1、HEMS降温系统研发及深井热害控制对策中国矿业大学中国矿业大学(北京北京)徐州矿务集团有限公司徐州矿务集团有限公司二二七年十一月七年十一月何何 满满 潮潮 教授教授 国家重点基础研究发展计划国家重点基础研究发展计划(973计划计划)(2006CB202200)资助资助 教育部科学技术研究重大项目教育部科学技术研究重大项目(10405)资助资助教育部教育部“长江学者和创新团队发展计划长江学者和创新团队发展计划”(IRT0656)资助资助 汇 报 提 纲一、研究背景及问题提出二、国内外深井降温研究现状三、HEMS降温系统研发与设计四、系统试验及运行效果五、国内外技术对比六、主要结论一、研究背景及问
2、题提出1 深部开采现状u深部煤炭资源将在我国能源结构中占主导地位F我国煤炭产量已达 21.9亿t(2005年)F在一次能源结构中 占70%数据源自国家发改委能源所（数据源自国家发改委能源所（2006）u根据预测，今后50年煤炭仍然是主体能源 年度年度所占比例，所占比例，%2000200520152050煤炭产量，亿煤炭产量，亿t t年度年度2000200520152050煤炭占一次能源结构的比例煤炭产量及预测数据源自中国煤炭工业协会（数据源自中国煤炭工业协会（2005）u浅部煤炭资源越来越少，深部煤炭资源将是我国未来的主体能源资源量，万亿资源量，万亿t深度深度，m已采资源量已采资源量-600-
3、1000-1500-2000未采资源量未采资源量1.341.37地表地表0.51.01.51.461.40数据源自第三次全国煤炭资源预测和评价（数据源自第三次全国煤炭资源预测和评价（1997）日本日本波兰波兰中国中国深度，深度，m-600-1000-1500-2000-4000地表地表俄罗斯俄罗斯德国德国印度印度英国英国南非南非11251200155014002400130038001100金金矿矿金金矿矿铁铁矿矿煤煤矿矿煤煤矿矿煤煤矿矿煤煤矿矿煤煤矿矿数据源自文献检索（数据源自文献检索（2006）前苏联(1983)前西德(1984)美国(1985)波兰(1987)加拿大(1997)南非(19
4、98，1.38亿美元)2 深部开采是人类的必然选择u随着开采深度增加，工程灾害程度加剧，灾害频度提高，安全形势极差，主要表现为:F瓦斯涌出爆炸成灾F地温升高，作业环境恶化F岩爆频率和强度明显增加 F采场矿压显现剧烈F巷道围岩变形量大、破坏具有区域性F水压增大，突水事故趋于严重3 深部开采灾害现象埋深埋深,m突出次数与采深关系(老虎台，19932003)u瓦斯涌出爆炸成灾数据源自中国矿大数据源自中国矿大(北京北京)岩土所岩土所(2005)高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井随采深比例(据30个矿井数据统计)埋深埋深,m瓦斯爆炸过程郑州大平矿煤与瓦斯突出过程高瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井煤与瓦斯突出矿井
5、地温升高造成井下工人注意 力分散、劳动率减低，甚至无法工作u地温升高,作业环境恶化*煤矿安全规程第煤矿安全规程第102条条(2004)数据源自中国矿大研究报告数据源自中国矿大研究报告(2002)地层温度随深部变化关系(新汶孙村矿)埋深埋深,m温度，温度，C采取措施温度采取措施温度26C*工作面通风温度与采深的关系(新汶孙村矿)埋深埋深,m回采面温度回采面温度掘进面温度掘进面温度地层温度地层温度温度，温度，C26C 停产温度 30C u高温热害带来的问题F体能下降、工作效率严 重降低F高温中暑、热晕并诱发 其它疾病F神经中枢系统失调F职工防护能力降低，影响 安全F我国某矿2006年因高温热害，现
6、场热晕及中暑172人次，死亡事故也有发生 井下温度与事故率关系（南非金矿）272829303132330100200300400500工伤频次（次工伤频次（次/千人）千人）作业地点气温（作业地点气温（）抚顺老虎台矿（19932003）冲击地压发生前巷道状况冲击地压发生后巷道状况(抚顺老虎台矿)u岩爆频率和强度明显增加 埋深埋深,m2040600500700900100300岩爆次数岩爆次数波兰上西里西亚煤田（19891996）020040060080024681012岩爆次数岩爆次数埋深埋深,m数据图片源自中国矿大数据图片源自中国矿大(北京北京)岩土所岩土所(2005)工作面架前冒顶u采场矿压
7、显现剧烈数据图片源自中国矿大研究报告数据图片源自中国矿大研究报告(2002)采深与难维护回采巷道比例(开滦赵各庄)埋深埋深,m所占比例所占比例工作面端头维护困难 工作面回采期间顶底板闭合量(新汶孙村矿)埋深埋深,m顶底板闭合量顶底板闭合量山东柳海矿巷道底臌破坏巷道底臌量与采深的关系(徐州旗山矿)u巷道围岩变形量大、破坏具有区域性100200300400500600底臌量，底臌量，mm0埋深埋深,m6007008009001000500原设计断面原设计断面冒顶高度最冒顶高度最大达到大达到8.0m冒顶范围冒顶范围150m鹤岗兴安矿巷道大面积冒顶数据源自中国矿大研究报告数据源自中国矿大研究报告(20
8、02)巷道维护费用与采深的关系(新汶孙村矿)埋深埋深,m维护费，元维护费，元150d小修小修90d小修小修90d中修中修150d中修中修广西南丹县拉甲坡矿发生的特大透水事故(2001年7月17日)u水压增大，突水事故趋于严重数据图片源自中国矿大数据图片源自中国矿大(北京北京)岩土所岩土所(2005)埋深埋深,m水压，水压，(MPa)受底板灰岩水威胁矿井水压与采深关系 (据徐州、开滦等9个矿区数据统计)淮北矿务局杨庄煤矿重大突水事故治理现场u据不完全统计，我国已有据不完全统计，我国已有33对矿井开采深度达到千米以下，对矿井开采深度达到千米以下，温度高达温度高达30-40 C;u我国我国煤矿安全规
9、程煤矿安全规程规定：规定：“采掘工作面的空气温度采掘工作面的空气温度超超过过30 C，必须停止作业必须停止作业”;u深井热害治理迫在眉睫。因此深井热害治理迫在眉睫。因此,国家科技部专门设立国家科技部专门设立973计计划划(2006CB202200)、国家教育部设立国家教育部设立重大项目（重大项目（10405）和和创新团队发展计划（创新团队发展计划（IRT0656），集中研究深部高温热，集中研究深部高温热害规律及其控制。害规律及其控制。二、国内外深井降温研究现状1 深部工程实验室2 深部降温技术1 建立DUSEL是解决深部问题的必然趋势 国内外研究深部科学的科学家已达成共识，要解决深部科学与工程
10、问题，仅仅靠地面室内实验室模拟是不够的，必须建立现代化深部科学与工程实验室 DUSEL(Deep Underground Science and Engineering Laboratory，简称DUSEL)。u深部科学与工程实验室(DUSEL)现状摘自摘自DEEP SCIENCE能源矿物能源新 能 源深部矿物成因深部开采工程核废料处理暗物质研究u深部科学与工程实验室(DUSEL)现状摘自摘自DEEP SCIENCEHoronobeChinaTonoJiaheu目前国际上从事深部研究的人员情况摘自摘自DEEP SCIENCEu领导美国DUSEL研究的科学家以能源为中心FCivil Engine
11、ering/Rock Mechanics(矿物能源)Charles Fairhurst，University of MinnesotaFAstrophysics(暗物质研究)Bernard Sadoulet，University of California at BerkeleyFPhysics(核废料处理)Eugene Beier，University of PennsylvaniaFMicrobiology(矿物成因)James Tiedje，Michigan State UniversityFGeomicrobiology(矿物成因)T.C.Onstott，Princeton Unive
12、rsityFPhysics(核废料处理)R.G.Hamish Robertson，University of Washington摘自摘自DEEP SCIENCE2 深井降温工程技术研究现状u国内外深井降温工程技术F集中空调式降温技术F冰冷式降温技术F气冷式降温技术F热电乙二醇降温技术(1)集中空调式降温技术u1929年，前苏联Morio Aelho矿安装了第一个井下 集中空调降温系统u从上世纪70年代开始，以德国为首，形成了集中空调式矿井降温技术u工作原理供供风风 水箱 压缩压缩 冷凝冷凝 机组机组空冷器空冷器对旋风机对旋风机冷冻水冷冻水 制冷量制冷量500kw混混风风系系统统 冷负荷冷负荷
13、1500kwT2T1T1-T=T2局部通风机局部通风机工作面工作面回回风风T=13喷淋喷淋地表地表水水冷冷却却器器u应用矿井F平顶山五矿 1996-1998F淮南潘三矿 2002.6F淮南新集矿 2003F淄博唐口矿 2006F淮南刘庄矿 2007.8u存在问题F地面集中式大深度，高压力，造价高大深度，高压力，造价高F井下集中式排热困难排热困难降温效果差（循环水温差小，混风系统）降温效果差（循环水温差小，混风系统）运行费用高运行费用高u1986年，南非Harmony金矿首次采用井下排水系统井下排水系统地表制冰系统地表制冰系统输输冰冰系系统统工作面回水工作面回水井下融冰池井下融冰池工作面喷雾降温
14、工作面喷雾降温水水冷水冷水(2)冰冷式降温技术u应用矿井F平顶山六矿 2007F新汶孙村矿 2004F沈阳三矿 2005F新龙梁北矿 2006u存在问题F容易形成堵塞，中断运行F 喷淋降温，增加湿度F 运行费用高u1989年,南非某金矿安装了一套压缩空气降温系统u存在问题F要有压缩气源F降温能力小F运行费用高u我国尚无应用膨胀成气态膨胀成气态压缩成液态压缩成液态输送输送系统系统工作面降温工作面降温空气空气空气制冷机空气制冷机低温空气低温空气(3)气冷式降温技术u工作原理F用坑口瓦斯电厂发电余热，通过溴化锂冷水机组和乙二醇制冷机组制取低温乙二醇，作为冷源供给井下换热器，进行工作面降温u国内平顶山
15、四矿试用u存在问题F要求矿井必须具备坑口瓦斯发电厂F冷源需经过二级制冷，冷量提取小F类似条件少，难以推广(4)热-电-乙二醇降温技术 针对上述问题，结合徐州矿务集团夹河煤矿深井热害控制工程具体条件，研发了矿井水冷式降温技术，设计了以矿井涌水为冷源的HEMS降温系统。三、HEMS降温系统研发与设计1 HEMS降温系统工作原理600制冷工作站制冷工作站HEMS-I上循环系统上循环系统800压力转换工作站压力转换工作站HEMS-PT1010降温工作站降温工作站HEMS-II下循环系统下循环系统风循环系统风循环系统供冷风供冷风3538 地面工作站地面工作站HEMS-III矿井涌矿井涌 水水冷冷 源源冷
16、能提取冷能提取泵站2530待建工作站待建工作站原原排排水水系系统统7446 工作面工作面回回风风1150HEMS-DUSEL深井热能利用系统矿井水冷源系统HEMS-I制冷工作站HEMS-PT压力转换工作站HEMS-II降温降湿工作站工作面冷风输送系统矿井水净化处理系统上循环系统（封闭）下循环系统（封闭）HEMS-DUSEL系统构成风循环系统开放循环系统远程实时监测系统北京DUSEL研 究 中 心局矿调度室系统2 HEMS降温系统构成u系统构成冷风降温系统矿井排水系统深井热能利用系统u系统特点F利用矿井本身涌水作为冷源的降温模式，F设计了HEMS-PT转换系统，有效转换了深井高差所造成的流体高压
17、，大幅度降低了系统管道和设备的造价F提出了HEMS-II工作站为主体的纯风降温巷道设计，研制了相应设备，和现有混风降温系统相比，降温性能更为优越F设计了相应工艺，并集成了配套设备，研制了远程实时监测系统，使该系统在满足现场高温工作面降温的同时，又具有深部工程实验室的功能3 HEMS降温系统设计u夹河矿地温参数分析u夹河矿降温工作面参数uHEMS降温系统参数设计18-14钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补9钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化 19-9钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化 20-3钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化 20-10钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化F夹河矿地温参数变化特征(1)
18、夹河矿地温参数分析18-12钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化20-11钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补10钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补11钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化21-5钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化22-9钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化22-12钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化23-7钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化23-11钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化23-12钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补6钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补15钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补13钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化补补16钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化24-9钻孔地
19、温参数变化钻孔地温参数变化26-10钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化26-9钻孔地温参数变化钻孔地温参数变化地温是随着深度的增加而增加的，且从大部分曲线的走势可较明显地看出，随着深度的加大，地温的增加幅度越大，即地温变化曲线呈非线性增加的特征 不同深度地温参数变化不同深度地温参数变化F夹河矿不同深度地温参数变化规律F每一固定深度的地层都有各自温度变化的基本范围，说明每一岩层内的地温呈现出较均匀分布的状态F每一固定深度的地温曲线变化呈现出振荡的趋势，且随着深度的加大，振荡的幅度越大，说明随着深度的加大，地温增加的幅度越大 18-12钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化18-14钻孔地温梯度钻
20、孔地温梯度参数变化参数变化补补9钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化F夹河矿地温参数梯度变化特征补补13钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化23-7钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化23-11钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化21-5钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化22-9钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化23-12钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化补补16钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化24-9钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化F随着地层深度的加深，地温梯度呈非线性递增的趋势 23-12钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化补补6钻孔地
21、温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化补补15钻孔地温梯度钻孔地温梯度参数变化参数变化F大部分地温梯度值均在1.0/100m至2.5/100m范围之内，说明，地温梯度参数变化是较均匀的 不同深度地温梯度曲线图不同深度地温梯度曲线图F夹河矿不同深度地温参数梯度变化规律 地温参数与深度的函数关系-200m-700m：基本呈线性 地温梯度为：1.5/100m -700m-1200m：呈非线性 地温梯度均值：2.2/100m F夹河矿地温参数与深度函数关系T(h)=-4.975+23.08 exp(-h/1736.1)u降温工作面：7446工作面u埋深：1200 mu空气温度：3436u工作面围岩岩体表面
22、温度：4043u相对湿度：96100(2)夹河矿降温工作面参数u提出了深井热荷载反分析算法F现有算法研究现状直接算法：具体分析工作面各种热源，分别计算各直接算法：具体分析工作面各种热源，分别计算各种热源所释放的热量，汇总后而得种热源所释放的热量，汇总后而得半解析算法：前苏联学者舍尔巴尼提出，将工作面半解析算法：前苏联学者舍尔巴尼提出，将工作面热荷载分为围岩散热和除围岩散热之外的局部热源热荷载分为围岩散热和除围岩散热之外的局部热源热量两部分热量两部分F存在问题不确定参数多，不确定参数多，计算结果不精确，适用性差计算结果不精确，适用性差(3)HEMS降温系统参数设计F反分析法（温度控制算法）本研究
23、新提出针对现有算法存在的问题，提出反分析算法，即根针对现有算法存在的问题，提出反分析算法，即根据工作面角点温度，计算工作面在该温度范围内的据工作面角点温度，计算工作面在该温度范围内的热荷载热荷载 BCABLLT CBT ATT A（末端温度）（始端温度）TCBT工作面推进方向回风进风CBA风流温度温升率计算风流温度温升率计算工作面供风温度计算工作面供风温度计算1000BAABABTTTL1000CBBCBCTTTLBCABLLT CBT ATT A（末端温度）（始端温度）TCBT工作面推进方向回风进风CBA1000BCBCBCLTTT1000ABABABLTTT10001000BCABACBC
24、ABLLTTTT温升率的修正温升率的修正 预先实测温度比降温后的空气温度高，围岩与空气预先实测温度比降温后的空气温度高，围岩与空气的热交换系数及散热量不同，应对温升率进行修正的热交换系数及散热量不同，应对温升率进行修正 经计算，建议温升率修正系数的取值范围应该在经计算，建议温升率修正系数的取值范围应该在 1.11.8 之间之间热荷载计算热荷载计算 温升率修正系数温升率修正系数1.5，进风，进风30，风量，风量1400m3/min，相对湿度相对湿度90211()1fifpftQetTYeGC101()1fifpftQetTYeGC()2292.81045.KW45 3QG ii进出热u深井开采空
25、调冷负荷计算F考虑能量的损耗，取系统运行系数k1.2F在工艺系统设计中，以该值进行参数设计1.2 10451254KWQkQ冷热uHEMS降温系统工艺流程总体设计DG.DN250DH.DN250DH.DN250DG.DN250DG.DN250DH.DN250RS.DN50DN250DN250DN50DN50DN50DN50DN250DN250DN50DN50LG.DN250LG.DN250LG.DN250DN250DN50DN50RS.DN50RS.DN50LG.DN250LG.DN250DG.DN250DH.DN250DH.DN250LH.DN250LH.DN250DG.DN250DH.DN
26、250DN20DN20DN20DN20DN50DN50DN150DN150DN150DN150DN150DN150DN150DN20DN20DN15DN100DN50DN100DN50DH.DN250DG.DN250u系统管道布置设计（平面示意图）u系统管道布置设计（剖面示意图）u600HEMS-I制冷工作站设计FHEMS-I工作站是制冷工作站，其主要功能是从井下冷源中提取冷量，主体设备是HEMS-I制冷器。F主体设备技术参数制冷制冷量量/kW 输入输入功率功率/kW cop 蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器进出进出口温口温度度/水流水流量量m3/h 进出口进出口温度温度/水流量水流量m3/h 644
27、.5 169.2 3.81 12/7 150 29/38 110 F冷却水供水设计-280水仓-600西一水仓-600中央水仓-800水仓HEMS-I正常供水定时补水冷却 -80F-600HEMS-I工作站设备布置设计DN50LG.DN250LG.DN250LG.DN250DN250DN50DN50RS.DN50RS.DN50LG.DN250LG.DN250DG.DN250DH.DN250DH.DN250LH.DN250LH.DN250DG.DN250DH.DN250F-600HEMS-I工作站工艺流程设计u800HEMS-PT压力转换工作站设计F作为压力转换工作站，在功能上起到承上启下的作用
28、。其主体设备是板式换热系统，内外介质的热交换通过板束来实现，组成板束的板片由专用模具压制而成F主体设备技术参数进水温度为进水温度为8冷冻水循环水量冷冻水循环水量 为为300m3/h板束尺寸为板束尺寸为600mm 1200mm工作压力工作压力3MPa，换热面积换热面积70m2HEMS-PT供水温度为供水温度为14F-800HEMS-PT工作站设备布置设计 DG.DN250DH.DN250DH.DN250DG.DN250DG.DN250DH.DN250RS.DN50DN250DN250DN50DN50DN50DN50DN250DN250DN50F-800HEMS-PT工作站工艺流程设计u1010H
29、EMS-II降温工作站设计侧面密封板降温器底板铝翅片换热管铜弯头FHMES-II工作站是深井冷热能量交换HEMS系统中的末端设备。在系统运行中，其一次侧参与由水体闭路循环所形成的下循环，二次侧由于巷道风流的介入，主要完成冷冻水循环水体与热风的换热作用。230581184320011013641300290030005（翅片间距）换热管（紫铜管15.880.8)中间架板（=2mm厚镀锌板）上架板（=2mm厚镀锌板）右架板（=2mm厚镀锌板）右架板（=2mm厚镀锌板）铝翅片（散热片）左架板（=2mm厚镀锌板）连接法兰（DN70）风向连接法兰（DN70）进水管（764.5无缝钢管）弯头（紫铜管160
30、.9)出水管（764.5无缝钢管）F-HEMS-II降温器设计规格4排32孔排距/mm33孔距/mm38.1翅片间距/mm5单台风阻/kPa88总风阻/kPa792单台供水量m3/h18总供水量m3/h330F-1010HEMS-II工作站工艺流程设计u-1010HEMS-工作站设备布局及纯风降温巷道设计进风道出风道刮板机四、系统试验及运行效果1 系统研发过程F2004年2005年，调研阶段；F2006年1月12月，设计阶段F2007年1月5月15日，设备制作及选型F2007年5月16日6月15日，系统安装F2007年6月16日6月25日，系统调试F2007年6月26日7月31日，试验运行，优
31、化调参F2007年8月1日现在，正常运行F600HEMS-I制冷工作站 制制冷冷工工作作站站全全景景2 系统安装 HEMS-I制冷器铭牌制冷器铭牌 蒸蒸发发器器管管路路安安装装 冷冷凝凝器器管管路路安安装装 除除砂砂器器安安装装 软软水水器器安安装装水泵安装水泵安装管道式除污器安装管道式除污器安装温度计、压力表安装温度计、压力表安装水表安装水表安装F800HEMS-PT压力转换工作站 压压力力转转换换工工作作站站全全景景 HEMS-PT转换器铭牌转换器铭牌 HEMS-PT转换器管路联接转换器管路联接F1010HEMS-II降温工作站 降降温温工工作作站站入入口口 HEMS-II降温器铭牌降温器
32、铭牌风风机机与与降降温温器器联联接接图图供供冷冷风风风风筒筒 降降温温器器管管路路联联接接3 试验调参12:0014:0016:0018:0020:0022:0028 0:002:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0029 0:002:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0030 0:002:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0031 0:002:004:006:0046810121416182022242628303
33、234运行停机运行停机运行停机2机组停启频繁1机组正常运行运行停机运行停机运行停机时间温度（）工作面C点工作面B点HEMS-II出风 HEMS-II冷冻水供水 HEMS-I冷冻水供水27 7446工作面工作面 (3436)600制冷工作站制冷工作站HEMS-I 地面工作站地面工作站HEMS-III600储水仓储水仓冷冷源源800压力转换工作站压力转换工作站HEMS-PT1010降温工作站降温工作站HEMS-II供热供热31风风600中央水仓中央水仓11297381281415181922风风2227292426u 系统运行参数u形成了相关规范与操作规程FHEMS降温系统说明及规范 FHEMS降
34、温系统操作规则FHEMS降温系统运行中常见故障及处理措施 4 系统运行效果u HEMS降温系统工作状态u 7446工作面降温效果9:009:3010:0010:3011:0011:3012:0012:3013:0013:3014:0014:3015:0015:3016:0016:3017:0017:3018:0018:3019:0019:3020:3021:0021:3022:0022:3023:0023:300:000:301:001:302:002:303:003:304:004:305:005:306:006:307:007:3010121416182022L1L2HEMS-IIHEMS
35、-I时间23.532.4221717.4318.8614.9212.0817.4318.8614.9212.089.013.838.129.2F1F2D2D1D3D40:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00681012141618202224262830323436384042F2F1D4D3D2D1L2温度时间L1u 2007年8月1日 HEMS系系统统工工作作状状态态0:001:002:003:004:005:0
36、06:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0021222324252627282930313233343536上年度同期平均温度C C0 0F F2 2温度时间C CB BA AF F2 2F F1 12926.725.823.532.4F F1 1F F2 2A AB BC C7446工作面0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0
37、020:0021:0022:0023:0021222324252627282930313233343536C C0 0F F2 2温度时间C CB BA AF F2 2F F1 12926.725.823.532.4F F1 1F F2 2A AB BC C7446工作面 7446工作面降温效果工作面降温效果u 2007年8月10日 HEMS系系统统工工作作状状态态9:009:3010:0010:3011:0011:3012:0012:3013:0013:3014:0014:3015:0015:3016:0016:3017:0017:3018:0018:3019:0019:3020:3021:
38、0021:3022:0022:3023:0023:300:000:301:001:302:002:303:003:304:004:305:005:306:006:307:007:3010121416182022L1L2HEMS-IIHEMS-I时间24.232.5211717.4318.8614.9212.0817.4318.8614.9212.089.01336.528.5F1F2D2D1D3D40:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0
39、022:0023:008101214161820222426283032343638F2F1D4D3D2D1L2温度时间L10:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00212223242526272829303132333435C C0 0温度时间F F2 2C CB BA AF F2 2F F1 128.927.326.424.232.5F F1 1F F2 2A AB BC C7446工作面0:001:002:003
40、:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00212223242526272829303132333435上年度同期平均温度C C0 0温度时间F F2 2C CB BA AF F2 2F F1 128.927.326.424.232.5F F1 1F F2 2A AB BC C7446工作面 7446工作面降温效果工作面降温效果u 2007年9月15日 HEMS系系统统工工作作状状态态9:009:3010:0010:3011:0011:3012:
41、0012:3013:0013:3014:0014:3015:0015:3016:0016:3017:0017:3018:0018:3019:0019:3020:3021:0021:3022:0022:3023:0023:300:000:301:001:302:002:303:003:304:004:305:005:306:006:307:007:3010121416182022L1L2HEMS-IIHEMS-I时间22.630.517.51517.4318.8614.9212.0817.4318.8614.9212.086.410.43327.5F1F2D2D1D3D40:001:002:00
42、3:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:004681012141618202224262830323436F2F1D4D3D2D1L2温度时间L100:0001:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00212223242526272829303132333435C
43、 C0 0F F2 2温度时间C CB BA AF F2 2F F1 128.526.42522.630.5F F1 1F F2 2A AB BC C7446 工作面00:0001:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00212223242526272829303132333435上年度同期平均温度C C0 0F F2 2温度时间C CB BA AF F2 2F F1 128.526.42522.630.5F F
44、1 1F F2 2A AB BC C7446 工作面 7446工作面降温效果工作面降温效果u 2007年9月30日 HEMS系系统统工工作作状状态态9:009:3010:0010:3011:0011:3012:0012:3013:0013:3014:0014:3015:0015:3016:0016:3017:0017:3018:0018:3019:0019:3020:3021:0021:3022:0022:3023:0023:300:000:301:001:302:002:303:003:304:004:305:005:306:006:307:007:3010121416182022L1L2H
45、EMS-IIHEMS-I时间2229.5181517.4318.8614.9212.0817.4318.8614.9212.087.610.43225.5F1F2D2D1D3D40:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:006810121416182022242628303234F2F1D4D3D2D1L2温度时间L10:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:
46、0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0020212223242526272829303132333435C C0 0温度时间F F2 2C CB BA AF F2 2F F1 128.126.324.62229.5F F1 1F F2 2A AB BC C7446工作面0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00202122232425262728
47、29303132333435上年度同期平均温度C C0 0温度时间F F2 2C CB BA AF F2 2F F1 128.126.324.62229.5F F1 1F F2 2A AB BC C7446工作面 7446工作面降温效果工作面降温效果u7446工作面相对湿度分析7446工作面相对湿度分析 7446工作面相对湿度变化曲线 注：注：F1HEMS-II进风进风 F2HEMS-II出风出风 A皮带机道外皮带机道外 B皮带机道里皮带机道里 B1工作面下部工作面下部 B2工作面上部工作面上部 C工作面下角点工作面下角点 D材料道回风材料道回风F1F2ABB1B2CD808284868890
48、9294969810010295.0%95.0%94.5%94.5%83.0%83.0%相对湿度（）工作面标志点C CA AF F2 293.7%93.7%F F1 1B B1 196.1%96.1%B B2 296.3%96.3%96.4%96.4%D D100%100%F1F2ABB1B2CD8082848688909294969810010295.0%95.0%94.5%94.5%83.0%83.0%相对湿度（）工作面标志点C CA AF F2 293.7%93.7%F F1 1B B1 196.1%96.1%B B2 296.3%96.3%96.4%96.4%D D100%100%六、
49、国内外技术对比1 深部科学工程实验室国内外比较uDUSEL分布摘自摘自DEEP SCIENCEu首例煤矿深井降温首例煤矿深井降温HEMS-DUSEL工程实验室工程实验室摘自摘自DEEP SCIENCEHoronobeChinaTonoJiaheu本项目与徐州矿务集团共同本项目与徐州矿务集团共同建立了建立了深井降温深井降温深部科学与工深部科学与工程实验室程实验室，专门进行深井降温工程技术研究，据查新国内，专门进行深井降温工程技术研究，据查新国内外尚无类似报道外尚无类似报道夹河深部科学与工程实验室夹河深部科学与工程实验室国家973项目（No.2006CB202200）深部科学与工程实验室中国矿业大
50、学(北 京)夹河矿深井降温与热能转换循环利用现场示范工程承担单位：徐州矿务集团有限公司2006年8月实施HEMS-DUSEL深部科学与工程实验室深井降温远程监测系统深井降温远程监测系统深井降温与热能转换循环利用系统HEMS-DUSEL工作原理HEMS-DUSEL深井热能利用系统矿井水冷源系统HEMS-I制冷工作站HEMS-PT压力转换工作站HEMS-II降温降湿工作站工作面冷风输送系统矿井水净化处理系统上循环系统（封闭）下循环系统（封闭）HEMS-DUSEL系统构成风循环系统开放循环系统远程实时监测系统北京DUSEL研 究 中 心局矿调度室系统技技术术类类型型技术来技术来源及应源及应用时间用时
