煤炭工业矿井节能设计规范[附条文说明]GB51053-2014

 前言

中华人民共和国国家标准

煤炭工业矿井节能设计规范

Code for mine energy conservation design of coal industry

GB 51053-2014

主编部门：中国煤炭建设协会

批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期：2015年5月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

第534号

住房城乡建设部关于发布国家标准《煤炭工业矿井节能设计规范》的公告

现批准《煤炭工业矿井节能设计规范》为国家标准，编号为GB 51053-2014，自2015年5月1日起实施。其中，第1.0.6条为强制性条文，必须严格执行。

本标准由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2014年8月27日

前 言

本规范是根据住房城乡建设部《关于印发<2009年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标[2009]88号)的要求，由煤炭工业合肥设计研究院会同有关单位共同编制完成的。

本规范共分13章，主要内容包括：总则，术语，开拓开采节能，矿井井下运输、提升、通风、排水、压缩空气节能，安全设施节能，电气节能，地面生产系统节能，总图及地面运输节能，建筑节能，给水排水及暖通节能，环境设施节能，其他能源利用，能源计量及能耗指标。

本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。

本规范由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国煤炭建设协会负责日常管理工作，由煤炭工业合肥设计研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位注意总结经验，积累资料，随时将有关意见或建议反馈给煤炭工业合肥设计研究院(地址：安徽省合肥市阜阳北路355号，邮政编码：230041，传真：0551-65526002，邮箱：hfjxyou@126.com)，以供今后修订时参考。

本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人：

主编单位：煤炭工业合肥设计研究院

参编单位：中煤科工集团重庆设计研究院

中煤科工集团南京设计研究院

中煤邯郸设计工程有限责任公司

中煤西安设计工程有限责任公司

煤炭工业太原设计研究院

主要起草人：闫红新 石强 王勇 黄通才 潘正云 罗志中 陈锦如 吴如喜 姜筱瀛 吴亚非 宋中扬 江选友 马锋 孙永星 张广东 管大林 屈磊 杨爱芝 袁存忠 刘建华 卢溢洪 胡仕俸 彭成荣 刘延杰 杨兴权 张泊 张晓四 孔凡平 伍育群 门小莎 张志刚 苏爱明

主要审查人：王结义 耿建平 冯冠学 王荣相 郑捷 何建平 王先锋

1总则

1  总    则

1.0.1  为贯彻《中华人民共和国节约能源法》，做好节约和合理利用能源，促进煤炭工业节约、清洁、安全、环境保护和可持续发展，统一煤炭工业矿井节能设计标准，制定本规范。

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1.0.1  本条明确了制定本规范的目的。《中华人民共和国节约能源法》于1997年11月1日第八届全国人民代表大会第二十八次会议通过，于1998年1月1日施行，于2007年10月28日由第十届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议修订通过，自2008年4月1日起施行。该法令对推动全社会节约能源，提高能源利用效率，保护和改善环境，促进经济社会全面协调可持续发展，有着极其重要的意义。煤矿企业是消耗能源资源的大户，为贯彻《中华人民共和国节约能源法》，统一矿井节能设计标准，特制定本规范。
本规范不作为现有煤炭企业能耗考核依据，仅对煤炭工程项目设计有约束力。

1.0.2  本规范适用于设计生产能力0.45Mt／a及以上的新建、改建及扩建的煤炭工业矿井工程的节能咨询和设计。

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1.0.2  本条明确了规范的适用范围。本规范未涉及设计生产能力0.45Mt／a以下的新建、改建及扩建的煤炭矿井咨询和设计节能指标。

1.0.3  矿井节能设计应在坚持安全高效的原则下，因地制宜地采用节能型新技术、新工艺、新设备、新材料，推行能效管理。设备应选用国家推荐的节能型产品。

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1.0.3  本条强调节能设计应遵循的设计原则。

1.0.4  节约能源应与综合利用资源、保护生态环境、提高经济效益统筹兼顾。

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1.0.4  矿产资源是不可再生的人类财富，合理开发利用矿产资源备受各国政府关注。我们既不能为了节约能源和追求经济效益，不惜浪费矿产资源，损害周边生态环境；也不能为了强调矿产资源综合利用而不顾能源消耗。

1.0.5  矿井新建、改建、扩建项目应按核准(审批)的煤矿建设规模设计，矿井各系统设计能力应与矿井设计生产能力相适应。

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1.0.5  本条强调矿井各系统设计能力应与矿井设计生产能力合理匹配，避免出现不必要的大马拉小车现象。

1.0.6  矿井设计严禁选用淘汰产品及生产工艺。

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1.0.6  本条为强制性条文，必须严格执行。通常所指的淘汰产品和生产工艺，不同程度地存在技术质量或安全隐患，或存在效率低、能耗高等特征；甚至有些还可能对周围环境造成严重污染；这些会给人们的生命和财产带来伤害或造成经济损失。因此，在矿井设计中严禁使用。

1.0.7  新选型的设备，宜按1级能效等级选用。

1.0.8  煤炭工业矿井工程的节能设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

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1.0.8  随着全社会对节约能源的方针和政策认识不断加深，政府会不断出台有关节约能源的政策和法规。因此，矿井节能设计除应符合本规范外，还应符合国家现行有关标准的规定。

2术语

2 术 语

2.0.1 吨煤电耗 power consumption／ton coal

煤矿每生产一吨原煤所要消耗的电量。

2.0.2 标准煤 standard coal

低(位)发热量等于29307kJ的燃料，称为1千克标准煤(1kgce)，又名煤当量(coal equivalent)。

2.0.3 综合能耗 total production energy consumption

规定的耗能体系在一段时间内实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和。

2.0.4 矿井水回用率 reuse rate of mine drainage

矿井井下排水直接或经处理后回用于生产、生活系统的水量占矿井井下总排水量的比值。

2.0.5 矿井水利用率 use rate of mine drainage

矿井井下排水直接或经处理后回用于生产、生活系统的水量占矿井总用水量的比值。

2.0.6 回采工作面预降温空冷器 air cooler for pre-cooling working face

布置在回采工作面进风巷内，固定安装并对进入回采工作面的风流进行预降温的空冷器。

2.0.7 回采工作面降温空冷器 air cooler for cooling work-ing face

布置在回采工作面进风巷内，随回采面移动并负担对回采工作面进行全面降温的空冷器。

2.0.8 热能品位 grade of heat energy

衡量热能质量等级高低的专用名词，同等质量的同一物质温度越高，其含有的热能品位越高。

2.0.9 风排瓦斯 methane content in ventilation

指随矿井生产通风系统排出的瓦斯。

3开拓开采节能

3.1 资源利用

3  开拓开采节能

3.1  资源利用

3.1.1  矿井设计应采取提高煤炭资源回采率的措施，矿井采区回采率及工作面回采率应符合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215的有关规定。

3.1.2  矿井设计应对矿井水、地热等资源进行保护，有条件时应利用；对瓦斯等有价值的煤炭共(伴)生资源应利用。

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3.1.2  本条强调在矿井设计时应注重对可能受煤炭开采影响的非煤资源的保护，以便今后开发利用。
煤炭共(伴)生资源指赋存在煤系中的非煤矿产资源，主要包括锗、镓、钒、铀等稀有分散元素及放射性元素、煤层气和油页岩、铝土矿、耐火黏土、菱铁矿、赤铁矿、硫铁矿、锰矿及磷矿等。

3.2 井田开拓与开采

3.2  井田开拓与开采

3.2.1  井田开拓系统应简单，并应经多方案比较后综合确定，开拓节能应符合下列规定：

   1  井口及工业场地位置应减少煤炭、材料运输距离，并应避免或减少反向运输；电源、水源、地面运输线路应便捷顺畅。

   2  应优化井筒数目、形式和断面。

   3  新建矿井宜采用一个水平生产保证矿井设计生产能力。

   4  在开采技术条件允许时，应加大采区尺寸，减少采区数目。

   5  一个矿井宜采用一个采区一个工作面生产。

   6  井下开拓巷道布置，大巷宜顺直，并应减少大巷条数、运输环节。

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3.2.1  对井田开拓节能设计说明如下：
4  当井田内无影响工作面正常回采的断层或断层较少时，应适当加大采区尺寸，减少采区数目；一般的，综合机械化开采的缓倾斜煤层，采用走向长壁开采时采区一翼走向长度或倾斜长壁开采时采区倾斜宽度，均不宜少于回采工作面连续推进一年的长度，普采机械化开采时采区一翼长度不宜小于0.6km。按盘区划分开采的煤层，当开采技术条件简单、不受断层限制、综合机械化采掘装备标准较高时，其盘区沿采煤工作面推进方向的长度不宜小于3.0km。
5  近年来，随着科学技术的进步，我国煤矿采掘机械化装备水平、开采技术及管理水平不断提高，工作面单产和采区生产能力不断加大，年产百万吨乃至几百万吨的综采工作面已较为普遍，矿井同时生产的采区个数一般不超过3个，有些矿井生产达到了一矿一区一面，实现了真正意义上的集中生产。
6  当煤层无煤与瓦斯突出危险、无冲击地压、煤层顶地板围岩较稳定、煤层较硬、含水量较小或自燃发火、高瓦斯煤层采取安全措施在技术可行、经济合理时，主要运输大巷及总回风巷道宜布置在煤层中。

3.2.2  煤层开采应符合下列规定：

   1  开采顺序应本着先近后远、先浅后深、先易后难的原则，减少初期井巷工程量。

   2  近距离煤层群开采时，采区宜采用联合布置。

   3  应优化采区生产系统、采煤方法和采煤工艺，并应减少井巷工程量、生产环节、设备数量及提高煤炭回采率。

   4  采区上(下)山应布置在稳定或较稳定的岩层中，宜避开应力集中带、岩石破碎带及断层带，条件适宜时，应布置在煤层中。

   5  条件适宜时，回采巷道应采取沿空掘巷或沿空留巷布置。

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3.2.2  对煤层开采节能设计说明如下：
4  无煤与瓦斯突出危险的矿井，采区准备巷道层位的选择，应体现煤巷布置为主、少布置岩巷的原则。凡煤层倾角及顶底板岩性条件适宜，采区上(下)山及分阶段平巷均应布置在煤层中。
5  缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层、厚煤层分层开采，条件适宜时回采巷道应采用无煤柱护巷工艺；厚度小于2.5m、不易自燃或自燃煤层可采用沿空留巷。沿空掘巷和沿空留巷应采取巷旁密闭或充填措施。

3.2.3  设计应合理确定巷道断面和支护形式，宜采用光爆锚喷、锚梁网喷、锚索、锚注等形式。

3.2.4  采掘设备选型应与采掘工艺、工作面生产能力相匹配。

4矿井井下运输、提升、通风、排水、压缩空气节能

4.1 井下运输

4  矿井井下运输、提升、通风、排水、压缩空气节能

4.1  井下运输

4.1.1  煤炭运输应符合下列规定：

   1  运输宜线路顺直、系统流畅、运输环节少、设备台数少、能耗低，避免折返、转载及反向运输。

   2  宜设置缓冲煤仓对来煤进行调节。

   3  主要运输大巷煤炭运输方式及设备，宜进行能耗分析、方案比选。

   4  选用带式输送机时，对每日运输量变化幅度大的运输系统宜采用变频调速装置；对不同生产期运输量变化幅度大的运输系统应进行方案比较，宜分期设置相应输送设备或设置变频调速装置。

   5  选用轨道运输时，应根据运距、运量等选择机车和矿车。当选用架线式电机车时，宜选用电压等级高的供电线路，电机车调速宜选用变频调速方式。

   6  采用多条带式输送机串联运输时，带式输送机的启动应根据载荷分布情况，选择节能合理的启动顺序。

   7  带式输送机传动单元的配置及安装位置，宜使胶带张力较小、供电线路较短。

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4.1.1  对煤炭运输节能设计说明如下：
1  井下煤炭运输是矿井生产最重要的环节之一，也是能耗较大的一个生产环节。因此，应综合分析井下运输条件和因素，进行方案比较，择优选取符合矿井具体条件、系统简单、运输线路顺直、环节少、运营费用低、能耗低的煤炭运输方式。折返和转载运输都会消耗能源，反向运输消耗的能量完全是多余的，要尽量避免。
2  合理设置井下煤仓对煤炭运输设备能力选择影响较大。受煤层赋存条件、煤层稳定性等影响，采煤工作面生产能力有一定波动。根据生产经验，采煤设备的瞬时生产能力与均衡生产能力差异较大。因此，合理设置井下缓冲煤仓对采区来煤进行调节处理，可有效降低运输设备小时运输能力，从而减少(小)设备配置，提高运输效率和效能，减少运输能耗和费用。
3  目前井下煤炭运输方式主要有带式输送机运输和有轨运输两种，以带式输送机运输为主。设计时应选用符合矿井条件的技术经济合理并节能的运输方式。
4  由于带式输送机具有运量大、相对固定、使用寿命长、空载运行能耗与速度成正比等特点。对不同生产期运输量变化幅度大的运输系统应进行方案比较，宜分期设置相应输送设备或设置变频调速装置。这主要是指运输量变化大、这个变化周期相对较长，如矿井分前后期建设或矿井多个工作面分批投产等情况。如果设计仅简单地都按最终运输量来选择带式输送机，势必设备配置较大，一定的运输时间内无功运输能耗较大、能效较低。此时，可根据矿井的具体条件经技术经济比较后选择分期设置运输设备(如成套更换；更换胶带；更换电机或增加电机等)或设置变频调速装置以适应不同运输量的要求，从而达到节能的要求。对每日运输量变化幅度大的运输系统由于这个变化周期相对较小，设置不同的运输设备显然是不合理的，因此采用变频调速装置，根据运量要求来调节带式输送机的速度，以达到减少运输设备的无功损耗是合适的。
5  当选用轨道运输时，由于各个矿井井下条件、运量、运距等并不都相同，因此应选用适合矿井条件的机车和矿车。当选用架线式电机车牵引时，宜选用电压等级高的供电线路。目前我国煤矿架线式电机车的用电电压是直流250V和550V两个等级。输电线路上的能量损耗与线路上电流的平方成正比。当电压从250V提高到550V时，电流降低到原来的45％，线路损耗为原来的20％。当输电线路较长时，线路损失的能量是非常可观的。因此，要降低能量消耗，就要采用较高的输电电压。变频调速具有系统启动平稳、过载能力强、运行可靠且节能显著的优点，由于运输生产的需要，电机车要经常变速运行，因此宜选用变频调速方式的电机车。
6  随着大型矿井的增多，井下运输距离也越来越长，很多煤炭运输并不是由一条带式输送机承担，而是通过多条带式输送机连续搭接来完成。运输系统的启动和停车如果仅是单纯的顺煤流停车、逆煤流启动，当带式输送机上没有物料或物料分布在某一段时，就有可能造成某些带式输送机较长时间的空载运行而消耗一定的能量。因此提出，当运输系统采用多条带式输送机连续搭接运行时，应根据带式输送机上荷载分布情况，选择节能合理的启动顺序和时机。
7  带式输送机传动单元的配置及功率分配对胶带张力影响较大，进而影响胶带强度。胶带自重在运输中所消耗的能量越少越好，因此可以通过降低胶带张力减小带强以降低胶带重量，从而达到节能的要求。供电线路短可减少线路损失。

4.1.2  辅助运输应符合下列规定：

   1  辅助运输方式及设备选型应进行能耗分析，经综合比较后确定。

   2  井下矸石宜在井下处理。

   3  应减少设备数量，并应提高设备运行效率。

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4.1.2  井下辅助运输的特点是货物品种多、路线复杂、集散点多，因此用人多、效率低，这也一直是建设高产高效矿井的瓶颈。随着井下巷道布置的变化和新型运输设备的推广应用，近些年来辅助运输系统的发展也有了显著的提高，在很多条件适宜的矿井和运输环节中，效率高、用人少的直达运输也得到了较好的应用。
2  矸石运输是井下辅助运输的主要任务之一，尤其是多煤层开采的矿井。近些年来，随着矸石的井下充填工艺技术及充填成套设备的成熟应用，越来越多的矿井在煤炭开采过程中同时进行矸石充填采空区的生产。矸石在井下处置既减少了副井的提升量实现了节能的目的，也减少了地面矸石堆场的面积。