利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統的製作方法

2023-09-23 05:45:35

專利名稱：利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於礦井降溫領域中的地層儲能技術，特別是它涉及了一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統。
背景技術：
隨著礦井採掘深度的增加，礦井熱害已經成為深部資源開採的難題之一，它直接威脅到了礦工的健康和人身安全，同時嚴重影響礦井的開採效率。《煤礦安全規程》的102 條規定生產礦井掘進工作面空氣溫度不得超過^rc,機電設備硐室的空氣溫度不得超過 30°C;當空氣溫度超過時，必須縮短超溫地點工作人員的工作時間。採掘工作面的空氣溫度超過30°c，機電設備硐室的空氣溫度不得超過34°C必須停止作業。目前對於礦井熱害主要採用兩種方式一是非人工製冷降溫措施，主要有通風降溫、控制熱源、預冷入風流、個體防護、煤層注水預冷煤體等；二是人工製冷降溫措施，包括人工製冷水降溫、人工製冰降溫和壓縮空氣製冷降溫。現有的非人工製冷降溫措施常不能控制30°C以上的礦井熱害；人工製冷降溫措施面臨的節能、環保及成本問題，已逐漸引起人們對其控制礦井熱害效果的質疑。如何利用大自然中的能量來解決和控制礦井熱害，實現既節能、環保又低成本。
發明內容本實用新型的發明目的在於提供解決現有設備不能有效控制礦井熱害的問題，而提供一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，它包括第一循環水泵、第二循環水泵、第三循環水泵、恆溫含水層、採區低溫水倉、掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管，其中掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管的出水口通過第一循環水泵與恆溫含水層的進水口相連，恆溫含水層的出水口通過第二循環水泵與採區低溫水倉的進水口相連，採區低溫水倉的出水口通過第三循環水泵與掘進巷道低溫水管或/ 和回採工作面低溫水管的進水口相連；本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中所述系統還包括降溫裝置，該降溫裝置裝在第三循環水泵與掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管之間，它進水口與第三循環水泵的出水口相連，它的出水口與掘進巷道低溫水管或/ 和回採工作面低溫水管的進水口相連；本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中在降溫裝置和第三循環水泵之間裝有第一閥門和第二閥門，第一閥門裝在第三循環水泵的出水口與掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管的進水口之間，第二閥門裝在第三循環水泵的出水口與降溫裝置的進水口之間，在第三循環水泵的出水口與第一閥門和第二閥門的進水口之間裝有溫度計、壓力計和流量計；[0009]本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中所述降溫裝置由氨流分離器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥依次相連組成的循環迴路，在該迴路中流動的液體或氣體為液氨或氨氣，氨流分離器內裝有管式或板式換熱器，在管式或板式換熱器內流動的液體為液氨，在板式或管式換熱器外流動的液體為從第二閥門的出水口出來將要進入掘進巷道低溫水管和回採工作面低溫水管的水；本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中所述採區低溫水倉的外部裝有隔熱保溫層。本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中所述掘進巷道低溫水管被裝在多個掘進巷道中，裝在掘進巷道中的掘進巷道低溫水管的外側套裝有風筒，進入風筒內的掘進巷道低溫水管為螺旋形水管；本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中所述回採工作面低溫水管被裝在回採工作面的回採工作面通風巷道內；本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其中恆溫含水層的出水口至掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管進水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。本實用新型的有益技術效果在於利用恆溫地層中的恆溫水源作為礦井降溫主要冷水源，實現了節能、環保和低成本；採用人工製冷裝置作為輔助降溫裝置，實現了控制礦井熱害的可靠性；吸熱後的水流回灌到恆溫地層，防止了地表下沉。本實用新型使用於以下類型礦井熱害環境①、恆溫地層水源豐富的地區。如我國南方雨量充足地區；②、冬季持續時間比較長的地區，如我國東北，西北等地；③、礦井熱害嚴重的礦山。

圖1為本實用新型利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統的示意圖；圖2為圖1的掘進巷道中風筒和掘進巷道低溫水管的放大布置圖。；圖3為圖1的回採工作面中回採工作面低溫水管在回採工作面通風巷道內的放大布置圖。在圖1-3中標號1為第一循環水泵；標號2為恆溫含水層；標號3為降溫裝置； 標號4為採區低溫水倉；標號5為第三循環水泵；標號6為溫度計；標號7為流量計；標號8 為壓力計；標號9為氨流分離器；標號10為壓縮機；標號11為膨脹閥；標號12為冷凝器； 標號13為掘進巷道；標號14為回採工作面；標號15為第二循環水泵；標號16為第一閥門； 標號17為第二閥門；標號18為風筒，標號19為掘進巷道低溫水管；標號20為回採工作面的低溫水管；標號21為回採工作面通風巷道。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。如圖1所示，本實用新型的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統包括第一循環水泵1、第二循環水泵15、第三循環水泵5、恆溫含水層2、採區低溫水倉4、降溫裝置3、掘
4進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管20。掘進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管20的出水口通過第一循環水泵1與恆溫含水層2的進水口相連，恆溫含水層2 的出水口通過第二循環水泵15與採區低溫水倉4的進水口相連，採區低溫水倉4的出水口通過第三循環水泵5與降溫裝置3的進水口相連，降溫裝置3的出水口與掘進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管20的進水口相連。在降溫裝置3和第三循環水泵5之間裝有第一閥門16和第二閥門17，第一閥門16裝在第三循環水泵5的出水口與掘進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管20的進水口之間，第二閥門17裝在第三循環水泵5 的出水口與降溫裝置3的進水口之間，在第三循環水泵5的出水口與第一閥門16和第二閥門17的進水口之間裝有溫度計6、壓力計7和流量計8。降溫裝置3由氨流分離器9、壓縮機10、冷凝器12和膨脹閥11依次相連組成的循環迴路，在該迴路中流動的液體或氣體為液氨或氨氣，氨流分離器9內裝有管式或板式換熱器，在管式或板式換熱器內流動的液體為液氨，在板式或管式換熱器外流動的液體為從第二閥門17的出水口出來將要進入掘進巷道低溫水管19和回採工作面低溫水管20的水。如圖2所示，掘進巷道低溫水管19被裝在多個掘進巷道13中，裝在掘進巷道13 中的掘進巷道低溫水管19的外側套裝有風筒18，進入風筒18內的掘進巷道低溫水管9為螺旋形水管。如圖3所示，回採工作面低溫水管20被裝在回採工作面14的回採工作面進風巷道21內。為了保持或維持水的溫度，在採區低溫水倉4的外部裝有隔熱保溫層，並且恆溫含水層2的出水口至掘進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管20進水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。根據附圖1本實用新型各個組成部分的功能採用第一循環水泵1、第二循環水泵 15和第三循環水泵5實現水流循環；恆溫含水層2作為礦井降溫主要冷水源，降溫裝置3作為人工製冷進行輔助降溫；溫度計6、流量計7和壓力計8確定水流溫度、壓力和流量是否符合要求，以確定是否需要採用降溫裝置3進行二次降溫；採區低溫水倉4的水倉壁外側包有隔熱保溫層；恆溫含水層2的出水口至掘進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管 20進水口之間的連接水管的外表面包裹有用隔熱保溫材料製成的保溫層；根據溫度計6、 流量計7和壓力計8測定水流溫度、壓力和流量來決定是否開啟降溫裝置3，以此來決定打開或關閉第一閥門16或第二閥門17，低溫水管採用散熱好的材料做成的管路，該部分水管主要是降低風流中空氣的溫度。利用該系統對礦井降溫過程首先，將恆溫含水層2的低溫水引到採區低溫水倉4 中；其次，通過監測水流的溫度計6、流量計7和壓力計8，確定水流的參數是否符合要求； 第三，當水流參數符合要求，則打開第一閥門16、關閉第二閥門17，低溫水流直接流向掘進巷道低溫水管19或/和回採工作面低溫水管20。當水流參數不符合要求，則打開第二閥門 17、關閉第一閥門16，使水流入降溫裝置3對水流降溫，降溫後的水流再掘進巷道低溫水管 19或/和回採工作面低溫水管20。低溫水源的選取在本實用新型中不僅可以直接採用恆溫地層中的含水層作為恆溫水源，而且可以採用地表冬季的低溫水作為礦井降溫水源。如圖2所示，進入風筒18的掘進巷道低溫水管19低溫採用螺旋形，該段低溫水管不採用隔熱材料包裹，該部分螺旋低溫水管直接降低風筒中的風流。如圖3所示，在回採工作面14的通風巷道21布置回採工作面低溫水管20，在通風巷道21內的回採工作面低溫水管20不採用隔熱材料包裹，該段低溫水管20直接降低進風巷道中的風流，已達到降低回採工作面14的溫度。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的工程技術人員在本實用新型的技術範圍內，可做一些變換，如在地面建立低溫水池、管路的布置形式、由恆溫層改變到其他地方等，都應該作為侵犯本實用新型的保護範圍。因此本實用新型的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求1.一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，它包括第一循環水泵(1)、第二循環水泵(15)、第三循環水泵(5)、恆溫含水層O)、採區低溫水倉G)、掘進巷道低溫水管(19) 或/和回採工作面低溫水管(20)，其特徵在於掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管00)的出水口通過第一循環水泵(1)與恆溫含水層( 的進水口相連，恆溫含水層⑵的出水口通過第二循環水泵(15)與採區低溫水倉⑷的進水口相連，採區低溫水倉 (4)的出水口通過第三循環水泵( 與掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管 (20)的進水口相連。
2.根據權利要求1所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於所述系統還包括降溫裝置(3)，該降溫裝置C3)裝在第三循環水泵( 與掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管00)之間，它進水口與第三循環水泵(5)的出水口相連， 它的出水口與掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管OO)的進水口相連。
3.根據權利要求2所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於在降溫裝置(3)和第三循環水泵(5)之間裝有第一閥門(16)和第二閥門(17)，第一閥門(16)裝在第三循環水泵(5)的出水口與掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管OO) 的進水口之間，第二閥門(17)裝在第三循環水泵(5)的出水口與降溫裝置(3)的進水口之間，在第三循環水泵(5)的出水口與第一閥門(16)和第二閥門(17)的進水口之間裝有溫度計(6)、壓力計(7)和流量計(S)0
4.根據權利要求3所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於所述降溫裝置(3)由氨流分離器(9)、壓縮機(10)、冷凝器(1 和膨脹閥(11)依次相連組成的循環迴路，在該迴路中流動的液體或氣體為液氨或氨氣，氨流分離器(9)內裝有管式或板式換熱器，在管式或板式換熱器內流動的液體為液氨，在板式或管式換熱器外流動的液體為從第二閥門(17)的出水口出來將要進入掘進巷道低溫水管(19)和回採工作面低溫水管(20)的水。
5.根據權利要求1至4任一權利要求所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統， 其特徵在於所述採區低溫水倉的外部裝有隔熱保溫層。
6.根據權利要求5所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於所述掘進巷道低溫水管(19)被裝在多個掘進巷道(1 中，裝在掘進巷道(1 中的掘進巷道低溫水管(19)的外側套裝有風筒(18)，進入風筒(18)內的掘進巷道低溫水管(19)為螺旋形水管。
7.根據權利要求6所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於所述回採工作面低溫水管OO)被裝在回採工作面(14)的回採工作面進風巷道內。
8.根據權利要求6所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於恆溫含水層( 的出水口至掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管OO)進水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。
9.根據權利要求7所述的利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，其特徵在於恆溫含水層O)的出水口至掘進巷道低溫水管(19)或/和回採工作面低溫水管OO)進水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。
專利摘要本實用新型的一種利用恆溫含水地層進行礦井降溫的系統，它包括第一循環水泵、第二循環水泵、第三循環水泵、恆溫含水層、採區低溫水倉、掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管，其中掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管的出水口通過第一循環水泵與恆溫含水層的進水口相連，恆溫含水層的出水口通過第二循環水泵與採區低溫水倉的進水口相連，採區低溫水倉的出水口通過第三循環水泵與掘進巷道低溫水管或/和回採工作面低溫水管的進水口相連；本實用新型利用地層中的恆溫水源作為礦井降溫主要冷水源，同時採用輔助礦井降溫裝置，達到解決礦井熱害的目的，該系統具有節約能源和很好的工業應用價值。
文檔編號E21F3/00GK202194678SQ20112030215
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者劉增輝, 成中海, 林稚華, 沈華軍, 郭聖旵, 陸衛國 申請人:中煤礦山建設集團有限責任公司