中 国 矿 业 科 技 文 汇 — ２０１３ 泥河铁矿深井热害防治技术方案研究 胡 军 生 安 徽 五 鑫 矿 业 开 发 有 限 公 司 ） （ 摘 ꢀ 要 ꢀ 泥 河 铁 矿 是 国 内 一 座 大 型 的 深 井 铁 矿 山 ， 在 开 发 建 设 中 存 在 着 深 井 地 热 等 技 术 难 题 。 在 介 绍 泥 河 铁 矿 概 况 及 设 计 方 案 的 基 础 上 ， 探 讨 研 究 了 泥 河 铁 矿 采 用 的 深 井 热 害 防 治 技 术 方 案 。 关 键 词 ꢀ 地 下 铁 矿 ꢀ 深 井 热 害 ꢀ 防 治 技 术 ꢀ ꢀ 泥 河 铁 矿 隶 属 安 徽 五 鑫 矿 业 开 发 有 限 公 司 ， 位 表 １ꢀ 矿 体 各 标 高 地 温 值 标 高 ／ ｍ 平 均 地 温 ／ ℃ 于 安 徽 省 庐 江 县 城 南 ２５ ｋｍ， 行 政 区 划 隶 属 庐 江 县 － － ６５０ ７０５ ３５ ６２ ± ２ ３６ ９６ ± ２ ３８ ２２ ± ２ ３９ ５２ ± ２ ４０ ８７ ± ２ ４２ １２ ± ２ ４３ ４３ ± ２ ４４ ７２ ± ２ ４６ １３ ± ２ ２ 泥 河 镇 管 辖 ， 矿 区 面 积 １２ ８７ ｋｍ 。 矿 区 地 表 较 平 坦 ， 标 高 多 在 ２４ ～ １９ ｍ。 本 地 区 属 亚 热 带 季 风 气 候 － ７６０ － － ８１５ ８７０ 区 ， 四 季 分 明 ， 降 雨 充 沛 ， 气 候 温 暖 湿 润 ， 平 均 气 温 １ ５ ８ ℃， 极 端 最 高 气 温 ４１ ３ ℃， 极 端 最 低 气 温 － ９２０ － ９７０ － １３ ７ ℃。 目 前 ， 该 矿 已 全 面 推 进 建 设 前 期 准 备 工 － １ ０２０ 作 ， 建 设 方 案 已 基 本 确 定 。 － １ ０７０ 泥 河 铁 矿 矿 床 是 由 １ 座 由 大 型 含 硫 磁 铁 矿 及 大 型 硫 铁 矿 、 中 型 硬 石 膏 矿 、 局 部 零 星 分 布 的 铅 锌 矿 体 － ７５０ ｍ为 充 填 水 平 ， － ６７０ ｍ 为 主 回 风 水 平 。 一 期 工 程 服 务 年 限 ３４ ａ。 组 成 的 多 矿 种 的 隐 伏 W 矿 床 。 W 矿 床 西 W 南 部 以 磁 . 铁 K 矿 为 Y1 设 1 计 采 4 用 对 . 角 式 C 通 风 系 N 统 ， 副 井 进 风 、 西 南 回 风 主 ， 中 部 以 石 膏 矿 为 主 ， 北 东 部 以 硫 铁 矿 为 主 。 泥 河 铁 矿 的 成 因 类 型 为 玢 岩 型 铁 、 硫 矿 床 。 磁 铁 矿 体 埋 藏 在 － ６００ ～ － １ ２００ ｍ 标 高 区 间 内 。 硫 铁 矿 体 赋 存 标 高 在 － ５００ ｍ 之 下 。 现 探 明 磁 铁 矿 石 资 源 储 量 为 １ ８ 亿 ｔ， 硫 铁 矿 石 资 源 储 量 为 １ ４ 亿 ｔ， 硬 石 膏 资 源 量 １ ３６０ 万 ｔ。 井 回 风 。 采 用 多 级 机 站 的 通 风 方 式 ， 井 下 设 ３ 级 机 站 。 新 鲜 风 流 自 副 井 进 入 井 下 ， 分 别 经 各 水 平 石 门 、 中 段 运 输 平 巷 、 无 轨 沿 脉 或 穿 脉 巷 道 、 天 井 联 络 道 、 天 井 进 入 需 风 工 作 面 ， 污 风 经 矿 块 回 风 天 井 、 回 风 平 ３ 巷 、 回 风 井 排 往 地 表 。 一 期 总 风 量 为 ３３２ ｍ ／ ｓ， 万 吨 ３ 耗 风 量 １ ５１ ｍ ／ ｓ。 二 期 总 风 量 按 万 吨 耗 风 量 指 标 ３ １ ꢀ 开 采 技 术 条 件 及 设 计 方 案 简 述 估 算 为 ９０６ ｍ ／ ｓ。 矿 床 工 程 地 质 条 件 为 中 等 类 型 ， 水 文 地 质 条 件 一 期 通 风 系 统 图 见 图 １。 1!"# Q=332 m /s 为 简 单 类 型 。 地 质 资 料 显 示 ， 泥 河 铁 矿 井 下 地 温 较 高 ， 矿 体 地 温 梯 度 为 ２ ２２ ℃ ／ １００ ｍ ～ ２ ９８ ℃ ／ １００ ｍ， 在 － ６００ ～ － １ ０７０ ｍ 标 高 时 已 形 成 热 害 。 另 外 矿 石 中 硫 化 物 氧 化 时 也 会 放 出 热 量 ， 增 加 井 巷 中 的 温 度 ， 进 一 步 加 剧 热 害 。 矿 体 各 标 高 地 温 值 见 表 １。 泥 河 铁 矿 设 计 采 用 “ 分 期 、 分 区 开 采 ” 。 矿 山 整 体 按 照 ６００ 万 ｔ／ ａ 规 划 ， 其 中 一 期 开 采 的 主 矿 体 为 3 3 1!+)# Q=332 m /s Ⅱ %&' Ⅱ%&' Ⅱ%&' Ⅱ%&' - 670m+),- 2 !()*# 1!()*# - - 750m./,- 810m01,- - 830m23,- - 850m45,- Ⅰ%&' -895m67,- - 930m89:,- － ８５０ ｍ 水 平 以 上 的 磁 铁 矿 体 ， 矿 体 开 采 长 度 约 ０ ９ - 990m;3+<,- ｋｍ， 建 设 规 模 ２２０ 万 ｔ／ ａ。 一 期 工 程 开 拓 系 统 主 要 图 １ꢀ 泥 河 铁 矿 一 期 通 风 系 统 —?@))A； —C))A； —DE)&； —)F 由 主 井 、 副 井 、 回 风 井 以 及 其 他 辅 助 工 程 组 成 ， 采 用 “ 阶 段 空 场 嗣 后 充 填 采 矿 法 ” 采 矿 。 其 中 ， 井 下 － ８５０ ｍ 水 平 为 运 输 水 平 ， － ８３０ ｍ为 出 矿 水 平 ， 胡 军 生 （ １９７２— ） ， 高 级 工 程 师 ， ２３１５６１ 安 徽 省 庐 江 县 泥 河 镇 。 · ６１５· ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 中 国 矿 业 科 技 文 汇 — ２０１３ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２ ꢀ 泥 河 铁 矿 热 害 分 析 根 据 地 质 报 告 提 供 的 钻 孔 测 温 资 料 分 析 ， 泥 河 参 数 和 井 下 气 象 条 件 特 点 ， 初 步 估 算 本 矿 井 采 掘 工 作 面 最 热 时 间 为 每 年 的 ５ 月 至 ９ 月 ， 共 ５ 个 月 。 实 际 运 行 时 间 可 结 合 井 下 采 掘 工 作 面 气 温 变 化 灵 活 掌 握 。 铁 矿 一 期 开 采 主 要 工 作 水 平 岩 温 将 达 到 ４０ ℃左 右 。 结 合 本 矿 设 计 开 采 机 械 化 程 度 较 高 、 采 掘 工 作 面 装 机 功 率 大 等 情 况 ， 井 下 一 期 开 采 中 将 出 现 热 害 。 经 分 析 ， 本 矿 热 害 致 热 因 素 按 其 影 响 程 度 的 大 小 分 别 为 ： 岩 热 、 压 缩 热 、 氧 化 热 、 机 电 设 备 散 热 和 人 体 散 热 ， 局 部 可 能 存 在 热 水 散 热 。 矿 井 致 热 因 素 主 要 是 岩 热 、 压 缩 热 、 机 电 设 备 散 热 和 氧 化 散 热 。 部 分 柴 油 机 散 热 、 爆 破 散 热 可 直 接 排 入 回 风 巷 。 （ ３） 降 温 区 域 的 确 定 。 根 据 本 矿 的 特 点 ， 结 合 井 下 工 程 设 计 方 案 及 井 建 、 采 掘 作 业 计 划 和 气 象 预 测 结 果 等 ， 矿 井 井 下 各 采 、 掘 工 作 面 均 需 采 取 降 温 措 施 。 矿 井 降 温 的 范 围 选 择 一 般 有 ２ 种 ： 一 是 通 过 对 井 筒 入 风 或 降 温 区 域 入 风 进 行 降 温 达 到 对 全 矿 井 的 降 温 或 区 域 降 温 ， 该 方 法 特 点 可 以 实 现 全 矿 井 降 温 或 区 域 降 温 ， 但 消 耗 冷 负 荷 极 大 ， 降 温 位 置 效 率 较 低 。 另 一 种 是 主 要 针 对 工 作 面 降 温 ， 该 方 法 的 特 点 是 降 温 幅 度 大 ， 降 温 位 置 效 率 高 ， 消 耗 冷 负 荷 较 少 。 结 合 国 内 外 矿 井 降 温 经 验 和 本 矿 特 点 综 合 分 析 ， 泥 河 铁 矿 采 用 工 作 面 降 温 。 参 照 《 煤 炭 资 源 地 质 勘 探 规 范 》 ， 本 矿 开 采 水 平 标 高 在 － ８５０ ｍ 以 上 ， 原 始 岩 温 均 超 过 ３７ ℃， 属 二 级 热 害 区 。 根 据 《 中 华 人 民 共 和 国 矿 山 安 全 法 实 施 条 例 》 第 二 十 二 条 规 定 ： 井 下 作 业 地 点 的 空 气 温 度 不 得 超 过 ２８ ℃， 超 过 时 必 须 采 取 降 温 措 施 。 按 国 内 外 高 温 热 害 矿 井 生 产 情 况 统 计 ， 如 不 采 取 降 温 措 施 ， 采 掘 工 作 面 效 率 将 下 降 ３０％ 以 上 ， 对 矿 井 生 产 不 利 。 同 时 一 线 工 人 的 热 害 疾 病 ， 如 湿 疹 、 关 节 炎 、 心 动 过 速 等 的 发 病 率 将 达 ９０％ 以 上 ， 严 重 者 会 出 现 中 暑 昏 倒 。 另 外 ， 因 高 温 热 害 需 将 采 掘 工 作 面 工 作 人 员 时 间 缩 短 ， 因 此 ， 需 增 加 采 掘 工 作 面 生 产 技 术 人 员 ， 增 加 了 劳 动 力 成 本 ， 同 时 因 高 温 热 害 所 ３ ２ꢀ 热 害 防 治 技 术 方 案 根 据 国 内 外 矿 井 热 害 防 治 经 验 ， 对 于 气 温 超 限 矿 井 ， 应 采 取 综 合 治 理 措 施 。 当 通 风 或 其 他 降 温 措 施 不 经 济 ， 或 不 能 将 开 采 范 围 内 主 要 作 业 地 点 的 气 温 降 低 到 允 许 最 高 值 时 ， 应 采 取 机 械 制 冷 降 温 措 施 。 按 照 工 作 面 通 过 风 速 为 ０ ７ ｍ／ ｓ， 地 面 气 温 分 别 为 １０ ℃、 １６ ℃、 ３６ ℃， 以 及 工 作 面 通 过 风 速 为 WWW.KY114.CN 引 起 的 劳 保 、 医 疗 费 支 出 大 大 增 加 ， 因 此 ， 采 取 降 温 措 施 虽 然 增 加 了 投 资 和 运 行 成 本 ， 但 对 提 高 生 产 效 率 ， 减 少 人 力 资 源 成 本 和 劳 保 医 疗 支 出 是 有 利 的 。 泥 河 铁 矿 属 深 井 高 地 热 型 铁 矿 。 深 井 热 害 防 治 工 作 是 影 响 泥 河 铁 矿 生 产 建 设 的 关 键 因 素 之 一 。 在 开 采 设 计 中 ， 需 要 结 合 矿 山 的 整 体 开 采 设 计 方 案 ， 选 择 一 个 有 效 、 合 理 的 深 井 施 工 及 开 采 热 害 防 治 技 术 方 案 ， 以 保 证 井 下 生 产 安 全 、 人 员 身 体 健 康 、 提 高 工 作 效 率 。 １ ｍ／ ｓ、 地 面 气 温 为 １０ ℃的 ４ 种 情 况 ， 对 井 下 各 水 平 通 风 降 温 效 果 进 行 预 测 ， 得 出 以 下 结 论 。 （ １） 地 表 室 外 空 气 温 度 的 变 化 只 对 井 筒 、 副 井 联 络 巷 及 沿 脉 巷 影 响 较 大 ， 但 对 穿 脉 巷 及 掘 进 工 作 面 影 响 较 小 。 （ ２） 在 地 面 温 度 为 １０ ℃， 风 速 分 别 为 ０ ７ ｍ／ ｓ、 １ ｍ／ ｓ 的 工 况 情 况 下 ， 井 下 穿 脉 巷 以 后 的 环 境 温 度 仍 然 超 出 劳 动 安 全 卫 生 标 准 要 求 。 同 时 ， 井 下 穿 脉 巷 之 后 的 工 作 面 也 是 井 下 人 员 最 集 中 的 工 作 场 所 。 综 上 所 述 ， 按 我 国 现 行 法 规 ， 根 据 以 上 预 测 结 果 ， 泥 河 铁 矿 井 下 各 采 掘 工 作 面 气 温 较 高 ， 属 必 须 治 理 区 域 。 （ ３） 通 过 计 算 分 析 ， 单 纯 通 过 增 加 工 作 面 风 速 、 风 量 对 采 掘 工 作 面 降 温 作 用 不 大 。 泥 河 铁 矿 井 下 高 温 环 境 需 采 取 机 械 制 冷 方 式 降 温 。 以 － ８５０ ｍ 为 例 ， 井 下 风 流 温 升 预 测 如 图 ２。 ３ ꢀ 泥 河 铁 矿 深 井 施 工 及 开 采 热 害 防 治 技 术 初 步 方 案 ３  １ꢀ 设 计 原 则 因 此 ， 泥 河 铁 矿 井 下 热 害 治 理 方 案 采 用 非 机 械 制 冷 降 温 和 机 械 制 冷 降 温 相 结 合 的 综 合 治 理 方 案 。 同 时 ， 考 虑 到 泥 河 铁 矿 的 实 际 情 况 ， 应 当 将 基 建 期 的 制 冷 方 案 和 永 久 的 制 冷 方 案 有 机 的 结 合 到 一 期 ， 既 满 足 矿 山 深 井 基 建 和 开 采 不 同 时 期 的 需 要 ， 又 做 到 经 济 合 理 避 免 工 程 浪 费 。 （ １） 空 调 标 准 。 按 照 《 中 华 人 民 共 和 国 矿 山 安 全 法 实 施 条 例 》 第 二 十 二 条 规 定 ： 井 下 作 业 地 点 的 空 气 温 度 不 得 超 过 ２８ ℃； 超 过 时 ， 应 当 采 取 降 温 或 者 其 他 防 护 措 施 。 根 据 以 上 规 定 ， 确 定 本 矿 采 用 干 球 温 度 ２８ ℃作 为 采 掘 工 作 面 的 空 调 标 准 温 度 。 （ ２） 年 降 温 时 间 的 确 定 ： 根 据 该 矿 区 地 面 气 象 · ６１６· ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 安 全 与 环 保 ꢀ 降 温 措 施 或 个 体 防 护 。 如 ： 冰 块 冷 却 风 流 、 压 缩 空 气 制 冷 、 移 动 式 制 冷 机 等 。 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 3 ３ ２ １ ４ꢀ 矿 井 水 疏 堵 措 施 由 于 岩 温 较 高 ， 矿 井 水 温 必 然 也 相 对 较 高 ， 在 矿 井 采 掘 过 程 中 疏 水 线 路 尽 量 沿 回 风 巷 道 布 置 ， 在 进 风 巷 中 对 水 沟 设 盖 板 或 通 过 管 路 排 放 。 ３ ２ １ ５ꢀ 其 他 措 施 /01234567 2 1 4 （ （ １） 巷 道 支 护 采 用 锚 喷 支 护 ， 以 减 少 围 岩 散 热 。 ２） 热 水 管 、 主 要 压 风 管 等 尽 量 沿 回 风 巷 布 置 。 （ ３） 所 有 水 沟 均 设 盖 板 。 ! " !# !$ %!& )*+ ,*+ '( -. （ ４） 个 别 热 害 严 重 的 区 段 ， 短 时 作 业 人 员 可 采 图 ２ꢀ －８５０ ｍ 井 下 风 流 温 升 预 测 取 个 体 防 护 措 施 。 １ ３ — ０ ７ ｍ／ ｓ 风 速 、１０ ℃进 风 工 况 ；２— ０ ７ ｍ／ ｓ 风 速 、１６ ℃进 风 工 况 ； — ０ ７ ｍ／ ｓ 风 速 、 ３６ ℃ 进 风 工 况 ； ４— １ ｍ／ ｓ 风 速 、 １０ ℃ 进 风 工 况 ３  ２ ２ꢀ 机 械 制 冷 降 温 技 术 方 案 比 较 目 前 ， 国 内 外 矿 井 降 温 工 程 技 术 方 案 按 载 冷 介 ３ ３  ２ １ꢀ 非 机 械 制 冷 降 温 治 理 措 施 质 不 同 分 类 ， 主 要 有 以 下 方 案 。  ２ １ １ꢀ 建 设 方 案 设 计 优 化 措 施 ３  ２ ２ １ꢀ 人 工 制 冷 水 降 温 技 术 方 案 （ １） 矿 井 采 用 竖 井 开 拓 。 副 井 各 水 平 石 门 尽 量 从 ２０ 世 纪 ７０ 年 代 ， 人 工 制 冷 水 降 温 技 术 开 始 缩 短 ， 使 进 风 井 尽 量 靠 近 采 场 ， 以 减 少 围 岩 对 风 流 的 加 热 时 间 。 迅 速 发 展 ， 使 用 越 来 越 广 泛 、 越 来 越 成 熟 。 该 种 降 温 技 术 已 经 成 为 矿 井 降 温 的 主 要 手 段 。 该 种 矿 井 降 温 技 术 主 要 有 ： 井 下 集 中 式 、 地 面 集 中 式 、 井 下 地 面 联 合 集 中 式 、 分 散 式 。 国 际 公 认 的 实 践 表 明 ： 负 荷 小 于 （ （ ２） 采 场 工 作 面 采 用 后 退 式 开 采 。 ３） 提 高 采 场 生 产 能 力 ， 结 合 采 掘 生 产 计 划 ， 实 现 “ 强 掘 强 采 强 充 ” ， 尽 量 缩 短 井 下 同 时 作 业 的 工 作 面 长 度 。 ２ ＭＷ 的 矿 井 ， 以 采 用 分 散 式 最 优 ； 负 荷 大 于 ２ ＭＷ WWW.KY114.CN 的 矿 井 ， 才 采 用 集 中 式 。 集 中 式 又 分 为 ３ 种 型 式 ： 其 （ ４） 巷 道 断 面 应 及 时 锚 喷 支 护 ， 以 减 少 围 岩 散 中 ， 地 面 集 中 式 系 统 费 用 最 低 ， 井 上 、 下 联 合 集 中 系 热 。 统 费 用 次 之 ， 而 以 井 下 集 中 式 系 统 最 高 。 （ ５） 主 要 巷 道 及 采 场 布 置 尽 量 避 开 局 部 地 热 异 通 过 对 淮 南 煤 田 丁 集 、 谢 桥 、 朱 集 等 矿 考 察 ， 其 所 进 行 的 矿 井 降 温 方 案 的 经 济 技 术 比 较 表 明 ， 地 面 集 中 式 系 统 的 总 费 用 也 是 最 小 的 （ 没 有 考 虑 井 上 下 联 合 集 中 方 案 ） 。 上 述 案 例 基 本 可 以 说 明 ， 在 经 济 上 地 面 集 中 式 和 井 上 下 联 合 集 中 式 具 有 其 优 越 性 ； 而 在 技 术 上 ３ 种 集 中 式 系 统 各 有 千 秋 ： 井 下 集 中 式 系 统 的 致 命 弱 点 是 冷 凝 热 排 放 困 难 ； 地 面 集 中 式 和 井 上 下 联 合 集 中 式 系 统 必 须 使 用 高 低 压 转 换 设 备 ， 此 设 备 在 冷 冻 水 转 换 过 程 中 会 产 生 ３ ～ ４ ℃ 的 温 度 跃 升 。 常 区 和 可 能 的 热 水 涌 出 点 。 ３  ２ １ ２ꢀ 通 风 系 统 及 通 风 管 理 措 施 （ １） 选 择 较 大 的 矿 井 总 风 量 ， 使 得 矿 井 进 风 流 的 温 升 较 小 。 （ ２） 对 有 较 大 散 热 量 的 机 电 设 备 硐 室 等 均 采 用 独 立 通 风 ， 以 减 少 其 对 进 风 流 的 加 热 。 （ （ ３） 进 风 流 尽 量 沿 散 热 小 的 巷 道 流 动 。 ４） 尽 量 控 制 井 下 作 业 面 ， 缩 短 进 风 巷 道 的 长 度 。 （ （ （ （ ５） 尽 量 减 少 采 空 区 的 漏 风 ， 及 时 封 闭 采 空 区 。 ６） 加 强 通 风 管 理 ， 保 证 作 业 地 点 的 风 速 合 理 。 ７） 合 理 设 置 通 风 设 施 ， 尽 量 形 成 均 压 通 风 。 ８） 选 用 新 型 局 部 通 风 机 ， 以 减 少 风 流 通 过 局 针 对 井 下 系 统 的 冷 凝 热 排 放 问 题 和 地 面 系 统 高 低 压 转 换 的 温 度 跃 升 问 题 ， 各 国 研 究 机 构 都 在 进 行 不 懈 努 力 。 井 下 系 统 的 冷 凝 热 排 放 ， 经 历 过 用 井 下 回 风 流 排 热 到 井 下 回 风 流 加 喷 淋 水 到 利 用 地 面 冷 却 塔 排 热 的 过 程 。 地 面 系 统 的 高 低 压 转 换 器 ， 则 经 历 了 储 水 池 、 降 压 阀 、 高 低 压 换 热 器 到 高 低 压 转 换 器 ， 其 转 变 的 过 程 实 际 上 是 尽 可 能 地 消 除 高 低 压 转 换 器 温 度 跃 升 的 过 程 。 虽 然 人 工 制 冷 水 降 温 技 术 存 在 上 部 通 风 机 的 温 升 。 ３  ２ １ ３ꢀ 局 部 降 温 措 施 根 据 现 场 实 际 情 况 ， 对 矿 井 降 温 系 统 难 以 达 到 或 极 不 经 济 ， 而 工 作 人 数 很 少 的 少 量 地 点 ， 采 取 局 部 · ６１７· ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 中 国 矿 业 科 技 文 汇 — ２０１３ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 述 有 待 进 一 步 完 善 的 问 题 ， 但 经 历 了 几 十 年 的 实 践 ， 该 项 降 温 技 术 已 经 是 一 种 比 较 成 熟 的 矿 井 降 温 技 术 ， 是 矿 井 降 温 技 术 的 主 流 ， 其 他 研 究 只 是 对 该 项 降 温 技 术 的 完 善 。 媒 水 管 道 沿 途 冷 损 后 井 下 降 温 总 制 冷 负 荷 约 为 １４ ＭＷ。 国 际 公 认 的 实 践 表 明 ： 制 冷 负 荷 小 于 ２ ＭＷ 的 矿 井 适 合 采 用 分 散 式 制 冷 ， 负 荷 大 于 ２ ＭＷ 的 矿 井 适 合 采 用 集 中 式 制 冷 。 显 然 泥 河 铁 矿 降 温 适 合 采 用 集 中 式 制 冷 系 统 。 经 比 较 ， 地 面 集 中 式 制 冷 系 统 在 制 冷 效 率 、 投 资 及 运 行 费 用 方 面 比 井 下 集 中 式 优 势 明 显 ， 故 确 定 泥 河 铁 矿 井 下 降 温 制 冷 系 统 采 用 地 面 集 中 式 。 ３  ２ ２ ２ꢀ 人 工 制 冰 降 温 技 术 方 案 冰 冷 却 降 温 系 统 与 水 冷 却 降 温 系 统 不 同 之 处 ： （ １） 冰 冷 却 降 温 系 统 主 要 是 利 用 冰 的 融 化 潜 热 降 湿 ， 获 得 相 同 冷 量 所 需 的 冰 量 仅 为 水 冷 系 统 水 量 的 １ ／ ４ ～ １ ／ ５。 ３ ３ １ꢀ 制 冷 降 温 系 统 技 术 方 案 （ ２） 冰 冷 却 系 统 是 通 过 冰 与 水 直 接 接 触 换 热 ， 在 井 口 地 表 建 设 ３ 套 ４ ６６８ ｋＷ 制 冷 单 元 ， 满 足 一 期 降 温 需 要 。 制 冷 机 组 寿 命 一 般 为 ２５ ａ， 对 二 期 建 设 时 是 另 建 地 面 制 冷 机 房 还 是 在 原 机 房 内 更 新 制 冷 机 组 ， 届 时 再 做 讨 论 。 每 个 制 冷 单 元 由 ２ 台 冷 水 机 串 联 ， 形 成 ２ 级 制 冷 。 一 次 冷 冻 水 经 地 面 制 冷 机 房 的 一 次 循 环 泵 送 至 井 下 降 温 硐 室 ， 经 高 低 压 换 热 器 将 冷 量 转 移 给 二 次 冷 冻 水 ， 再 由 降 温 硐 室 内 的 二 次 冷 冻 水 循 环 泵 将 冷 水 送 至 各 水 平 空 冷 器 对 工 作 场 所 降 温 。 换 热 效 率 高 ， 可 获 得 １ ℃左 右 的 低 温 冷 水 ， 送 入 空 冷 器 的 水 量 相 应 减 少 ， 减 少 了 水 泵 的 输 送 能 耗 。 南 非 某 矿 山 研 究 机 构 的 试 验 研 究 表 明 ， 井 下 热 负 荷 为 ２５ ＭＷ 的 矿 井 降 温 系 统 ， 采 用 冰 冷 却 降 温 系 统 ， 水 泵 的 输 送 能 耗 仅 为 水 冷 系 统 的 ２１％ 左 右 。 （ ３） 与 输 送 系 统 能 耗 低 相 反 ， 由 于 制 冰 系 统 要 求 制 冷 机 蒸 发 温 度 低 ， 其 制 冷 能 耗 较 制 冷 水 系 统 高 １ ～ ２ 倍 ， 甚 至 ３ 倍 （ 针 对 某 些 制 冰 温 度 为 － ２５ ℃ 及 以 下 制 冰 机 ） 。 综 合 制 冷 、 输 送 能 耗 高 低 取 决 于 输 送 环 节 冷 量 损 失 及 输 送 距 离 ， 理 论 计 算 及 实 践 （ 南 非 金 矿 ） 均 表 明 ： 就 系 统 能 耗 而 言 ， 矿 井 深 度 约 －３ ０００ ｍ以 下 ， 冰 系 统 低 ； －３ ０００ ｍ 以 上 ， 水 系 统 低 。 井 下 降 温 硐 室 布 置 在 － ７５０ ｍ 水 平 石 门 巷 附 近 ， 兼 顾 － ８５０ ｍ 和 － ７５０ ｍ ２ 个 中 段 开 采 。 根 据 设 备 外 形 尺 寸 计 算 ， 降 温 硐 室 宽 ６ ｍ， 长 约 １１０ ｍ。 降 温 系 统 ２ 条 ＤＮ３５０ 冷 媒 水 管 道 由 副 井 井 筒 进 入 到 WWW.KY114.CN （ ４） 冰 冷 却 降 温 系 统 由 制 冰 、 输 冰 和 融 冰 ３ 个 井 下 降 温 硐 室 。 － ８５０ ｍ 水 平 降 温 空 冷 器 布 置 在 Ⅰ 级 机 站 风 机 出 口 ； 其 他 各 层 面 工 作 面 空 冷 器 布 置 在 通 风 局 扇 出 口 。 环 节 组 成 。 正 是 由 于 这 ３ 个 环 节 还 处 在 研 究 探 讨 过 程 中 ， 使 得 冰 冷 却 降 温 系 统 还 没 能 得 到 广 泛 应 用 。 目 前 ， 冰 的 制 备 不 是 制 约 该 项 技 术 的 问 题 ， 国 内 外 都 有 制 造 大 型 制 冰 机 的 能 力 ， 可 以 制 备 各 种 形 状 、 规 格 的 冰 。 但 是 冰 的 输 送 和 融 化 技 术 目 前 还 不 很 成 熟 。 南 非 金 矿 工 业 性 试 验 的 输 冰 量 仅 能 满 足 ５ ＭＷ 以 下 的 热 害 矿 井 降 温 。 ３ ３ ２ꢀ 矿 井 基 建 期 临 时 降 温 技 术 方 案 在 基 建 期 井 下 通 风 设 备 没 有 安 装 完 成 和 降 温 系 统 投 运 之 前 ， 应 考 虑 在 井 巷 工 程 施 工 时 采 取 临 时 降 温 方 案 。 在 泥 河 铁 矿 凿 井 期 开 始 建 设 地 面 制 冷 机 房 ， 先 安 装 １ 个 制 冷 单 元 及 配 套 设 备 、 采 购 井 下 一 级 机 站 空 冷 器 ， 在 地 面 组 成 临 时 降 温 系 统 。 基 建 期 采 用 地 面 集 中 制 冷 ， 在 地 面 送 风 机 出 口 安 装 空 冷 器 ， 将 空 气 温 度 降 至 ２１ ℃、 湿 度 达 到 ９９％ 后 ， 通 过 保 温 风 筒 将 冷 空 气 送 至 井 下 掘 进 工 作 面 降 温 。 井 巷 工 程 具 备 条 件 后 ， 及 时 组 织 安 装 井 筒 降 温 管 道 和 降 温 硐 室 设 备 ， 使 永 久 降 温 系 统 在 井 建 后 期 尽 早 投 运 。 ３  ２ ２ ３ꢀ 空 气 压 缩 式 制 冷 技 术 方 案 在 产 生 相 同 制 冷 量 的 情 况 下 ， 空 气 压 缩 式 制 冷 系 统 需 要 较 庞 大 的 装 置 ， 并 且 单 位 制 冷 量 的 投 资 和 年 运 行 费 用 大 。 因 此 ， 全 矿 井 采 用 空 气 压 缩 式 制 冷 系 统 降 温 的 矿 井 屈 指 可 数 ， 有 关 系 统 完 善 性 研 究 也 止 步 不 前 。 ３  ３ꢀ 泥 河 铁 矿 井 下 制 冷 降 温 技 术 方 案 通 过 以 上 论 述 和 初 步 比 较 ， 确 定 泥 河 铁 矿 矿 井 此 方 案 地 面 制 冷 是 利 用 永 久 制 冷 设 备 ， 提 前 安 装 使 用 ， 不 存 在 重 复 投 资 ， 且 建 井 初 期 具 备 建 设 地 面 制 冷 机 临 时 供 冷 条 件 。 降 温 系 统 采 用 人 工 制 冷 水 降 温 技 术 方 案 ， 通 过 机 械 制 冷 方 式 调 节 矿 井 井 下 送 风 温 、 湿 度 ， 达 到 改 善 作 业 地 点 气 象 条 件 符 合 要 求 的 目 标 。 ４ꢀ 结 ꢀ 语 泥 河 铁 矿 开 采 强 度 大 、 井 筒 深 度 约 １ ０００ ｍ， 经 计 算 井 下 所 需 降 温 冷 负 荷 预 计 约 １２ ＭＷ， 考 虑 到 冷 泥 河 铁 矿 是 我 国 近 年 来 新 探 明 的 一 座 大 型 深 井 （ 下 转 第 ６３０ 页 ） · ６１８·