專利名稱：利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦井降溫領(lǐng)域中的地層儲(chǔ)能技術(shù)，特別是它涉及了一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著礦井采掘深度的增加，礦井熱害已經(jīng)成為深部資源開(kāi)采的難題之一，它直接威脅到了礦工的健康和人身安全，同時(shí)嚴(yán)重影響礦井的開(kāi)采效率。《煤礦安全規(guī)程》的102 條規(guī)定生產(chǎn)礦井掘進(jìn)工作面空氣溫度不得超過(guò)^rc,機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過(guò) 30°C;當(dāng)空氣溫度超過(guò)時(shí)，必須縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間。采掘工作面的空氣溫度超過(guò)30°c，機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過(guò)34°C必須停止作業(yè)。目前對(duì)于礦井熱害主要采用兩種方式一是非人工制冷降溫措施，主要有通風(fēng)降溫、控制熱源、預(yù)冷入風(fēng)流、個(gè)體防護(hù)、煤層注水預(yù)冷煤體等；二是人工制冷降溫措施，包括人工制冷水降溫、人工制冰降溫和壓縮空氣制冷降溫?，F(xiàn)有的非人工制冷降溫措施常不能控制30°C以上的礦井熱害；人工制冷降溫措施面臨的節(jié)能、環(huán)保及成本問(wèn)題，已逐漸引起人們對(duì)其控制礦井熱害效果的質(zhì)疑。如何利用大自然中的能量來(lái)解決和控制礦井熱害，實(shí)現(xiàn)既節(jié)能、環(huán)保又低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供解決現(xiàn)有設(shè)備不能有效控制礦井熱害的問(wèn)題，而提供一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，它包括第一循環(huán)水泵、第二循環(huán)水泵、第三循環(huán)水泵、恒溫含水層、采區(qū)低溫水倉(cāng)、掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管，其中掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管的出水口通過(guò)第一循環(huán)水泵與恒溫含水層的進(jìn)水口相連，恒溫含水層的出水口通過(guò)第二循環(huán)水泵與采區(qū)低溫水倉(cāng)的進(jìn)水口相連，采區(qū)低溫水倉(cāng)的出水口通過(guò)第三循環(huán)水泵與掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管的進(jìn)水口相連；本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括 降溫裝置，該降溫裝置裝在第三循環(huán)水泵與掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管之間，它進(jìn)水口與第三循環(huán)水泵的出水口相連，它的出水口與掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管的進(jìn)水口相連；本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中在降溫裝置和第三循環(huán)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(huán)水泵的出水口與掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管的進(jìn)水口之間，第二閥門裝在第三循環(huán)水泵的出水口與降溫裝置的進(jìn)水口之間，在第三循環(huán)水泵的出水口與第一閥門和第二閥門的進(jìn)水口之間裝有溫度計(jì)、壓力計(jì)和流量計(jì)；
本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中所述降溫裝置由氨流分離器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥依次相連組成的循環(huán)回路，在該回路中流動(dòng)的液體或氣體為液氨或氨氣，氨流分離器內(nèi)裝有管式或板式換熱器，在管式或板式換熱器內(nèi)流動(dòng)的液體為液氨，在板式或管式換熱器外流動(dòng)的液體為從第二閥門的出水口出來(lái)將要進(jìn)入掘進(jìn)巷道低溫水管和回采工作面低溫水管的水；本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中所述采區(qū)低溫水倉(cāng)的外部裝有隔熱保溫層。本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中所述掘進(jìn)巷道低溫水管被裝在多個(gè)掘進(jìn)巷道中，裝在掘進(jìn)巷道中的掘進(jìn)巷道低溫水管的外側(cè)套裝有風(fēng)筒，進(jìn)入風(fēng)筒內(nèi)的掘進(jìn)巷道低溫水管為螺旋形水管；本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中所述回采工作面低溫水管被裝在回采工作面的回采工作面通風(fēng)巷道內(nèi)；本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其中恒溫含水層的出水口至掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管進(jìn)水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于利用恒溫地層中的恒溫水源作為礦井降溫主要冷水源，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保和低成本；采用人工制冷裝置作為輔助降溫裝置，實(shí)現(xiàn)了控制礦井熱害的可靠性；吸熱后的水流回灌到恒溫地層，防止了地表下沉。本發(fā)明使用于以下類型礦井熱害環(huán)境①、恒溫地層水源豐富的地區(qū)。如我國(guó)南方雨量充足地區(qū)；②、冬季持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)的地區(qū)，如我國(guó)東北，西北等地；③、礦井熱害嚴(yán)重的礦山。


圖1為本發(fā)明利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)的示意圖；圖2為圖1的掘進(jìn)巷道中風(fēng)筒和掘進(jìn)巷道低溫水管的放大布置圖。；圖3為圖1的回采工作面中回采工作面低溫水管在回采工作面通風(fēng)巷道內(nèi)的放大布置圖。在圖1-3中標(biāo)號(hào)1為第一循環(huán)水泵；標(biāo)號(hào)2為恒溫含水層；標(biāo)號(hào)3為降溫裝置； 標(biāo)號(hào)4為采區(qū)低溫水倉(cāng)；標(biāo)號(hào)5為第三循環(huán)水泵；標(biāo)號(hào)6為溫度計(jì)；標(biāo)號(hào)7為流量計(jì)；標(biāo)號(hào)8 為壓力計(jì)；標(biāo)號(hào)9為氨流分離器；標(biāo)號(hào)10為壓縮機(jī)；標(biāo)號(hào)11為膨脹閥；標(biāo)號(hào)12為冷凝器； 標(biāo)號(hào)13為掘進(jìn)巷道；標(biāo)號(hào)14為回采工作面；標(biāo)號(hào)15為第二循環(huán)水泵；標(biāo)號(hào)16為第一閥門； 標(biāo)號(hào)17為第二閥門；標(biāo)號(hào)18為風(fēng)筒，標(biāo)號(hào)19為掘進(jìn)巷道低溫水管；標(biāo)號(hào)20為回采工作面的低溫水管；標(biāo)號(hào)21為回采工作面通風(fēng)巷道。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)包括第一循環(huán)水泵1、第二循環(huán)水泵15、第三循環(huán)水泵5、恒溫含水層2、采區(qū)低溫水倉(cāng)4、降溫裝置3、掘進(jìn)巷道低溫水管19或/和回采工作面低溫水管20。掘進(jìn)巷道低溫水管19或/和回采工作面低溫水管20的出水口通過(guò)第一循環(huán)水泵1與恒溫含水層2的進(jìn)水口相連，恒溫含水層2的出水口通過(guò)第二循環(huán)水泵15與采區(qū)低溫水倉(cāng)4的進(jìn)水口相連，采區(qū)低溫水倉(cāng)4的出水口通過(guò)第三循環(huán)水泵5與降溫裝置3的進(jìn)水口相連，降溫裝置3的出水口與掘進(jìn)巷道低溫水管 19或/和回采工作面低溫水管20的進(jìn)水口相連。在降溫裝置3和第三循環(huán)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(huán)水泵5的出水口與掘進(jìn)巷道低溫水管19或/和回采工作面低溫水管20的進(jìn)水口之間，第二閥門17裝在第三循環(huán)水泵5的出水口與降溫裝置3的進(jìn)水口之間，在第三循環(huán)水泵5的出水口與第一閥門16和第二閥門 17的進(jìn)水口之間裝有溫度計(jì)6、壓力計(jì)7和流量計(jì)8。降溫裝置3由氨流分離器9、壓縮機(jī)10、冷凝器12和膨脹閥11依次相連組成的循環(huán)回路，在該回路中流動(dòng)的液體或氣體為液氨或氨氣，氨流分離器9內(nèi)裝有管式或板式換熱器，在管式或板式換熱器內(nèi)流動(dòng)的液體為液氨，在板式或管式換熱器外流動(dòng)的液體為從第二閥門17的出水口出來(lái)將要進(jìn)入掘進(jìn)巷道低溫水管19和回采工作面低溫水管20的水。如圖2所示，掘進(jìn)巷道低溫水管19被裝在多個(gè)掘進(jìn)巷道13中，裝在掘進(jìn)巷道13 中的掘進(jìn)巷道低溫水管19的外側(cè)套裝有風(fēng)筒18，進(jìn)入風(fēng)筒18內(nèi)的掘進(jìn)巷道低溫水管9為螺旋形水管。如圖3所示，回采工作面低溫水管20被裝在回采工作面14的回采工作面進(jìn)風(fēng)巷道21內(nèi)。為了保持或維持水的溫度，在采區(qū)低溫水倉(cāng)4的外部裝有隔熱保溫層，并且恒溫含水層2的出水口至掘進(jìn)巷道低溫水管19或/和回采工作面低溫水管20進(jìn)水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。根據(jù)附圖1本發(fā)明各個(gè)組成部分的功能采用第一循環(huán)水泵1、第二循環(huán)水泵15 和第三循環(huán)水泵5實(shí)現(xiàn)水流循環(huán)；恒溫含水層2作為礦井降溫主要冷水源，降溫裝置3作為人工制冷進(jìn)行輔助降溫；溫度計(jì)6、流量計(jì)7和壓力計(jì)8確定水流溫度、壓力和流量是否符合要求，以確定是否需要采用降溫裝置3進(jìn)行二次降溫；采區(qū)低溫水倉(cāng)4的水倉(cāng)壁外側(cè)包有隔熱保溫層；恒溫含水層2的出水口至掘進(jìn)巷道低溫水管19或/和回采工作面低溫水管 20進(jìn)水口之間的連接水管的外表面包裹有用隔熱保溫材料制成的保溫層；根據(jù)溫度計(jì)6、 流量計(jì)7和壓力計(jì)8測(cè)定水流溫度、壓力和流量來(lái)決定是否開(kāi)啟降溫裝置3，以此來(lái)決定打開(kāi)或關(guān)閉第一閥門16或第二閥門17，低溫水管采用散熱好的材料做成的管路，該部分水管主要是降低風(fēng)流中空氣的溫度。利用該系統(tǒng)對(duì)礦井降溫過(guò)程首先，將恒溫含水層2的低溫水引到采區(qū)低溫水倉(cāng)4 中；其次，通過(guò)監(jiān)測(cè)水流的溫度計(jì)6、流量計(jì)7和壓力計(jì)8，確定水流的參數(shù)是否符合要求； 第三，當(dāng)水流參數(shù)符合要求，則打開(kāi)第一閥門16、關(guān)閉第二閥門17，低溫水流直接流向掘進(jìn)巷道低溫水管19或/和回采工作面低溫水管20。當(dāng)水流參數(shù)不符合要求，則打開(kāi)第二閥門 17、關(guān)閉第一閥門16，使水流入降溫裝置3對(duì)水流降溫，降溫后的水流再掘進(jìn)巷道低溫水管 19或/和回采工作面低溫水管20。低溫水源的選取在本發(fā)明中不僅可以直接采用恒溫地層中的含水層作為恒溫水源，而且可以采用地表冬季的低溫水作為礦井降溫水源。如圖2所示，進(jìn)入風(fēng)筒18的掘進(jìn)巷道低溫水管19低溫采用螺旋形，該段低溫水管不采用隔熱材料包裹，該部分螺旋低溫水管直接降低風(fēng)筒中的風(fēng)流。如圖3所示，在回采工作面14的通風(fēng)巷道21布置回采工作面低溫水管20，在通風(fēng)巷道21內(nèi)的回采工作面低溫水管20不采用隔熱材料包裹，該段低溫水管20直接降低進(jìn)風(fēng)巷道中的風(fēng)流，已達(dá)到降低回采工作面14的溫度。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可做一些變換，如在地面建立低溫水池、管路的布置形式、由恒溫層改變到其他地方等，都應(yīng)該作為侵犯本發(fā)明的保護(hù)范圍。 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，它包括第一循環(huán)水泵(1)、第二循環(huán)水泵(15)、第三循環(huán)水泵(5)、恒溫含水層O)、采區(qū)低溫水倉(cāng)G)、掘進(jìn)巷道低溫水管(19) 或/和回采工作面低溫水管(20)，其特征在于掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管00)的出水口通過(guò)第一循環(huán)水泵(1)與恒溫含水層( 的進(jìn)水口相連，恒溫含水層⑵的出水口通過(guò)第二循環(huán)水泵(15)與采區(qū)低溫水倉(cāng)⑷的進(jìn)水口相連，采區(qū)低溫水倉(cāng) (4)的出水口通過(guò)第三循環(huán)水泵( 與掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管 (20)的進(jìn)水口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括降溫裝置(3)，該降溫裝置C3)裝在第三循環(huán)水泵( 與掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管00)之間，它進(jìn)水口與第三循環(huán)水泵(5)的出水口相連， 它的出水口與掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管00)的進(jìn)水口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于在降溫裝置(3)和第三循環(huán)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(huán)水泵(5)的出水口與掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管00) 的進(jìn)水口之間，第二閥門(17)裝在第三循環(huán)水泵(5)的出水口與降溫裝置(3)的進(jìn)水口之間，在第三循環(huán)水泵(5)的出水口與第一閥門(16)和第二閥門(17)的進(jìn)水口之間裝有溫度計(jì)(6)、壓力計(jì)(7)和流量計(jì)(S)0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于所述降溫裝置(3)由氨流分離器(9)、壓縮機(jī)(10)、冷凝器(1 和膨脹閥(11)依次相連組成的循環(huán)回路，在該回路中流動(dòng)的液體或氣體為液氨或氨氣，氨流分離器(9)內(nèi)裝有管式或板式換熱器，在管式或板式換熱器內(nèi)流動(dòng)的液體為液氨，在板式或管式換熱器外流動(dòng)的液體為從第二閥門(17)的出水口出來(lái)將要進(jìn)入掘進(jìn)巷道低溫水管(19)和回采工作面低溫水管(20)的水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)， 其特征在于所述采區(qū)低溫水倉(cāng)的外部裝有隔熱保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于所述掘進(jìn)巷道低溫水管(19)被裝在多個(gè)掘進(jìn)巷道(1 中，裝在掘進(jìn)巷道(1 中的掘進(jìn)巷道低溫水管(19)的外側(cè)套裝有風(fēng)筒(18)，進(jìn)入風(fēng)筒(18)內(nèi)的掘進(jìn)巷道低溫水管(19)為螺旋形水管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于所述回采工作面低溫水管00)被裝在回采工作面(14)的回采工作面進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于恒溫含水層( 的出水口至掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管OO)進(jìn)水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，其特征在于恒溫含水層O)的出水口至掘進(jìn)巷道低溫水管(19)或/和回采工作面低溫水管OO)進(jìn)水口之間的連接水管的外表面裝有保溫層。
全文摘要
本發(fā)明的一種利用恒溫含水地層進(jìn)行礦井降溫的系統(tǒng)，它包括第一循環(huán)水泵、第二循環(huán)水泵、第三循環(huán)水泵、恒溫含水層、采區(qū)低溫水倉(cāng)、掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管，其中掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管的出水口通過(guò)第一循環(huán)水泵與恒溫含水層的進(jìn)水口相連，恒溫含水層的出水口通過(guò)第二循環(huán)水泵與采區(qū)低溫水倉(cāng)的進(jìn)水口相連，采區(qū)低溫水倉(cāng)的出水口通過(guò)第三循環(huán)水泵與掘進(jìn)巷道低溫水管或/和回采工作面低溫水管的進(jìn)水口相連；本發(fā)明利用地層中的恒溫水源作為礦井降溫主要冷水源，同時(shí)采用輔助礦井降溫裝置，達(dá)到解決礦井熱害的目的，該系統(tǒng)具有節(jié)約能源和很好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)E21F3/00GK102269008SQ201110237818
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者劉增輝, 成中海, 林稚華, 沈華軍, 郭圣旵, 陸衛(wèi)國(guó) 申請(qǐng)人:中煤礦山建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司