巷幫截流式礦井降溫方法及降溫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地下降溫技術(shù)領(lǐng)域，適用于地?zé)彷^強(qiáng)的高溫礦井，尤其涉及一種礦井降溫方法及降溫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著礦井開(kāi)采強(qiáng)度的增大，開(kāi)采深度的延伸，地?zé)?地溫?zé)嵩?災(zāi)害逐漸威脅著礦井生產(chǎn)，高溫礦井的數(shù)量也在不斷增加。繼礦井五大災(zāi)害之后，地?zé)嵋仓饾u成為煤礦安全生產(chǎn)的一大災(zāi)害。
[0003]礦井通風(fēng)除了能夠供給井下新鮮風(fēng)流、稀釋炮煙、瓦斯等有毒有害氣體外，還能有效排除采掘工作面熱量，維持舒適的工作環(huán)境，保障井下工作人員的身體健康和勞動(dòng)安全。采掘工作面必須有足夠的風(fēng)量，而礦井風(fēng)量的調(diào)節(jié)幅度一般不大，根據(jù)巷道斷面的不同，風(fēng)流速度都有一定的要求。對(duì)于高溫礦井來(lái)講，新鮮風(fēng)流在進(jìn)入采掘工作面之前經(jīng)進(jìn)風(fēng)大巷或軌道和運(yùn)輸上(下)山時(shí)已與巷道內(nèi)的環(huán)境溫度發(fā)生熱交換，使得風(fēng)流溫度增高，被加熱的風(fēng)流難以攜帶采掘工作面的更多熱量，以至于采掘工作面溫度過(guò)高。
[0004]前人的研究中，提出通風(fēng)降溫、抽取地下熱水源、煤層注低溫水或冰、空氣壓縮制冷、巷道壁鋪設(shè)隔熱材料等礦井降溫方法。
[0005]例如:通風(fēng)降溫多數(shù)采用制冷機(jī)組或冷媒對(duì)進(jìn)風(fēng)氣流降溫，雖然有一定的效果，但由于礦井風(fēng)流量大且無(wú)法循環(huán)使用，導(dǎo)致投入及運(yùn)行費(fèi)用過(guò)大，降溫效果有限。
[0006]巷道壁鋪設(shè)隔熱材料方法降溫是在巷道的背板支護(hù)或壁后充填中加入隔熱材料，將巷道周壁圍巖對(duì)工作面的熱輻射“屏蔽”于巷道之外，以此來(lái)降低巷道內(nèi)的環(huán)境溫度，如圍巖壓力過(guò)大，需要求隔熱材料具有抗壓強(qiáng)度高、傳熱系數(shù)低、體積密度小等特點(diǎn)，以至于使用的材料昂貴;另外，該技術(shù)也只是暫時(shí)延緩了圍巖對(duì)巷道的傳熱，并不能阻止圍巖對(duì)巷道的傳熱。因此，亟需找到一種投資小、收益大、便于礦上操作，并且能夠有效降低礦井環(huán)境溫度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種降溫效果好、能夠調(diào)節(jié)各注水點(diǎn)的水流量、操作簡(jiǎn)便、投資少的巷幫截流式礦井降溫方法，在實(shí)現(xiàn)礦井降溫效果的同時(shí)能夠有效利用地?zé)帷?br>[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種巷幫截流式礦井降溫方法，使用該方法的礦井的進(jìn)風(fēng)大巷兩側(cè)間隔設(shè)有鉆場(chǎng)，進(jìn)風(fēng)大巷連接有運(yùn)輸上下山和軌道上下山，運(yùn)輸上下山和軌道上下山的兩側(cè)均間隔設(shè)有鉆場(chǎng);本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行:
第一步驟是使用制冷機(jī)組制備冷卻水，并通過(guò)保溫管將冷卻水由進(jìn)風(fēng)副井送入礦井內(nèi)的進(jìn)風(fēng)大巷;相鄰鉆場(chǎng)之間設(shè)有若干排定向鉆孔，每排定向鉆孔設(shè)有若干列;連接在相鄰鉆場(chǎng)之間的各定向鉆孔形成一個(gè)注水點(diǎn);注水點(diǎn)采用靜壓或者動(dòng)壓注水；
第二步驟是使冷卻水在沿進(jìn)風(fēng)大巷流過(guò)設(shè)置在進(jìn)風(fēng)大巷兩側(cè)相鄰的鉆場(chǎng)之間的定向鉆孔，冷卻水在定向鉆孔中流動(dòng)時(shí)將地溫?zé)嵩磁c進(jìn)風(fēng)大巷隔開(kāi)，并向進(jìn)風(fēng)大巷傳遞冷量;在此過(guò)程中進(jìn)風(fēng)大巷兩側(cè)的各鉆場(chǎng)分別被冷卻水冷卻；
第三步驟是使冷卻水在沿運(yùn)輸上下山和軌道上下山流動(dòng)時(shí)流過(guò)設(shè)置在運(yùn)輸上下山和軌道上下山兩側(cè)相鄰的鉆場(chǎng)之間的定向鉆孔，冷卻水在定向鉆孔中流動(dòng)時(shí)將地溫?zé)嵩磁c運(yùn)輸上下山和軌道上下山隔開(kāi)，并向運(yùn)輸上下山和軌道上下山傳遞冷量；
第四步驟是冷卻水通過(guò)各處定向鉆孔流經(jīng)回風(fēng)上下山和回風(fēng)大巷流至回風(fēng)井處，冷卻水在定向鉆孔中流動(dòng)時(shí)被地溫?zé)嵩醇訜?，溫度逐漸升高成為高溫水;高溫水流至回風(fēng)井處，并通過(guò)地面栗站將高溫水抽至地面；
第五步驟是設(shè)置在地表的地面抽水栗站將高溫水由回風(fēng)井抽上地面后送入熱交換器，通過(guò)熱交換器得到降溫后的溫度較高的水重新進(jìn)入制冷機(jī)組，再?gòu)牡谝徊襟E開(kāi)始不斷循環(huán)運(yùn)行。
[0009]所述熱交換器為設(shè)置在鍋爐供水管上的熱交換器或者地?zé)岚l(fā)電機(jī)的熱交換器。
[0010]本發(fā)明的目的還在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述巷幫截流式礦井降溫方法的巷幫截流式礦井降溫系統(tǒng)。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的巷幫截流式礦井降溫系統(tǒng)包括礦井通風(fēng)系統(tǒng)和沿礦井通風(fēng)巷道布設(shè)的循環(huán)水系統(tǒng)；
所述礦井通風(fēng)系統(tǒng)包括由地面向下設(shè)置的進(jìn)風(fēng)副井，進(jìn)風(fēng)副井下端與礦井的進(jìn)風(fēng)大巷相連通;進(jìn)風(fēng)大巷連接有運(yùn)輸上下山和軌道上下山，運(yùn)輸上下山連接工作面的進(jìn)風(fēng)順槽為工作面送風(fēng);工作面連接有回風(fēng)上下山，回風(fēng)上下山連接有回風(fēng)大巷，回風(fēng)大巷連接有豎向設(shè)置的回風(fēng)井，回風(fēng)井上端露于地表；
所述循環(huán)水系統(tǒng)包括設(shè)置在地表的制冷機(jī)組，制冷機(jī)組連接有用于運(yùn)送冷卻水的保溫管，保溫管沿進(jìn)風(fēng)副井通入礦井；
所述運(yùn)輸上下山和軌道上下山內(nèi)分別設(shè)置有分支管路，所述回風(fēng)大巷、回風(fēng)上下山以及回風(fēng)井內(nèi)設(shè)置有回水管；
軌道和運(yùn)輸上下山兩側(cè)間隔設(shè)有鉆場(chǎng);相鄰鉆場(chǎng)之間設(shè)有若干排巷幫定向鉆孔，每排定向鉆孔設(shè)有若干列;連接在相鄰鉆場(chǎng)之間的各定向鉆孔形成一個(gè)注水點(diǎn)；注水點(diǎn)采用靜壓或者動(dòng)壓注水；
進(jìn)風(fēng)大巷兩側(cè)間隔設(shè)有鉆場(chǎng)，運(yùn)輸上下山和軌道上下山兩側(cè)間隔設(shè)有鉆場(chǎng)；同側(cè)相鄰的兩個(gè)鉆場(chǎng)之間設(shè)有若干排巷幫定向鉆孔，每排定向鉆孔設(shè)有若干列;連接在相鄰鉆場(chǎng)之間的各定向鉆孔形成一個(gè)注水點(diǎn);注水點(diǎn)采用靜壓或者動(dòng)壓注水；
進(jìn)風(fēng)大巷、運(yùn)輸上下山和軌道上下山一側(cè)的注水點(diǎn)相互串連形成第一條水路，進(jìn)風(fēng)大巷、運(yùn)輸上下山和軌道上下山另一側(cè)的注水點(diǎn)相互串連形成第二條水路；
以水流動(dòng)的方向?yàn)榍跋?，第一條水路和第二條水路中最后方注水點(diǎn)分別通過(guò)集中進(jìn)水管連接保溫管且集中進(jìn)水管上設(shè)有分流閥；
第一條水路和第二條水路中最前方注水點(diǎn)的集中出水管連接分支管路;分支管路的前端連接回水管；回水管通過(guò)回風(fēng)井通至地面；
運(yùn)輸上下山和軌道上下山兩側(cè)的各定向鉆孔的進(jìn)水一端通過(guò)集中進(jìn)水管連接分支管路且其出水一端通過(guò)集中出水管連接分支管路；
回風(fēng)井處的地表上設(shè)有用于將回水抽上地表的地面栗站，地面栗站的進(jìn)水口連接所述回水管;地面栗站的出水口通過(guò)管路連接有熱交換器;熱交換器通過(guò)管路連接所述制冷機(jī)組。
[0012]所述制冷機(jī)組的出水溫度為5°C— 10°C;所述定向鉆孔的直徑為89毫米;所述熱交換器為地?zé)岚l(fā)電機(jī)或鍋爐的熱交換器;所述地?zé)岚l(fā)電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接所述制冷機(jī)組并為制冷機(jī)組供電。
[0013]在原理上，本發(fā)明是通過(guò)低溫循環(huán)水阻隔巷幫熱源傳入到進(jìn)風(fēng)巷中，避免進(jìn)風(fēng)風(fēng)流受地?zé)嵊绊憸囟冗^(guò)高，有效降低進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)的環(huán)境溫度，從而降低井下工作面、鉆場(chǎng)等場(chǎng)所的環(huán)境溫度。
[0014]分流閥的設(shè)置，可以靈活調(diào)節(jié)各注水點(diǎn)的水流量，使各注水點(diǎn)能夠均衡地工作在最佳狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明工作時(shí)，冷卻水不停地循環(huán)流動(dòng)，持續(xù)起到阻隔地溫?zé)嵩吹淖饔?。具體地，本發(fā)明的巷幫截流式礦井降溫方法及降溫系統(tǒng)主要利用制冷機(jī)組產(chǎn)生的低溫水，通過(guò)保溫管(保溫管能夠降低沿程的冷量損失)輸送至井下，將低溫水灌入到兩個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)的連通定向鉆孔內(nèi)，起到阻隔地溫?zé)嵩吹淖饔茫种聘邷貒鷰r對(duì)進(jìn)風(fēng)大巷的風(fēng)流傳熱，避免風(fēng)流在進(jìn)入工作面之前已被加熱，有效地降低采掘工作面溫度，相比以往鋪設(shè)隔熱材料、局部通風(fēng)機(jī)制冷等方法更為經(jīng)濟(jì)有效；同時(shí)由于定向鉆孔距離巷幫較近，又能起到傳遞冷量的作用，進(jìn)一步防止進(jìn)風(fēng)大巷內(nèi)的風(fēng)流(新風(fēng))溫升過(guò)高。
[0016]采用地?zé)岚l(fā)電機(jī)作為熱交換器時(shí)，地?zé)岚l(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能又能夠?yàn)橹评錂C(jī)組所利用，實(shí)現(xiàn)余熱利用并降低制冷機(jī)組的能耗。采用其他熱交換器同樣可以利用水中的余熱，使本發(fā)明在防止礦下溫度過(guò)高的同時(shí)充分利用無(wú)污染、無(wú)消耗的地?zé)豳Y源。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
1_進(jìn)風(fēng)副井、保溫管、3_進(jìn)風(fēng)大巷、4_定向鉆孔、5_運(yùn)輸上下山、6_進(jìn)風(fēng)順槽、7_工作面、8-回風(fēng)順槽、9-風(fēng)門(mén)、I O-回風(fēng)上下山、11 -回風(fēng)大巷、12-回風(fēng)井、13-分流閥、14-鉆場(chǎng)、15-制冷機(jī)組、16-熱交換器、17-地面栗站、18-分支管路、19-保溫回水管、20-集中進(jìn)水管、21-集中出水管、22_進(jìn)風(fēng)主井、23-聯(lián)絡(luò)巷、24-工作面回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、25-軌道上下山圖2是圖1中A處的放大圖；
圖3是一列定向鉆孔處的豎向剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1所示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的巷幫截流式礦井降溫方法的巷幫截流式礦井降溫系統(tǒng)。圖1和圖3中各處箭頭所示為該處的風(fēng)流方向。本發(fā)明中，以水流動(dòng)的方向?yàn)榍跋?。運(yùn)輸上下山5表示附圖中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)既可以是運(yùn)輸上山，又可以是運(yùn)輸下山。軌道上下山25表示附圖中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)既可以是軌道上山，又可以是軌道下山。
[0019]本發(fā)明公開(kāi)了一種巷幫截流式礦井降溫方法，參考圖1、圖2和圖3，使用該方法的礦井的進(jìn)風(fēng)大巷3兩側(cè)間隔設(shè)有鉆場(chǎng)14，進(jìn)風(fēng)大巷連接有運(yùn)輸上下山5和軌道上下山25，運(yùn)輸上下山5和軌道上下山25的兩側(cè)均間隔設(shè)有鉆場(chǎng)14。相鄰鉆場(chǎng)14之間設(shè)有若干排巷幫定向鉆孔4，每排定向鉆孔4設(shè)有若干列；
本發(fā)明的巷幫截流式礦井降溫方法按如下步驟進(jìn)行: 第一步驟是使用制冷機(jī)組15制備冷卻水，并通過(guò)保溫管2將冷卻水由進(jìn)風(fēng)副井I送入礦井內(nèi)的進(jìn)風(fēng)大巷3;連接在相鄰鉆場(chǎng)14之間的各定向鉆孔4形成一個(gè)注水點(diǎn)；注水點(diǎn)采用靜壓或者動(dòng)壓注水；
第二步驟是使冷卻水在沿進(jìn)風(fēng)大巷3流動(dòng)時(shí)流過(guò)設(shè)置在進(jìn)風(fēng)大巷3兩側(cè)相鄰的鉆場(chǎng)14之間的巷幫定向鉆孔4，冷卻水在定向鉆孔4中流動(dòng)時(shí)(冷卻進(jìn)風(fēng)大巷3周邊氣流溫度)將地溫?zé)嵩磁c進(jìn)風(fēng)大巷隔開(kāi)，并向進(jìn)風(fēng)大巷3傳遞冷量;在此過(guò)程中進(jìn)風(fēng)大巷3兩側(cè)的各鉆場(chǎng)14分別被冷卻水冷卻；
第三步驟是使冷卻水在沿運(yùn)輸上下山5和軌道上下山25流動(dòng)時(shí)流過(guò)設(shè)置在運(yùn)輸下山5和軌道上下山25兩側(cè)相鄰的鉆場(chǎng)14之間的定向鉆孔4，冷卻水在定向鉆孔4中流動(dòng)時(shí)冷卻運(yùn)輸上下山5和軌道上下山25巷道周壁圍巖，將地溫?zé)嵩磁c運(yùn)輸上下山5和和軌道上下山25隔開(kāi)，并向運(yùn)輸上下山5和和軌道上下山25傳遞冷量，從而冷卻進(jìn)風(fēng)風(fēng)流的溫度，冷卻的進(jìn)風(fēng)流輸送至各工作面，可更好的降低工作面的環(huán)境溫度。在此過(guò)程中運(yùn)輸上下山5兩側(cè)的各鉆場(chǎng)14分別被冷卻水冷卻。
[0020]第四步驟是冷卻水通過(guò)各處定向鉆孔流經(jīng)回風(fēng)上下山10和回風(fēng)大巷11流至回風(fēng)井12處，冷卻水在定向鉆孔4中流動(dòng)時(shí)被地溫?zé)嵩醇訜?，溫度逐漸升高成為高溫水;高溫水流至回風(fēng)井12處，并通過(guò)地面栗站17將高溫水抽至地