[發明專利]地下礦山巷道掘進用的通風除塵與降溫聯合系統

在審

• 申請號: 202110110144.2
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112796819A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 李剛;華紹廣;賈敏濤;周偉
• 申請（專利權）人: 中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00;E21F1/00;E21F1/04;E21F1/08;E21F5/04;E21D11/38
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 常前發;奚志鵬

本發明公開了一種地下礦山巷道掘進用的通風除塵與降溫聯合系統，由隔熱層、局部通風單元、供水單元、噴霧除塵降溫單元組合構成。隔熱層及其與掘進巷道(15)圍巖之間的空氣層(2)組成復合傳熱結構；局部通風單元包括壓風風機(12?1)、壓風筒(3)、抽風風機(12?2)、抽風筒(4)；供水單元包括水泵(5)、電動閥門(6)、Y型過濾器(7)、供水管(8)；噴霧除塵降溫單元包括豎向水管(10)、噴霧裝置，霧化噴嘴向下噴出的水霧在掘進工作面(14)上方形成水幕簾，局部通風單元的通風風流與水幕簾進行熱濕交換。本發明具有結構簡單、運行可靠、實用性強，通風、除塵、降溫效果好等優點。

技術領域

本發明屬于地下礦山通風除塵與降溫技術領域，具體涉及一種地下礦山掘進巷道通風除塵與降溫系統，適用于地下礦山掘進巷道粉塵和熱害治理，可有效降低地下礦山掘進巷道粉塵濃度與作業面溫度，對深部地下金屬礦山巷道掘進作業尤為適用。

背景技術

隨著我國地下礦山開采向深部延伸，深井礦山日益增多。深井開采過程中粉塵和高溫危害已經成為制約礦井生產安全、環境與職業健康的突出問題。掘進工作面是礦井的重要工作場所之一，也是井下無組織粉塵和熱害產生最嚴重的典型場所。隨著礦井開采深度的不斷增加，地溫升高，圍巖放熱增大，根據現場調查和實測，巷道圍巖放熱占礦井放熱量60％以上，且隨著礦井深度和開采年限的增加，巷道圍巖放熱所占比例不斷提高。掘進工作面因無法形成有效的貫穿風流、通風不暢，粉塵易積聚、作業面溫度高。如不采取有效措施，掘進巷道內粉塵濃度和空氣溫度過高的情況將會更加嚴重，不僅會損害井下工人的身體健康，而且會導致生產率的降低，甚至掘進工作面無法作業，解決深井掘進巷道粉塵和高溫危害問題迫在眉睫。

當前，國內針對地下礦山掘進巷道并沒有有效的粉塵凈化措施，主要采用以下兩種方式。(1)濕式作業：這種方法最簡單，成本低，但除塵效率較低，只有30-50％，原因是濕式作業主要將一定壓力的水霧送入鉆孔，濕潤鉆孔中的粉塵，并不能吸附未被濕潤逸散到空氣中的粉塵；(2)機械除塵：機械除塵裝置主要分干式除塵和濕式除塵兩大類，這種方法除塵效率可達80-90％以上，但成本偏高。

礦井降溫措施主要有非人工制冷降溫和人工制冷降溫兩種。人工制冷降溫主要有人工制冷水降溫技術、人工制冰降溫技術和空氣壓縮式制冷技術，但無論哪種人工制冷降溫方式均投資大、能耗大、運行費用高。非人工制冷降溫主要為通風降溫，但通過模擬掘進巷道降溫試驗，發現通風降溫及加大風量降溫，掘進巷道內溫度下降到一定程度以后再也無法下降，同時風量的增加也受到規定風速和通風設備能力的制約，而且不經濟。

中文期刊《黃金》2019年12期發表的“深井開采大型黃金礦山制冷降溫系統優選”介紹：某擬建大型黃金礦山礦體賦存深度為1400m時的巖溫高達42.63℃，熱害較為嚴重，擬采用多級機站通風系統。為解決深部開采高溫熱害的問題，提出了地面集中式風冷降溫系統和井下集中式水冷降溫系統兩種方案，最終選擇井下集中式水冷降溫系統。采用該方案可結合按需通風系統，根據采掘需求開啟空冷器并控制冷量輸出，能達到節能降耗的目的。《世界有色金屬》2020年4月發表的“黃金礦山深井制冷通風技術應用研究”指出：利用可控循環通風和空氣凈化聯用技術，將部分污濁空氣凈化處理后混入新鮮風流進行混合利用，能有效解決金礦深井中的通風困難問題，但礦山井下作業環境十分復雜，并非是利用某一單一降溫技術或通風技術就能解決井下降溫和通風的問題，而是需要根據井下實際情況采取不同制冷和通風技術的組合方式來解決這一問題，并提出了“以水為載冷劑，通過廢棄礦井水循環降溫制冷”的降溫方案。但上述兩種深井降溫方案，需要尋找井下冷源(如礦井低溫涌水)，而不少地下礦山不具備實施條件。

總體來說，目前還沒有一種有效、實用的通風除塵和降溫效果好，通風、降溫能耗低，集有通風、除塵與降溫功能于一體并應用于金屬礦山掘進巷道的通風、除塵與降溫聯合系統。

發明內容

本發明的目的就是針對地下礦山掘進巷道的通風除塵和降溫效果不佳以及通風、降溫能耗高等問題，而提供一種操作簡單、運行可靠、實用性強的地下礦山巷道掘進用的通風除塵與降溫聯合系統。