[发明专利]深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统及应用方法

说明书

本发明公开了一种深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统，包括采场和充填体，充填体内设置有换热单元；换热单元包括扁水管和微热管阵列，微热管阵列包括蒸发段和冷凝段，扁水管设置于微热管阵列的冷凝段上方，微热管阵列的蒸发段向扁水管的斜下方延伸；扁水管上连接有热泵机组，扁水管上开设有进水口和出水口，进水口上连接有进水管，出水口上连接有出水管，进水管通过分水器连接于热泵机组上，出水管通过集水器连接于热泵机组上。此外，本发明还提供一种利用上述系统进行深井充填体辐射供冷采场降温与采热的方法。该系统基于辐射供冷技术，实现深井充填体辐射供冷采场降温与采热，降温和提取冷凝热效率高反应快，结构简单，利于推广应用。

技术领域

本发明属于矿井采场技术领域，具体涉及深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统及其应用方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，矿井开采深度不断增加，深部开采成为了必然趋势，与此同时将出现高温热害等问题，不仅降低开采效率，还严重影响工人的身心健康,充填采矿法和地热开采是缓解高温热害、提高地热开采以及为工作人员提供适宜工作环境的有效方法。

充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采，是深部开采时控制地压的有效措施。随着矿产资源开发过程节能减排及环保要求日益严格，无废清洁采矿是未来矿业发展的必然趋势。在采用充填技术开采的同时，降低工作面的温度，实现深部矿产资源充填工作面适温开采是重中之重。

利用充填法进行深部矿床开采的同时实现矿产资源与地热的协同开采是实现开采可持续发展的有效途径之一，设计符合采场实际工况的深井采场降温与采热系统刻不容缓。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统及其应用方法，该系统基于辐射供冷技术，通过设置包含扁水管和微热管阵列的换热单元实现深井充填体辐射供冷采场降温与采热，降温和提取冷凝热效率高反应快，结构简单，利于推广应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统，包括采场和设置于采场下方的充填体，其特征在于，所述充填体内设置有换热单元；

所述换热单元包括扁水管和微热管阵列，所述微热管阵列包括蒸发段和冷凝段，所述扁水管设置于所述微热管阵列的冷凝段上方，所述微热管阵列的蒸发段向扁水管的斜下方延伸；

所述扁水管上连接有热泵机组，所述扁水管上开设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口在扁水管内部连通，所述进水口上连接有进水管，所述出水口上连接有出水管，所述进水管通过分水器连接于所述热泵机组上，所述出水管通过集水器连接于所述热泵机组上。

上述的深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统，其特征在于，所述充填体包括硬化顶，所述扁水管设置于硬化顶下部。

上述的深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统，其特征在于，所述分水器与热泵机组之间设置有过滤器、循环水泵和第一温度传感器，所述过滤器靠近热泵机组，所述第一温度传感器靠近分水器，所述循环水泵位于过滤器和第一温度传感器之间；

所述集水器与热泵机组之间设置有流量计、第一球阀和第二温度传感器，所述流量计靠近热泵机组，所述第二温度传感器靠近集水器，所述第一球阀位于流量计和第二温度传感器之间。

上述的深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统，其特征在于，所述扁水管与微热管阵列的冷凝段之间设置有硅胶，所述硅胶上部贴合扁水管，所述硅胶下部贴合微热管阵列的冷凝段，所述硅胶的厚度为 0.2mm～0.5mm。

上述的深井充填体辐射供冷采场降温与采热系统，其特征在于，向扁水管的斜下方延伸的微热管阵列与扁水管形成夹角，所述夹角为 0.5°～4.5°。