CN202194678U - 利用恒温含水地层进行矿井降温的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，它包括：第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、恒温含水层、采区低温水仓、掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管，其中：掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管的出水口通过第一循环水泵与恒温含水层的进水口相连，恒温含水层的出水口通过第二循环水泵与采区低温水仓的进水口相连，采区低温水仓的出水口通过第三循环水泵与掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管的进水口相连；本实用新型利用地层中的恒温水源作为矿井降温主要冷水源，同时采用辅助矿井降温装置，达到解决矿井热害的目的，该系统具有节约能源和很好的工业应用价值。

Description

利用恒温含水地层进行矿井降温的系统

技术领域

本实用新型属于矿井降温领域中的地层储能技术，特别是它涉及了一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统。

背景技术

随着矿井采掘深度的增加，矿井热害已经成为深部资源开采的难题之一，它直接威胁到了矿工的健康和人身安全，同时严重影响矿井的开采效率。《煤矿安全规程》的102条规定：生产矿井掘进工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间。采掘工作面的空气温度超过30℃，机电设备硐室的空气温度不得超过34℃必须停止作业。

目前对于矿井热害主要采用两种方式：一是非人工制冷降温措施，主要有通风降温、控制热源、预冷入风流、个体防护、煤层注水预冷煤体等；二是人工制冷降温措施，包括人工制冷水降温、人工制冰降温和压缩空气制冷降温。现有的非人工制冷降温措施常不能控制30℃以上的矿井热害；人工制冷降温措施面临的节能、环保及成本问题，已逐渐引起人们对其控制矿井热害效果的质疑。如何利用大自然中的能量来解决和控制矿井热害，实现既节能、环保又低成本。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供解决现有设备不能有效控制矿井热害的问题，而提供一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，它包括：第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、恒温含水层、采区低温水仓、掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管，其中：掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管的出水口通过第一循环水泵与恒温含水层的进水口相连，恒温含水层的出水口通过第二循环水泵与采区低温水仓的进水口相连，采区低温水仓的出水口通过第三循环水泵与掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管的进水口相连；

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：所述系统还包括：降温装置，该降温装置装在第三循环水泵与掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管之间，它进水口与第三循环水泵的出水口相连，它的出水口与掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管的进水口相连；

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：在降温装置和第三循环水泵之间装有第一阀门和第二阀门，第一阀门装在第三循环水泵的出水口与掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管的进水口之间，第二阀门装在第三循环水泵的出水口与降温装置的进水口之间，在第三循环水泵的出水口与第一阀门和第二阀门的进水口之间装有温度计、压力计和流量计；

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：所述降温装置由氨流分离器、压缩机、冷凝器和膨胀阀依次相连组成的循环回路，在该回路中流动的液体或气体为液氨或氨气，氨流分离器内装有管式或板式换热器，在管式或板式换热器内流动的液体为液氨，在板式或管式换热器外流动的液体为从第二阀门的出水口出来将要进入掘进巷道低温水管和回采工作面低温水管的水；

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：所述采区低温水仓的外部装有隔热保温层。

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：所述掘进巷道低温水管被装在多个掘进巷道中，装在掘进巷道中的掘进巷道低温水管的外侧套装有风筒，进入风筒内的掘进巷道低温水管为螺旋形水管；

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：所述回采工作面低温水管被装在回采工作面的回采工作面通风巷道内；

本实用新型的一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其中：恒温含水层的出水口至掘进巷道低温水管或/和回采工作面低温水管进水口之间的连接水管的外表面装有保温层。

本实用新型的有益技术效果在于：

利用恒温地层中的恒温水源作为矿井降温主要冷水源，实现了节能、环保和低成本；采用人工制冷装置作为辅助降温装置，实现了控制矿井热害的可靠性；吸热后的水流回灌到恒温地层，防止了地表下沉。

本实用新型使用于以下类型矿井热害环境：

①、恒温地层水源丰富的地区。如我国南方雨量充足地区；②、冬季持续时间比较长的地区，如我国东北，西北等地；③、矿井热害严重的矿山。

附图说明

图1为本实用新型利用恒温含水地层进行矿井降温的系统的示意图；

图2为图1的掘进巷道中风筒和掘进巷道低温水管的放大布置图。；

图3为图1的回采工作面中回采工作面低温水管在回采工作面通风巷道内的放大布置图。

在图1-3中：标号1为第一循环水泵；标号2为恒温含水层；标号3为降温装置；标号4为采区低温水仓；标号5为第三循环水泵；标号6为温度计；标号7为流量计；标号8为压力计；标号9为氨流分离器；标号10为压缩机；标号11为膨胀阀；标号12为冷凝器；标号13为掘进巷道；标号14为回采工作面；标号15为第二循环水泵；标号16为第一阀门；标号17为第二阀门；标号18为风筒，标号19为掘进巷道低温水管；标号20为回采工作面的低温水管；标号21为回采工作面通风巷道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统包括：第一循环水泵1、第二循环水泵15、第三循环水泵5、恒温含水层2、采区低温水仓4、降温装置3、掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20。掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20的出水口通过第一循环水泵1与恒温含水层2的进水口相连，恒温含水层2的出水口通过第二循环水泵15与采区低温水仓4的进水口相连，采区低温水仓4的出水口通过第三循环水泵5与降温装置3的进水口相连，降温装置3的出水口与掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20的进水口相连。在降温装置3和第三循环水泵5之间装有第一阀门16和第二阀门17，第一阀门16装在第三循环水泵5的出水口与掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20的进水口之间，第二阀门17装在第三循环水泵5的出水口与降温装置3的进水口之间，在第三循环水泵5的出水口与第一阀门16和第二阀门17的进水口之间装有温度计6、压力计7和流量计8。

降温装置3由氨流分离器9、压缩机10、冷凝器12和膨胀阀11依次相连组成的循环回路，在该回路中流动的液体或气体为液氨或氨气，氨流分离器9内装有管式或板式换热器，在管式或板式换热器内流动的液体为液氨，在板式或管式换热器外流动的液体为从第二阀门17的出水口出来将要进入掘进巷道低温水管19和回采工作面低温水管20的水。

如图2所示，掘进巷道低温水管19被装在多个掘进巷道13中，装在掘进巷道13中的掘进巷道低温水管19的外侧套装有风筒18，进入风筒18内的掘进巷道低温水管9为螺旋形水管。

如图3所示，回采工作面低温水管20被装在回采工作面14的回采工作面进风巷道21内。

为了保持或维持水的温度，在采区低温水仓4的外部装有隔热保温层，并且恒温含水层2的出水口至掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20进水口之间的连接水管的外表面装有保温层。

根据附图1本实用新型各个组成部分的功能：采用第一循环水泵1、第二循环水泵15和第三循环水泵5实现水流循环；恒温含水层2作为矿井降温主要冷水源，降温装置3作为人工制冷进行辅助降温；温度计6、流量计7和压力计8确定水流温度、压力和流量是否符合要求，以确定是否需要采用降温装置3进行二次降温；采区低温水仓4的水仓壁外侧包有隔热保温层；恒温含水层2的出水口至掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20进水口之间的连接水管的外表面包裹有用隔热保温材料制成的保温层；根据温度计6、流量计7和压力计8测定水流温度、压力和流量来决定是否开启降温装置3，以此来决定打开或关闭第一阀门16或第二阀门17，低温水管采用散热好的材料做成的管路，该部分水管主要是降低风流中空气的温度。

利用该系统对矿井降温过程：首先，将恒温含水层2的低温水引到采区低温水仓4中；其次，通过监测水流的温度计6、流量计7和压力计8，确定水流的参数是否符合要求；第三，当水流参数符合要求，则打开第一阀门16、关闭第二阀门17，低温水流直接流向掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20。当水流参数不符合要求，则打开第二阀门17、关闭第一阀门16，使水流入降温装置3对水流降温，降温后的水流再掘进巷道低温水管19或/和回采工作面低温水管20。

低温水源的选取：在本实用新型中不仅可以直接采用恒温地层中的含水层作为恒温水源，而且可以采用地表冬季的低温水作为矿井降温水源。

如图2所示，进入风筒18的掘进巷道低温水管19低温采用螺旋形，该段低温水管不采用隔热材料包裹，该部分螺旋低温水管直接降低风筒中的风流。

如图3所示，在回采工作面14的通风巷道21布置回采工作面低温水管20，在通风巷道21内的回采工作面低温水管20不采用隔热材料包裹，该段低温水管20直接降低进风巷道中的风流，已达到降低回采工作面14的温度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工程技术人员在本实用新型的技术范围内，可做一些变换，如在地面建立低温水池、管路的布置形式、由恒温层改变到其他地方等，都应该作为侵犯本实用新型的保护范围。因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，它包括：第一循环水泵(1)、第二循环水泵(15)、第三循环水泵(5)、恒温含水层(2)、采区低温水仓(4)、掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)，其特征在于：掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)的出水口通过第一循环水泵(1)与恒温含水层(2)的进水口相连，恒温含水层(2)的出水口通过第二循环水泵(15)与采区低温水仓(4)的进水口相连，采区低温水仓(4)的出水口通过第三循环水泵(5)与掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)的进水口相连。

2.根据权利要求1所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：所述系统还包括：降温装置(3)，该降温装置(3)装在第三循环水泵(5)与掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)之间，它进水口与第三循环水泵(5)的出水口相连，它的出水口与掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)的进水口相连。

3.根据权利要求2所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：在降温装置(3)和第三循环水泵(5)之间装有第一阀门(16)和第二阀门(17)，第一阀门(16)装在第三循环水泵(5)的出水口与掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)的进水口之间，第二阀门(17)装在第三循环水泵(5)的出水口与降温装置(3)的进水口之间，在第三循环水泵(5)的出水口与第一阀门(16)和第二阀门(17)的进水口之间装有温度计(6)、压力计(7)和流量计(8)。

4.根据权利要求3所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：所述降温装置(3)由氨流分离器(9)、压缩机(10)、冷凝器(12)和膨胀阀(11)依次相连组成的循环回路，在该回路中流动的液体或气体为液氨或氨气，氨流分离器(9)内装有管式或板式换热器，在管式或板式换热器内流动的液体为液氨，在板式或管式换热器外流动的液体为从第二阀门(17)的出水口出来将要进入掘进巷道低温水管(19)和回采工作面低温水管(20)的水。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：所述采区低温水仓(4)的外部装有隔热保温层。

6.根据权利要求5所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：所述掘进巷道低温水管(19)被装在多个掘进巷道(13)中，装在掘进巷道(13)中的掘进巷道低温水管(19)的外侧套装有风筒(18)，进入风筒(18)内的掘进巷道低温水管(19)为螺旋形水管。

7.根据权利要求6所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：所述回采工作面低温水管(20)被装在回采工作面(14)的回采工作面进风巷道(21)内。

8.根据权利要求6所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：恒温含水层(2)的出水口至掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)进水口之间的连接水管的外表面装有保温层。

9.根据权利要求7所述的利用恒温含水地层进行矿井降温的系统，其特征在于：恒温含水层(2)的出水口至掘进巷道低温水管(19)或/和回采工作面低温水管(20)进水口之间的连接水管的外表面装有保温层。

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