CN101225747A - 深井煤矿建井期间的降温方法及其设备 - Google Patents

深井煤矿建井期间的降温方法及其设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深井煤矿建井期间的降温方法及其设备，属于煤矿建井领域。它是在地面井口附近建立制冷站、对旋风机和由制冰机和融冰箱组成的冷气装置；由制冷站产生冷量，由制冰机制成片冰。片冰一部分送入融冰箱，在融冰箱内两次产生冷气，使掘进工作面降温；一部分用容器运送到掘进工作面，通过散冷箱产生辐射冷气，使掘进工作面再次降温。本发明投资小，冷量损耗少，冷量转化效率高，节约能源，送到掘进工作面冷量大，降温效果好；可达到送“干风”的效果，减少井下湿度和排水量；易于整体移动，一个井筒建完后可在另一个井筒重复使用，设备不会闲置浪费。

Description

深井煤矿建井期间的降温方法及其设备
技术领域
本发明涉及煤矿建井方法，尤其涉及建井期间的降温方法。
背景技术
目前随着煤矿开采深度的加深，需要开凿800米以上深的立井。开凿深度愈深掘进工作面的涌水温度愈大，一般超过45℃以上，至始掘进工作面的气温超过32℃，超过了《煤矿安全规程》30℃以下才能施工的规定。因此，在煤矿建井期间生产通风系统未贯通的情况下，必需对掘进工作面进行强制降温，才能确保掘进工作面的正常施工。
目前，建井期间的强制降温措施：一是在地面建冷风站，直接向掘进工作面送冷风；其不足是冷风站设备昂贵，当主井和副井贯通后，设备闲置不能再重复使用。二是在地面设水冷机组，将水温降为5-10℃的低温水，通风机通过冷凝器向掘进工作面送冷风；其不足是冷量损耗大，降温效果差，经济效果差。三是直接把冰块放在风筒中冷却风流，或把制冷的低温水在风筒中作雾状喷出冷却风流(如南非village矿)；其不足是水分随着风流一块进入井下，增加了井下温度和排水量。
因此很需一种经济、实用、降温效果好的能重复利使用的新的降温方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有深井煤矿建井期间降温方法的不足，提出一种经济、实用、降温效果好、设备能重复利用的降温方法及其设备。
本发明的降温方法是：
它是在地面井口附近建立制冷站和对旋风机，其特征是，
(1)在地面井口附近还设有制冰机和融冰箱，融冰箱串接在对旋风机的主机和风筒之间；
(2)由制冷站产生冷量，冷量以液氨或氟利昂作为制冷工质提供给制冰机，由制冰机制成片冰；
(3)片冰一部分送入融冰箱，一部分用容器运送到掘进工作面，其中：
①送入融冰箱的片冰在融冰箱内吸收对旋风机的风流使之产生冷气，融化的冷水在融冰箱内再经过喷淋散发部分冷气，所有冷气由风筒直接送入掘进工作面，使掘进工作面温度降低，融冰箱内融化的冷水再次进入制冰机制成片冰循环利用；
②直接运送到掘进工作面的片冰通过散冷箱产生辐射冷气，使掘进工作面温度再次降低。
为实施该方法，本发明提供了一种冷气装置，它包括一个制冰机，其特征是，它还包括一个融冰箱，制冰机安装在融冰箱体的顶部，制冰机的出冰口直接对准融冰箱，并且在出冰口上安装转接溜冰槽。
上述冷气装置的融冰箱是一个长方形的箱体，融冰箱的下部空间为融冰冷水间，融冰箱的上部空间为冷水喷淋间，冷水喷淋间的一端侧面设置对旋风机进风口，冷水喷淋间另一端顶面设置冷风出风口，在冷水喷淋间布置有喷淋装置，融冰冷水间的冷水中安装潜水泵，潜水泵出水管连接在喷淋装置上。
为了防止雾滴吹入风筒中，在融冰箱体的出风口侧设置挡水板，在出风口与风筒的连接处设置捕滴器，雾滴被挡水板和捕滴器拦截滴回融冰箱中。所述的捕滴器的结构是一个风叶轮结构，包括一个筒圈，在筒圈四周内连接有扭曲的叶片，所有叶片在筒圈中心相互连接在一起。
为了防止融冰箱的冷量散去，在融冰箱的壳体外表面设有保冷层。
为了提高降温效果，所述的制冰机优先选用片冰制冰机。
所述的制冰机优先选用片冰制冰机。
本发明的积极效果是：1、制冷站的投资比冷风站低；2、由于冷气装置冷量损耗少，冷量转化效率高，节约能源，送到掘进工作面冷量大，降温效果好；3、可达到送“干风”的效果，减少井下湿度和排水量；4、易于整体移动，一个井筒建完后可在另一个井筒重复使用，设备不会闲置浪费。
附图说明
图1是本发明的降温原理示意图；
图2是冷气装置的构造图；
图3是图2中喷淋装置的总水管和支叉管的连接图；
图4是图2中喷淋装置的俯视图；
图5是捕滴器的立体示意图；
图6是图5的俯视图。
图例说明：1-融冰箱；2-对旋风机；3-风筒；4-片冰制冰机；5-容器；6-散冷箱；7-掘进工作面；8-制冷站；9-潜水泵；10-箱体；11-保冷层；12-挡水板；13-捕滴器；14-冷风出风口；15-融冰冷水间；16-冷水喷淋间；17-进风口；18-喷淋装置；19-总水管；20-支叉管；21-喷水孔，22-筒圈，23-扭曲叶片。
具体实施方式
下面结合一个实施例和附图对本发明做进一步说明。
实例概况：
某煤矿开采深度超过800米，在掘主、副井两个井筒时气温超过32℃，工作面的地下水温度超过46℃，井筒掘到底后有两个巷道工作面还需同时施工。为保证正常施工，需采取降温措施，要求降至30℃以下。经计算每个工作面需风量400m3/分，当地自然风温27℃需，需降到21℃以下后再用风筒送到井下才能满足立井施工的降温要求。当到井筒不断加深时，每小时还需要200kg的-5℃片冰的冷量才能满足降温要求。
降温技术方案如如图1和图2所示。
(1)首先在地面井口附近建立制冷站8、对旋风机2以及由片冰制冰机4和融冰箱1组成的冷气装置，融冰箱1串接在对旋风机2的主机和风筒3之间；
(2)由制冷站8产生冷量，冷量以液氨或氟利昂作为制冷工质提供给片冰制冰机4，由片冰制冰机4制成片冰；
(3)片冰制冰机4制出的片冰一部分送入融冰箱1，一部分用容器5运送到掘进工作面7，其中：
送入融冰箱1的片冰在融冰箱1内吸收对旋风机2的风流融化成5-6℃冷水并产生冷气；融化的冷水再由潜水泵9压入喷淋装置18，喷淋装置18将冷水以细小的滴雾状扩散于融冰箱1的冷水喷淋间16，散发出冷气；所有冷气由风筒3直接送入掘进工作面7，使掘进工作面温度7降低，融冰箱1内融化的冷水再次进入制片冰冰机4制成片冰循环利用；直接运送到掘进工作面7的片冰通过散冷箱6产生辐射冷气，使掘进工作面温度7再次降低。
所述的冷气装置结构如图2所示，它包括片冰制冷机4和融冰箱1，融冰箱1是一个长方形的箱体10，箱体10的下部空间为融冰冷水间15，箱体10的上部空间为冷水喷淋间16，冷水喷淋间16的一端侧面设置有进风口17，进风口17上连接对旋风机2，冷水喷淋间16另一端顶面设置出风口14，冷风出风口14上连接风筒3，在冷水喷淋间16内布置有喷淋装置18。融冰冷水间15内安装潜水泵9，潜水泵9的出水管连接在喷淋装置18上。融冰箱1的顶部安装片冰制冰机4，其中片冰制冰机4的出冰口直接对融冷箱1，并且在出冰口上安装转接溜冰槽，使制出的片冰一是直接进入融冰冷水间15，二是经转接溜冰槽输出部分片冰运送到据进工作面7。
上述喷淋装置18的构造如图3和图4所示，它是在总水管19上焊接支叉管20，支叉管20上的周壁上钻有喷水孔21。
为了防止雾滴吹入风筒3中，在融冰箱1的出风口14侧设置挡水板12，在出风口14与风筒3的连接处设置捕滴器13，雾滴被挡水板12和捕滴器13拦堆滴回融冰箱1中。所述的捕滴器的结构如图5和图6所示，它是一个风叶轮结构，包括一个筒圈22，在筒圈22四周内连接有扭曲的叶片23，所有叶片23在筒圈22中心相互连接在一起。
为了防止融冰箱的冷量散失，在融冰箱1的壳体外表面设有保冷层11。
上面所述的制冷站8主要设备包括压缩机和冰冷塔，根据冷量计算，选用德国比泽尔公司生产的66F-80.2型压缩机两台、选用台湾良机牌LBCM-50型水冷塔两台。
上面所述的片冰制冰机4选用山东新雪公司生产的F200C型片冰制冰机两台，每台每天生产片冰20吨可满足冷量需求。
上面所述的融冰箱1根据冷量计算，设计为15m×2m×3m(长×高×宽)的箱体，用钢板焊成，融冰冷水间高度(即水位线高度为)1m.为便于工作，箱体埋入地下0.8-1.0米。
上面所述的喷淋装置18选用φ108×4型钢管做总水管19，选用直径1寸钢管做支叉管20，共设计30根支叉管，支叉管20上钻两排喷水孔21，其中一排钻水的方向呈逆风流30°角，另一排钻孔的方向呈逆风流60°角，每根支叉共钻有60-70个喷水孔。喷水量为每小时40m3。
上面所述的保冷层11选用50mm厚的玻纤棉毡外加0.75mm原的白铁皮做保护层。
上面所述的潜水泵9选用流量为每小时40m3的玻璃钢风筒，在地面裸露段加有玻纤棉毡保冷层。因向两个工作供风需要，所以从融冰箱1的出口处分为两路风筒3向井下供风。
上面所述的对旋风机2采用30KW×2型，两部并列布置。

Claims (8)

1.一种深井煤矿建井期间的降温方法，它是在地面井口附近建立制冷站和对旋风机，其特征是，
(1)在地面井口附近还设有制冰机和融冰箱，融冰箱串接在对旋风机的主机和风筒之间；
(2)由制冷站产生冷量，冷量以液氨或氟利昂作为制冷工质提供给制冰机，由制冰机制成片冰；
(3)一部分片冰送入融冰箱，一部分片冰用容器运送到掘进工作面，其中：
①送入融冰箱的片冰在融冰箱内吸收对旋风机的风流使之产生冷气，融化的冷水在融冰箱内再经过喷淋散发部分冷气，所有冷气由风筒直接送入掘进工作面，使掘进工作面温度降低，融冰箱内融化的冷水再次进入制冰机制成片冰循环利用；
②直接运送到掘进工作面的片冰通过散冷箱产生辐射冷气，使掘进工作面温度再次降低。
2.如权利要求2所述的深井煤矿建井期间的降温方法，其特征是，所述的制冰机选用片冰制冰机。
3.一种实施权利要求1所述降温方法的冷气装置，它包括一个制冰机，其特征是，它还包括一个融冰箱，制冰机安装在融冰箱体的顶部，制冰机的出冰口直接对准融冰箱，并且在出冰口上安装转接溜冰槽。
4.如权利要求3所述的冷气装置，其特征是，所述的融冰箱是一个长方形的箱体，融冰箱的下部空间为融冰冷水间，融冰箱的上部空间为冷水喷淋间，冷水喷淋间的一端侧面设置对旋风机进风口，冷水喷淋间另一端顶面设置冷风出风口，在冷水喷淋间布置有喷淋装置，融冰冷水间的冷水中安装潜水泵，潜水泵出水管连接在喷淋装置上。
5.如权利要求3或4所述的冷气装置，其特征是，在融冰箱体的出风口侧设置挡水板，在出风口与风筒的连接处设置捕滴器
6.如权利要求5所述的冷气装置，其特征是，所述的捕滴器包括一个筒圈，在筒圈四周内连接有扭曲的叶片，所有叶片在圆筒中心相互连接在一起。
7.如权利要求6所述的冷气装置，其特征是，在融冰箱的壳体外表面设有保冷层。
8.如权利要求6所述的冷气装置，其特征是，所述的制冰机选用片冰制冰机。
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