[发明专利]一种高地温深井煤层注水冷却矿井降温系统

说明书

本发明为一种高地温深井煤层注水冷却矿井降温系统，由水冷冷水机组、可清污换热器、注水封孔装置、冷水输回水软管等组成。其煤层注水冷却工艺流程为：自降温注水回水总管返回的水进入换热器进行冷量交换形成冷水，经冷水半循环泵组加压注入封口装置进水管。一部分冷水由膨胀封孔进水孔流入封孔器和注水孔，起到封口堵水、润湿煤体和冷却煤体的作用；其余冷水经冷水输送软管流至注水孔末端，起到对注水孔内的煤层注水冷却降温和补充煤层注水损耗冷水的作用，从回水软管溢出的冷水再次返回到换热器进行冷量交换，实现循环供冷。该矿井降温系统冷量利用效率高，能有效解决深井矿新揭露煤体温度高、巷道与运输煤块散热量大、工作面降温效果差的难题。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下降温系统，特别是一种高地温深井煤层注水冷却矿井降温系统。

背景技术

根据2017年《中国统计年鉴》，我国2015年煤炭总产量37.46亿吨、消费39.7亿吨，在一次能源消耗中占62.7％，能源结构仍然以煤炭为主。然而，随着浅部煤炭资源逐渐减少，矿井开采深度正在逐步增加。研究表明：地壳恒温带温度约为15℃～17℃，其下增温带平均以2.4～4.2℃/100m的地温升高。可见，当矿井深度超过800m时，即使正常地温升高也会使得矿井热害异常突出。为了井下生产安全和工作人员的身心健康，应对高温、高湿的生产工作面采取降温措施。

对于深部开采高地温热害矿井，采用通风措施不能满足采掘工作面降温的要求，需要依靠人工制冷降温措施。通常的集中制冷降温、工作面局部降温等多种方式均对井下采掘高温热害工作面降温有较好的效果。但随着工作面埋深的增加，原岩与煤层温度较高、散热剧烈，工作面送风迅速与新揭露煤层及采掘破碎后的煤块达到热平衡，冷负荷急剧增加；加之机电设备散热、采空区煤层散热和氧化热，井下采掘工作面空气温度高、湿度大，虽然直接对空气冷却降温除湿的降温方式在一定程度上可以缓解井下高温热害现象，但是相对于深部开采高地温、冷负荷大、冷量损失快的现状，常规降温方式的降温效果很难保证。

地温较高的采掘工作面除了需要矿井降温外，在生产过程中还需要降尘措施，其中煤层注水降尘是较为常用的重要措施之一。虽然一般的煤层注水也对煤层具有冷却作用，对工作面有一些影响，但是对于埋深较大、地温较高的深井或者超深井，一般非冷水循环煤层注水的煤体冷却温度降低程度极小，对深部开采矿井工作面热害环境的降温效果影响微乎其微。

发明内容

针对当前矿井降温设备存在的上述问题，为缓解高地温深井矿的热害，本发明提供了一种高地温深井煤层注水冷却矿井降温系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提出的一种高地温深井煤层注水冷却矿井降温系统，主要由耐高压可清污煤层注水冷水冷却换热器，循环式注水封孔装置，水冷冷水机组，补水水箱，煤层冷却降温注水供、回水总管，煤层冷却降温注水冷水输、回水软管，煤层冷却降温注水回水过滤器组件、水循环泵组和加压补水泵组等组成。

所叙述的一种高地温深井煤层注水冷却矿井降温系统，其煤层钻孔注水冷却降温工艺流程为：自煤层冷却降温注水总管返回的水进入换热器进行冷量交换，被冷却降温后从冷却降温注水供水总管流出，再经煤层冷却降温注水高压冷水循环泵组加压后进入封孔装置进水管。一部分冷水经注水管膨胀封孔进水孔进入封孔器和注水孔，起到封孔堵水、润湿煤体和冷却煤体的作用。另一部分冷水直接经冷水输水软管流至注水孔末端，起到对注水孔内煤层注水冷水冷却降温和补充煤层注水消耗冷水的作用。从冷水回水软管溢出的水返回封孔装置冷水回水接口管，并与其他煤层冷却降温注水回水汇合进入总回水总管，再经过回水过滤器组件进入换热器被冷却，形成的冷水再次被煤层冷却降温注水高压冷水半循环泵组加压输送至煤层冷却降温注水孔，实现煤层注水与降温冷却的目的。