CN103790608B - 一种适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，由大于常规设计手册建议的风筒直径大0.5～1.0m的柔性风筒做压入式通风，风筒出风口位置离掌子面的距离比设计手册规定的大8m～15m；同时利用增大压气制备系统容量，在掌子面增加一级带消声器的压气射流通风降温装置。通过压入式风筒供风和压气射流形成两种相互作用的有效风流结构，使掌子面的通风排烟排尘和降温效果不仅更好，而且经济划算。该系统可以解决金属非金属千米深井矿山竖井掘井通风降温的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种采矿领域的降温方法，特别是涉及一种适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法。
背景技术
深井开采通常需要开掘上千米深的竖井，由于竖井断面非常有限，在狭小的空间中，需要安装用于各种材料和人员上下的升降系统和压气系统、通风系统、供排水系统、通讯系统、测量系统等等，需要布置提升罐道、钢绳、各种管缆、井壁支护钢筋等等，需要完成打眼、通风、排尘、装药、放炮、排烟、装岩、出渣、铺设井壁钢筋、浇灌混凝土护壁等操作，因此其施工工艺非常复杂、施工技术难度很大、安全问题十分突出，特别是遇到地质条件复杂和高温的情况，上述问题就更为突出。
从上面的描述可知，深井掘进离不开通风排烟、排尘和排热，本发明主要是针对深井掘进这一问题而开展的。由于地温随着深度的增加而增大，通常到了千米左右深度的岩温将达到40℃左右；在南方夏天地面气温有时会达到35℃以上，将地表新鲜空气通过风筒压送到千米之下的工作面，空气在重力压缩作用下其温度将升高约10℃，因此在夏天有时送达深井掘进面的风温超过了40℃以上。所以深井掘进的通风排烟排尘和降温能否得到有效解决，是深井能否顺利安全施工的重要保障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使掌子面的通风排烟排尘和降温效果更好且经济划算的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，包括压气供应系统和压入式通风系统，改进之处是：
（1）所述的压入式通风系统的压入式风筒的直径比通常设计手册规定的大0.5m～1.0m；
（2）所述的压入式风筒的风筒出口位置比设计手册通常规定的风筒位置距掌子面的距离增大8m～15m；
（3）增大所述的压气供应系统的容量，使部分压风直接供竖井作业面人员局部小环境的通风和降温所用。
所述的压气供应系统的供应量为5m3/min～7m3/min。
所述的压气供应系统的压气出口安装有一个压气消声器。
所述的压入式通风系统中设有进风制冷系统。
竖井的断面直径比设计手册通常规定增大0.5m～0.8m。
所述的压入式风筒采用柔性风筒，风筒的连接方式是拉链式的，由所述的压入式风筒的挂钩直接挂在井壁的锚杆钩上。
采用上述技术方案的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，压入式风筒采用柔性风筒，风筒的连接方式是拉链式的，由风筒的挂钩直接挂在井壁的锚杆钩上，这类风筒市场能够购买得到。但选用风筒的直径要比通常设计手册规定的大0.5m～1.0m。风筒断面增大减少了风筒的阻力和增大了供风量，更加有利于快速排出竖井作业面产生的炮烟和粉尘以及提高作业面风速和减低体感温度。由于风筒直径增大占用了竖井的小部分断面，这可以通过适当增大竖井设计的断面直径0.5m～0.8m，竖井断面增大使施工成本增加，但同时减少了以后矿山生产时竖井通风的阻力和能耗，一般只要竖井使用两年左右就可以使增加断面的掘井成本得到补偿，而且以后更加有利于矿山生产的通风降温和节能。压入式风筒的出口位置比设计手册通常规定的风筒位置距掌子面的距离曾大8m～15m，这样减少了竖井中风筒被爆破作业炸毁的可能性。压入式风筒出口射出的风流形成风流结构，其作用主要是快速的排尘竖井中的烟尘等有毒有害物质，并同时带走由压气形成的风流结构的污风。增大压气供应系统的容量，使部分压风直接供竖井作业面人员局部小环境的通风和降温所用。由于压气是由钢管输送的，钢管不容易被爆破冲击波和飞石损坏，安装时可以比较接近掌子面，使通风更加有效；另外压气的压力比较大，射程比较远，压气射流形成了风流结构。压气不仅有通风排尘排烟供氧的作用，同时还由于膨胀吸热和高速流动具有显著降温作用。压气形成的风流结构主要是在掌子面作业人员的周围营造一个适宜人作业的空气微环境，使新鲜空气沐浴着作业人员的四周，其供应量也不需要很大，5m3/min～7m3/min即可。
把压气供应系统的部分压气作为掌子面的通风降温，需要增大压气的制备容量和能耗，但根据现场采用压气降温和制冰降温两种方式比较，同体积的压气吸热量要高于冰水的，采用压气等熵膨胀对工作面降温不但技术简单可行，而且其成本低效果好。压气降温的成本要远低于采用冰水制冷的系统，从这一点上比较运用压气通风降温的方法还是比较经济的。
由于压气供应系统压气射出会产生较大噪声，在压气出口一般需要安装一个消声器，该消声器同时可以起到改变压气出口射流的方向。
由地表通过压入式通风系统的风筒压入到竖井中的新鲜风流，在南方夏天很热的特殊情况下需要预先制冷，压入式通风系统中设有进风制冷系统，其制冷系统最好能够考虑竖井掘进施工完成后继续用于井下平巷掘进的通风制冷使用。
综上所述，本发明利用通常竖井掘进使用的通风方式和压气动力系统，通过改变供风风筒的铺设方式和技术参数，把用于作为凿岩动力的压气部分用于有人作业的局部区域的空调所用，并使上述的风筒通风和压气射流形成两个相互作用的风流结构，达到更加有利于通风排烟排尘和降温效果的作用，是一种适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法。
附图说明
图1是本发明的使用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，地表12设有竖井18，竖井18设有井壁11，竖井18内设有风水电缆和安全梯9、各种管缆10、作业台16、岩渣13、吊罐14和抓岩机15，竖井18内的作业台16上和掌子面上有作业人17，压气供应系统1的压气管道5延伸到竖井18内，压气管道5的出口处连接有压气消声器6，压入式通风系统由高压风机2、进风制冷系统3和大直径的压入式风筒4依次连接组成。
压入式风筒4采用柔性风筒，压入式风筒4的连接方式是拉链式的，由压入式风筒4的挂钩直接挂在井壁的锚杆钩上，这类风筒市场能够购买得到。但选用的压入式风筒4的直径要比通常设计手册规定的大0.5m～1.0m。压入式风筒4的断面增大减少了压入式风筒4的阻力和增大了供风量，更加有利于快速排出竖井作业面产生的炮烟和粉尘以及提高作业面风速和减低体感温度。由于压入式风筒4的直径增大占用了竖井18的小部分断面，通过适当增大竖井18的设计的断面直径0.5m～0.8m，竖井18的断面增大使施工成本增加，但同时减少了以后矿山生产时竖井18通风的阻力和能耗，一般只要竖井18使用两年左右就可以使增加断面的掘井成本得到补偿，而且以后更加有利于矿山生产的通风降温和节能。
压入式风筒4的出口位置比设计手册通常规定的风筒位置距掌子面的距离增大8m～15m，这样减少了竖井18中压入式风筒4被爆破作业炸毁的可能性。压入式风筒4的出口射出的风流形成风流结构7，其作用主要是快速的排出竖井18中的烟尘等有毒有害物质，并同时带走由压气形成的风流结构8的污风。
增大压气供应系统1的容量，使部分压风直接供竖井作业面人员局部小环境的通风和降温所用。由于压气供应系统1的压气管道5是由钢管输送的，钢管不容易被爆破冲击波和飞石损坏，安装时可以比较接近掌子面，使通风更加有效；另外压气的压力比较大，射程比较远，压气射流形成了风流结构8。压气不仅有通风排尘排烟供氧的作用，同时还由于膨胀吸热和高速流动具有显著降温作用。压气形成的风流结构8主要是在掌子面作业人员的周围营造一个适宜人作业的空气微环境，使新鲜空气沐浴着作业人员的四周，其供应量也不需要很大，5m3/min～7m3/min即可。
把压气供应系统1的部分压气作为掌子面的通风降温，需要增大压气供应系统1的压气的制备容量和能耗，但根据现场采用压气降温和制冰降温两种方式比较，同体积的压气吸热量要高于冰水的，采用压气等熵膨胀对工作面降温不但技术简单可行，而且其成本低效果好。压气降温的成本要远低于采用冰水制冷的系统，从这一点上比较运用压气通风降温的方法还是比较经济的。
由于压气供应系统1的压气射出会产生较大噪声，在压气管道5的压气出口一般需要安装一个压气消声器6，该压气消声器6同时可以起到改变压气出口射流的方向。
由地表通过风筒压入到竖井中的新鲜风流，在南方夏天很热的特殊情况下需要预先制冷，压入式通风系统中设有进风制冷系统3，进风制冷系统3最好能够考虑竖井掘进施工完成后继续用于井下平巷掘进的通风制冷使用。
本发明利用通常竖井掘进使用的通风方式和压气动力系统，通过改变供风风筒的铺设方式和技术参数，把用于作为凿岩动力的压气部分用于有人作业的局部区域的空调所用，并使上述的风筒通风和压气射流形成两个相互作用的风流结构，达到更加有利于通风排烟排尘和降温效果的作用，从而形成一种适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温的系统。
Claims (6)
1.一种适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，包括压气供应系统和压入式通风系统，其特征是：
(1)所述的压入式通风系统的压入式风筒的直径比通常设计手册规定的大0.5m～1.0m；
(2)所述的压入式风筒的风筒出口位置比设计手册通常规定的风筒位置距掌子面的距离增大8m～15m；
(3)增大所述的压气供应系统的容量，使部分压风直接供竖井作业面人员局部小环境的通风和降温所用。
2.根据权利要求1所述的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，其特征是：所述的压气供应系统的供应量为5m3/min～7m3/min。
3.根据权利要求1或2所述的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，其特征是：所述的压气供应系统的压气出口安装有一个压气消声器。
4.根据权利要求1或2所述的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，其特征是：所述的压入式通风系统中设有进风制冷系统。
5.根据权利要求1或2所述的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，其特征是：竖井的断面直径比设计手册通常规定增大0.5m～0.8m。
6.根据权利要求1或2所述的适用于深井掘进施工的压风压气联合通风降温方法，其特征是：所述的压入式风筒采用柔性风筒，风筒的连接方式是拉链式的，由所述的压入式风筒的挂钩直接挂在井壁的锚杆钩上。
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