[發明專利]一種高溫礦井巷道聯合支護與降溫裝置

有效

• 申請號: 201710017720.2
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106593512B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 仲曉星;劉震起;王曉玲
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00;E21D21/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 王濤;彭霜

本發明涉及一種高溫礦井巷道聯合支護與降溫裝置，主要包括中空錨桿、絕熱管、隔離盤、輸出軟管、輸入軟管、隔熱塞和錨桿托盤。所述裝置內部設有絕熱管，絕熱管將錨桿內腔分為回流腔、換熱腔，換熱腔與輸入軟管連接，換熱介質通過輸入軟管進入換熱腔，與裝置周圍介質(巖層)發生熱交換之后通過絕熱管頂部通道進入回流腔，通過與回流腔連接的輸出軟管回流進入制冷裝置，隔離盤用以固定絕熱管，隔熱塞起絕熱與密封的作用。本發明通過有效利用錨桿空腔來實現與圍巖的換熱，經過持續的低溫換熱介質供應，可有效降低巷道環境溫度，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及深井巷道支護及氣溫調節技術領域，尤其涉及一種高溫礦井巷道聯合支護與降溫裝置。

背景技術

煤礦開采深度不斷增大，深部的高地溫直接導致礦井環境惡化形成熱害，在深井開采過程中，高溫環境嚴重危害工人身心健康，降低工作效率的同時增大了安全事故的風險。現今解決礦井熱害問題主要思路有兩種，一是采用隔熱裝置對圍巖的熱量進行阻隔；二是采用空冷器對巷道風流降溫。以上兩種思路采用的裝置均無法主動對巷道圍巖進行降溫。對于高溫巷道，影響其環境溫度的主要因素之一是圍巖溫度分布情況，而圍巖溫度的降低能直接擴大巷道調熱圈范圍，更有利于對巷內環境溫度的調節。本領域科研人員設計有公開號為CN103062854A，公開日期為2013-4-24的中國發明專利“熱管錨桿空調裝置”通過將錨桿換為高導熱率的熱管實現礦井四季溫度的調節，但其僅適用于高寒地區的礦井氣溫調節，無法調節熱害礦井巷道的溫度。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在根據主動進攻型思路提供一種礦井巷道聯合支護與降溫裝置，用以解決目前被動治理礦井熱害時降溫效果不佳的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

利用中空錨桿支護形成穩定結構的同時直接對巷道圍巖降溫，通過中空錨桿內部注入的低溫換熱介質與巷道圍巖發生熱交換，降低圍巖溫度，進而降低巷道風流溫度，達到巷道降溫的目的。

一種高溫礦井巷道聯合支護與降溫裝置，主要包括中空錨桿、絕熱管、隔離盤、輸出軟管、輸入軟管、隔熱塞和錨桿托盤；

所述絕熱管位于中空錨桿內部，絕熱管將中空錨桿內腔分為換熱腔和回流腔，換熱腔和回流腔為同心圓結構，內圓為回流腔，外圓為換熱腔，絕熱管頂部有絕熱管頂盤和四個絕熱管通道，絕熱管頂盤與中空錨桿固接，四個絕熱管通道沿絕熱管圓周方向均勻分布，絕熱管通道使得回流腔與換熱腔連通，絕熱管底部嵌入隔離盤；

所述隔離盤使絕熱管與輸入軟管和輸出軟管密封連接，輸入軟管嵌入隔離盤與換熱腔與連通，輸出軟管嵌入隔離盤與回流腔與連通。

所述高溫礦井巷道聯合支護與降溫裝置能夠保證巷道安全穩定，保證巷道內溫度適宜生產工作，同時能夠阻隔結構外熱量影響巷內氣流溫度。絕熱管嵌入隔離盤，能夠保證絕熱管尾部換熱腔與回流腔內的換熱介質不互相滲漏，同時隔離盤能夠起到固定絕熱管的作用。為了保證換熱過程中換熱介質的流量，同時考慮到絕熱管在實際使用過程中要承受一定的拉力，因此設置四個絕熱管通道沿絕熱管圓周方向均勻分布，保證絕熱管承受一定拉力的同時保持換熱介質的流量。

進一步地，所述中空錨桿外徑為30mm，內徑為16mm，長度為3000mm。

進一步地，所述絕熱管外徑為11mm，內徑為6mm。

更進一步地，所述絕熱管頂部絕熱管頂盤直徑為16mm，長度為50mm，絕熱管通道與絕熱管頂部的距離為60-70mm，絕熱管通道的直徑為3mm。

進一步地，所述隔離盤至中空錨桿末端除輸入軟管和輸出軟管以外的空間由隔熱塞密封，隔離盤的直徑為16mm，厚度為30mm。

采用隔熱塞充填密封隔離盤至中空錨桿末端除輸入軟管和輸出軟管以外的空間，能夠避免發生額外的熱交換，保證換熱效果。