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我院研发出深部采空区降温的新方法
 

 

近日,国家知识产权局授予我院安环所吴冷峻、居伟伟、周伟、黄寿元、贾敏涛、蔡建华等研发的“利用浅部采空区及废旧巷道地温对深部采区降温的方法”发明专利权(专利号:ZL201210420293.x),这是我院在高温热害非煤固体矿山的矿井通风降温领域取得的一项新成果,也为我国深部采空区降温提供了一条新的有效途径。

地球岩体近似分为变温圈、恒温圈、升温圈三圈,其中变温圈、恒温圈厚度一般只有3050m厚,按地热增温率随着深度延深岩体温度上升。矿井在向下开采过程中上部留下大量采空区和废旧巷道,这些采空区及废旧巷道多处与地表相连构成自然通风风路,在多年的自然通风过程中近地表岩体(上部200330m)逐渐成为变温圈,其平均岩温接近当地年平均气温,与矿区深部相比成为一个低温区。

在矿井通风工程中,可以利用井下已知存在的低温岩体和该区域的低温流水、上部区域的自然风流等天然资源。若能充分合理地利用这些自然资源为矿井通风服务,尤其是对于深部热害矿井,不仅可以改善井下通风效果、提升通风技术水平,而且可大大地降低通风能耗,是绿色采矿、节能减排的重要内容。

目前,我国已在个别矿山进行了地温预冷、冷水循环利用、矿井自然风流利用等方面的实践,但是未对预冷风量、风阻进行调节。采空区通风阻力大、通过的风量小,风流与采空区围岩换热面积小,使得地温与风流对流换热量低,预冷风量小,从而使得进入深部的风温仍然较高,对整个通风系统降温效果并不明显,很难达到改善作业环境、降低通风能耗的目的;同时冬夏季节采空区风流反向,风流调节困难。

本发明通过在位于上部的浅部采空区及废旧巷道增设预冷风机,克服浅部采空区及废旧巷道的通风阻力,促使地表高温进风流流经浅部采空区及废旧巷道时,高温空气与较大裸露面积的低温围岩进行充分的对流换热,从而实现对矿井深部进风风流的自然冷却降温,达到改善深部通风效果、节能降耗的目的。另外,对整个通风系统还安装有通风系统远程控制与在线监控系统,可以实现预冷风机、进风机站风机、回风机站风机的远程开停及风速风量、有毒有害气体的实时监测,保证进风流风源风质,提高预冷降温系统的安全性、稳定性,不仅维持和巩固降温预冷效果,而且提升了通风管理水平,优化升级传统的通风系统管理模式。

本发明由于在浅部采空区及废旧巷道的出口处增设了预冷风机,迫使入井风流经过近地表空区,调节经过浅部采空区及废旧巷道的风量与风阻,使得预冷后风流下行。夏季地表进风流可以部分或者全部经过浅部采空区及废旧巷道,高温空气与低温岩体换热而风流焓值降低、温度降低,对于同时具有多中段的浅部采空区及废旧巷道,利用最下面的具有低温地温的浅部采空区及废旧巷道作为上部的浅部采空区及废旧巷道预冷后总的预冷风量通道,减少掘进新的巷道及减少热损失。在冬季停开预冷风机,利用浅部采空区及废旧巷道多处与地表相连构成自然通风风路排出岩体夏季蓄热,从而实现井下通风系统的热平衡。本发明配套的井下通风远程监控系统,实现预冷风机远程启动、停止、反风,进行浅部采空区及废旧巷道及预冷后的风速风量、空气温湿度、CO等有毒有害气体浓度的在线监测。

本发明已经在某大型有色地下矿山深部开采中应用,采区预冷风量≥200m3/s;进风风温降低5℃~8℃,显著改善井下作业环境,经济效益、环境效益明显,推广应用前景广阔


新闻来源:马鞍山矿山研究院 发布时间:2015-2-2 15:16:00 阅读:

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