CN107747497A - 热交换锚喷支护系统及围岩降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热交换锚喷支护系统及围岩降温方法，涉及岩土工程领域。本发明提供一种热交换锚喷支护系统，包括水循环系统、用于插入围岩内部的热交换锚杆和用于铺设于围岩表面的热交换混凝土喷护网，通过水循环系统向热交换锚杆的内部和热交换混凝土喷护网的内部持续通入冷却液以对围岩的内部和外部同时冷却降温。一种围岩降温方法，其采用了上述的热交换锚喷支护系统。本发明提供的热交换锚喷支护系统及围岩降温方法能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

Description

热交换锚喷支护系统及围岩降温方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体而言，涉及热交换锚喷支护系统及围岩降温方法。

背景技术

社会进步与经济发展都离不开矿井资源方面的物质基础，随着经济的快速发展，浅部矿产资源已逐渐消耗殆尽，许多国家包括我国在内，深部开采已达1000米以上，南非甚至将最深开采深度延伸至地表5000米以下。随着矿井开采深度的增加，岩层温度将达到几十摄氏度，世界各国平均地温梯度约3℃/100米，我国低温梯度2-4℃/100米已探明的储量中，我国1000—2000米深处的煤炭储量占总储量的53.2％。据不完全统计，我国目前已有130多对矿井采掘工作面风流温度超过30℃，全国82％的大型煤矿采掘工作面气温高达28～35℃，部分有色和稀贵金属矿甚至高达40℃。在这些高温矿井中，某些矿山劳动生产率仅为常规的30％～40％。井下高温对工人的健康安全、井下设备的安全运行及生产效率造成了极大的危害和影响，矿井高温热害及其治理被国内外采矿界认为是两大科技难题之一，也是制约我国采矿工业发展的瓶颈。

造成矿井高温热害的主要因素有围岩放热、采掘机电设备运转时放热，运输中的矿物和矸石放热，以及风流向下流动时自重压缩放热等4大热源。据调查，在高温矿井的所有热源的放热总量中，围岩放热占比可达50％左右，如遇有高温水，围岩的放热量则更大。现有热害防治方法主要有通风降温、个体防护、地温预冷、清理热源等，上述方法的降温对象要么是空气，要么是人，要么是机械设备，要么是采掘出露的矿石，针对围岩降温的技术方法几乎没有。究其原因，一方面可能是因为围岩降温的成本比较高昂，超出了生产单位的承受能力；另一方面则是围岩能够不断从深部岩体获取热量补充，需要一套可持续的方案来阻断热源的传播，形成有利于生产的地温梯度，减少围岩放热对矿井热害的影响。

另一方面，矿井在建设过程中，为了维持围岩稳定，投入了大量的资金用于围岩的加强和支护，各种类型的喷锚支护系统广泛应用于矿井建设，这笔资金对于任何矿井均属于必要性的投入。因此，本发明在传统锚喷支护系统的基础上，增加一套低温水循环系统，形成热交换锚喷支护系统。通过该系统带走一部分围岩热量，同时实现围岩表面和岩体内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。该系统依托于传统锚喷支护系统，可以随锚喷系统一起安装，节省了单独安装的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热交换锚喷支护系统，其能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

本发明的另一目的在于提供一种围岩降温方法，其能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

本发明提供一种技术方案：

一种热交换锚喷支护系统，用于围岩降温，所述热交换锚喷支护系统包括水循环系统、热交换锚杆和热交换混凝土喷护网，所述热交换锚杆用于插入所述围岩的内部，所述热交换混凝土喷护网用于铺设于所述围岩的表面，所述水循环系统包括进水系统和出水系统，所述进水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，并且所述进水系统用于分别向所述热交换锚杆内部以及所述热交换混凝土喷护网内部导入冷却液，所述出水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述出水系统用于分别导出所述热交换锚杆内部的冷却液和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液，所述进水系统和所述出水系统连接并形成循环水路。

进一步地，所述水循环系统还包括降温系统，所述降温系统连接于所述进水系统和所述出水系统之间，所述降温系统用于冷却所述出水系统导出的冷却液并将冷却液导向所述进水系统。

进一步地，所述进水系统包括主进水通道、进液泵、第一装盛部和多个进水支管，所述第一装盛部用于装盛冷却液，所述主进水通道连接于所述第一装盛部，多个所述进水支管的一端分别连接于所述主进水通道，多个所述进水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述进液泵连接于所述主进水通道。所述出水系统包括主出水通道、负压泵、第二装盛部和多个出水支管，所述第二装盛部用于装盛冷却液，所述主出水通道连接于所述第二装盛部，多个所述出水支管的一端分别连接于所述主出水通道，多个所述出水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述负压泵连接于所述主出水通道。所述降温系统设置于所述第一装盛部和所述第二装盛部之间，并且所述降温系统用于将冷却液自所述第二装盛部导向至所述第一装盛部。

进一步地，所述进水系统还包括多个截止阀，多个所述截止阀分别连接于多个所述进水支管，所述截止阀用于关闭所述进水支管。

进一步地，所述出水系统还包括多个温度传感器，多个所述温度传感器分别连接于多个所述出水支管，所述温度传感器用于检测所述出水支管中冷却液的温度。

进一步地，所述出水系统还包括多个流速传感器，多个所述流速传感器分别连接于多个所述出水支管，所述流速传感器用于检测所述出水支管中冷却液的流速。

进一步地，所述热交换锚杆包括锚杆主体、多个进水道和多个出水道，多个所述进水道和多个所述出水道间隔设置于所述锚杆主体内部，并且多个所述进水道分别与多个所述出水道连通，所述进水系统连接于多个所述进水道，所述出水系统连接于多个所述出水道。

进一步地，所述热交换混凝土喷护网包括混凝土主体、相互连通的第一进液管和第一出液管以及相互连通的第二进液管和第二出液管，所述第一进液管、所述第一出液管、所述第二进液管和所述第二出液管均设置于所述混凝土主体内部，并且所述第一进液管和所述第二进液管均连接于所述进水系统，所述第一出液管和所述第二出液管均连接于所述出水系统，所述第一进液管平行于所述第一出液管，所述第二进液管平行于所述第二出液管，所述第一进液管与所述第二进液管相交叉，所述第二出液管与所述第一出液管相交叉。

进一步地，所述热交换锚喷支护系统还包括控制系统，所述控制系统连接于所述进水系统，所述控制系统用于控制进水系统开启或者关闭，并且所述控制系统连接于所述出水系统，所述控制系统用于检测所述出水系统中冷却液的流速和温度。

一种围岩降温方法，应用于上述的热交换锚喷支护系统，所述围岩降温方法包括：

将所述热交换锚杆插入所述围岩中。

将所述热交换混凝土喷护网铺设于所述围岩表面。

通过所述进水系统向所述热交换锚杆内部和所述热交换混凝土喷护网内部。

通过所述出水系统导出所述热交换锚杆内部和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液。

所述出水系统将导出的冷却液导向至所述进水系统。

相比现有技术，本发明提供的热交换锚喷支护系统的有益效果是：

本发明提供的热交换锚喷系统通过将热交换锚杆插入至围岩内部，以使得围岩能将围岩内部的热量传递至热交换锚杆；并将热交换混凝土喷护网铺设于围岩表面，以使得围岩能将围岩表面的热量传递至热交换混凝土喷护网，另外通过进水系统将冷却液通入至热交换锚杆和热交换混凝土喷护网中，使得冷却液能吸收热交换锚杆从围岩内部吸收的热量以及热交换混凝土喷护网从围岩表面吸收的热量，通过出水系统将热交换锚杆内部和热交换混凝土喷护网内部吸收了热量的冷却液导出，即能实现对围岩降温的作用，能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量，使得在矿井巷道中的施工变得方便快捷。

相比现有技术，本发明提供的围岩降温方法的有益效果是：

本发明提供的围岩降温方法通过将热交换锚杆插入至围岩内部，以使得热交换锚杆能从围岩内部吸收热量，并将热交换混凝土喷护网铺设于围岩表面，以使得热交换混凝土喷护网能吸收围岩表面的热量，另外，通过进水系统将冷却液通入热交换锚杆内部以及热交换混凝土喷护网内部，以使得冷却液吸收热交换锚杆从围岩内部吸收的热量以及热交换混凝土喷护网从围岩表面吸收的热量，通过出水系统将热交换锚杆内部和热交换混凝土喷护网内部的冷却液导出，即能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的热交换锚喷支护系统的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的热交换锚杆的第一剖视图；

图3为本发明的第一实施例提供的热交换锚杆的第二剖视图；

图4为本发明的第一实施例提供的热交换混凝土喷护网的结构示意图；

图5为本发明的第一实施例提供的热交换混凝土喷护网的剖视图；

图6为本发明的第二实施例提供的围岩降温方法的流程图。

图标：1-热交换锚喷支护系统；100-水循环系统；110-进水系统；111-进水通道；112-进液泵；113-第一装盛部；114-进水支管；115-截止阀；120-出水系统；121-出水通道；122-负压泵；123-第二装盛部；124-出水支管；125-温度传感器；126-流速传感器；130-降温系统；200-热交换锚杆；210-锚杆主体；211-固定件；212-连接架；2121-第一连接件；2122-第二连接件；213-粘接体；220-进水道组件；221-进水道；230-出水道组件；231-出水道；240-连接垫板；300-热交换混凝土喷护网；310-混凝土主体；320-散热网；321-第一散热件；322-第二散热件；330-第一液管；331-第一进液管；332-第一出液管；333-第一连通管；340-第二液管；341-第二进液管；342-第二出液管；343-第二连通管；400-控制系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1，本实施例中提供了一种热交换锚喷支护系统1，其能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量，使得在矿井巷道内部的施工更便捷。

即，在本实施例中，热交换锚喷支护系统1用于对矿井巷道周边的围岩进行降温，以防止矿井巷道内部的温度过高影响施工工人进行正常的施工。通过本实施例中提供的热交换锚喷支护系统1对围岩进行降温，以减少围岩对矿井巷道内部散热的热量。

其中，热交换锚喷支护系统1包括水循环系统100、热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300，其中热交换锚杆200用于插入至围岩内部，以使热交换锚杆200能从围岩内部吸收围岩的热量。热交换混凝土喷护网300铺设于围岩的表面，以使得热交换混凝土喷护网300能从围岩表面吸收围岩的热量。另外，水循环系统100分别连接于热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300，并且水循环系统100向热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部通入冷却液，以使得冷却液能吸收热交换锚杆200从围岩内部吸收的热量以及热交换混凝土喷护网300从围岩表面吸收的热量，并且水循环系统100能将吸收了热量的冷却液从热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300中导出，使得水循环系统100能持续向热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300供给能吸收热交换锚杆200的热量以及热交换混凝土喷护网300的热量的冷却液。并且水循环系统100能在将冷却液导出热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300并冷却之后再次通入热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300中继续对热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300进行冷却。

其中，水循环系统100包括进水系统110、出水系统120和降温系统130。进水系统110分别连接于热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300，并且进水系统110用于将冷却液通入至热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部。出水系统120分别连接于热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300，并且出水系统120用于导出热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部的冷却液。其中，进水系统110和出水系统120通过降温系统130连通，即，进水系统110和出水系统120分别连接于降温系统130。其中，出水系统120将冷却液导出并将冷却液导入降温系统130，通过降温系统130对冷却液进行冷却降温，并将经过降温的冷却液再次通过进水系统110通入至热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部，以形成循环水路，以便于通过热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300持续地对围岩进行降温冷却。

需要说明的是，在本实施例中，通过采用降温系统130对冷却液进行降温，以达到快速对冷却液降温的效果。其中，降温系统130可以是冰桶、冰水桶或者带有压缩机的制冷系统中的冷却盘管等等。应当理解，在其他实施例中，也可以取消降温系统130的设置，通过冷却液自然冷却的方式对冷却液进行降温也同样可以实施。

在本实施例中，进水系统110包括主进水通道111、进液泵112、第一装盛部113和多个进水支管114。其中，第一装盛部113用于装盛冷却液，第一装盛部113连接于降温系统130，经过降温系统130冷却的冷却液通过降温系统130导向至第一装成部并容置于第一装盛部113。主进水通道111连接于第一装盛部113，以通过主进水通道111将第一装盛部113内部的冷却液导出。多个进水支管114的一端分别连接于主进水通道111，以使得多个进水支管114能分别将主进水通道111内部导出冷却液，多个进水支管114的另一端分别连接于热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300，即能使得进水支管114将冷却液导入至热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300。另外，进液泵112连接于主进水通道111，以将第一装盛部113内部的冷却液抽出至主进水通道111。另外，进液泵112也可以设置于进水支管114上。

另外，进水系统110还包括多个截止阀115，多个截止阀115分别连接于多个进水支管114，并且截止阀115用于关闭进水支管114，以截止相对应的热交换锚杆200内部的循环冷却液。以便于控制热交换锚杆200或者热交换混凝土喷护网300对围岩进行冷却。

出水系统120包括主出水通道121、负压泵122、第二装盛部123和多个出水支管124。其中，多个出水支管124的一端分别连接于热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300，并且多个出水支管124用于导出热交换锚杆200内部的冷却液和热交换混凝土喷护网300内部的冷却液。多个出水支管124的另一端均连接于主出水通道121，以使得通过多个出水支管124导出的冷却液能通过主出水通道121汇聚，并且主出水通道121连接于第二装盛部123，以使得主出水通道121能将冷却液导向至第二装盛部123并将冷却液装盛于第二装盛部123。另外，第二装盛部123连接于降温系统130，并且第二装盛部123能将内部的冷却液导入至降温系统130，以使得降温系统130对冷却液进行冷却降温并导向至第一装盛部113。另外，负压泵122连接于主出水通道121，以在主出水通道121内部形成负压并将出水支管124中的冷却液抽出至主出水通道121并导向至第二装盛部123。应当理解，在其他实施例中，负压泵122还可以连接于多个出水支管124。

另外，在本实施例中，出水系统120还包括多个温度传感器125和多个流速传感器126，多个温度传感器125分别连接于多个出水支管124，以分别检测多个出水支管124内部的冷却液的温度，以便于实施工人监测冷却液的冷却效率。另外，多个流速传感器126分别连接于多个出水支管124，以分别检测多个出水支管124内部冷却液的流速。通过检测出水支管124内部冷却液的温度以及流速，能方便对出水支管124内部冷却液的流速进行实时调控，通过冷却液的温度判断冷却液的冷却效果以及利用效率，便于实施工人对围岩冷却工作的实施调控。

需要说明的是，在本实施例中，可以取消温度传感器125的设置，即仅通过流速传感器126检测出水支管124中冷却液的流速以判断冷却液的利用率，便能通过控制出水支管124中的冷却液的流速以控制冷却液的利用率。同理，可以取消流速传感器126的设置，即仅通过温度传感器125检测出水支管124中冷却液的温度以判断冷却液的利用率，以便于对冷却液的流速进行调控。另外，连接于同一个热交换锚杆200或者同一个热交换混凝土喷护网300的多个出水支管124中，只需其中一个出水支管124上设置温度传感器125，另一个出水支管124上设置流速传感器126即可，即，一个热交换锚杆200或者一个热交换混凝土喷护网300只需设置一个温度传感器125和一个流速传感器126即可。

另外，在本实施例中，热交换锚喷支护系统1还包括控制系统400，控制系统400连接于水循环系统100，以便于控制以及监控水循环系统100的循环冷却工作。其中，控制系统400连接于进水系统110，以控制进水系统110的开启或者关闭。即，控制系统400连接于截止阀115，以通过控制系统400控制截止阀115断开或者开启进水支管114，以控制相对应热交换锚杆200或者热交换混凝土喷护网300的冷却功能。并且，控制系统400连接于出水系统120，以检测出水系统120中冷却液的流速和温度。其中，控制系统400连接于温度传感器125和流速传感器126，以使得通过温度传感器125检测得到的温度数据以及通过流速传感器126检测得到的流速数据能发送至控制系统400，并便于实施工人通过控制系统400对出水支管124中的冷却液的流速进行调控。

请结合参阅图2和图3，热交换锚杆200包括锚杆主体210、进水道组件220和出水道组件230。进水道组件220和出水道组件230均沿锚杆主体210延伸，并且进水道组件220的一端和出水道组件230的一端伸入锚杆主体210的内部，进水道组件220和出水道组件230连通于锚杆主体210内部，并且进水道组件220用于通入冷却液，出水道组件230用于导出冷却液。以使得通过进水道组件220通入的冷却液吸收锚杆主体210从围岩吸收的热量。

需要说明的是，在本实施例中，锚杆主体210为圆柱形，以使得热交换锚杆200的加工更方便，能提高热交换锚杆200的制作效率。另外，圆柱形的热交换锚杆200能使得锚杆主体210内部受热均匀，避免受热不均匀产生的内应力导致热交换锚杆200的强度降低的情况出现。

进一步地，进水道组件220和出水道组件230分别位于锚杆主体210轴线相对的两侧，即，锚杆主体210的轴线位于进水道组件220和出水道组件230之间，以提高冷却液的利用率。

在本实施例中，进水道组件220包括多个进水道221，出水道组件230包括多个出水道231，多个进水道221分别连接于多个出水道231，即，每个进水道221连接一个出水道231。并且，其中相连接的进水道221和出水道231分别设置于锚杆主体210的轴线的两侧，以提高冷却液的利用率。并且，多个进水道221和多个出水道231沿圆周方向等间距设置，即，多个进水道221和多个出水道231以锚杆主体210的轴线为轴沿圆周方向设置。以通过多个进水道221和多个出水道231对锚杆主体210进行高效率的冷却，提高锚杆主体210的冷却效果，即能提高热交换锚杆200对围岩的降温效果。

进一步地，多个进水道221共同围成弧度小于π的圆弧，并且多个出水道231共同形成弧度小于π的圆弧。即，在本实施例中，多个进水道221设置于锚杆主体210的轴线的其中一侧，多个出水道231则设置于锚杆主体210的轴线的另外一侧，换言之，在本实施例中，多个进水道221不与多个出水道231交错设置，多个进水道221相互邻近，多个出水道231相互邻近。以使得多个进水道221中的冷却液不会受到多个出水道231中的冷却液的热量的影响，以提高冷却液的利用率。

应当理解，在其他实施例中，多个进水道221和多个出水道231的设置方式也可以不同。例如，多个进水道221和多个出水道231相互交错设置，即每两个相邻的进水道221之间设置有一个出水道231，每两个相邻的出水道231之间设置有一个进水道221等。

在本实施例中，进水道221为两个，出水道231为两个，两个进水道221分别连接于两个出水道231，并且相互连接的进水道221和出水道231分别位于锚杆主体210轴线相对的两侧。进一步地，两组相对应的进水道221和出水道231形成的平面相互垂直，即两个进水道221共同形成弧度为π/2的圆弧，两个出水道231共同形成弧度为π/2的圆弧。

另外，锚杆主体210包括固定件211、连接架212和粘接体213。其中，固定件211和连接架212均设置于粘接体213内部。其中，在本实施例中，粘接体213为圆柱形。固定件211设置于粘接体213的轴心，连接架212沿固定件211的圆周方向连接于固定件211，进水道组件220和出水道组件230均固定连接于连接架212。

其中，在本实施例中，粘接体213为现浇的水泥浆，即，先将固定件211和安装有进水道组件220和出水道组件230的连接架212伸入围岩上的岩体钻孔中，并向岩体钻孔中浇入水泥浆形成粘接体213，即能完成热交换锚杆200。应当理解，在其他实施例中，粘接体213也可以是工厂预制，然后在施工地之间将预制好的热交换锚杆200直接插入至岩体钻孔中，以使得热交换锚杆200与围岩接触并对围岩降温。

另外，连接架212为多个，多个连接架212沿固定件211的延伸方向间隔设置于固定件211上，并且进水道组件220和出水道组件230同时连接于多个连接架212以提高进水道组件220和出水道组件230的稳定性。在本实施例中，多个连接架212等间距设置，以使得连接架212对于进水道组件220和出水道组件230的作用力相同，避免进水道组件220和出水道组件230受力不均导致损坏。

连接架212包括多个第一连接件2121和多个第二连接件2122，多个第一连接件2121的一端分别固定连接于固定件211，并且多个第一连接件2121沿圆周分布于固定件211的外周。多个第一连接件2121的另一端分别连接于进水道组件220和出水道组件230，以使得进水道组件220和出水道组件230间接连接于固定件211，通过固定件211向进水道组件220和出水道组件230提供支承，保证进水道组件220和出水道组件230的稳定性。在本实施例中，第一连接件2121为四个，其中两个第一连接件2121远离固定件211的一端分别固定连接于两个进水道221，另外两个第一连接件2121远离固定件211的一端分别固定连接于两个出水道231。

多个第二连接件2122的其中一端连接于进水道组件220或者出水道组件230，多个第二连接件2122的另一端连接于进水道组件220或者出水道组件230，即，在本实施例中，第二连接件2122为四个，其中一个第二连接件2122连接于两个进水道221之间，以提高两个进水道221之间的稳定性；其中一个第二连接件2122连接于两个出水道231之间，以提高两个出水道231之间的稳定性；另外两个第二连接件2122的其中一端连接于进水道221，另一端连接于出水道231，以提高相邻的进水道221和出水道231之间的稳定性。进一步地，在本实施例中，第二连接件2122远离固定件211向外凸起形成弧形。应当理解，在其他实施例中，第二连接件2122也可以是直线型或者其他形状，只需保证在现浇粘接体213时进水道221和出水道231之间的稳定性即可。

另外，在本实施例中，热交换锚杆200还包括连接垫板240，连接垫板240设置于锚杆主体210的一端，并且连接垫板240用于盖设于围岩上岩土钻孔的开口处，以向锚杆主体210提供支撑。其中，进水道组件220和出水道组件230均贯穿连接垫板240伸入至锚杆主体210内部。另外，在本实施例中，固定件211同样穿过连接垫板240伸入锚杆主体210内部，并且固定件211伸出连接垫板240的一端开设有螺纹，能通过螺栓旋拧在固定件211伸出连接垫板240的一端，能将连接垫板240固定连接于锚杆主体210。应当理解，在其他实施例中，也可以取消连接垫板240的设置。

请结合参阅图4和图5，热交换喷护网包括混凝土主体310、散热网320、第一液管330和第二液管340。其中散热网320、第一液管330和第二液管340均设置于混凝土主体310的内部，并且第一液管330和第二液管340伸出于混凝土主体310，以便于向第一液管330和第二液管340中通入冷却液。混凝土主体310用于铺设在围岩表面，并直接与围岩接触以吸收围岩散热的热量，混凝土主体310吸收的热量传递至散热网320、第一液管330和第二液管340之后，通过散热网320将热量均匀的散发，并通过第一液管330中的冷却液和第二液管340中的冷却液带走混凝土主体310中的热量，以达到降低混凝土主体310温度的目的，进而通过混凝土主体310不断的吸收围岩表面散发的温度，以达到对围岩表面降温的目的。

在本实施例中，散热网320、第一液管330和第二液管340设置于同一平面，以使得散热网320散发的热量能较快地被第一液管330和第二液管340吸收，提高混凝土主体310的冷却降温效率，保证混凝土主体310的冷却降温的高效性，进而保证混凝土主体310对围岩表面的冷却降温的高效性。应当理解，在其他实施例中，也可以将散热网320、第一液管330和第二液管340设置于不同的平面。

进一步地，第一液管330和第二液管340相互交叉，第一液管330和第二液管340相互交叉以形成网状，以便于充分吸收混凝土主体310内部的热量，保证混凝土主体310降温的高效性。

其中，在本实施例中，第一液管330包括第一进液管331、第一出液管332和第一连通管333，第一进液管331通过第一连通管333与第一出液管332连通，即，第一进液管331和第一出液管332分别连接于第一连通管333的两端，并且第一连通管333用于导通第一进液管331和第一出液管332。第一进液管331用于通入冷却液，第一出液管332用于导出冷却液。即，通过第一进液管331将冷却液导入至混凝土主体310内部以吸收混凝土主体310内部的热量，吸收热量过后的冷却液则通过第一出液管332导出，使得第一进液管331能持续地导入冷却液对混凝土主体310进行降温，保证了冷却降温的高效性。并且，在本实施例中，第一进液管331和第一出液管332相互平行。

另外，第二液管340包括第二进液管341、第二出液管342和第二连通管343，第二进液管341通过第二连通管343与第二出液管342连通，即，第二进液管341和第二出液管342分别连接于第二连通管343的两端，并且第二连通管343用于导通第二进液管341和第二出液管342。第二进液管341用于通入冷却液，第二出液管342用于导出冷却液。即，通过第二进液管341将冷却液导入至混凝土主体310内部以吸收混凝土主体310内部的热量，吸收热量过后的冷却液则通过第二出液管342导出，使得第二进液管341能持续地导入冷却液对混凝土主体310进行降温，保证了冷却降温的高效性。并且，在本实施例中，第二进液管341和第二出液管342相互平行。

并且，其中第一进液管331和第一出液管332均与第二进液管341相交叉，同时，第一进液管331和第一出液管332均与第二出液管342相交叉。以使得第一进液管331、第一出液管332、第二进液管341和第二出液管342共同形成网形，以保证对混凝土主体310冷却降温的高效性，即能保证混凝土主体310对围岩表面冷却降温的高效性。

进一步地，在本实施例中，第一进液管331和第一出液管332分别垂直于第二进液管341和第二出液管342，以使得第一进液管331、第一出液管332、第二进液管341和第二出液管342能充分的布满混凝土主体310内部，保证对混凝土主体310的冷却降温的高效性。应当理解，在其他实施例中，也可以采用其他的方式设置第一进液管331、第一出液管332、第二进液管341和第二出液管342，例如第一进液管331和第一出液管332分别与第二进液管341和第二出液管342形成120度角等。

另外，在本实施例中，第一进液管331和第二进液管341相连通，以使得能同时通过第一进液管331和第二进液管341向混凝土内部通入冷却液，以提高混凝土主体310的冷却降温效率，并且能避免混凝土主体310内部温度不均匀产生的应力造成混凝土主体310的损坏。同理，第一出液管332和第二出液管342相连通，以使得冷却液能在导出混凝土主体310之后汇聚于一起，便于冷却液的回收再利用。

散热网320包括多个第一散热件321和多个第二散热件322，多个第一散热件321间隔设置，多个第二散热件322间隔设置，并且多个第一散热件321和多个第二散热件322相互交叉形成网状。即，在本实施例中，多个第一散热件321和多个第二散热件322均为直杆形，并且每个第一散热件321均同时与多个间隔设置的第二散热件322相交叉，即形成了网状的散热网320。其中，第一散热件321和第二散热件322均采用热传递效率较佳的材料制成，如金属，使得通过散热件能将混凝土中的热量均匀的散发，以便于通过第一液管330和第二液管340对混凝土主体310进行散热冷却，保证混凝土主体310的冷却降温的高效性。

进一步地，第一液管330的延伸方向与第一散热件321的延伸方向相同，并且，第一液管330设置于两个第一散热件321之间。即，在本实施例中，第一进液管331和第一出液管332的延伸方向均与多个第一散热件321的延伸方向相同，并且，第一进液管331和第一出液管332均设置于相邻的两个第一散热件321之间，以避免第一散热件321直接接触第一进液管331或者第一出液管332导致第一进液管331或者第一出液管332的损坏。

同理，第二液管340的延伸方向与第二散热件322的延伸方向相同，并且第二液管340设置于两个第二散热件322之间。即，在本实施例中，第二进液管341和第二出液管342的延伸方向均与多个第二散热件322的延伸方向相同，并且，第二进液管341和第二出液管342均设置于相邻的两个第二散热件322之间，以避免第二散热件322直接接触于第二进液管341或者第二出液管342导致第二进液管341或者第二出液管342的损坏。

另外，在本实施中，第一液管330的管径大于第一散热件321的直径，第二液管340的管径大于第二散热件322的直径。以增大第一液管330与混凝土主体310的接触面积，以及增大第二液管340与混凝土主体310的接触面积，提高混凝土主体310的冷却降温的效率。

本实施例中提供的热交换锚喷支护系统1通过将热交换锚杆200插入至围岩内部，以使得围岩能将围岩内部的热量传递至热交换锚杆200；并将热交换混凝土喷护网300铺设于围岩表面，以使得围岩能将围岩表面的热量传递至热交换混凝土喷护网300，另外通过进水系统110将冷却液通入至热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300中，使得冷却液能吸收热交换锚杆200从围岩内部吸收的热量以及热交换混凝土喷护网300从围岩表面吸收的热量，通过出水系统120将热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部吸收了热量的冷却液导出，即能实现对围岩降温的作用，能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量，使得在矿井巷道中的施工变得方便快捷。

第二实施例

请参阅图6，本实施例中提供了一种围岩降温方法，其用于对矿井巷道的围岩降温。其能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

其中，围岩降温方法包括：

S101，将热交换锚杆200插入围岩中。

将热交换锚杆200插入围岩中，以使得热交换锚杆200与围岩接触，使得热交换锚杆200能吸收围岩内部产生的热量。在本实施例中，热交换锚杆200为施工现场现制的，即，将进水道221和出水道231放入至围岩上的岩土钻孔中，然后现浇水泥浆以形成热交换锚杆200。

S102，将热交换混凝土喷护网300铺设于围岩表面。

通过将热交换混凝土喷护网300铺设于围岩表面，使得热交换混凝土喷护网300能将围岩表面的热量吸收。

S103，通过进水系统110向热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部通入冷却液。

即，使得通入热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部的冷却液吸收热交换锚杆200和热交换混凝土喷护网300从围岩中吸收的热量，以对围岩起到降温的作用。

S104，通过出水系统120导出热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部的冷却液。

通过出水系统120将热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部的冷却液导出，以使得进水系统110能持续不断地向热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部通入能吸收热量的冷却液，提高对围岩的降温效果。

S105，出水系统120将导出的冷却液导向进水系统110。

即通过出水系统120导出的冷却液在冷却后，继续导向进水系统110，并通过进水系统110将冷却液再次导入至热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部，以对围岩进行冷却降温。实现了冷却液的循环再利用。提高了冷却液的利用率。

本实施例中提供的围岩降温方法通过将热交换锚杆200插入至围岩内部，以使得热交换锚杆200能从围岩内部吸收热量，并将热交换混凝土喷护网300铺设于围岩表面，以使得热交换混凝土喷护网300能吸收围岩表面的热量，另外，通过进水系统110将冷却液通入热交换锚杆200内部以及热交换混凝土喷护网300内部，以使得冷却液吸收热交换锚杆200从围岩内部吸收的热量以及热交换混凝土喷护网300从围岩表面吸收的热量，通过出水系统120将热交换锚杆200内部和热交换混凝土喷护网300内部的冷却液导出，即能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热交换锚喷支护系统，用于围岩降温，其特征在于，所述热交换锚喷支护系统包括水循环系统、热交换锚杆和热交换混凝土喷护网，所述热交换锚杆用于插入所述围岩的内部，所述热交换混凝土喷护网用于铺设于所述围岩的表面，所述水循环系统包括进水系统和出水系统，所述进水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，并且所述进水系统用于分别向所述热交换锚杆内部以及所述热交换混凝土喷护网内部导入冷却液，所述出水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述出水系统用于分别导出所述热交换锚杆内部的冷却液和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液，所述进水系统和所述出水系统连接并形成循环水路。

2.根据权利要求1所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述水循环系统还包括降温系统，所述降温系统连接于所述进水系统和所述出水系统之间，所述降温系统用于冷却所述出水系统导出的冷却液并将冷却液导向所述进水系统。

3.根据权利要求2所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述进水系统包括主进水通道、进液泵、第一装盛部和多个进水支管，所述第一装盛部用于装盛冷却液，所述主进水通道连接于所述第一装盛部，多个所述进水支管的一端分别连接于所述主进水通道，多个所述进水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述进液泵连接于所述主进水通道；

所述出水系统包括主出水通道、负压泵、第二装盛部和多个出水支管，所述第二装盛部用于装盛冷却液，所述主出水通道连接于所述第二装盛部，多个所述出水支管的一端分别连接于所述主出水通道，多个所述出水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述负压泵连接于所述主出水通道；

所述降温系统设置于所述第一装盛部和所述第二装盛部之间，并且所述降温系统用于将冷却液自所述第二装盛部导向至所述第一装盛部。

4.根据权利要求3所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述进水系统还包括多个截止阀，多个所述截止阀分别连接于多个所述进水支管，所述截止阀用于关闭所述进水支管。

5.根据权利要求3所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述出水系统还包括多个温度传感器，多个所述温度传感器分别连接于多个所述出水支管，所述温度传感器用于检测所述出水支管中冷却液的温度。

6.根据权利要求3所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述出水系统还包括多个流速传感器，多个所述流速传感器分别连接于多个所述出水支管，所述流速传感器用于检测所述出水支管中冷却液的流速。

7.根据权利要求1所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述热交换锚杆包括锚杆主体、多个进水道和多个出水道，多个所述进水道和多个所述出水道间隔设置于所述锚杆主体内部，并且多个所述进水道分别与多个所述出水道连通，所述进水系统连接于多个所述进水道，所述出水系统连接于多个所述出水道。

8.根据权利要求1所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述热交换混凝土喷护网包括混凝土主体、相互连通的第一进液管和第一出液管以及相互连通的第二进液管和第二出液管，所述第一进液管、所述第一出液管、所述第二进液管和所述第二出液管均设置于所述混凝土主体内部，并且所述第一进液管和所述第二进液管均连接于所述进水系统，所述第一出液管和所述第二出液管均连接于所述出水系统，所述第一进液管平行于所述第一出液管，所述第二进液管平行于所述第二出液管，所述第一进液管与所述第二进液管相交叉，所述第二出液管与所述第一出液管相交叉。

9.根据权利要求1所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述热交换锚喷支护系统还包括控制系统，所述控制系统连接于所述进水系统，所述控制系统用于控制进水系统开启或者关闭，并且所述控制系统连接于所述出水系统，所述控制系统用于检测所述出水系统中冷却液的流速和温度。

10.一种围岩降温方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的热交换锚喷支护系统，所述围岩降温方法包括：

将所述热交换锚杆插入所述围岩中；

将所述热交换混凝土喷护网铺设于所述围岩表面；

通过所述进水系统向所述热交换锚杆内部和所述热交换混凝土喷护网内部通入冷却液；

通过所述出水系统导出所述热交换锚杆内部和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液；

所述出水系统将导出的冷却液导向所述进水系统。