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，然后與未經加熱的新風混合，混風送入井下的方式，加熱后空氣溫度一般控制在30℃～50℃，混風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，二是為了維持開采面一定的環境溫度，保障工人的生產條件。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，主要出于經濟及安全方面的考慮。取值過低，會使加熱設備型號偏大，但供暖保障率高;取值過高，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;斜井路面結冰會使路面打滑，行車、行人均不安全，因此提升井或斜井進風時室外計算溫度取值較低。

　　2 平硐或專用進風井危險較小，保障率可適當降低。

　　10.1.3 本條規定了礦井通風量及其計算參數。

　　礦井通風量由采礦專業提供。確定工況后，才能由體積流量換算為質量流量，才能確定加熱設備加熱量。通風標準工況為：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，技術上成熟。缺水地區在技術經濟比較合理的條件下，可采用燃煤型熱風爐(設有空氣-煙氣熱交換器)，但風道內應設一氧化碳濃度檢測報警裝置。在條件具備且技術經濟合理時，可采用天然氣直燃型空氣加熱器，風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流阻力的規定。

　　空氣加熱器可設在熱風機組內，加熱部分新風送入井筒內，與未經加熱的新風混合，混風進入井下;空氣加熱器也可直接安裝在井口下進風道內，利用礦井通風機提供熱風流通動力，此時的空氣加熱器的風流阻力不宜大于50Pa。

　　10.1.6 本條規定了風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，電動機工作條件較好。軸流風機一般與電機直聯，電機處在氣流中，因此軸流風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，空氣的體積流量發生了較大的變化，按照這個工作條件選用風機，選出的風機規格號偏大，偏于安全，因此離心風機宜布置在空氣加熱器后。

　　2 軸流風機直聯傳動時效率較高，因此風機與電機宜直聯傳動。

　　10.1.7 本條是關于井筒保溫送風溫度的規定。

　　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越大，相應熱風溫度的要求是越來越低。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，熱風逸散的可能性越大，因此對送入井口房的風溫作出了規定。

　　10.1.8 本條是關于熱風口位置的規定。

　　從人的舒適性以及防止熱風逸散損失考慮，作出了本條規定。

　　10.1.10 本條是關于空氣加熱器熱媒參數的規定。

　　礦井進風均為直流風，熱媒溫度維持在一定水平上才能保證加熱效果。

　　10.1.12 本條是關于空氣加熱器設防凍設施的規定。

　　礦井進風均為直流風，易發生凍結現象，故特別作出本條規定。

　　10.1.13 本條是關于燃煤型熱風爐的適用條件及設計規定。

　　燃煤型熱風爐采用煙氣-空氣換熱器加熱井下送風，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。但在特殊場合，如遠離主工業場地、供暖負荷較小或缺水地區、供水困難的井下送風系統，可采用燃煤型熱風爐供暖。

　　規定熱風爐與井口的距離，主要是井下進風安全的需要。煙氣-空氣換熱器可能滲漏，因此熱風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、提高工作效率的保證。礦井風量大，供冷時耗冷量巨大，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程中溫度和壓力都在增加，當空氣在沿豎井向下流動時，如果被壓縮，即使沒有其他的熱交換和水蒸氣的蒸發，由于勢能轉變為內能，其溫度也會升高。按照理論計算，對于干空氣，氣流向下流動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，能夠利用礦井通風使作業面溫度降至小于或等于28℃的臨界深度約為2500m～3000m，超過這個深度，必須設置人工制冷系統才能滿足使用要求。

　　對于熱井，則根據井下通風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、井下聯合式空調系統。

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

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

　　制冷空調設備設在井下時，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，也可以采用風冷方式。采用風冷冷凝器時，表面噴淋循環水增強傳熱效果。同時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風、采區進風或作業地點進風。冷卻礦井進風相當于全面空調，冷卻采區進風相當于局部空調，冷卻作業地點進風相當于崗位空調。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，新風負荷遠大于井下得熱量產生的冷負荷，這時采用地面制備冷風的方式較經濟。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效熱損失。

　　礦體的規模越大，所需的冷空氣越多。當采場比較分散而且不斷向新的地點延伸時，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，會產生一個很大的瞬時熱負荷，但每生產一噸礦石時的總熱量會減少，這是因為在熱量放入空氣之前，巖壁已經被覆蓋或隔絕了。所以采礦速度快時，空調制冷設備裝機容量大，但單位產能的制冷降溫費用會減少。

　　老礦井向下延伸開采深層礦體時，由于受氣流通道面積小的限制，不太可能通過加大通風量來降溫，這時對空調降溫的需求更為迫切。

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

　　10.2.3 本條是關于工作面或機電設備硐室送風參數的確定。

　　井下每個工作面的通風量由采礦專業提供。離開工作面的空氣計算參數應滿足現行國家標準《金屬非金屬礦山安全規程》GB 16423的要求。

　　表12 采掘作業地點環境參數規定

　　國外井下熱環境標準一般采用干球溫度、濕球溫度、感覺溫度、等效溫度、相對濕度或者它們的組合來定義，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，濕球溫度對勞動的影響如下：

　　twb≤27℃時，工作效率100%;

　　27

　　29

　　twb>33℃，只能工作較短時間。

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

　　10.2.4 本條是關于制冷設備容量的確定。

　　井下得熱量由采礦專業計算確定。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面下風向，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業提供有困難時用近似公式計算確定。

　　井下通風系統一般為直流式，有條件時也可利用一部分循環風，新風冷負荷占制冷設備總容量的比例很大，尤其在炎熱地區。風機、水泵等溫升引起的附加冷負荷也應計入制冷設備總容量內。

　　10.2.5 本條是關于地面集中制備冷凍水或冷卻水時的原則規定。

　　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，二次水溫度一般為6℃/21℃。載冷劑采用乙二醇溶液時，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  由于設備的承壓問題、高壓管道的成本問題以及安全問題，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大時，會使得并筒直徑增加，從而增加了井筒造價。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，則管徑過大，自重大，不便安裝。水管流速過高，管道又長，消耗動力過大，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，輸送冷媒管徑過大，井內難以安裝時應采用制冰送入井下的供冷方式。礦井在3000m以下時，載冷劑管線壓力過大，難以保證安全。同時由于自壓縮熱的產生，水溫升高較大，冷量損失較多，這時宜采用制冰方式。

　　10.2.7 本條是關于冰輸送的規定。

　　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 本條是關于采用氨壓縮制冷的規定。

　　10.2.9 本條是關于產生冷凝熱的設備在井下位置的規定。

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

　　10.2.10 本條是關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，再用于生產作業。用冷水直接噴灑于新采出的礦石表面，通過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 本條是關于空氣冷卻設備的規定。

　　10.2.12 本條是關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應用較多，按照國家安全生產監督管理局、國家煤礦安全監察局聯合發布的《煤礦安全規程》(2014年版)第四百四十四條的規定，有瓦斯產生的煤礦，設在翻車機硐室、采區進風巷、總回風巷、主要回風巷、采區回風巷、工作面和工作面進回風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。這些場所一旦發生爆炸，后果將很嚴重，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。