[發明專利]一種深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法

在審

• 申請號: 201710024447.6
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106703884A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳新;史秀志;周健;張舒;陳秋松;陳輝;邱賢陽;茍永剛;肖崇春;陳佳耀
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;C04B28/00;C04B38/02;C04B111/40
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種金屬礦山深部巷道的降溫方法，特別是涉及一種深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法。

背景技術

隨著我國金屬礦山開采逐步向1000～1500米深度發展，深井高溫熱害問題越來越凸顯出來。按照《礦山安全規程》規定，井下作業地點的空氣溫度不得超過28℃，但是絕大部分深部開采礦井巷道作業點溫度已超過30℃，甚至接近40℃，這對礦山安全開采與作業人員的健康造成巨大威脅。通過對井下熱源的分析研究，井下熱源主要包括圍巖放熱、熱水放熱、井下設備放熱、氧化放熱和人員放熱，其中，圍巖溫度在采深達到1000米以上時已超過40℃，圍巖放熱占有比重高達50％以上，是深井礦山熱害的頭號熱源。目前，應對深井高溫的方式主要有：1、非機械制冷方式，包括加強機械通風，個體防護等；2、機械制冷方式，包括井下集中制冷系統，局部制冷機等。以上技術均存在不足：1、通過加強機械通風，只能在風流能夠送達的地點起到降溫作用。獨頭掘進巷道等作業點雖然能夠通過局部通風機供風，但局部強風容易造成作業環境粉塵污染嚴重。另外，深部開采供風線路較長，冷風流易受到圍巖散熱等因素的影響，在到達用風地點時已經變成熱風，無法起到降溫作用。2、目前的個體防護技術尚不能滿足在經濟節約的條件下推廣。另外，該方法容易受到管理能力和工作素質的影響，難以達到理想效果。3、機械制冷方式雖然能夠實現井下環境制冷目的，但是設備資本和能耗高昂，讓礦山企業望而卻步。同時，礦山井下的復雜惡劣環境容易造成設備損壞。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種操作方便、成本較低、隔熱效果明顯、符合巷道作業流程的深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供的深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法，在圍巖巷道開挖后，先在圍巖的表面噴射一層具有熱絕緣性質的泡沫混凝土層作為隔熱夾層，待所述的泡沫混凝土層初凝之后再在所述的泡沫混凝土層表面噴射一層混凝土層作為外支護層。

所述的泡沫混凝土層的組分按照重量份混合：發泡劑20～30份，穩泡劑10～20份，水泥350～400份，粗中混合砂700～1000份，粒徑小于15mm的粗骨料700～1000份，水140～180份，速凝劑40～100份。

所述的混凝土層的組分按照重量份混合：水泥350～400份，粗中混合砂700～1000份，粒徑小于15mm的粗骨料700～1000份，水140～180份，速凝劑40～100份。

所述的泡沫混凝土層的熱傳導系數低于0.3W/(m·K)，起隔絕熱源作用，而普通的混凝土層熱傳導系數在2W/(m·K)左右。

所述的泡沫混凝土層形成具有占體積比例20～30％微小獨立、均勻分布的密閉氣孔結構，質輕高強同時支護成本降低10％以上。

所述的泡沫混凝土層和所述的混凝土層的組合抗壓強度不低于20MPa。

所述的泡沫混凝土層按照拱頂3～4cm，邊墻5～7cm施工；待所述的泡沫混凝土層初凝后，立即進行所述的混凝土層噴漿，所述的混凝土層按照拱頂3～4cm，邊墻5～7cm施工形成外支護層。

采用上述技術方案的深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法，重點治理造成深井熱害最主要的圍巖放熱，提出改變原混凝土噴漿支護模式。在圍巖巷道開挖后，先進行泡沫混凝土噴漿，形成一層具有熱絕緣性質的泡沫混凝土層作為隔熱層，該隔熱層具有的密閉氣孔結構，有效延緩圍巖放熱，達到巷道內降溫冷卻的作用；然后再進行普通混凝土噴漿，形成混凝土層為外支護層，保障巷道穩定性。同時，低溫的混凝土層還能夠吸收巷道內熱量，起到改善巷道熱環境的功能。泡沫混凝土層和混凝土層均能吸收巷道內部熱量，起降溫作用。

本發明的有益效果在于：具有密閉氣孔結構的泡沫混凝土層熱傳導系數低于0.3W/(m·K)；能能夠有效的將高溫的圍巖散發出的熱量隔絕在泡沫混凝土層中；低溫的混凝土層作為外支護層能夠吸收巷道內熱量，改善巷道內作業環境。該深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法與巷道噴漿支護同步，流程簡單，保證施工效率；泡沫混凝土輕質高強，與混凝土聯合支護強度達到20Mpa以上；多孔結構能夠節約成本10％以上。

綜上所述，本發明是一種來源廣泛、操作方便、成本較低、隔熱效果明顯、符合巷道作業流程的深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層降溫方法。

附圖說明

圖1為深井硬巖高溫巷道壁面隔熱層結構示意圖。

圖2為本發明巷道壁熱量隔絕示意圖。

具體實施方式