陳蠻莊煤礦位于單縣煤田的西部，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.90Mt/a，生產(chǎn)能力1.80Mt/a。中央并列抽出式通風(fēng)方式，采用立井開拓，設(shè)置主井、副井、風(fēng)井三個(gè)井筒。是一座現(xiàn)代化的大型礦井。

依據(jù)山東省地質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院編制的《山東省單縣煤田陳蠻莊井田勘探報(bào)告》，陳蠻莊煤礦的地溫梯度：主檢孔中性點(diǎn)深度560米,溫度28.8度；最深測(cè)點(diǎn)970米,溫度38.2度,地溫梯度2.1度/百米；副檢孔中性點(diǎn)深度700米,溫度33.3度；最深測(cè)點(diǎn)1130米,溫度45.8度,地溫梯度2.49度/百米，屬于二級(jí)熱害礦區(qū)。礦井總涌水量為39.68m³/h。與本井田水文地質(zhì)條件較為接近的張集井田涌水量為1049.79m³/h，本井田采用數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)一步核實(shí)，應(yīng)進(jìn)一步補(bǔ)充水文地質(zhì)工作。依據(jù)煤炭工業(yè)濟(jì)南設(shè)計(jì)研究院編制的《陳蠻莊煤礦初步設(shè)計(jì)》數(shù)據(jù)，暫定礦井正常涌水量為500 m³/h，最大涌水量為1000m³/h。

1.1 熱害現(xiàn)狀

依據(jù)山東省地質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院編制的《山東省單縣煤田陳蠻莊井田勘探報(bào)告》，對(duì)13個(gè)鉆孔進(jìn)行了簡(jiǎn)易測(cè)溫，未進(jìn)行近似穩(wěn)態(tài)測(cè)溫工作。根據(jù)鄰區(qū)《巨野煤田普查報(bào)告》測(cè)溫資料，恒溫帶深度為50m左右，溫度18.9℃。經(jīng)計(jì)算，本區(qū)地溫梯度平均2.59℃/100m，即地?zé)嵩鰷芈?℃/38.6m。屬地溫梯度正常區(qū)。根據(jù)測(cè)溫資料，煤層底板溫度與埋深成正比關(guān)系。經(jīng)換算，3煤層底板-750m以深為大于37℃的二級(jí)高溫區(qū)，亦即本井田可采煤層基本上都處于二級(jí)高溫區(qū)內(nèi)。因此，本井田在建設(shè)及開采過程中，應(yīng)采取綜合措施進(jìn)行熱害防治，確保安全。

1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

目前井下巷道尚未成型，實(shí)際圍巖溫度、巷道位置、涌水量等無法精確確定，只能根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告和礦井初步設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)。

本方案針對(duì)礦井建設(shè)的各個(gè)階段，分別制定制冷方案，對(duì)制冷機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型，估算工程投資，計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用。

1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)

《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB 50366-2005

《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）

《礦井排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》

《陳蠻莊礦井初步設(shè)計(jì)》

《煤炭安全規(guī)程》2010版

1.4 制冷負(fù)荷計(jì)算

《煤礦安全規(guī)程》第一百零二條規(guī)定：“生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃，機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過30℃；當(dāng)空氣溫度超過時(shí)，必須縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間，并給予高溫保健待遇。采掘工作面的空氣溫度超過30℃、機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度超過34℃時(shí)，必須停止作業(yè)。”“對(duì)于新建改擴(kuò)建礦井設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行礦井風(fēng)溫預(yù)測(cè)計(jì)算，超過地點(diǎn)必須有制冷降溫設(shè)計(jì)配齊降溫設(shè)施”。

本設(shè)計(jì)按照《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定的26℃為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算。

井下熱源主要有以下幾部分：

1、風(fēng)流壓縮熱

本礦井開采深度大，大部分為下山開采，垂高大，風(fēng)流在井巷中自然壓縮，其壓縮熱使風(fēng)流升溫較大。

2、圍巖礦井水散熱

本礦為深井高地溫，由于新生界松散層較厚，開采深度大，其井下地溫高，圍巖散熱成為影響礦井井下風(fēng)流溫度的主要熱源。

3、機(jī)電設(shè)備散熱影響

該礦開采強(qiáng)度大，井下采、掘、運(yùn)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化程度高，設(shè)備功率大，機(jī)電設(shè)備散熱成為該礦井的又一主要熱源。

4、其他散熱影響

其他散熱包括人體散熱、溝管散熱、爆破熱等。

下面對(duì)幾種熱源分別進(jìn)行計(jì)算。