業(yè)大學（北京）合作成立了重大項目攻關(guān)小組，進行深井熱害控制聯(lián)合攻關(guān)，最終確定了在我礦實行HEMS降溫技術(shù)。該技術(shù)是一種初期投資適中、運行成本不高、降溫降濕效果好的新技術(shù)。深井HEMS降溫系統(tǒng)是針對深井開采高溫熱害制所研發(fā)的一套工藝系統(tǒng)，其工作原理是利用礦井各水平現(xiàn)有涌水，通過能量提取，系統(tǒng)從中提取冷量，然后運用提取出的冷量與工作面高溫空氣進行換熱作用，降低工作面的環(huán)境溫度及濕度，同時置換出的熱量作為地面供熱及洗浴的熱源。四HEMS降溫系統(tǒng)工作原理

四HEMS降溫系統(tǒng)工作原理

五、工藝系統(tǒng)布置制冷站即HEMS-I工作站布置在-600m水平；HEMS-PT工作站是壓力轉(zhuǎn)換工作站，布置在制冷工作站與降溫工作站之間，即-800m水平；HEMS-Ⅱ工作站作為整個循環(huán)系統(tǒng)的末端設(shè)備工作站，其布置在降溫工作面附近，在礦井-1010m水平。工藝系統(tǒng)平面布置示意圖工藝系統(tǒng)布置剖面示意圖循環(huán)生產(chǎn)工藝設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1制冷器HEMS-I，制冷量l50kW臺22上循環(huán)泵YOSl25-29011功率90kW臺2一用一備3管道式除污器GL41H-16C，DN250臺34玲卻泵IS150-125-315功率30kW臺2一用一備5除沙器TYC-130臺16靶式流量計個47高壓浮球閥HCF745XP=25MPa,DN50個28水表水平螺翼式，DN250塊29軟水器臺210補水箱2m3個211管道式除污器GL41H-16C，DN50臺l12轉(zhuǎn)換器HEMS-PT,換熱面積70m2臺313下循環(huán)泵YOSl25-290I功率l32kW臺俄2一用一備14管道式除污器GL4IH-16C，DN250臺115補水箱2m3個l16高壓浮球閥HCF745XP=25MPa,DN50個117水表水平螺翼式，DN250塊118降溫器HEMS-Ⅱ，換熱能量1600kW組9每組2臺19防爆對旋風機FBDN0:6.7/45290kW臺2HEMS-I制冷工作站全景HEMS-PT壓力轉(zhuǎn)換工作站HEMS-Ⅱ降溫器鋁翅片換熱管側(cè)面密封板降溫器底板銅彎頭循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)工藝參數(shù)配置夾河深井降溫一期工程實現(xiàn)了一個綜采工作面（7446工作面）的降溫，2008年二期擴容后，實現(xiàn)了2個綜采工作面和4個掘進頭的降溫，高溫區(qū)域的所有采煤工作面及煤巷掘進工作面均實現(xiàn)了HEMS機械降溫。二期擴容工程是在原一期工程的基礎(chǔ)上進行的改、擴容，新增加了一套降溫設(shè)備和管路，達到了更廣區(qū)域聯(lián)合降溫的目的。該工程2008年3月16日開工，6月25日竣工，歷時3個多月，共計安裝設(shè)備70臺，安裝管路4300m，水溝擴容清挖1400m，水倉清挖450m。(六)HEMS降溫系統(tǒng)二期擴容情況HEMS降溫系統(tǒng)二期擴容工程運行后，采煤工作面最高溫度控制在26～30℃，降低了5