一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统及方法，本发明专利技术包括：隔热层、金属网层、供水管路体系、降温管、回水管。本发明专利技术以隔热层隔绝巷道周围的围岩向巷道内传热，通过致密金属网层对隔热层进行保护，还可降低人体与巷道壁面的辐射散热，供水管路体系取自地面低温水供降温使用，降温管借助冷水降低自身温度，然后利用降温管上肋片进行对流换热和辐射换热来降低巷道内的温度以及人体温度，从对流和辐射换热两方面实现降温效果，另外还可以因空气冷凝减低巷道中空气的湿度，提供了一种对通风设备依赖低、无需增加通风设备投入、多方面多角度降温、便于日常维护、成本低、降温效果好的矿井巷道降温结构。

A system and method of heat insulation and temperature reduction in the working face of a heat damaged mine

【技术实现步骤摘要】
一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统及方法
本专利技术涉及地下矿井采煤工作面温度治理领域，具体的是一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统及方法。
技术介绍
众所周知，地下矿井气候受多方面因素的影响，构成了不同的矿井气候条件，而矿井气候直接影响着矿井工人的工作效率，矿井气候最大且最直接的影响便是矿井工人与周围环境之间的温度以及热量传播交换，不良的矿井温度会对矿井的开采工作造成严重的影响和危害，也即是矿井热害。当矿井内环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度，导致劳动效率降低，事故频率增加，健康受损，甚至中暑休克的现象俗称为矿井热害。矿井开采生产过程中，工作人员因工作劳动自身产生热量，同时工作人员与周围环境之间也存在热量交换，当人体产生的热与排出体外的热量平衡时，即产热量等于散热量，人体会感到舒适，工作效率高；当人体的产热量小于对矿井环境的散热量时，人体会感到寒冷；当人体产热量大于对矿井环境的散热量时，人体温度升高，感到闷热，热害即随之形成。为了避免热害影响矿井开采，影响工作人员的身体健康和正常工作，人们经过研究，取得了一定的成果，得到了一些预防热害的有效措施，例如：1、矿井井下巷道降温系统(申请号为CN201310375899.0)，包括隔热体和相应的通风系统，通过隔热体将巷道壁与巷道内空间分开，并在隔离体与巷道壁之间形成一定的缝隙空间，利用隔离体将巷道壁传来的热量隔离在缝隙空间内，避免其影响到巷道内的空间，然后通过通风系统，将缝隙空间内的空气排至回风巷，热量也一并带走，进而实现隔热排热，降低矿井温度。2、高温高湿矿井的井下掘进巷道降温除湿系统(申请号为CN201810870163.3)，通过隔离体将巷道空间分为内外两部分，再利用通风系统分别进行通风降温除湿作业，有效改善了掘进巷道的作业环境。3、矿井围岩表面降温装置及矿井降温系统(申请号为CN201721683564.5)，包括梯度降温板、风冷循环机构、冷风降温机构，梯度降温板铺设于围岩表面，风冷循环机构设置于梯度降温板内，冷风降温机构负责输送冷风，通过隔绝围岩散热，提高冷风利用率，有效改善热害矿井工作环境。4、一种热害矿井巷道支护降温系统及方法(申请号为CN201710017712.8)，利用中空的锚杆来进行巷道支护，在锚杆周围布置有供冷管道和回流管道，通过制冷装置向供冷管道持续供应低温换热介质，进而将介质输送到中空锚杆中，使换热介质不断与巷道围岩发生热交换，降低围岩温度，确保支护效果的同时，降低巷道中空气温度。目前的矿井降温措施，包括上述四项专利中提供的技术，在一定程度上缓解了矿井热害，取得了一定的矿井温度控制成果，但也存在一定的不足：1、上述的矿井井下巷道降温系统(申请号为CN201310375899.0)需要对整个隔热系统保证其严格的密封性，否则对隔热层抽气时会减少巷道的风量，另外，无论是上述的矿井井下巷道降温系统(申请号为CN201310375899.0)、高温高湿矿井的井下掘进巷道降温除湿系统(申请号为CN201810870163.3)、矿井围岩表面降温装置及矿井降温系统(申请号为CN201721683564.5)专利中的技术还是目前使用的其他技术，大多依靠通风系统，这就要求有额外的通风设备投入其中，增加了成本，且会对矿井的正常通风造成一定影响，增大通风系统的负担，另外，目前矿井的机械冷水降温系统在针对采煤工作面进行降温时，因空冷器、局部扇风机和风筒的体积均较大，要么是在工作面机巷外口附近作为冷水终端，采用空冷器进行换热降温，而由于采煤工作面走向路线长，机巷壁面围岩温度较高，所以沿程的热损非常严重，当机巷外口的冷空气到达采煤工作面下口时，温度又重新升高，所以对采煤工作面降温效果不佳，要么在进风巷沿途安设多台空冷器，在安设位置需要扩充巷道的断面，而且还需要增加与空冷器配套的局部扇风机，这将大大增加了制冷的成本和工程量；2、引起热害的主要因素有风流的温度、湿度和人体的辐射换热三个方面，而目前采用的技术中，包括上述四项专利，大多是通过对流换热来降低矿井温度，仅在单方面采取降温措施，因此效果有限，有待提高优化；3、矿井井下巷道降温系统(申请号为CN201310375899.0)、高温高湿矿井的井下掘进巷道降温除湿系统(申请号为CN201810870163.3)都是在隔离体和巷道壁之间形成缝隙空间，但缝隙空间需要有相应的设备作为支撑以确保缝隙空间的有效存在，这增加了投入成本，且隔离体出现裂缝缝隙不易发现，同时受采动影响，巷道壁并不是一成不变的，如果巷道发生变化，缝隙空间也会随之变化，由于隔离体的存在，很难发现并排除问题，日常维护困难；4、矿井围岩表面降温装置及矿井降温系统(申请号为CN201721683564.5)需要添加大量设备，系统复杂，设置困难，成本较高，且一旦巷道因采动影响出现些许变形，系统本身及其降温效果将受到影响，且日常维护困难；5、一种热害矿井巷道支护降温系统及方法(申请号为CN201710017712.8)中，由于围岩范围较广，且周围的地层会持续将热量传导给巷道周围的围岩，因此通过该专利进行围岩降温比较困难，进而对巷道内的降温效果更加难以保证，且锚杆为特质锚杆结构复杂，需要特制，同时需要投入额外的制冷装置，因此设备投入成本和运行成本都比较高，中空降温锚杆插入围岩中，如果围岩应力变化而变形，可能会损伤中空降温锚杆，且由于其在围岩内不易发现，日常维护困难。综上所述，目前的矿井降温技术虽有一定作用，但也存在缺陷，针对采煤工作面降温效果低，需要一种对通风设备依赖低、无需增加通风设备投入、多方面多角度降温、便于日常维护、成本低、降温效果好的巷道降温结构。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统及方法，为解决地下矿井中由于环境温度较高，影响工作人员身体健康和工作效率的问题，以及现有降温技术存在的过度依赖通风系统及设备、投入成本高、降温技术单一、日常维护不便、降温效果有待提高的问题，提供一种对通风设备依赖低、无需增加通风设备投入、多方面多角度降温、便于日常维护、成本低、降温效果好的矿井巷道降温结构。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统，包括用于矿井巷道的降温结构，所述降温结构包括安装在巷道壁面的隔热层，隔热层两侧端均包裹有第一防水层，隔热层朝向巷道内的一侧镶嵌有金属网层。所述金属网层侧端分别敷设有供水管路体系、降温管和回水管，供水管路体系沿金属网层的表面敷设，供水管路体系与降温管的进水端连通。所述供水管路体系由供水管道和保温层构成，供水管道为降温用水的运输通道，供水管道外部包裹有保温层，保温层两侧壁均包裹有第二防水层，保温层包裹于供水管道的外围，紧贴供水管道的外侧表面。所述降温管的出水端与回水管连通，降温管包括管体和肋片，管体为降温管的输水通道，管体的外表面镶嵌有肋片，肋片镶嵌于降温管的管体外表面。进一步地，所述隔热层采用柔性隔热材料，贴紧巷道壁面布置，隔热层覆盖在巷道壁的两侧壁面和顶部表面。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统，包括用于矿井巷道的降温结构(11)，其特征在于，所述降温结构(11)包括安装在巷道壁(6)壁面的隔热层(1)，隔热层(1)两侧端均包裹有第一防水层(12)，隔热层(1)朝向巷道内的一侧镶嵌有金属网层(2)；/n所述金属网层(2)侧端分别敷设有供水管路体系(3)、降温管(4)和回水管(5)，供水管路体系(3)沿金属网层(2)的表面敷设，供水管路体系(3)与降温管(4)的进水端连通；/n所述供水管路体系(3)由供水管道(7)和保温层(8)构成，供水管道(7)为降温用水的运输通道，供水管道(7)外部包裹有保温层(8)，保温层(8)两侧壁均包裹有第二防水层(81)，保温层(8)包裹于供水管道(7)的外围，紧贴供水管道(7)的外侧表面；/n所述降温管(4)的出水端与回水管(5)连通，降温管(4)包括管体(9)和肋片(10)，管体(9)为降温管(4)的输水通道，管体(9)的外表面镶嵌有肋片(10)，肋片(10)镶嵌于降温管的管体外表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统，包括用于矿井巷道的降温结构(11)，其特征在于，所述降温结构(11)包括安装在巷道壁(6)壁面的隔热层(1)，隔热层(1)两侧端均包裹有第一防水层(12)，隔热层(1)朝向巷道内的一侧镶嵌有金属网层(2)；
所述金属网层(2)侧端分别敷设有供水管路体系(3)、降温管(4)和回水管(5)，供水管路体系(3)沿金属网层(2)的表面敷设，供水管路体系(3)与降温管(4)的进水端连通；
所述供水管路体系(3)由供水管道(7)和保温层(8)构成，供水管道(7)为降温用水的运输通道，供水管道(7)外部包裹有保温层(8)，保温层(8)两侧壁均包裹有第二防水层(81)，保温层(8)包裹于供水管道(7)的外围，紧贴供水管道(7)的外侧表面；
所述降温管(4)的出水端与回水管(5)连通，降温管(4)包括管体(9)和肋片(10)，管体(9)为降温管(4)的输水通道，管体(9)的外表面镶嵌有肋片(10)，肋片(10)镶嵌于降温管的管体外表面。


2.根据权利要求1所述的一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统，其特征在于，所述隔热层(1)采用柔性隔热材料，贴紧巷道壁面布置，隔热层(1)覆盖在巷道壁(6)的两侧壁面和顶部表面。


3.根据权利要求1所述的一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统，其特征在于，所述金属网层(2)镶嵌于巷道两侧壁面的隔热层(1)表面，朝向巷道内空间。


4.根据权利要求1所述的一种热害矿井采煤工作面巷道隔热降温系统，其特征在于，所述水管路体系(3)为降温结构(11)用水的供应装置，供水管路体系(3)与井下用水的给水管路相连取水，供水管路体系(3)向降温管(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐明云，袁亮，江丙友，陈清华，邱进伟，任波，张睿卿，郑鹏先，段三壮，姚冠霖，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34