【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿井降温，涉及一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法。
技术介绍
1、随着社会的发展和矿山资源开发技术的不断进步，采矿工作也逐渐向着更深的地层推进，随着矿井开采深度的增加，地温不断上升，岩体散热量也在不断增加，导致了矿井热害的问题愈发严重。由深层地温引发的高温热害问题变得更加严重，已成为限制深层矿床资源安全高效开采的重要因素。为了解决现有矿产资源深层开采中存在的高温热害问题，目前国内外在矿产资源和地热能共采方面的研究多为抽采井下地热水取热模式，且埋管取热相较热水取热效率更高。
2、然而，现有的抽采井下地热水取热模式具有以下缺点：一、将地下上千米深处的围岩热量不间断输送到地面进行处理，如不及时利用便会白白浪费，且泵需要消耗大量的能量，且输送到地面的能量品位波动无法控制，能源浪费较大。二、井下地热水抽采、处理和回灌工艺复杂，充填体取热不能持续直接对工作面降温，非供暖季采热无法有效利用。
3、因此，解决深井热害问题，特别是深井高温围岩引发的井下热害问题，改善深井作业热环境已成为世界矿床安全高效开采领域中非常重要，也是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是：一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，如下步骤：
2、步骤s1：在矿井采矿区井下工作面周围的采空区内预先埋入导热管，然后在导热管周围充填导热材料形成高温充填体，确保矿井采矿区内的高温充填体贴靠高温岩层并将井下工作面与高温岩层分隔在高
3、步骤s2：在矿井采空区或水平废弃矿井内预先埋入导热管，然后在导热管周围充填相变材料形成蓄热区；
4、步骤s3：在采热区设置采热循环管路系统，在蓄热区设置蓄热循环管路系统，所述采热循环管路系统、蓄热循环管路系统分别包括：循环水泵、阀门、温度计、流量计、温度传感器、热交换器，在采热循环管路系统、蓄热循环管路系统内分别充满循环水；
5、步骤s4：通过热管群连通采热循环管路系统的热交换器冷凝端与蓄热循环管路系统的热交换器蒸发端；
6、步骤s5：采热循环管路系统的导热管内循环水被高温岩层加热为高温水后流经热交换器释放热量再变为低温水返回导热管，高温岩层温度降低，热交换器内介质温度升高，热量被从高温岩层传导至热交换器；
7、步骤s6：热管群将采热循环管路系统热交换器的热量传导至蓄热循环管路系统热交换器；
8、步骤s7：蓄热循环管路系统热交换器内的循环水被加热为高温水后流经相变材料释放热量再变为低温水后返回热交换器，热交换器内介质温度降低，相变材料吸热发生相变，热量被从热交换器传导至相变材料并储存；
9、上述步骤s3至步骤s7中，通过采热区与蓄热区的进水口与出水口处均分别设置的温度计与流量计实时监测各管口的温度值与流量流速值，通过采热循环管路系统、蓄热循环管路系统上设置的阀门与循环水泵实时控制各管路的流量大小；通过利用相变材料将井下采热区围岩中的热量储存起来，起到了矿井降温的效果，避免了不间断的将热量输送至地面进行处理时产生的泵耗损失与能量浪费，与现有技术中通过水管道输送热量相比，本专利技术采用热管进行换热，换热效率更高，泵耗更少。
10、优选的，所述步骤s1与步骤s2中，导热管包括：钢管、铝管、铝合金管。
11、优选的，所述蓄热循环管路系统包括有多个相变温度呈阶梯状连续分布的子蓄热区，各子蓄热区之间并联连通，各子蓄热区的总体温度区间划分包括：75-20℃；采热循环管路系统包括有多个并联连通的子采热区。
12、优选的，所述采热区的管路进出口温差、热交换器的管路进出口温差均保持20-30℃范围；该温度范围具有更好的热传导效果。
13、优选的，所述步骤s6中热管群热量传导能量守恒公式为：
14、cmδt＝m1(h2-h1)(1)
15、式(1)中，c为水的比热容，单位为j/(kg·℃)；m为采热循环管路系统热交换器的质量流量，单位为kg/s；δt表示采热循环管路系统热交换器的换热温差；m1为热管群内介质的质量流量，单位为kg/s；h1为热管群工作流体发生相变前的焓值，h2为热管群工作流体发生相变前的焓值；
16、步骤s7中蓄热功率计算公式：
17、cm2(t2-t3)＝lm3(2)
18、式(2)中，m2为蓄热循环管路系统热交换器的质量流量，单位为kg/s；t2为高温循环水的温度，t3为低温循环水的温度，单位为℃；l为相变材料的相变潜热量，单位为kj/kg；m3为蓄热区充填相变材料的质量，单位为kg。
19、优选的，所述步骤s6中热管群位于采热循环管路系统热交换器冷凝端、蓄热循环管路系统热交换器蒸发端处分别设有接肋片或板式换热器，肋片或板式换热器能够提高热交换器的换热效率，减小泵能损耗。
20、优选的，所述步骤s1、步骤s2、步骤s6中，采热区的导热管、蓄热区的导热管、热管群两端的换热管采用s型布置或u型布置。
21、优选的，所述步骤s2中，蓄热区相变材料内预埋有释热管路，释热管路与换热水箱进行热交换，释热换热流体再通过从换热水箱获得热量为地面采暖用户供暖。
22、本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术利用相变材料将采场围岩中的热量储存起来，起到了矿井降温的效果，避免了不间断的将热量输送至地面进行处理时产生的泵耗损失与能量浪费；与传统的通过水管道输送热量相比，该专利采用热管进行换热，换热效率更高。
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1.一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述步骤S1与步骤S2中，导热管包括：钢管、铝管、铝合金管。
3.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述蓄热循环管路系统包括有多个相变温度呈阶梯状连续分布的子蓄热区，各子蓄热区之间并联连通，各子蓄热区的总体温度区间划分包括：75-20℃；所述采热循环管路系统包括有多个并联连通的子采热区。
4.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述采热区的管路进出口温差、热交换器的管路进出口温差均保持20-30℃范围。
5.根据权利要求4所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述步骤S6中热管群位于采热循环管路系统热交换器冷凝端、蓄热循环管路系统热交换器蒸发端处分别设有接肋片或板式换热器
7.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述步骤S1、步骤S2、步骤S6中，采热区的导热管、蓄热区的导热管、热管群两端的换热管采用S型布置或U型布置。
8.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述步骤S2中，蓄热区相变材料内预埋有释热管路，释热管路与换热水箱进行热交换，释热换热流体再通过从换热水箱获得热量为地面采暖用户供暖。
...【技术特征摘要】
1.一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述步骤s1与步骤s2中，导热管包括：钢管、铝管、铝合金管。
3.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述蓄热循环管路系统包括有多个相变温度呈阶梯状连续分布的子蓄热区，各子蓄热区之间并联连通，各子蓄热区的总体温度区间划分包括：75-20℃；所述采热循环管路系统包括有多个并联连通的子采热区。
4.根据权利要求1所述的一种用于矿井降温的节能型热管式采蓄热降温方法，其特征在于：所述采热区的管路进出口温差、热交换器的管路进出口温差均保持20-30℃范围。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：郇超，董泽，苏磊，刘浪，张波，陈传奇，于群，赵云，张小艳，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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