CN110863847B - 一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置及其施工工艺，所述固废隔热装置的结构包括锚索、锚杆、围岩、固废隔热材料、混凝土层、巷道、碳化硅加热棒、注料口、刚玉板、临时支护装置、变压升温装置、电缆线，本发明利用固废料浆在井下直接高温生成隔热模板，成型好，隔热模板与巷道围岩形状结合紧密，不需要搬运，使用固废制备隔热模板可降低固废排放，减少占用耕地面积。
Description
技术领域
本发明涉及矿山降温技术领域，特别涉及一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置及其施工工艺。
背景技术
随着我国经济、社会快速发展，大宗工业固废(例如：碱渣、金尾矿)规模总量急剧增大。以碱渣为例，碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣。我国氨碱法制碱可达421万t/年。每生产1t纯碱要向外排放0.3t的碱渣，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000万元。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积后形成一片“白海”，造成了周围环境的污染。有效利用碱渣、变废为宝具有明显的社会效益和经济效益。
把碱渣固废和深井巷道隔热有机结合起来具有重要意义。既能有效减少固废的排放又能隔绝巷道的岩温。因此，研发经济、高效以及实用的矿井隔热方法和技术，保障热害矿井工作人员的身心健康，是实现深部矿产资源的安全开发的必要前提。
随着矿井开采深度的不断增加，地温温度逐渐上升，部分矿井采掘工作面温度已超过30℃。深井高温环境形成的热害导致开采作业条件严重恶化。据调查，高温矿井的热源主要来自巷道壁面的岩温。矿工长期在高温环境下工作会造成新陈代谢出现紊乱，工作效率降低，甚至中暑，而重要工作岗位的工人如果出现中暑现象将可能直接导致矿井事故发生。
(1)传统的矿井降温常采用通风方式，但难以有效解决矿井巷道温度，风量大时，从经济上讲不划算，而且空气的流动容易带起粉尘飞扬，污染环境。
(2)采用制冷方法降温时，由于岩石温度高，和巷道热交换量大，浪费大量能源，且大量的热损耗造成降温效果不是很好。
(3)在矿井降温改进方面，目前采用的隔热方式是直接将部分隔热材料掺入混凝土中并喷涂到巷道围岩上，但这种隔热效果大打折扣，效果一般。
(4)目前，工业碱渣固废主要采取地表堆积的方式处理，大量的碱渣沉积后会形成一片“白海”，并造成周围环境的污染。
本发明的目的在于主要针对以岩温为主的高温巷道，提供一种在巷道围岩外表面利用固废物制备隔热模板的方法及其施工工艺，利用碱渣固废制备隔热模板，并用制备的隔热模板隔绝岩温降低巷道温度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用固废料浆在井下直接高温生成隔热模板，成型好，隔热模板与巷道围岩形状结合紧密，不需要搬运，使用固废制备隔热模板可降低固废排放，减少占用耕地面积的用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置及其施工工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置包括：锚索、锚杆、围岩、固废隔热材料、混凝土层、巷道、碳化硅加热棒、注料口、刚玉板、临时支护装置、变压升温装置、电缆线，巷道设置在围岩的内部，刚玉板通过锚索、锚杆设置在围岩外表面，固废隔热材料设置在刚玉板和围岩的中间处，临时支护装置顶住刚玉板设置，注料口设置在围岩上，碳化硅加热棒设置在围岩上，变压升温装置独立设置，通过电缆线与碳化硅加热棒连接，混凝土层喷射在刚玉板的外表。
一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工方法包括：
(1)通过锚索及锚杆将刚玉板设置在巷道围岩外表面上，围岩和刚玉板之间有一定距离，用来注入隔热模板原材料；
(2)将固废隔热材料原料混合后通过注料口注入围岩与刚玉板之间；
(3)料浆注入刚玉板和围岩之间后，通过临时支护装置进行支护；
(4)围岩和刚玉板之间设置有若干个碳化硅加热棒，碳化硅加热棒最高可加热到1700℃，对固废隔热材料原料加热成熔融状态；
(5)待隔热模板原材料成型稳定化，调节变压装置使碳化硅加热棒升温至1200℃；
(6)待隔热模板冷却成型完毕后，按照原有支护方案进行锚杆锚索支护，并撤销临时支护装置；
(7)临时支护装置撤销后，进行喷浆支护。
优选的，所述步骤(2)中固废隔热材料原料由水、碱渣、发泡剂和稳泡剂按照一定比例组合而成。
优选的，所述水与碱渣的混合质量比为7:3。
优选的，所述发泡剂和稳泡剂各占水和碱渣总质量的0.2％-0.4％。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置及其施工工艺，利用固废料浆在井下直接高温生成隔热模板，成型好，隔热模板与巷道围岩形状结合紧密，不需要搬运，使用固废制备隔热模板可降低固废排放，减少占用耕地面积，所述步骤(2)中固废隔热材料原料由水、碱渣、发泡剂和稳泡剂按照一定比例组合而成，使用碱渣废材料制作隔热设施，降低了固废排放，实现了资源循环利用，所述水与碱渣的混合质量比为7:3，所述发泡剂和稳泡剂各占水和碱渣总质量的0.2％-0.4％，该比例下能够制备性能优良的固废隔热材料，该固废隔热材料具备良好的隔热性能和支护能力。
附图说明
图1是本发明一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工前结构示意图；
图2是本发明一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工后结构示意图；
其中，1、锚索；2、锚杆；3、围岩；4、固废隔热材料；5、混凝土层；6、巷道；7、碳化硅加热棒；8、注料口；9、刚玉板；10、临时支护装置；11、变压升温装置；12、电缆线。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1-2出示本发明的具体实施方式：一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置包括：锚索1、锚杆2、围岩3、固废隔热材料4、混凝土层5、巷道6、碳化硅加热棒7、注料口8、刚玉板9、临时支护装置10、变压升温装置11、电缆线12，巷道6设置在围岩3的内部，刚玉板9通过锚索1、锚杆2设置在围岩3外表面，固废隔热材料4设置在刚玉板9和围岩3的中间处，临时支护装置10顶住刚玉板9设置，注料口8设置在围岩3上，碳化硅加热棒7设置在围岩3上，变压升温装置11独立设置，通过电缆线12与碳化硅加热棒7连接，混凝土层5喷射在刚玉板9的外表。
一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工方法包括：
(1)通过锚索及锚杆将刚玉板设置在巷道围岩外表面上，围岩和刚玉板之间有一定距离，用来注入隔热模板原材料；
(2)将固废隔热材料原料混合后通过注料口注入围岩与刚玉板之间，固废隔热材料原料由水、碱渣、发泡剂和稳泡剂按照一定比例组合而成，水与碱渣的混合质量比为7:3，发泡剂和稳泡剂各占水和碱渣总质量的0.3％；
(3)料浆注入刚玉板和围岩之间后，通过临时支护装置进行支护；
(4)围岩和刚玉板之间设置有若干个碳化硅加热棒，碳化硅加热棒最高可加热到1700℃，对固废隔热材料原料加热成熔融状态；
(5)待隔热模板原材料成型稳定化，调节变压装置使碳化硅加热棒升温至1200℃；
(6)待隔热模板冷却成型完毕后，按照原有支护方案进行锚杆锚索支护，并撤销临时支护装置；
(7)临时支护装置撤销后，进行喷浆支护。
本发明一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置及其施工工艺，利用固废料浆在井下直接高温生成隔热模板，成型好，隔热模板与巷道围岩形状结合紧密，不需要搬运，使用固废制备隔热模板可降低固废排放，减少占用耕地面积，所述步骤(2)中固废隔热材料原料由水、碱渣、发泡剂和稳泡剂按照一定比例组合而成，使用碱渣废材料制作隔热设施，降低了固废排放，实现了资源循环利用，所述水与碱渣的混合质量比为7:3，所述发泡剂和稳泡剂各占水和碱渣总质量的0.2％-0.4％，该比例下能够制备性能优良的固废隔热材料，该固废隔热材料具备良好的隔热性能和支护能力。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置，其特征在于，锚索(1)、锚杆(2)、围岩(3)、固废隔热材料(4)、混凝土层(5)、巷道(6)、碳化硅加热棒(7)、注料口(8)、刚玉板(9)、临时支护装置(10)、变压升温装置(11)、电缆线(12)，巷道(6)设置在围岩(3)的内部，刚玉板(9)通过锚索(1)、锚杆(2)设置在围岩(3)外表面，固废隔热材料(4)设置在刚玉板(9)和围岩(3)的中间处，临时支护装置(10)顶住刚玉板(9)设置，注料口(8)设置在围岩(3)上，碳化硅加热棒(7)设置在围岩(3)上，变压升温装置(11)独立设置，通过电缆线(12)与碳化硅加热棒(7)连接，混凝土层(5)喷射在刚玉板(9)的外表。
2.一种用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：
(1)通过锚索及锚杆将刚玉板设置在巷道围岩外表面上，围岩和刚玉板之间有一定距离，用来注入隔热模板原材料；
(2)将固废隔热材料原料混合后通过注料口注入围岩与刚玉板之间；
(3)料浆注入刚玉板和围岩之间后，通过临时支护装置进行支护；
(4)围岩和刚玉板之间设置有若干个碳化硅加热棒，碳化硅加热棒最高可加热到1700℃，对固废隔热材料原料加热成熔融状态；
(5)待隔热模板原材料成型稳定化，调节变压装置使碳化硅加热棒升温至1200℃；
(6)待隔热模板冷却成型完毕后，按照原有支护方案进行锚杆锚索支护，并撤销临时支护装置；
(7)临时支护装置撤销后，进行喷浆支护。
3.根据权利要求2所述的用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工方法，其特征在于，所述步骤(2)中固废隔热材料原料由水、碱渣、发泡剂和稳泡剂按照一定比例组合而成。
4.根据权利要求3所述的用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工方法，其特征在于，所述水与碱渣的混合质量比为7:3。
5.根据权利要求3所述的用于巷道围岩外表面的固废物隔热装置的施工方法，其特征在于，所述发泡剂和稳泡剂各占水和碱渣总质量的0.2％-0.4％。
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