[发明专利]一种井下采煤工作面热害治理系统及方法

说明书

本发明公开了一种井下采煤工作面热害治理系统及方法，本发明包括：隔温层、制冷管路体系、可变频制冷设备、集水设施、移动设备。本发明通过隔温层隔绝围岩向巷道内传热，制冷管路体系依靠原有注氮管道通过可变频制冷设备降低井下温度，改善工作环境，另外集水设施将因空气冷凝作用产生的水珠收集，不仅可以用于井下防尘，还可用于避险用水，移动设备可随工作面推移改变制冷地点。本发明提供的热害治理系统及方法，资金投入少、结构简单，可按实际情况更改降温地点，便于维护管理，可从多角度对高温区域进行降温，降温效果明显，并可将产生的水进行利用，变废为宝。

技术领域

本发明涉及煤矿矿井热害治理领域，尤其涉及一种井下采煤工作面热害治理系统及方法。

背景技术

随着社会发展对矿产资源需求量的日益增加，进入深部开采已经成为我国煤矿行业发展的必然趋势。然而，煤矿开采深度的不断增大会使得矿井地温升高，同时空气自压缩热、围岩散热、机械设备散热等显著增加，导致矿井内部产生高温热害。由于热害不仅严重危害工人的身心健康，同样威胁着煤矿安全生产。因此防治井下热害，改善井下作业环境显得尤为必要。

现有的矿井热害治理手段，一般采取非制冷降温方法和制冷降温方法两种。非制冷降温方法即包括通风降温、减少热源等措施；制冷降温方法即包括安装制冷机、空调系统等措施。专利CN201711335427.7公布了一种冰冻矸石充填采煤矿井降温方法，其通过在地面投料井口处建立冰矸房，将冰冻矸石投入井筒下部投料仓后经皮带输送机送至工作面，利用充填在采空区内冰冻矸石的冷凝作用来有效实现降低工作面温度，具有一定的治理热害作用，但其所述的一种冰冻矸石充填采煤矿井降温方法需要投入大量资金，工程量巨大。专利201710017712.8公布了一种热害矿井巷道支护降温系统及方法，其通过制冷装置向中空降温锚杆持续供应低温换热介质，与巷道围岩发生热交换，降低巷道内空气温度，具有一定的从根本上抑制围岩放热导致空气温度升高的作用，但其所述的一种热害矿井巷道支护降温系统及方法需要制作特殊的锚杆，使得此设备投入的成本较高，而且围岩应力变化可能会导致中空降温锚杆变形、损伤，又因为其插在围岩内，导致系统日常维护十分困难。专利CN201810870163.3公布了高温高湿矿井的井下掘进巷道降温除湿系统，其通过将巷道用隔离体分成内外两个部分，利用通风系统进行降温除湿作业，具有一定的改善掘进工作面环境的作用，但其所述的高温高湿矿井的井下掘进巷道降温除湿系统需要依靠通风系统，通过增加额外的通风设备，导致通风系统的负担增大。

综上所述，目前的降温技术虽然在一定程度上降低了工作面、巷道内的空气温度，但也存在着缺陷，针对井下热害治理，需要一种对通风设备要求低、投入成本低、便于维护且降温效果明显的治理系统。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足和问题，本发明的目的在于提供一种井下采煤工作面热害治理系统及方法；为了降低井下温度，改善工人作业环境，减少事故发生频率，提高安全生产水平，减少矿井热害的危险；提供一种安全可靠、操作简单、便于维护、对通风系统依赖低、降温效果优良的，适用于高温矿井热害治理的系统及方法。

为实现上述目的，一种井下采煤工作面热害治理系统及方法，依靠原有的注氮管路，该系统包括用于隔绝巷道周围围岩向巷道内传热的隔温层，压缩机，制冷管路体系，温度传感器，可变频的制冷设备、集水设施，过滤装置和移动设施；可根据工作环境温度需求通过可变频制冷设备实现矿井降温，通过集水设施辅助井下用水系统，提高矿井热害的治理效果。

所述的隔温层包括隔温材料和防水层；其中，所述隔温材料设于巷道壁面，用于隔绝围岩和巷道之间的传热；防水层设在隔温材料外部，防止因巷道内湿度过大导致隔温材料失效。

所述的制冷管路体系，由注氮管道、温度传感器及可变频的制冷设备组成；其中，注氮管道材质为奥氏体不锈钢+聚氨酯发泡，聚氨酯发泡保冷层厚度一般取100mm，并进行防锈处理。