一种深层矿井降温系统.pdf

1、10申请公布号CN104314603A43申请公布日20150128CN104314603A21申请号201410559375122申请日20141020E21F3/0020060171申请人中国矿业大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路丁11号72发明人郭平业何满潮朱国龙74专利代理机构隆天国际知识产权代理有限公司72003代理人聂慧荃郑特强54发明名称一种深层矿井降温系统57摘要本发明公开了一种深层矿井降温系统，包括冷源提取站、制冷工作站和降温工作站，冷源提取站设置于浅部岩层的低温巷道中，包括有多个通过低温巷道插入浅部岩层中的换热管；制冷工作站包括有制冷机，制冷机通过管道连通冷源提

2、取站，并通过驱动装置驱动流体在管道中交互流动；降温工作站设置于深层矿井的工作面入口，包括有空冷器和风机，空冷器通过制冷工作站传输来的冷却流体将工作面的进风空气温度降低，风机将降温后的空气输送到深层矿井的采煤巷道中。本发明中冷源提取站设置于浅部岩层的低温巷道中，在浅部岩层中获取冷量，再通过制冷工作站和降温工作站的转换向深层矿井的巷道中输入冷气，由于浅部岩层中冷量充足，因此降温效率高。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104314603ACN104314603A1/1页21一种深层矿井降温

3、系统，其特征在于，包括冷源提取站，所述冷源提取站设置于浅部岩层的低温巷道中，包括有多个通过所述低温巷道插入所述浅部岩层中的换热管；制冷工作站，所述制冷工作站包括有制冷机，所述制冷机通过管道连通所述冷源提取站，并通过驱动装置驱动流体在所述管道中交互流动；降温工作站，所述降温工作站设置于深层矿井的工作面入口，包括有空冷器和风机，所述空冷器通过所述制冷工作站传输来的冷却流体将所述工作面的进风空气温度降低，所述风机将所述降温后的空气输送到深层矿井的采煤巷道中。2如权利要求1所述的深层矿井降温系统，其特征在于，所述深层矿井降温系统还包括压力转换站，所述压力转换站设置于所述制冷工作站与所述降温工作站之间，

4、对上行和下行的所述流体进行压力转换。3如权利要求1所述的深层矿井降温系统，其特征在于，所述冷源提取站包括设置于所述低温巷道的多个相互平行的提取面，每个提取面中均匀设置多个所述换热管，所述换热管沿所述低温巷道径向设置。4如权利要求3所述的深层矿井降温系统，其特征在于，所述换热管为U型管，其两端开口均连通所述管道。5如权利要求3或4所述的深层矿井降温系统，其特征在于，所述换热管为地埋管，采用PVC管材。6如权利要求1所述的深层矿井降温系统，其特征在于，所述流体为水。7如权利要求1所述的深层矿井降温系统，其特征在于，所述驱动装置为泵。权利要求书CN104314603A1/3页3一种深层矿井降温系统技

5、术领域0001本发明涉及一种深层矿井降温系统。背景技术0002煤炭占据我国一次能源的68，随着开采强度的加大，煤炭开采深度越来越大。目前，在深部开采中由于高地温而诱发井下高温热害，为此所有高温矿井需要安装矿井降温系统。由于井下工作面风量大、温度高、湿度大，所以所需要的冷负荷很大，因而降温系统所需要的冷源很大。现有的技术中冷源主要有三类，第一类是井下回风中的冷源，就是从井下总回风中获取冷源，但由于井下回风温度本身就高大于35，因此，效率非常低；第二类冷源是从地表空气中获取，获取该来冷源需要将冷却塔等设备放在地表，这样造成井下降温系统高差大一般矿井深度达到1000M，从而管路系统长、压力大、沿途冷

6、损失大；第三类冷源是从井下矿井涌水中获取，但是不是所有矿井都有大量矿井涌水，因此使用场合严重受限。发明内容0003针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种降温效率高、管路较短且不受涌水限制的深层矿井降温系统。0004为实现上述目的，本发明的技术方案如下0005一种深层矿井降温系统，包括0006冷源提取站，所述冷源提取站设置于浅部岩层的低温巷道中，包括有多个通过所述低温巷道插入所述浅部岩层中的换热管；0007制冷工作站，所述制冷工作站包括有制冷机，所述制冷机通过管道连通所述冷源提取站，并通过驱动装置驱动流体在所述管道中交互流动；0008降温工作站，所述降温工作站设置于深层矿井的工作面入口

7、，包括有空冷器和风机，所述空冷器通过所述制冷工作站传输来的冷却流体将所述工作面的进风空气温度降低，所述风机将所述降温后的空气输送到深层矿井的采煤巷道中。0009进一步，所述深层矿井降温系统还包括压力转换站，所述压力转换站设置于所述制冷工作站与所述降温工作站之间，对上行和下行的所述流体进行压力转换。0010进一步，所述冷源提取站包括设置于所述低温巷道的多个相互平行的提取面，每个提取面中均匀设置多个所述换热管，所述换热管沿所述低温巷道径向设置。0011进一步，所述换热管为U型管，其两端开口均连通所述管道。0012进一步，所述换热管为地埋管，采用PVC管材。0013进一步，所述流体为水。0014进一

8、步，所述驱动装置为泵。0015本发明的有益效果在于，本发明中的冷源提取站设置于浅部岩层的低温巷道中，通过换热管在浅部岩层中获取冷量，再通过制冷工作站和降温工作站的转换向深层矿井的说明书CN104314603A2/3页4巷道中输入冷气，由于浅部岩层中冷量充足，因此本发明的降温效率高，另外通过浅部岩层获取冷量，无须在地面上设置冷却设备，管路较短、输送压力小，而且本发明不受矿井中是否有大量矿井涌水的限制，适用范围广。附图说明0016下面结合附图对本发明作进一步详细说明0017图1为本发明的深层矿井降温系统结构示意图；0018图2为本发明的深层矿井降温系统中冷源提取站结构示意图；0019图3为本发明的

9、深层矿井降温系统的一具体实施例的结构示意图。具体实施方式0020体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。0021以浅层地热冷能为冷源的矿井降温方法是以浅部岩层中低温巷道周围的岩层作为冷源，利用换热管换热技术，以水为介质，将高温水经管道运送至低温巷道中的换热管中，让高温水与低温巷道进行充分热交换，从而提取低温岩层中的冷量，并将冷却水经过管道运输将冷能运送至制冷工作站，制出冷能后利用循环水体输送至需要降温的工作面附近的降温工作站对工作面风流进行

10、降温。0022如图1和图2所示，本发明的深层矿井降温系统包括冷源提取站1、制冷工作站3和降温工作站5。其中，冷源提取站1设置于浅部岩层7的低温巷道10中，该低温巷道10可以是专门设置形成，也可以是前期挖掘浅层煤炭所废弃的巷道。冷源提取站1包括有多个通过低温巷道10插入浅部岩层7中的换热管11，以吸取浅部岩层7的冷量。0023如图2所示，冷源提取站1包括设置于低温巷道10的多个相互平行的提取面101、102等，每个提取面中均匀设置多个换热管11，换热管11沿低温巷道10径向设置，以尽可能多地吸取冷量。其中，每两提取面之间距离L和每两换热管11之间间距根据实际需要确定。本发明中，换热管11为U型管

11、，其两端开口均连通管道2，该管道2连接冷源提取站1和制冷工作站3，其使用流体作为热交换介质，通常该流体为水，采用泵作为驱动装置。优选地，换热管11为地埋管，采用PVC管材。0024本发明中，制冷工作站3包括有制冷机，制冷机通过管道2连通冷源提取站1，并通过驱动装置驱动流体在管道2中交互流动，通常该驱动装置为泵，通过泵将热水从制冷工作站3输送到冷源提取站1，将冷却水从冷源提取站1输送到制冷工作站3。制冷工作站3中的制冷机从冷却水中获取冷能并转化为品质更高的冷能，以输送给降温工作站5。0025本发明中，降温工作站5设置于深层矿井的工作面6入口，包括有空冷器和风机，空冷器通过制冷工作站3传输来的冷却

12、流体将工作面6的进风空气温度降低，风机将降温后的空气输送到深层矿井的采煤巷道中即工作面6内，实现深层矿井的降温。0026下面以一应用本发明的煤矿降温系统为具体示例作详细说明0027该煤矿采深1200M，深部岩温高达50，工作面空气温度36、相对湿度100。同时前部260水平岩温为18，地温岩层中具有大量的天然冷源，同时260水平有大量已经说明书CN104314603A3/3页5开采完毕的废旧巷道。0028在该示例中，如图3所示，深层矿井降温系统还包括压力转换站8，压力转换站8设置于制冷工作站3与降温工作站5之间，对上行和下行的流体进行压力转换。压力转换站8分为一次侧和二次侧，一次侧为从制冷工作

13、站3下来的流体，二次侧为去往降温工作站5的流体，两侧流体之间通过换热管传热，从而将从制冷工作站3到降温工作站5之间的流体分为两段，减小管道中流体的静水压力。0029该示例的具体过程为工作面6的热风为32，通过降温工作站5循环，使得降温工作站5中的冷却介质该示例中为水加热，通过压力转换站8和制冷工作站3后，该热水达到3538，最后制冷工作站3向冷源提取站1输送该热水。冷源提取站1所处的浅部岩层7的温度在1821，该热水经冷源提取站1冷却后降为28，送回制冷工作站3并再经制冷处理变为913的冷却水，再输送到压力转换站8，在此升温至1620并输送到降温工作站5，降温工作站5利用该冷却水对热风进行冷却

14、，并冷却到2325后输送至工作面6内。0030本发明的有益效果在于，本发明中的冷源提取站1设置于浅部岩层7的低温巷道10中，通过换热管11在浅部岩层7中获取冷量，再通过制冷工作站3和降温工作站5的转换向深层矿井的巷道中输入冷气，由于浅部岩层7中冷量充足，因此本发明的降温效率高，另外通过浅部岩层7获取冷量，无须在地面上设置冷却设备，管路较短、输送压力小，而且本发明不受矿井中是否有大量矿井涌水的限制，适用范围广。0031本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。说明书CN104314603A1/2页6图1图2说明书附图CN104314603A2/2页7图3说明书附图CN104314603A