[發(fā)明專利]深井含冰充填料漿充填及采場降溫實驗室模擬裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108049911B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王美;劉浪;張小艷;陳柳;張波;姬長發(fā);孫偉博;秦學(xué)斌;王湃;邱華富;王燕;王詩祺;方治余;辛杰;朱超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21B47/00;E21B47/07
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發(fā)明公開了一種深井含冰充填料漿充填及采場降溫實驗室模擬裝置，包括深井模擬機構(gòu)、含冰充填料漿充填模擬機構(gòu)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，深井模擬機構(gòu)包括保溫箱體、未開采巖體層模擬區(qū)域、采場空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、采場模擬區(qū)域和充填體模擬區(qū)域；含冰充填料漿充填模擬機構(gòu)包括料漿攪拌輸送模擬機構(gòu)和下料模擬機構(gòu)；數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括未開采巖體層傳感器組、采場模擬區(qū)域傳感器組、充填體模擬區(qū)域傳感器組、控制器和計算機；本發(fā)明還公開了一種深井含冰充填料漿充填及采場降溫實驗室模擬裝置。本發(fā)明設(shè)計新穎合理，能夠很好地用于進行含冰充填料漿均勻充填和深井充填開采的充填體采場降溫試驗，并用于高溫深井地熱開采的理論研究，實用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深井開采實驗室模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深井含冰充填料漿充填及采場降溫實驗室模擬裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)過程節(jié)能減排及環(huán)保要求日益嚴格，無廢清潔采礦是未來礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢，為實現(xiàn)綠色、安全生產(chǎn)，充填技術(shù)的應(yīng)用在資源開發(fā)中必不可少。充填采礦法可以將地表堆積廢料回填到井下，從而大大提高回采作業(yè)安全程度，提高深部資源回收率30％，且解決地表堆積廢料造成的環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色開采。

目前，淺部礦產(chǎn)資源逐漸減少和枯竭，開采深度越來越大，我國面臨深部開采的礦山占全國礦山總數(shù)的90％。深部開采將面臨高地應(yīng)力、高地溫等諸多問題，導(dǎo)致開采難度加大、作業(yè)環(huán)境惡化、通風降溫和生產(chǎn)成本急劇增加，降溫系統(tǒng)耗電量約占深井開采總耗電量的25％以上，為深部資源開采提出了嚴峻挑戰(zhàn)，亟待研究高效、節(jié)能、安全可靠的礦井降溫系統(tǒng)。

將充填采礦法與礦井降溫相結(jié)合，利用充填體對采場進行降溫是一種新穎的礦井降溫方式。基于“蓄冷-相變降溫充填”思想，將冰粒與充填料漿攪拌制成含冰充填材料進行充填，隨著冰的融化，吸收相變潛熱，從而實現(xiàn)對臨近采場的降溫。這種降溫方式具有多方面的優(yōu)勢：冰是一種攜有高品位冷量的物質(zhì)，1kg的冰融化可以吸收335kJ的熱量，相當于8kg的水溫度升高10℃吸收的熱量，將冰摻入充填體能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的降溫；冰融化后為水，綠色環(huán)保，不會對環(huán)境造成污染，而且融化后的水與充填材料中的膠結(jié)材料發(fā)生水化反應(yīng)，固結(jié)后能保證充填體的強度；與常規(guī)井下空調(diào)相比，不需要在每個采場布置復(fù)雜的空調(diào)管線，投資小、施工及管理簡潔；充填可使采場原巖暴露面積大大減小，從而降低了原巖的散熱面積，因此可以降低原巖的熱量散發(fā)；充填體能有效地阻止風流滲漏，在一定程度上避免廢風串聯(lián)，從而提高風流的利用率，有效的降低坑內(nèi)溫度。含冰充填體具有降溫效率高，綠色環(huán)保，經(jīng)濟性高等優(yōu)點，是高溫井下采礦技術(shù)發(fā)展的趨勢。

為了研究含冰充填體在高溫深井下的應(yīng)用，需要先進行理論研究，研究含冰充填料漿充填體的采場降溫情況，而在進行理論研究時，還需要進行大量的試驗，這些試驗，如果每個都放到實際的采場去做，耗費的人力物力高，且試驗效率低，因此，如果能有一套深井含冰充填料漿充填及采場降溫實驗室模擬裝置，將很好地解決以上問題，但是，現(xiàn)有技術(shù)中還缺乏這樣的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種設(shè)計新穎合理、實現(xiàn)方便且成本低、使用操作方便、使用壽命長、能夠很好地用于進行含冰充填料漿均勻充填和深井充填開采的充填體采場降溫試驗、并用于高溫深井地熱開采的理論研究、實用性強、使用效果好、便于推廣使用的深井含冰充填料漿充填及采場降溫實驗室模擬裝置。