水源热泵技术应用于深部矿井热害治理——以贵州锦丰金矿为例

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单位贵州大学矿业学院;中国矿业大学矿业工程学院;
来源绿色矿山
出版年2024
期号04
摘要
深地开采是未来采矿技术的发展方向,矿井热害是制约深部矿井安全生产的主要因素之一。由于深部矿井工作面处于地层增温带,叠加井下工业热源后,热源具有点多分散、持续时间长、瞬时放热功率大等特点。常规的通风优化、巷道和设备布局优化、隔绝热源等降温技术无法满足深部矿井降温需求,亟待开发和应用高效、绿色、大功率的井下人工制冷技术。从热泵原理出发,讨论了矿区地面和井下热源与热汇的时空分布特点,总结了人工制冷技术应用于深部矿井热害治理中的难点。贵州锦丰金矿目前开采深度达630 m,以该矿为例,判别了井下热害来源,计算了冷负荷;根据矿井生产特点比选了降温对象;探讨了利用该矿区附近水体为热汇,通过水源热泵技术对井下空间降温的技术经济可行性;通过实地调研、测量、理论计算和数值模拟,分析了矿区附近绿荫塘、洛凡河、北盘江和生产引水渠4处水体的蓄热容量和热汇稳定性;计算了基于不同水体水源热泵方案的初投资和运行成本,并进行了技术经济对比。经过综合分析后,推荐了将矿井引水渠作为水源热泵冷源,对井口新风进行一次性降温的技术方案。该方案具有降温效果好,投资低,热汇稳定容量大,生态影响小等特点。

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