PL181350B1

PL181350B1 - Method of locally conditioning air in mine workings

Info

Publication number: PL181350B1
Application number: PL32038497A
Authority: PL
Inventors: Piotr Luska; Stanislaw Nawrat; Franciszek Niezgoda; Jan Szlazak
Original assignee: Zaklad Uslugowo Handlowy Termo
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2001-07-31
Also published as: PL320384A1

Abstract

Sposób lokalnej klimatyzacji wyrobisk górniczych, zwłaszcza ścianowych, znamienny tym, że nośnikiem niskiej temperaturyjest sprężone powietrze, które chłodzisię wparowniku (1) chłodziarki górniczej bezpośredniego działania, następnie rurociągiem (3) doprowadza się do wylotu wyrobiska, skąd przewodami (5) rozprowadza się do zasilania strumienie powietrznych (4) rozmieszczonych wzdłuż wyrobiska w miejscach, gdzie występuje znaczny wypływ ciepłego powietrza.The method of local air conditioning of workings mining, especially longwall, characteristic in that the low temperature medium is compressed air which cools the evaporator (1) direct mining chiller action, then the pipeline (3) delivers to the mouth of the excavation, from where wires (5) are distributed to the power supply air jets (4) arranged along the excavation in places where there is a significant leakage of warm air.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób klimatyzacji wyrobisk górniczych, zwłaszcza ścianowych, w których prowadzi się eksploatację pokładów zalegających na znacznych głębokościach.The subject of the invention is a method of air-conditioning mining excavations, especially longwall excavations, in which the seams lying at considerable depths are exploited.

Stale rosnące głębokości eksploatacji i związany z tym zwrot temperatury górotworu stwarza coraz wyższe wymagania w zakresie klimatyzacji wyrobisk górniczych. Potrzebna zdolność chłodnicza maszyn klimatyzacyjnych zależy w znacznym stopniu od miejsca chłodzenia powietrza. Chłodzenie całego prądu powietrza na wlocie do kopalni nie jest efektywne, wymaga bardzo dużych zdolności chłodniczych maszyn klimatyzacyjnych, a efekt chłodzenia powietrza w rejonach odległych od szybu nie jest odczuwalny. Najwyższe temperatury powietrza występują w drążonych wyrobiskach korytarzowych i w ścianach, zatem aby obniżyć temperaturę powietrza do dopuszczalnej przepisami należy w tych miejscach odbierać wydzielające się ciepło. Powoduje to konieczność tworzenia skutecznych rozwiązań klimatyzacji lokalnej, umożliwiających zbliżenie się z urządzeniami chłodniczymi do przodków wydobywczych.The constantly increasing depths of mining and the related temperature return of the rock mass create ever higher requirements in the field of air conditioning in mining excavations. The required cooling capacity of air-conditioning machines depends to a large extent on where the air is cooled. Cooling the entire air current at the inlet to the mine is not effective, requires very high cooling capacity of air conditioning machines, and the air cooling effect in areas distant from the shaft is not felt. The highest air temperatures occur in hollow workings and in walls, therefore, in order to lower the air temperature to the level permitted by law, it is necessary to collect the generated heat in these places. This makes it necessary to create effective local air-conditioning solutions, allowing the cooling equipment to get closer to the mining faces.

Znany jest ze zgłoszenia patentowego nr P. 311508 „Sposób klimatyzacji ściany przodka wybierającego”, polegający na tym, że w chodniku wentylacyjnym dopływające powietrze kopalniane prowadzi się najpierw przez chłodzoną wodą chłodnicę wstępną skąd powietrze jest doprowadzone do chłodzonej lodem chłodziarki niskotemperaturowego schładzania. Skropliny oddziela się za pomocą wodooddzielacza. Parametry schłodzonego do temperatury końcowej powietrza kopalnianego zostają przy wprowadzeniu do ściany wyregulowane do zadanej temperatury i wilgotności względnej przy uwzględnieniu panujących tam warunków geotermicznych i przepływającego powietrza.It is known from the patent application No. 311508 "Method of air-conditioning the wall of a mining face", consisting in the fact that in the ventilation tunnel, the incoming mine air is first led through a water-cooled precooler, from where the air is fed to an ice-cooled low-temperature chiller. The condensate is separated with a water separator. The parameters of the mine air cooled to the final temperature are adjusted to the set temperature and relative humidity when fed into the wall, taking into account the geothermal conditions and the flowing air.

Znane jest także ze zgłoszenia patentowego nr P. 306053 „Urządzenie do klimatyzacji podziemnych wyrobisk górniczych”. Urządzenie to zawiera chłodziarkę dołową i maszynę do wytwarzania lodu, która produkuje nadającą się do przepompowania mieszaninę cieczy i drobnych cząstek lodu. Maszyna jest połączona z chłodziarką dołową za pomocą przewodu transportującego mieszaninę. Maszyna posiada zbiornik, wewnątrz którego jest wiązka ustawionych poziomo rur służących do transportu czynnika chłodniczego i połączonych z chłodziarką do chłodzenia czynnika chłodniczego. Na wiązkę rur nasadzona jest prostopadle płyta z otworami, przemieszczająca się za pomocą odpowiedniego napędu tam i z powrotem wzdłuż rur i powodująca w ten sposób zeskrobywanie gromadzącego się na rurach lodu. Lód opada do komory wewnętrznej zbiornika, do której doprowadzona jest ciecz mieszaniny.It is also known from patent application no. P. 306053 "Device for air conditioning of underground mining workings". The apparatus comprises a chiller and an ice-making machine that produces a pumpable mixture of liquid and fine ice particles. The machine is connected to the underground cooler by means of a pipe that transports the mixture. The machine has a tank inside which is a bundle of horizontally arranged pipes for transporting the refrigerant and connected to a chiller for cooling the refrigerant. A plate with holes is placed perpendicularly on the bundle of pipes, which, by means of a suitable drive, moves back and forth along the pipes, thus scraping off the accumulated ice on the pipes. The ice falls into the inner chamber of the tank to which the mixture liquid is supplied.

181 350181 350

Ze zgłoszenia patentowego nr P. 310009 znana jest „Chłodziarka tunelowa wody z klimatyzatorów chłodzących powietrze wyrobisk górniczych”. Rozwiązanie to dotyczy chłodzenia bezpośrednio powietrzem wentylacyjnym gorącej wody z klimatyzatorów chłodzących powietrze wyrobisk górniczych chłodziarką tunelową wody, która ma zainstalowany w wyrobisku chodnikowym zestaw kaskadowy płyt chłodzących z zestawem dysz wodnych i rynnami zbiorczymi schłodzonej wody, otoczony z góry i z boków elastyczną osłoną. Płyty chłodzące są profilowane z rowkami i nachylone na przemian pod regulacyjnie ustawionym kątem oraz przyłączone górnymi końcami do bocznych łańcuchów przymocowanych do obudowy górniczej, zaś na przemian są podłączone środkowym łańcuchem poprzez podciąg regulacyjny do obudowy górniczej. Zestaw dysz wodnych jest przyłączony do rurociągu wodnego schłodzonej wody tych klimatyzatorów.The patent application no. P. 310009 describes a "tunnel cooler for water from air conditioners cooling the air of mining excavations". This solution concerns the direct cooling of hot water from air conditioners cooling the air of mining excavations with a water tunnel cooler, which has a cascade set of cooling plates with a set of water nozzles and chilled water collecting gutters, surrounded on the top and sides with a flexible cover. The cooling plates are profiled with grooves and inclined alternately at an adjustable angle and connected with their upper ends to side chains attached to the mining housing, and alternately connected by a center chain via a control brace to the mining housing. The set of water jets is connected to the chilled water water line of these air conditioners.

Przedstawione rozwiązania wykorzystują do chłodzenia powietrza przodkowego jako nośniki niskiej temperatury media pośrednie - schłodzoną wodę lub mieszaninę płynu z lodem oraz w celu osiągnięcia pożądanej niskiej temperatury stosują układy wielostopniowego schładzania. Jest to kosztowne ponieważ wymaga zabudowy oraz utrzymywania sieci izolowanych rurociągów. Również dla obniżenia temperatury całego prądu dopływającego do ściany powietrza konieczne jest instalowanie chłodnic dużej mocy, przy czym na wlocie do ściany występuje skokowa obniżka temperatury a efekt chłodzenia wzdłuż ściany jest niewielki na skutek postępującego ogrzewania się powietrza od skał i urobku.The presented solutions use intermediate media to cool the face air as low temperature carriers - chilled water or a mixture of liquid and ice, and to achieve the desired low temperature, they use multi-stage cooling systems. This is expensive as it requires the installation and maintenance of a network of insulated pipelines. Also, in order to lower the temperature of the entire current flowing to the air wall, it is necessary to install high-power coolers, with a sudden drop in temperature at the inlet to the wall, and the cooling effect along the wall is small due to the progressive heating of the air from rocks and spoil.

Rozwiązanie sposobu według wynalazku polega na wykorzystaniu jako nośnika niskiej temperatury sprężonego powietrza, które schładza się w parowniku górniczej chłodziarki bezpośredniego działania. Schłodzone powietrze doprowadza się rurociągiem do wylotu wyrobiska, skąd przewodami rozprowadza się do strumienie powietrznych, spełniających rolę małych i lekkich chłodziarek rozmieszczonych wzdłuż wyrobiska, w miejscach gdzie występuje znaczny wypływ ciepłego powietrza. Źródłem powietrza chłodzonego w chłodziarce jest strumienica powietrzna zasilana sprężonym powietrzem. Strumienica zasysając inżektorowo powietrze z otoczenia, przekazuje do komory parownika chłodziarki mieszaninę powietrza sprężonego z powietrzem otoczenia.The solution of the method according to the invention consists in the use of compressed air as a carrier of low temperature, which is cooled in the evaporator of a direct-acting mining refrigerator. The cooled air is led through a pipeline to the excavation outlet, from where it is distributed through ducts to air streams, which act as small and light chillers located along the excavation, in places where there is a significant outflow of warm air. The source of the air cooled in the refrigerator is an air ejector supplied with compressed air. The ejector sucks in the ambient air and transfers the mixture of compressed air and ambient air to the evaporator chamber of the refrigerator.

W porównaniu ze znanymi rozwiązaniami, sposób według wynalazku charakteryzuje się większą skutecznością chłodzenia na całej długości ściany przy mniejszych kosztach całej instalacji. Dzięki rozmieszczeniu małych chłodziarek wzdłuż wyrobiska eksploatacyjnego obniża się temperaturę powietrza kilkakrotnie. Stąd ilość ciepła jaką trzeba odebrać z powietrza dla uzyskania dopuszczalnej temperatury w określonym miejscu jest znacznie mniejsza od tej jaka jest wymagana przy stosowaniu znanych rozwiązań, w których chłodzi się całe powietrze dopływające do wyrobiska. Z tego względu, jak również ze względu na wyeliminowanie czynnika pośredniego, moc urządzenia chłodniczego może być niższa, a równocześnie uzyskuje się lepsze chłodzenie bezpośrednio w miejscach, które najbardziej tego wymagają, a które najczęściej występują w pobliżu wylotu wyrobiska ścianowego.Compared to the known solutions, the method according to the invention is characterized by a greater cooling efficiency along the entire length of the wall with a lower cost of the entire installation. Due to the arrangement of small refrigerators along the mining excavation, the air temperature is lowered several times. Hence, the amount of heat that needs to be removed from the air in order to obtain an acceptable temperature in a given place is much lower than that required when using known solutions, in which all the air flowing into the excavation is cooled. For this reason, as well as due to the elimination of the intermediate medium, the capacity of the refrigeration apparatus can be lower and, at the same time, better cooling is obtained directly in the places which need it most, and which are most often near the exit of the longwall.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony na rysunku, na którym schematycznie pokazano przykład realizacji sposobu klimatyzacji według wynalazku dla ściany wydobywczej.The invention will be presented in more detail in the drawing, which schematically shows an embodiment of the air-conditioning method according to the invention for a longwall.

W chodniku nadścianowym jest zainstalowana górnicza chłodziarka bezpośredniego działania składająca się z parownika 1 oraz zespołu 2 skraplacza wraz ze sprężarką. Wyjście z parownika 1 jest połączone z rurociągiem 3, doprowadzonym do górnego odcinka ściany wydobywczej. Wzdłuż ściany są podwieszone na sekcjach obudowy zmechanizowanej strumienice powietrzne 4, połączone przy pomocy elastycznych przewodów 5 z króćcami zabudowanymi na końcowym odcinku rurociągu 3. Wejście parownika 1 jest połączone z rurociągiem 6 sprężonego powietrza poprzez strumienicę powietrzną 7. Czynnik chłodzący z zespołu skraplacza i sprężarki 2 jest przekazywany do parownika 1 przewodami 8.A direct-acting mining refrigerator consisting of an evaporator 1 and a condenser assembly 2 with a compressor is installed in the over-wall heading. The exit of the evaporator 1 is connected to a pipeline 3 connected to the upper section of the wall. Along the wall, air nozzles 4 are suspended on the powered support sections, connected by flexible pipes 5 with stub pipes installed on the end section of the pipeline 3. The evaporator 1 inlet is connected with the compressed air pipeline 6 through the air ejector 7. Cooling agent from the condenser and compressor 2 unit it is transferred to the evaporator 1 through lines 8.

Sprężone powietrze z rurociągu 6 zasila strumienicę 7, w której następuje inżektorowe zasysanie powietrza z otoczenia. Powstała mieszanina powietrzna jest doprowadzona do komory parownika 1. Parownik 1 stanowi przeciwprądowy wymiennik ciepła wykonany w postaci pakietu rurek mieszanych, w których odparowuje przepływający czynnik chłodniczyCompressed air from the pipeline 6 feeds the ejector 7, in which the injector suction of ambient air takes place. The resulting air mixture is led to the evaporator chamber 1. The evaporator 1 is a countercurrent heat exchanger made in the form of a mixed tube bundle in which the flowing refrigerant evaporates.

181 350 doprowadzony w obiegu zamkniętym z zespołu skraplacza i sprężarki 2. W komorze parownika 1 następuje ochłodzenie powietrza na skutek odparowania czynnika chłodniczego. Schłodzone do bardzo niskiej temperatury 2-6°C powietrze zostaje przetransportowane rurociągiem 3 do górnego odcinka ściany, skąd zasilane są nim rozmieszczone wzdłuż ściany wydobywczej strumienice 4 spełniające rolę małych i lekkich chłodziarek, stanowiące źródło zimnego powietrza w miejscu zabudowy. Wielkość mocy chłodniczej strumienie 4 zależy od temperatury i wydajności ochłodzonego powietrza zasilającego te strumienice.181 350 is supplied in a closed circuit from the condenser and compressor 2 unit. In the evaporator chamber 1, the air is cooled by the evaporation of the refrigerant. The air cooled to a very low temperature of 2-6 ° C is transported through the pipeline 3 to the upper section of the wall, from where it is supplied to the nozzles 4 arranged along the extraction wall, acting as small and light coolers, constituting a source of cold air at the building site. The size of the cooling power of the streams 4 depends on the temperature and the capacity of the cooled air supplied to these ejectors.

Przedstawionym sposobem według wynalazku można również klimatyzować wyrobiska korytarzowe.The method according to the invention can also air-condition the workings.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 60 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

Method of local air-conditioning of mining excavations, especially longwall excavations, characterized in that the low temperature carrier is compressed air, which is cooled in the evaporator (1) of a direct-acting mining refrigerator, then through a pipeline (3) to the exit of the excavation, from where via pipes (5 ) are distributed to supply air streams (4) located along the excavation in places where there is a significant outflow of warm air.

2. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the compressed air cooled in the evaporator (1) is taken through an air ejector (7), which injects air from the surroundings by injectors.