一种冰冻矸石充填采煤矿井降温方法与流程

本发明是一种矿井降温方法，尤其是一种冰冻矸石充填采煤矿井降温方法。

技术背景

随着浅部煤炭资源的枯竭以及对环境保护的日益重视，我国矿井的开采深度的不断增加且“三下”压煤开采的力度不断增大，越来越多的矿井面临着高温的威胁，热害程度也日益加重；许多高温矿井的热害程度已经严重影响了矿井工人的身心健康和矿井生产效益。实现矿井工作环境的有效改善及保护良好的地表生态环境重要的意义。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是提供一种冰冻矸石充填采煤矿井降温方法，以减轻矿井工作面面临的高温威胁，优化矿井工人的工作环境，保证安全生产。

技术方案：本发明的冰冻矸石充填采煤矿井降温方法，包括如下步骤：

(1)在地面投料井口处建立冰矸房，冰矸房内安装有由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器构成的制冷系统，根据井下所需降温效果及低温充填矸石的力学性能制备冰冻矸石；

(2)将制备好的冰冻矸石从地面经投料井投入到井筒下部的投料仓内，所述投料井的井筒筒壁由内而外分为坚硬层、中间隔热层和耐磨层；

(3)冰冻矸石到达井筒下部投料仓后，经井下皮带输送机输送至采煤工作面，用于对采空区的充填，所述皮带输送机的皮带采用箱体式泡沫隔热板进行隔热；

(4)在皮带输送机的前、中、后部三处位置安设温度监控器，实时向上位机反馈各时段温度情况；

(5)在用冰冻矸石充填的采空区内的顶、底板处平行布置“U”型冷凝回流管，并在顶底板平行布置“U”型冷凝回流管之间的充填体内部设置立柱式冷凝柱，冷凝柱的上、下端分别与顶、底板处平行布置的“U”型冷凝回流管的各节点相联通，在充填冰冻矸石的采空区内构成下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统；

(6)在运输平巷内设置与下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统入口相通的局部通风机，并在回风平巷侧设置与下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统出口相通引入工作面冷气导风管，通过局部通风机将工作面内的热空气吹入下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统，经降温后的冷气从回风平巷侧的冷气导风管送回工作面，利用充填在采空区内冰冻矸石的冷凝作用对工作面进行降温。

所述井筒筒壁的中间隔热层采用耐摩和隔热的ZS-1隔热保温材料。

所述在充填冰冻矸石采空区内构成的下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统中，每两个充填步距为一个降温循环系统。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明通过将矸石制冷充填入采空区，在保证充填效果，控制覆岩运动的同时，解决了矿井面临高温的威胁，有效减轻矿井工作面面临的高温威胁，实现工作面的降温，优化矿井工作环境，为矿井工人的身心健康提供保证，有利于安全生产。其方法简单，操作方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的冰冻矸石充填采煤矿井降温方法的矿井布置总图；

图2为本发明的冰冻矸石充填采煤矿井降温方法的矿井降温系统示意图；

图3为本发明的冰冻矸石充填采煤矿井降温方法的矿井降温系统纵剖图。

图中：1-矸石堆，2-带式输送机，3-破碎机，4-破碎后的矸石，5-冰矸房，6-投料井，7-运输平巷，8-井下带式输送机，9-局部通风机，10-冷凝柱，11-回风平巷，12-液压支架，13-U型冷凝回流管，14-充填区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施案例作进一步的描述：

本发明的冰冻矸石充填采煤矿井降温方法，具体步骤如下：

(1)地面布置：在地面投料井口处建立冰矸房5，冰矸房5内安装有由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器构成的制冷系统，通过带式输送机2将地面矸石堆1堆积的矸石运送至破碎机3进行破碎，破碎后的矸石4再经输送带送入冰矸房5内，根据井下所需降温效果及低温充填矸石的力学性能制备冰冻矸石；

(2)投料井投料：将制备好的冰冻矸石从地面经投料井6投入到井筒下部的投料仓内，所述投料井6的井筒筒壁由内而外分为坚硬层、中间隔热层和耐磨层；所述井筒筒壁的中间隔热层采用耐摩和隔热的ZS-1隔热保温材料；

(3)矸石运输：冰冻矸石到达井筒下部投料仓后，经井下皮带输送机8输送至采煤工作面，用于对采空区的充填，所述井下皮带输送机8的皮带采用箱体式泡沫隔热板进行隔热；

(4)温度监控：在井下皮带输送机8的前、中、后部三处位置安设温度监控器，实时向上位机反馈各时段冰冻矸石的温度情况；

(5)布置循环降温系统：在用冰冻矸石充填的采空区内的顶、底板处平行布置“U”型冷凝回流管13，并在顶底板平行布置“U”型冷凝回流管之间的充填体内部设置立柱式冷凝柱10，冷凝柱10的上、下端分别与顶、底板处平行布置的“U”型冷凝回流管13的各节点相联通，在充填冰冻矸石的采空区内构成下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统；循环降温系统中，每两个充填步距为一个降温循环系统。

(6)工作面降温：在运输平巷7内设置与下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统入口相通的局部通风机9，并在回风平巷11侧设置与下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统出口相通引入工作面冷气导风管，通过局部通风机9将工作面内的热空气吹入下冷凝管-各冷凝柱-上冷凝管循环降温系统，经降温后的冷气从回风平巷11侧的冷气导风管送回工作面，冷气导风管穿过液压支架12，冷气导风管上设置的多个出风口对位于液压支架12下方的工作人员提供冷空气，利用充填在采空区内冰冻矸石的冷凝作用对工作面进行降温。