本發(fā)明涉及礦山安全工程技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及掘進(jìn)工作面降溫。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國煤炭開采量迅速增加，淺部煤炭資源逐步減少,礦井采掘深度快速增加。受地?zé)岬榷喾N因素影響，掘進(jìn)工作面熱害問題凸顯。掘進(jìn)工作面高溫高濕氣候破壞人體熱平衡,降低人體舒適性和勞動(dòng)生產(chǎn)率,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致中暑或者休克,嚴(yán)重威脅礦工的職業(yè)安全與健康。

掘進(jìn)工作面一般是獨(dú)頭巷道，巷道掘進(jìn)過程中受圍巖、機(jī)械設(shè)備等因素影響，工作面高溫高濕危害嚴(yán)重?，F(xiàn)有的控制方法主要是通過在風(fēng)筒入口處加裝空調(diào)或者噴淋設(shè)備，通過改變送風(fēng)溫度降低工作面濕熱災(zāi)害嚴(yán)重程度。

現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是礦井空調(diào)系統(tǒng)體積龐大，一般放在遠(yuǎn)離工作面處，風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒送風(fēng)過程中與壁面圍巖換熱導(dǎo)致風(fēng)流溫度增加，同時(shí)，噴淋系統(tǒng)本身容易導(dǎo)致礦井空氣濕度過高影響礦工的熱舒適性。空調(diào)系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)本身裝置復(fù)雜，功率巨大，并且在巷道全壽命周期須對(duì)它們進(jìn)行長(zhǎng)期的檢測(cè)、維護(hù)、維修和定期更換，這會(huì)產(chǎn)生很多檢查，維修成本。此外，由于系統(tǒng)體積龐大，掘進(jìn)工作面空間十分狹小，現(xiàn)有降溫系統(tǒng)容易對(duì)掘進(jìn)工作面通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生重大干擾，一旦出現(xiàn)通風(fēng)紊亂容易干擾風(fēng)流流動(dòng)，增加熱害嚴(yán)重程度，在事故發(fā)生時(shí)有可能對(duì)對(duì)災(zāi)變時(shí)期通風(fēng)產(chǎn)生干擾，降低煤礦應(yīng)急救援能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于，具體涉及一種掘進(jìn)工作面簡(jiǎn)易降溫裝置，以滿足快速降低迎頭附近溫度，減小系統(tǒng)對(duì)工作面風(fēng)流流場(chǎng)干擾和系統(tǒng)占地空間，能有效的控制掘進(jìn)工作面熱害嚴(yán)重程度，以及避免風(fēng)筒出口濕度過高的實(shí)際要求，可用于掘進(jìn)工作面降溫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于此降溫系統(tǒng)由水泵、溫度傳感器、換熱器、節(jié)流閥、水箱、法蘭、進(jìn)水管、回水管等組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于換熱器為圓形，直徑略微大于風(fēng)筒直徑；為了減小換熱器對(duì)風(fēng)阻的干擾，換熱器內(nèi)部裝置力求簡(jiǎn)單，通過增加換熱器長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)降溫。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于換熱器外部由絕熱材料制成，內(nèi)部用導(dǎo)熱性能較好的合金，材料要有較好的導(dǎo)熱性能和較小的密度、且耐腐蝕，可長(zhǎng)期使用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于采用溫度傳感器反饋風(fēng)筒溫度變化，通過調(diào)整水泵功率調(diào)整冷卻介質(zhì)流量，通過調(diào)節(jié)換熱器流出的熱水流向控制水箱介質(zhì)溫度，避免溫度波動(dòng)過大影響人的舒適性，同時(shí)，通過采用管道翅片換熱代替噴淋系統(tǒng)，可以有效處理風(fēng)流濕度過高的問題。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，成本低廉，可靠性強(qiáng)，檢查和維護(hù)成本較低，可以作為現(xiàn)有的集中降溫系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，對(duì)熱害嚴(yán)重的掘進(jìn)工作面迎頭附近區(qū)域?qū)嵤┽槍?duì)性的降溫。

附圖說明

圖1掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；1.水箱，2.水泵,3.熱換器，4.風(fēng)筒，5.法蘭，6.給水管，7.回水管，8溫度傳感器，9.節(jié)流閥一，10.節(jié)流閥二，11.出水管，12.進(jìn)水管

圖2換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；1.回流管，2.給水管，3.翅片管，4.換熱器外殼。

具體實(shí)施方式

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種新型的掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)來解決以上的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種新型的礦井掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，具體涉及一種掘進(jìn)工作面簡(jiǎn)易降溫裝置，以滿足快速降低迎頭附近溫度，減小系統(tǒng)對(duì)工作面風(fēng)流流場(chǎng)干擾和系統(tǒng)占地空間，能有效的控制掘進(jìn)工作面熱害嚴(yán)重程度，以及避免風(fēng)筒出口濕度過高的實(shí)際要求。此降溫系統(tǒng)由水泵、溫度傳感器、換熱器、節(jié)流閥、水箱、法蘭、進(jìn)水管、回水管等組成。換熱器為圓形，直徑略微大于風(fēng)筒直徑。為了減小換熱器對(duì)風(fēng)阻的干擾，換熱器內(nèi)部裝置力求簡(jiǎn)單，通過增加換熱器長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)降溫。同時(shí)，換熱器外部由絕熱材料制成，內(nèi)部用導(dǎo)熱性能較好的合金，材料要有較好的導(dǎo)熱性能和較小的密度、且耐腐蝕，可長(zhǎng)期使用。本發(fā)明采用溫度傳感器反饋風(fēng)筒溫度變化，通過調(diào)整水泵功率調(diào)整冷卻介質(zhì)流量，通過調(diào)節(jié)換熱器流出的熱水流向控制水箱介質(zhì)溫度，避免溫度波動(dòng)過大影響人的舒適性，同時(shí)，本方法通過采用管道翅片換熱代替噴淋系統(tǒng)，可以有效處理風(fēng)流濕度過高的問題。

此換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，成本低廉，可靠性強(qiáng)，檢查和維護(hù)成本較低。本發(fā)明解決了以上問題，可以作為現(xiàn)有的集中降溫系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，對(duì)熱害嚴(yán)重的掘進(jìn)工作面迎頭附近區(qū)域?qū)嵤┽槍?duì)性的降溫。

本發(fā)明的有益效果:(1)簡(jiǎn)單有效，效率高，可以有效降低掘進(jìn)工作面熱害。(2)成本低廉，可望成為現(xiàn)有的礦井集中降溫系統(tǒng)的有益補(bǔ)充。(3)可靠性強(qiáng)，維護(hù)成本低。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。使用過程中換熱器就像風(fēng)筒一樣安裝在最后一節(jié)風(fēng)筒之前。正常運(yùn)行時(shí)水泵根據(jù)風(fēng)筒末端溫度傳感器反饋溫度調(diào)節(jié)功率實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)筒出口溫度的動(dòng)態(tài)調(diào)控，避免風(fēng)筒出口溫度波動(dòng)過大影響人的舒適性。結(jié)合當(dāng)前我國礦井降溫情況，通過送水管把冰水混合物從地面送到水箱中，并用溫度傳感器監(jiān)控水箱溫度，當(dāng)冰水混合物溫度過低時(shí)，節(jié)流閥二打開，同時(shí)關(guān)閉節(jié)流閥一，回流管內(nèi)的水流入水箱用于冰的融化，當(dāng)水箱溫度超過設(shè)定閾值時(shí)節(jié)流閥一打開，同時(shí)關(guān)閉節(jié)流閥二，回流管內(nèi)的水直接沿回流管排出(實(shí)驗(yàn)測(cè)得冰水混合物溫度一般為4℃，具體閾值根據(jù)溫度傳感器的靈敏度確定)。

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。換熱器內(nèi)部采用翅片管，管道順著風(fēng)流流線方向，以免風(fēng)阻過大擾亂風(fēng)流流場(chǎng)。在換熱器內(nèi)表面安裝翅片以期最大限度增加換熱面積。同時(shí)，換熱器外部采用風(fēng)筒布包裹，確保換熱器與巷道內(nèi)空氣之間熱阻處于較高水平。

下面結(jié)合降溫系統(tǒng)的第一實(shí)施例(圖1)，對(duì)降溫系統(tǒng)做進(jìn)行進(jìn)一步的說明。

安裝方法。首先采用法蘭鏈接把換熱器安裝在兩節(jié)風(fēng)筒之間，換熱器外部套上風(fēng)筒布，并把換熱器同參照風(fēng)筒安裝方式固定在巷道壁面上。在換熱器下方安防水箱和水泵等裝置。盡量減小占用巷道面積。

使用方法。此降溫系統(tǒng)應(yīng)安裝于緊鄰掘進(jìn)工作面迎頭區(qū)域的一節(jié)風(fēng)筒之前，通過同風(fēng)筒類似的安裝方式減小安裝成本和占地面積，只需簡(jiǎn)單拆卸即可實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱器的維修檢查。當(dāng)發(fā)生事故后可以隨時(shí)取下?lián)Q熱器以便改變通風(fēng)方式，確保礦井應(yīng)急救援能力。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種煤礦掘進(jìn)工作面降溫系統(tǒng)，其特征在于，具體涉及一種掘進(jìn)工作面簡(jiǎn)易降溫裝置，以滿足快速降低迎頭附近溫度，減小系統(tǒng)對(duì)工作面風(fēng)流流場(chǎng)干擾和系統(tǒng)占地空間，能有效的控制掘進(jìn)工作面熱害嚴(yán)重程度，以及避免風(fēng)筒出口濕度過高的實(shí)際要求，可用于掘進(jìn)工作面降溫。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧德超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.12
技術(shù)公布日：2017.07.28