專利名稱：冰漿礦井降溫工藝技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤礦及非煤礦山井下高溫熱害控制的礦井降溫工藝技術， 特別是涉及一種用于煤礦井下采掘工作面高溫熱害的控制技術。
背景技術：
當井下環(huán)境的空氣溫度超過28'C時，礦工的發(fā)病明顯上升，超過30。C時開 始出現(xiàn)中署甚至死亡事故，據(jù)1984年以來的不完全統(tǒng)計，據(jù)1983年以來的不 完全統(tǒng)計，我國煤礦已發(fā)生了幾百人因高溫中暑而暈倒在井下作業(yè)地點。新汶 孫村礦在1984年之前(井下降溫系統(tǒng)投入運行之前)在井下高溫作業(yè)地點作業(yè)的 礦工的發(fā)病率比常溫(低于28。C)下高1.83倍，最高時達3.61倍。我國《煤礦安 全規(guī)程》第102條規(guī)定"生產礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26"C，機電硐 室的空氣溫度不得超過30。C;......采掘工作面的空氣溫度超過30。C，機電硐室
的空氣溫度超過34。C時，必須停止作業(yè)"。
我國是世界上第一產煤大國，也是高溫礦井數(shù)量多的國家。我國礦井開采 深度平均每年以llm的速度向深部延伸。目前，我國統(tǒng)配煤礦的平均開采深度 約為680m，有些礦井開采深度已達900~1300m。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前已 有130余對礦井采掘工作面空氣溫度超過30°C，許多礦井的開采深度在800m 以下。根據(jù)煤炭資源開發(fā)和資源保護資料顯示，在我國預測的總儲量中，有 73.2%的儲量埋深在1000m以下。由此可見，礦井高溫熱害不僅是目前亟待解 決的問題，而且從長遠看，它對我國今后進一步開發(fā)深部煤炭資源具有戰(zhàn)略意 義。
礦井深部高溫熱害問題十分嚴重，尤其是新井建井期和老井深部開拓更為突出。例如徐州三河尖礦，淮南礦業(yè)集團公司潘一、潘三礦等礦井建井期，均
達到30 35'C的高溫熱害，使工程進度受到影響，新汶礦業(yè)集團公司孫村礦 -800m水平開拓掘進，豐城建新礦-600m水平開拓掘進遇到31 35'C的高溫熱害 問題，峰峰集團公司梧桐莊礦在掘進工作面遇到高溫熱水涌出，致使掘進工作 面風溫高達3^C，類似的高溫熱害還有許多，而目前礦井深部采掘工作面高溫 熱害控制裝備非常短缺，無法滿足礦井深部安全、高效的生產，制約礦井深部 開采的可持續(xù)發(fā)展需要。
目前，礦井高溫熱害控制主要采用加大通風強度改善采掘工作面的環(huán)境溫 度，對不能用通風措施解決的一般采用冷水機組實施井下局部或集中人工制冷 措施，但是冷水機組體積大，井下運輸安裝不方便；冷水管路鋪設距離長，投 資費用高，運行能耗大，根據(jù)國內外大型礦井降溫系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，礦井降溫 系統(tǒng)能耗約占礦井生產系統(tǒng)總能耗的15%~20%， 一座大型集中礦井降溫系統(tǒng)的 裝機總容量高達2500~4500kW。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對礦井深部采掘工作面的實際狀況，設計出 制冷效果明顯、能耗較小、性能可靠、運行平穩(wěn)，可廣泛應用于煤礦及非煤礦 山井下采掘工作面高溫熱害控制的冰槳礦井降溫工藝技術。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
冰漿礦井降溫工藝技術，其冰漿礦井降溫工藝流程為制冷劑經壓縮機壓 縮冷凝成液態(tài)后，通過冷凝器及熱力膨脹閥進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內與一次載 冷劑進行熱交換， 一次載冷劑降溫至-l(TC，由一次載冷劑泵送入冰漿制取裝置 換熱管中，通過冰漿制取裝置管間的二次載冷劑與換熱管內的一次載冷劑進行 熱交換，降溫至O'C后開始在換熱管外表面上結冰，換熱管內的一次載冷劑放 出冷量后逐漸升溫，回到蒸發(fā)器重新?lián)Q熱降溫，蒸發(fā)器內的液態(tài)制冷劑與一次載冷劑發(fā)生熱交換，吸收一次載冷劑的熱量后蒸發(fā)，氣態(tài)制冷劑又回流到壓縮
機；冰漿制取裝置換熱管外液態(tài)二次載冷劑結成冰，此時通過氣缸控制的刮板
進行往復運動，將在管外結冰刮削下來，液態(tài)二次載冷劑形成冰漿，將冰漿通 過泵及連接管道輸送到采掘工作面的采面冰漿空氣冷卻器和平巷冰漿空氣冷卻 器，風流通過冰漿空氣冷卻器后，降低風流的溫度，被冷卻的空氣通過和冰漿 空氣冷卻器串聯(lián)的風機送到需冷場所。
所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其在蒸發(fā)器內一次載冷劑的質量分數(shù)為
25%~35%的乙二醇溶液。
所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其液態(tài)二次載冷劑即輸送冷量介質為冰漿 即液態(tài)冰-水混合物。
所述的冰槳礦井降溫工藝技術，其采面冰漿空氣冷卻器在工作面分段布置。
所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其冰漿制取裝置采用氣缸控制的刮板進行 往復運動將換熱管外冰刮削下來，形成冰漿。
本發(fā)明的優(yōu)點與效果是
1. 本發(fā)明工藝技術制冷效果非常顯著，性能可靠；
2. 本發(fā)明工藝裝備初投資較常規(guī)小，運行能耗低；
3. 本發(fā)明工藝裝備堅固耐用，機組設有堅固的防護外罩，具有良好的井下 防護性；
4. 本發(fā)明工藝裝備操作方便，機組設有機前操作臺，操作臺上設有各種操 作按鈕和顯示裝置，便于操作。
本發(fā)明附圖為工藝流程的實施例示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明用于煤礦及非煤礦山井下采掘工作面高溫熱害的冰漿礦井降溫，本 發(fā)明的詳細工藝過程為制冷劑經壓縮機4壓縮冷凝成液態(tài)后，通過冷凝器3
及熱力膨脹閥6進入蒸發(fā)器5，在蒸發(fā)器5內與一次載冷劑(質量分數(shù)為 25%~35%的乙二醇溶液)進行熱交換， 一次載冷劑降溫至-l(TC，由一次載冷劑 泵9送入冰漿制取裝置8換熱管中，通過冰漿制取裝置管間的二次載冷劑與換 熱管內的一次載冷劑進行熱交換，降溫至O'C后開始在換熱管外表面上結冰， 換熱管內的一次載冷劑放出冷量后逐漸升溫，回到蒸發(fā)器5重新?lián)Q熱降溫，蒸 發(fā)器5內的液態(tài)制冷劑與一次載冷劑發(fā)生熱交換，吸收一次載冷劑的熱量后蒸 發(fā)，氣態(tài)制冷劑又回流到壓縮機4。此時冰楽制取裝置8換熱管外液態(tài)二次載 冷劑結成冰，通過氣缸控制的刮板進行往復運動，將在管外結冰刮削下來，液 態(tài)二次載冷劑形成冰漿(液態(tài)冰-水混合物)，將冰漿通過泵10及連接管道11輸 送到采掘工作面的采面冰漿空氣冷卻器1和平巷冰漿空氣冷卻器2，風流通過 冰漿空氣冷卻器后，降低風流的溫度，被冷卻的空氣通過和冰漿空氣冷卻器串 聯(lián)的風機送到需冷場所。
下面結合附圖所示實施例作進一步詳細說明
本發(fā)明主要裝備包括采面冰漿空氣冷卻器l、平巷冰漿空氣冷卻器2、冷 凝器3、壓縮機4、蒸發(fā)器5、膨脹閥6、中間換熱器7、冰漿制取裝置8、載冷 劑泵9、泵10及連接管道11、低溫乙二醇冷水機組12。以上裝備可選擇配用 標準設備或也可自行裝設制做。
本發(fā)明采面冰漿空氣冷卻器1分段布置回采工作面內，平巷冰漿空氣冷卻 器2布置在井下掘進巷道或回采工作面運輸順槽中，其他裝置布置在井下專用 巷道。制冷劑經壓縮機4壓縮冷凝成液態(tài)后，通過冷凝器3及熱力膨脹閥6進 入蒸發(fā)器5，在蒸發(fā)器5內與一次載冷劑(質量分數(shù)為25%~35%的乙二醇溶液) 進行熱交換， 一次載冷劑降溫至-l(TC，由一次載冷劑泵9送入冰槳制取裝置8換熱管中，通過冰漿制取裝置管間的二次載冷劑與換熱管內的一次載冷劑進行
熱交換，降溫至o"c后開始在換熱管外表面上結冰，換熱管內的一次載冷劑放
出冷量后逐漸升溫，回到蒸發(fā)器5重新?lián)Q熱降溫，蒸發(fā)器5內的液態(tài)制冷劑與 一次載冷劑發(fā)生熱交換，吸收一次載冷劑的熱量后蒸發(fā)，氣態(tài)制冷劑又回流到 壓縮機4。此時冰漿制取裝置換熱管外液態(tài)二次載冷劑結成冰，通過氣缸控制 的刮板進行往復運動，將在管外結冰刮削下來，液態(tài)二次載冷劑形成冰漿(液態(tài) 冰-水混合物)，將冰漿通過泵10及連接管道11輸送到采掘工作面的采面冰漿 空氣冷卻器1和平巷冰漿空氣冷卻器2，風流通過冰槳空氣冷卻器后，降低風 流的溫度，被冷卻的空氣通過和冰漿空氣冷卻器串聯(lián)的風機送到回采工作面或 掘進頭。
權利要求
1. 冰漿礦井降溫工藝技術，其特征在于冰漿礦井降溫工藝流程為制冷劑經壓縮機(4)壓縮冷凝成液態(tài)后，通過冷凝器(3)及熱力膨脹閥(6)進入蒸發(fā)器(5)，在蒸發(fā)器內與一次載冷劑進行熱交換，一次載冷劑降溫至-10℃，由一次載冷劑泵(9)送入冰漿制取裝置(8)換熱管中，通過冰漿制取裝置(8)管間的二次載冷劑與換熱管內的一次載冷劑進行熱交換，降溫至0℃后開始在換熱管外表面上結冰，換熱管內的一次載冷劑放出冷量后逐漸升溫，回到蒸發(fā)器(5)重新?lián)Q熱降溫，蒸發(fā)器內的液態(tài)制冷劑與一次載冷劑發(fā)生熱交換，吸收一次載冷劑的熱量后蒸發(fā)，氣態(tài)制冷劑又回流到壓縮機(4)；冰漿制取裝置(8)換熱管外液態(tài)二次載冷劑結成冰，此時通過氣缸控制的刮板進行往復運動，將在管外結冰刮削下來，液態(tài)二次載冷劑形成冰漿，將冰漿通過泵(10)及連接管道(11)輸送到采掘工作面的采面冰漿空氣冷卻器(1)和平巷冰漿空氣冷卻器(2)，風流通過冰漿空氣冷卻器后，降低風流的溫度，被冷卻的空氣通過和冰漿空氣冷卻器串聯(lián)的風機送到需冷場所。
2. 根據(jù)權利要求1所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其特征在于所述在蒸發(fā) 器內一次載冷劑的質量分數(shù)為25%~35%的乙二醇溶液。
3. 根據(jù)權利要求1所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其特征在于所述液態(tài)二 次載冷劑即輸送冷量介質為冰漿即液態(tài)冰-水混合物。
4. 根據(jù)權利要求1所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其特征在采面冰漿空氣 冷卻器(1)在工作面分段布置。
5. 根據(jù)權利要求1所述的冰漿礦井降溫工藝技術，其特征在于冰漿制取裝 置采用氣缸控制的刮板進行往復運動將換熱管外冰刮削下來，形成冰漿。
全文摘要
冰漿礦井降溫工藝技術，涉及一種煤礦及非煤礦山井下高溫熱害控制的礦井降溫工藝技術，其工藝流程為制冷劑經壓縮機(4)通過冷凝器(3)及熱力膨脹閥(6)進入蒸發(fā)器(5)，由一次載冷劑泵(9)送入冰漿制取裝置(8)換熱管中，通過管間的二次載冷劑與換熱管內的一次載冷劑進行熱交換，回到蒸發(fā)器(5)重新?lián)Q熱降溫，氣態(tài)制冷劑又回流到壓縮機(4)；液態(tài)二次載冷劑形成冰漿，將冰漿通過泵(10)及連接管道(11)冷卻器后，降低風流的溫度，被冷卻的空氣通過和冰漿空氣冷卻器串聯(lián)的風機送到需冷場所。本發(fā)明制冷效果明顯、能耗較小、性能可靠、運行平穩(wěn)，可廣泛的應用于煤礦及非煤礦山井下采掘工作面高溫熱害控制。
文檔編號E21F3/00GK101429871SQ200810229460
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權日2008年12月9日
發(fā)明者李紅陽, 楊德源, 梁運濤, 王長彬, 羅海珠 申請人:煤炭科學研究總院沈陽研究院