10.1 井筒保溫

　　10.1.1 本條規定了需設井筒保溫設施的條件。

　　加熱入井空氣是井筒保溫常用措施，一般采用加熱部分新風(fēng)，然后與未經(jīng)加熱的新風(fēng)混合，混風(fēng)送入井下的方式，加熱后空氣溫度一般控制在30℃～50℃，混風(fēng)后空氣溫度不宜低于2℃。加熱入井空氣是礦山項目中供暖能耗最大的部分，必須加以重視。嚴寒及寒冷地區，冬季加熱入井空氣，目的主要有以下兩個(gè)方面：一是為了防止井壁、井口、巷道路面或水管等結冰，二是為了維持開(kāi)采面一定的環(huán)境溫度，保障工人的生產(chǎn)條件。礦井內適宜的空氣溫度范圍是15℃～28℃，適宜的相對濕度范圍是50%～60%。

　　10.1.2 本條規定了井筒保溫熱負荷的計算。

　　采用不同的室外空氣計算溫度，主要出于經(jīng)濟及安全方面的考慮。取值過(guò)低，會(huì )使加熱設備型號偏大，但供暖保障率高;取值過(guò)高，加熱設備型號偏小，設備費用低，供暖保障率降低。

　　1  提升井井壁結冰可能引起提升罐籠撞擊冰面，危險較大;斜井路面結冰會(huì )使路面打滑，行車(chē)、行人均不安全，因此提升井或斜井進(jìn)風(fēng)時(shí)室外計算溫度取值較低。

　　2 平硐或專(zhuān)用進(jìn)風(fēng)井危險較小，保障率可適當降低。

　　10.1.3 本條規定了礦井通風(fēng)量及其計算參數。

　　礦井通風(fēng)量由采礦專(zhuān)業(yè)提供。確定工況后，才能由體積流量換算為質(zhì)量流量，才能確定加熱設備加熱量。通風(fēng)標準工況為：溫度293K(20℃)，大氣壓力101325Pa，相對濕度50%，空氣密度ρ=1.2kg/m3。

　　10.1.4 本條規定了空氣加熱器的形式。

　　空氣-蒸汽、空氣-熱水式空氣加熱器是較常采用的空氣加熱設備，技術(shù)上成熟。缺水地區在技術(shù)經(jīng)濟比較合理的條件下，可采用燃煤型熱風(fēng)爐(設有空氣-煙氣熱交換器)，但風(fēng)道內應設一氧化碳濃度檢測報警裝置。在條件具備且技術(shù)經(jīng)濟合理時(shí)，可采用天然氣直燃型空氣加熱器，風(fēng)道內也應設一氧化碳濃度檢測報警裝置。

　　10.1.5 本條規定了空氣加熱器風(fēng)流阻力的規定。

　　空氣加熱器可設在熱風(fēng)機組內，加熱部分新風(fēng)送入井筒內，與未經(jīng)加熱的新風(fēng)混合，混風(fēng)進(jìn)入井下;空氣加熱器也可直接安裝在井口下進(jìn)風(fēng)道內，利用礦井通風(fēng)機提供熱風(fēng)流通動(dòng)力，此時(shí)的空氣加熱器的風(fēng)流阻力不宜大于50Pa。

　　10.1.6 本條規定了風(fēng)機和空氣加熱器的安裝位置。

　　1  空氣加熱器前空氣溫度較低，電動(dòng)機工作條件較好。軸流風(fēng)機一般與電機直聯(lián)，電機處在氣流中，因此軸流風(fēng)機宜布置在空氣加熱器前;空氣加熱后溫度升高，密度減小，體積膨脹，空氣的體積流量發(fā)生了較大的變化，按照這個(gè)工作條件選用風(fēng)機，選出的風(fēng)機規格號偏大，偏于安全，因此離心風(fēng)機宜布置在空氣加熱器后。

　　2 軸流風(fēng)機直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)效率較高，因此風(fēng)機與電機宜直聯(lián)傳動(dòng)。

　　10.1.7 本條是關(guān)于井筒保溫送風(fēng)溫度的規定。

　　從人的舒適性考慮，斜井、平硐、井口房人員通行的可能性越來(lái)越大，相應熱風(fēng)溫度的要求是越來(lái)越低。另外，由于浮力的影響，溫度越高的空氣，送入井下的難度越大，熱風(fēng)逸散的可能性越大，因此對送入井口房的風(fēng)溫作出了規定。

　　10.1.8 本條是關(guān)于熱風(fēng)口位置的規定。

　　從人的舒適性以及防止熱風(fēng)逸散損失考慮，作出了本條規定。

　　10.1.10 本條是關(guān)于空氣加熱器熱媒參數的規定。

　　礦井進(jìn)風(fēng)均為直流風(fēng)，熱媒溫度維持在一定水平上才能保證加熱效果。

　　10.1.12 本條是關(guān)于空氣加熱器設防凍設施的規定。

　　礦井進(jìn)風(fēng)均為直流風(fēng)，易發(fā)生凍結現象，故特別作出本條規定。

　　10.1.13 本條是關(guān)于燃煤型熱風(fēng)爐的適用條件及設計規定。

　　燃煤型熱風(fēng)爐采用煙氣-空氣換熱器加熱井下送風(fēng)，換熱器換熱系數小，工作條件差，鋼耗高，一般情況下不建議采用。但在特殊場(chǎng)合，如遠離主工業(yè)場(chǎng)地、供暖負荷較小或缺水地區、供水困難的井下送風(fēng)系統，可采用燃煤型熱風(fēng)爐供暖。

　　規定熱風(fēng)爐與井口的距離，主要是井下進(jìn)風(fēng)安全的需要。煙氣-空氣換熱器可能滲漏，因此熱風(fēng)道內應安裝一氧化碳檢測設施。

　　10.2 深熱礦井空氣調節

　　10.2.1 本條規定了深、熱礦井設置空調制冷設施的條件。

　　深、熱礦井制冷設施是保證人員安全生產(chǎn)、提高工作效率的保證。礦井風(fēng)量大，供冷時(shí)耗冷量巨大，應給予足夠的重視。井下空氣溫度是由原始巖溫、井下各種散熱和空氣自壓縮升溫等綜合因素決定的。豎井中的空氣在下降過(guò)程中溫度和壓力都在增加，當空氣在沿豎井向下流動(dòng)時(shí)，如果被壓縮，即使沒(méi)有其他的熱交換和水蒸氣的蒸發(fā)，由于勢能轉變?yōu)閮饶?，其溫度也?huì )升高。按照理論計算，對于干空氣，氣流向下流動(dòng)1000m，由于自壓縮引起的升溫約9.7℃。同樣條件，濕空氣自壓縮升溫約4℃～5℃，水自壓縮升溫約2.3℃。

　　對于一般礦井，能夠利用礦井通風(fēng)使作業(yè)面溫度降至小于或等于28℃的臨界深度約為2500m～3000m，超過(guò)這個(gè)深度，必須設置人工制冷系統才能滿(mǎn)足使用要求。

　　對于熱井，則根據井下通風(fēng)計算結果確定是否需要設置人工制冷系統。

　　10.2.2 本條規定了確定礦井制冷及空氣調節方式的原則。

　　礦井空氣調節方式有多種。從制冷空調設備安裝位置分，可以分為地面集中式空調系統、井下集中式空調系統或井上、井下聯(lián)合式空調系統。

　　地面設置制冷機房時(shí)，可以制備冷水、冷風(fēng)或冰送入井下，各有適用條件，根據工程情況確定。

　　冷水機組設在井下時(shí)，冷卻塔可以設在地面，此時(shí)冷凝熱直接排至大氣;也可以將冷卻塔設在井下，此時(shí)冷凝熱排至井下回風(fēng)道，間接地排至室外大氣。

　　制冷空調設備設在井下時(shí)，可以不制備冷凍水，而采用直接膨脹式空氣處理設備。直接膨脹式空氣處理設備可以采用水冷方式，也可以采用風(fēng)冷方式。采用風(fēng)冷冷凝器時(shí)，表面噴淋循環(huán)水增強傳熱效果。同時(shí)也可起到清洗冷凝器的效果。這種空調制冷方式較適用于井下局部空調系統。

　　從空氣處理上看，礦井空氣調節可以冷卻礦井進(jìn)風(fēng)、采區進(jìn)風(fēng)或作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)。冷卻礦井進(jìn)風(fēng)相當于全面空調，冷卻采區進(jìn)風(fēng)相當于局部空調，冷卻作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)相當于崗位空調。采用何種方式，還需要根據工程具體情況而定。

　　室外氣象條件對礦井空氣調節方式有較重要的影響。夏季室外空氣焓值高的地區，新風(fēng)負荷遠大于井下得熱量產(chǎn)生的冷負荷，這時(shí)采用地面制備冷風(fēng)的方式較經(jīng)濟。處理后的干冷空氣送入井下，有利于吸收井下的熱量及濕量。但送入工作面之前，空氣沿途吸收的熱量應視為無(wú)效熱損失。

　　礦體的規模越大，所需的冷空氣越多。當采場(chǎng)比較分散而且不斷向新的地點(diǎn)延伸時(shí)，采用并下局部空調的方式比較好。

　　采礦速度對空調制冷設備裝機容量的影響：采礦速度快時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)很大的瞬時(shí)熱負荷，但每生產(chǎn)一噸礦石時(shí)的總熱量會(huì )減少，這是因為在熱量放入空氣之前，巖壁已經(jīng)被覆蓋或隔絕了。所以采礦速度快時(shí)，空調制冷設備裝機容量大，但單位產(chǎn)能的制冷降溫費用會(huì )減少。

　　老礦井向下延伸開(kāi)采深層礦體時(shí)，由于受氣流通道面積小的限制，不太可能通過(guò)加大通風(fēng)量來(lái)降溫，這時(shí)對空調降溫的需求更為迫切。

　　礦井深度超過(guò)3000m時(shí)，采用地面制冰送入井下的制冷方式較經(jīng)濟。井下融冰制備冷凍水，一般采用噴水室制備冷風(fēng)。

　　10.2.3 本條是關(guān)于工作面或機電設備硐室送風(fēng)參數的確定。

　　井下每個(gè)工作面的通風(fēng)量由采礦專(zhuān)業(yè)提供。離開(kāi)工作面的空氣計算參數應滿(mǎn)足現行國家標準《金屬非金屬礦山安全規程》GB 16423的要求。

　　表12 采掘作業(yè)地點(diǎn)環(huán)境參數規定

　　國外井下熱環(huán)境標準一般采用干球溫度、濕球溫度、感覺(jué)溫度、等效溫度、相對濕度或者它們的組合來(lái)定義，一般認為，采掘工作面濕球溫度或相對濕度對人的影響更大。美國有一項研究表明，濕球溫度對勞動(dòng)的影響如下：

　　twb≤27℃時(shí)，工作效率100%;

　　27

　　29

　　twb>33℃，只能工作較短時(shí)間。

　　現行國家標準《金屬非金屬礦山安全規程》GB  16423暫未對作業(yè)地點(diǎn)相對濕度作出規定，但隨著(zhù)認識的深入，作業(yè)地點(diǎn)的相對濕度要求會(huì )逐步成為必要的設計參數。

　　10.2.4 本條是關(guān)于制冷設備容量的確定。

　　井下得熱量由采礦專(zhuān)業(yè)計算確定。一般包括：

　　(1)空氣自壓縮熱;

　　(2)井筒、巷道壁面散熱;

　　(3)采出的礦石散熱;

　　(4)礦石氧化放熱;

　　(5)采礦機電設備散熱;

　　(6)柴油機及尾氣散熱;

　　(7)照明散熱;

　　(8)人體散熱;

　　(9)地面溝糟熱水散熱;

　　(10)充填養護散熱。

　　有的熱源處于井下作業(yè)面下風(fēng)向，這部分散熱可不計入井下得熱量。井下巖石溫度按鉆探記錄數據由采礦專(zhuān)業(yè)提供有困難時(shí)用近似公式計算確定。

　　井下通風(fēng)系統一般為直流式，有條件時(shí)也可利用一部分循環(huán)風(fēng)，新風(fēng)冷負荷占制冷設備總容量的比例很大，尤其在炎熱地區。風(fēng)機、水泵等溫升引起的附加冷負荷也應計入制冷設備總容量?jì)取?/p>

　　10.2.5 本條是關(guān)于地面集中制備冷凍水或冷卻水時(shí)的原則規定。

　　1  送入井下的冷凍水供水溫度一般取3℃，回水溫度一般取18℃，溫差15℃。井下設高低壓換熱器時(shí)，二次水溫度一般為6℃/21℃。載冷劑采用乙二醇溶液時(shí)，一次側溫度一般取—3℃/12℃，二次水溫度取3℃/15℃。

　　2  受室外空氣濕球溫度的限制，冷卻水溫度一般不會(huì )低于30℃;受制冷機冷凝溫度的限制，冷卻水回水溫度一般不高于42℃，因此這里規定冷卻水供回水溫差不宜小于10℃。

　　3  由于設備的承壓?jiǎn)?wèn)題、高壓管道的成本問(wèn)題以及安全問(wèn)題，送入井下的冷凍水或冷卻水應設置減壓裝置，減壓裝置包括中間水池、減壓閥、高低壓換熱器、高低壓轉換器、水能回收裝置等。

　　4  井筒內安裝的管道過(guò)大時(shí)，會(huì )使得并筒直徑增加，從而增加了井筒造價(jià)。千米及以下深井水管承受的高壓大于10MPa以上，水管壁厚加大，則管徑過(guò)大，自重大，不便安裝。水管流速過(guò)高，管道又長(cháng)，消耗動(dòng)力過(guò)大，所以應限制流速。

　　10.2.6 本條規定了地面制冰供冷的適用條件。

　　冷負荷較大，輸送冷媒管徑過(guò)大，井內難以安裝時(shí)應采用制冰送入井下的供冷方式。礦井在3000m以下時(shí)，載冷劑管線(xiàn)壓力過(guò)大，難以保證安全。同時(shí)由于自壓縮熱的產(chǎn)生，水溫升高較大，冷量損失較多，這時(shí)宜采用制冰方式。

　　10.2.7 本條是關(guān)于冰輸送的規定。

　　自溜方式輸送冰，管道不承壓，但應有必要的折彎管段，防止冰塊對井下儲冰槽形成巨大的沖擊。

　　10.2.8 本條是關(guān)于采用氨壓縮制冷的規定。

　　10.2.9 本條是關(guān)于產(chǎn)生冷凝熱的設備在井下位置的規定。

　　產(chǎn)生冷凝熱的設備一般是指冷卻塔或風(fēng)冷冷凝器，這些設備安裝在井下時(shí)，冷凝熱排入回風(fēng)巷道，熱量才會(huì )被帶到地面上。井下排風(fēng)量是有限的，冷卻塔或風(fēng)冷冷凝器所需通風(fēng)量大于巷道排風(fēng)量時(shí)，會(huì )降低設備冷卻能力，影響制冷效果。

　　10.2.10 本條是關(guān)于冷凍水梯級用能的規定。

　　冷水梯級利用是指冷凍水先用于冷卻空氣，再用于生產(chǎn)作業(yè)。用冷水直接噴灑于新采出的礦石表面，通過(guò)井下排水帶走礦石的熱量，防止礦石散熱到空氣中，這部分用水可采用空氣處理機組的回水，而不宜直接采用冷凍水。

　　10.2.11 本條是關(guān)于空氣冷卻設備的規定。

　　10.2.12 本條是關(guān)于并下爆炸危險區域使用防爆型設備的規定，為強制性條文。

　　深熱礦井空氣調節目前在煤炭行業(yè)應用較多，按照國家安全生產(chǎn)監督管理局、國家煤礦安全監察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦安全規程》(2014年版)第四百四十四條的規定，有瓦斯產(chǎn)生的煤礦，設在翻車(chē)機硐室、采區進(jìn)風(fēng)巷、總回風(fēng)巷、主要回風(fēng)巷、采區回風(fēng)巷、工作面和工作面進(jìn)回風(fēng)巷的高低壓電機和電氣設備，都必須采用礦用防爆型。這些場(chǎng)所均屬于爆炸危險區域，因此本條規定井下爆炸危險區域使用的空調制冷設備應采用防爆型。這些場(chǎng)所一旦發(fā)生爆炸，后果將很?chē)乐?，因此本條作為強制性條文提出。

　　本條同樣適用于有爆炸危險的非煤礦山。