井下大型制冷降温系统装上“中国芯”

“智能压力耦合装备数据平台的温度、压力、流量数据均正常！”前不久，伴随着清晰的报告声在试验现场响起，国产大型智能压力耦合装备正式下线。

这台由中煤天津设计工程有限责任公司（以下简称中煤天津设计公司）牵头研发的装备，关键核心部件国产化率达到100%，一举打破了国外在矿井热害治理领域数十年的技术垄断。

作为矿井大型制冷降温系统的“心脏”，智能压力耦合装备成功突破原有技术瓶颈，实现地面制备一次冷水在井下硐室高静压工况下，向低静压二次冷水的安全、可靠、稳定精准转换。

这台装备的问世，不仅将关键设备供货周期缩短50%、全生命周期成本降低20%左右，更全面提升了我国深部煤炭资源安全高效开采的自主保障能力。

井下热害治理迫在眉睫

随着浅部资源日渐枯竭，我国煤炭开采的锋线正以年均8米至25米的速度向地心深处延伸。目前，全国矿井平均开采深度已达700米至1000米，越来越多的矿井迈入“千米深井”时代。

在千米井下，原始岩温常超40℃，再加上采煤机、掘进机等大型设备持续散热，热浪在巷道内不断积聚。高温，已然成为继瓦斯、水、火、煤尘、顶板之后的矿井“第六大灾害”。

在我国东部采煤基地，采掘工作面高温高湿已成常态。这不仅导致矿工体力下降、生产效率滑坡，更使得机电设备故障率飙升至近20%。

破解深井热害难题，地面集中制冷是行业公认的核心技术路径。而这一路径的关键核心部件——智能压力耦合装备，长期被国外垄断。进口装备价格高、供货周期长，且后续运维服务也受制于人，制约着我国深部煤炭资源安全高效开采。

十多年攻关实现“从0到1”

面对国外企业的技术封锁，国内相关领域的研究几乎处于空白状态。中煤天津设计公司在2012年率先扛起攻关大旗，开启智能压力耦合装备技术的跟踪与探索之路。

智能压力耦合装备

此后十多年里，中煤天津设计公司持续开展煤矿井下热害防治新技术、新装备攻关，完成多座深部矿井制冷系统调研、方案论证与可行性研究；聚焦地面集中式制冷系统高低压力转换关键技术，先后实施多项矿井降温咨询设计与EPC（设计、采购和施工）总承包工程。

2023年，攻坚之路迎来关键转折。中煤天津设计公司牵头组建产学研联合攻关团队，携手天津大学、德矿九鼎（天津）科技有限公司、中煤新集能源股份有限公司，正式立项开展深井热害治理关键技术攻关工作，以突破高压密封、低温升控制、长寿命运行等核心技术。

中国中煤相关负责人调研智能压力耦合装备研发情况

项目启动之初，在工程实际应用层面，国内尚无成熟经验可借鉴，每一步前进都充满着未知与挑战。中煤天津设计公司攻关团队白天泡在实验室开展仿真分析、核心部件设计、控制逻辑优化，夜晚围坐在一起研讨难题、梳理思路，逐一突破高压差动态平衡、低温升压力转换、长寿命高可靠性密封等技术瓶颈。

“在攻关最为艰难的时候，大家心里确实没底，但每个人都怀揣着一股不服输的劲头，坚定地认为我们必须迈过这道坎，这是我们的责任与担当。”攻关团队负责人回忆。

攻关团队累计开展上千次台架试验，反复打磨优化核心部件，低流阻高可靠性单向阀、高压密封平衡阀等部件，经过超1500万次耐久性测试。

最终，一条从理论创新到技术突破，从实验室验证到工业化应用的完整创新链一体贯通，标志着我国自主可控的深井热害治理技术体系初具雏形。

关键性能指标国际领先

历经十多年积淀、集中攻坚，国产大型智能压力耦合装备终于在2026年1月成功下线。

依托自主研发的压力预平衡系统，该装备可在16兆帕高压与4兆帕低压冷水之间实现高效稳定转换，输送温升严格控制在0.5℃以内，系统总阻力损失不超过150千帕，关键性能指标达到国际领先水平，打破国外装备的性能垄断。

依托集成智能控制与数字孪生平台，该装备可实时动态感知井下温度、压力、流量等各项数据，实现精准调控与智能预警，推动运维模式从被动响应向主动预测转变，大幅降低运维成本，提升矿井生产效率。预计规模化应用后，该装备全生命周期成本比进口装备降低20%左右。

凭借全面国产化，该装备能进一步降低设备采购与后期运维成本，其高效节能的核心性能也为矿山节能减排装上绿色引擎。

以国产智能压力耦合装备为支点，中煤天津设计公司正擘画深井热害治理的全新图景，一套可复制、可推广的深井热害治理系统解决方案已逐步成型。

据了解，该装备已在德矿九鼎（天津）科技有限公司测试车间稳定运行超过三个月，各项性能指标达到国际领先水平，计划于今年上半年在中煤新集能源股份有限公司刘庄煤矿西区下井安装并投入使用。