一種煤礦井下降溫方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的煤礦井下降溫方法包括：步驟①：將液氮槽車中的液氮輸送至煤礦井下的液氮硐室中；步驟②：將液氮硐室中的液氮輸送至翅片管內(nèi)，液氮與翅片管外的空氣進(jìn)行熱交換；步驟③：熱交換后，翅片管外的低溫空氣通過風(fēng)機(jī)輸送至工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行降溫；步驟④：翅片管內(nèi)的液氮經(jīng)熱交換后氣化為氮?dú)?，氮?dú)廨斔椭恋V井工作面采空區(qū)，進(jìn)行進(jìn)一步降溫。本發(fā)明的煤礦井下降溫方法利用液氮?dú)饣奶匦詫ぷ髅婕安煽諈^(qū)進(jìn)行降溫，氣化的氮?dú)膺€能夠使采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度分布范圍明顯回縮，對采空區(qū)的內(nèi)空氣起到惰化作用，有效地防治采空區(qū)自然發(fā)火，液氮?dú)饣诜忾]管道及裝置內(nèi)運(yùn)行，制冷后冷空氣與熱空氣混合后起到降溫目的。
【專利說明】一種煤礦井下降溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降溫方法，尤其涉及一種煤礦井下降溫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展和煤炭資源開發(fā)的日益加強(qiáng)，礦井的開采深度不斷增大，隨著高產(chǎn)高效礦井建設(shè)和開采深度的不斷延伸，受圍巖及機(jī)電設(shè)備散熱和地溫梯度的影響，井下熱害已成為影響礦井安全生產(chǎn)的重要因素。煤炭院2008年調(diào)查資料顯示，我國目前已有65對礦井出現(xiàn)了不同程度的熱害，其中38對礦井的采掘工作面氣溫超過30°C。例如神華寧煤羊場灣煤礦，經(jīng)勘測神華寧煤羊場灣煤礦一號井12采區(qū)下部及13采區(qū)屬于二級熱害區(qū)域，平均地溫梯度一般為3?4. 5°C /IOOm0根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，采煤工作面開采初期氣溫一般為31 °C?34°C，夏季工作面回風(fēng)巷道內(nèi)溫度達(dá)到34 V，相對濕度95%達(dá)以上，工作面悶熱潮濕，容易誘發(fā)井下工作人員濕疹、中暑等高溫疾病，井下機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行也受到嚴(yán)重影響，影響了礦井安全生產(chǎn)，隨著礦井采深進(jìn)一步加大，采煤工作面的溫度會進(jìn)一步升高，屆時礦井熱害將更加嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種煤礦井下降溫方法，該方法能夠有效地降低煤礦井下溫度。
[0004]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005]一種煤礦井下降溫方法，包括如下步驟：
[0006]步驟①：將液氮槽車中的液氮輸送至煤礦井下的液氮硐室中；
[0007]步驟②：將所述液氮硐室中的液氮輸送至翅片管內(nèi)，所述液氮與所述翅片管外的空氣進(jìn)行熱交換；
[0008]步驟③：熱交換后，所述翅片管外的低溫空氣通過風(fēng)機(jī)與煤礦井下進(jìn)風(fēng)流混合輸送至礦井的工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行降溫；
[0009]步驟④：所述翅片管內(nèi)的液氮經(jīng)熱交換后氣化為氮?dú)?，所述氮?dú)廨斔椭恋V井工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步降溫。
[0010]進(jìn)一步地，步驟①中，在所述液氮硐室上方的地表鉆設(shè)輸送孔，所述輸送孔內(nèi)設(shè)置有輸送管路，所述液氮槽車中的液氮通過所述輸送管路輸送至煤礦井下的液氮硐室。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述輸送管路包括外層管及設(shè)置在所述外層管內(nèi)的內(nèi)層管。
[0012]進(jìn)一步地，所述外層管為碳鋼管，所述內(nèi)層管為不銹鋼管。
[0013]進(jìn)一步地，步驟②中，所述液氮硐室中的液氮通過液氮管路輸送至所述翅片管內(nèi)，所述液氮管路上設(shè)置有減壓閥。
[0014]進(jìn)一步地，所述液氮管路為不銹鋼管路。
[0015]進(jìn)一步地，所述翅片管包括不銹鋼內(nèi)層和設(shè)置在所述不銹鋼內(nèi)層外部的鋁外層。
[0016]本發(fā)明提供的煤礦井下降溫方法利用液氮?dú)饣评涞奶匦詫ぷ髅孢M(jìn)風(fēng)流進(jìn)行降溫，氣化的氮?dú)饽軌蛟诮档筒煽諈^(qū)溫度的同時使采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度分布范圍明顯回縮，對采空區(qū)的內(nèi)空氣起到惰化作用，有效地防止采空區(qū)自然發(fā)火。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖I是本發(fā)明一種優(yōu)選的煤礦井下降溫方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]如圖I所示，本發(fā)明提供了一種煤礦井下降溫方法，包括如下步驟：
[0020]步驟①：將液氮槽車中的液氮輸送至煤礦井下的液氮硐室中；
[0021]步驟②：將所述液氮硐室中的液氮輸送至翅片管內(nèi)，所述液氮與所述翅片管外的空氣進(jìn)行熱交換；
[0022]步驟③：熱交換后，所述翅片管外的低溫空氣通過風(fēng)機(jī)與煤礦井下進(jìn)風(fēng)流混合輸送至礦井的工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行降溫；
[0023]步驟④：所述翅片管內(nèi)的液氮經(jīng)熱交換后氣化為氮?dú)猓龅獨(dú)廨斔椭恋V井工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步降溫。
[0024]本發(fā)明利用液氮?dú)饣鼰岬奶匦詫ぷ髅娌煽諈^(qū)進(jìn)行降溫，所述液氮溫度一般為-195. 8°C，其氣化過程中短時間內(nèi)可吸收大量熱量，每氣化lNm3的液氮，空氣可以從中獲得約327KJ的冷能，可提供連續(xù)可靠的冷源，具有降溫速度快、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。
[0025]使用時，在地面上設(shè)置液氮槽車，利用快速接頭將液氮槽車中的液氮輸送至井下液氮硐室，再將液氮引入井下翅片管中，液氮在翅片管中進(jìn)行熱交換，使液氮?dú)饣旱獨(dú)饣梢栽诙虝r間內(nèi)吸收大量熱量，快速降低積聚的熱量翅片管外的空氣的溫度，翅片管外的低溫空氣通過風(fēng)機(jī)及礦井負(fù)壓輸送至工作面采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)工作面降溫；翅片管內(nèi)的液氮經(jīng)過翅片管的熱交換后氣化，氣化后的氮?dú)饨?jīng)管路沿工作面進(jìn)風(fēng)巷輸送至工作面采空區(qū)，對送入的空氣作進(jìn)一步的降溫處理，提高冷量的有效利用。高濃度氮?dú)鈹U(kuò)散至采空區(qū)能夠增大采空區(qū)內(nèi)氣體靜壓，減小采空區(qū)漏風(fēng)，氮?dú)庾鳛槎栊詺怏w，使采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度分布范圍明顯回縮，對采空區(qū)的內(nèi)空氣起到惰化作用，能夠有效地防止采空區(qū)自燃發(fā)火。
[0026]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟①中，在所述液氮硐室上方的地表施工定向鉆孔輸送孔，所述輸送孔內(nèi)設(shè)置有輸送管路，所述液氮槽車中的液氮通過所述輸送管路直接輸送至煤礦井下的液氮硐室中，可實(shí)現(xiàn)液氮冷量由地面向工作面的快速輸送，提高了輸送效率。
[0027]本發(fā)明所采用的輸送管路優(yōu)選地包括外層管及設(shè)置在所述外層管內(nèi)的內(nèi)層管，其中，所述外層管優(yōu)選地為碳鋼管，所述內(nèi)層管優(yōu)選地為不銹鋼管，所述不銹鋼具有良好的抗低溫性能，因此采用不銹鋼作為內(nèi)層管與液氮直接接觸。因此采用碳鋼作為外層管來保護(hù)內(nèi)層管和輸送孔的完整性。當(dāng)然，不銹鋼和碳鋼僅是用于制備所述輸送管路的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它材料，此處不再贅述。
[0028]步驟②中，本實(shí)施例的液氮硐室中的液氮通過液氮管路輸送至所述翅片管內(nèi)，所述液氮管路上設(shè)置有減壓閥，液氮經(jīng)過減壓閥減壓后壓入翅片管內(nèi)，無需提供任何動力輸送設(shè)備，有效地降低了能耗，提高了本降溫方法的環(huán)保性?？紤]到液氮溫度非常低，本發(fā)明的液氮管路優(yōu)選地為不銹鋼管路。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，不銹鋼管路僅是發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知具有耐低溫性能的其它材料，此處不再贅述。
[0029]本發(fā)明的輸送管路的內(nèi)層管和液氮管路的連接處施工V型破口，采用電弧焊接方式連接，焊口兩端焊接拉筋加固，輸送管路整體不固定，只在輸送管路底部施工托架支撐，消除管路自身重力及注液氮期間的沖擊力，達(dá)到液氮管路受冷時自由伸縮的目的。
[0030]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述翅片管包括不銹鋼內(nèi)層和設(shè)置在所述不銹鋼內(nèi)層上的鋁外層，所述不銹鋼內(nèi)層具有良好的耐低溫性能，因此將其置于內(nèi)層與液氮直接接觸，鋁外層具有良好的傳熱性能，因此置于外層，與翅片管外部的空氣進(jìn)行熱交換。當(dāng)然，不銹鋼內(nèi)層和鋁外層僅也是發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知具有耐低溫性能及良好的導(dǎo)熱性能的其它材料，此處不再贅述。
[0031]通過現(xiàn)場實(shí)測，本方法的液氮流量設(shè)置在3?5噸/h時，工作面進(jìn)風(fēng)流溫度可降9°C，工作面回風(fēng)流溫度可降低：TC，工作面平均降溫6°C左右，與傳統(tǒng)降溫技術(shù)相比，降溫效果更顯著，此外，本發(fā)明利用液氮進(jìn)行降溫，對采空區(qū)的內(nèi)空氣還能夠起到惰化作用，能夠有效地防止采空區(qū)自然發(fā)火。
[0032]最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下降溫方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟①：將液氮槽車中的液氮輸送至煤礦井下的液氮硐室中； 步驟②：將所述液氮硐室中的液氮輸送至翅片管內(nèi)，所述液氮與所述翅片管外的空氣進(jìn)行熱交換； 步驟③：熱交換后，所述翅片管外的低溫空氣通過風(fēng)機(jī)與煤礦井下進(jìn)風(fēng)流混合輸送至礦井的工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行降溫； 步驟④：所述翅片管內(nèi)的液氮經(jīng)熱交換后氣化為氮?dú)?，所述氮?dú)廨斔椭恋V井工作面采空區(qū)，對工作面采空區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步降溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦井下降溫方法，其特征在于，步驟①中，在所述液氮硐室上方的地表鉆設(shè)輸送孔，所述輸送孔內(nèi)設(shè)置有輸送管路，所述液氮槽車中的液氮通過所述輸送管路輸送至煤礦井下的液氮硐室。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦井下降溫方法，其特征在于，所述輸送管路包括外層管及設(shè)置在所述外層管內(nèi)的內(nèi)層管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦井下降溫方法，其特征在于，所述外層管為碳鋼管，所述內(nèi)層管為不銹鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦井下降溫方法，其特征在于，步驟②中，所述液氮硐室中的液氮通過液氮管路輸送至所述翅片管內(nèi)，所述液氮管路上設(shè)置有減壓閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦井下降溫方法，其特征在于，所述液氮管路為不銹鋼管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的煤礦井下降溫方法，其特征在于，所述翅片管包括不銹鋼內(nèi)層和設(shè)置在所述不銹鋼內(nèi)層外部的鋁外層。
【文檔編號】E21F3/00GK103775119SQ201410030665
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】陳艾, 董偉, 王學(xué)兵 申請人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司