一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置和降温方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置，包括箱体，所述箱体内由下至上依次分为热气回收仓、进气仓和冷气排出仓，所述进气仓内设有涡流管，涡流管的冷气流端与冷气排出仓相连，涡流管的热气流端与热气回收仓相连接；在进气仓上设有进气口接口，涡流管与进气口接口之间设有气压管，所述进气仓通过进气口接口与压缩空气管道相连，在压缩空气管道上设有压力调节阀，所述热气回收仓通过其上设置的排气孔接口与热气排放管道相连接。与现有技术相比，本发明有以下优点：没有运动部件，结构紧凑、轻巧、成本低、寿命长；不利用氟利昂制冷剂并能及时制出冷气、制冷效率高速度快，只要接入压缩空气，就可以及时使井下工作面制冷。
【专利说明】一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置和降温方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降温装置，具体涉及一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置和降温方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着矿井开采深度不断加大、通风距离不断延长、通风断面小等诸多因素，不能满足矿井井下需风量的要求，造成矿井井下温度升高，产生高温热害，很大程度上与开采程序、劳动环境等不利于安全生产的矛盾尤为突出。在高温环境中，人的中枢神经系统容易失调，从而感到精神恍惚、疲劳、周身无力、昏昏沉沉，等等。这种精神状态成为诱发事故的原因。当矿内作业地点的空气温度达到30°C时，开始出现中暑死亡事故。在高温矿井中，一般生产率均较低，有的矿井其相对劳动效率仅为30 — 40%。《煤矿安全规程》规定:“生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26°C” “采掘工作面的空气温度超过30°C必须采取降温措施。”针对矿井井下高温热害的问题，先后采取了优化通风系统、加大工作面风量、改上行通风为下行通风、煤层注水预冷煤体、冰块溶解降温等措施，但效果均不太显著。
[0003]通过现场调查与阅读大量相关文献，得出以下现有矿井降温措施:
1.对现有通风系统进行调整。存在的问题:当风量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。同时增风降温还受到矿井断面和通风机能力等多种因素的制约，应用范围降低。某矿井下温度已超过《煤矿安全规程》所规定的28摄氏度，而通风降温不能解决实质问题。
[0004]2.采取隔热措施。存在的问题:费用较高，时效较差，随着时间的推移，喷涂的隔热层的隔热作用会大大降低。同时还会产生火灾，有毒气体释放等不安全因素。
[0005]3.对进风流预降温。存在的问题:会增加进风流的湿度，会导致潮湿的作业环境。夏季外部环境温度较高，很难达到矿井所需制冷量，所以降温效果不明显。
[0006]4.下行通风。存在的问题:下行通风方式不利于工作面内的瓦斯管理及火灾时期的灾变处理；另外，运输机电设备都处在回风流中，给生产带来了不安全因素。因此，采用下行通风时，必须采用相应的安全措施，有一定的局限性。
[0007]5.个体防护。存在的问题:工人工作地点相对分散，常用蓄冷降温服来对工人进行保护，蓄冷降温服由于需要蓄冷剂和冷冻，换热较快，服务周期较短。蓄冷剂存在周期，多次使用后就会失效。难以满足高频率使用。
[0008]通过分析发现，以上现有矿井降温措施，并不能有效的对矿井井下进行降温。因此，有必要发明一种有效的矿井井下降温的方法和装置来实现矿井降温，尤其是对工作区间的降温。
【发明内容】
[0009]针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置和降温方法，利用压缩空气实现矿井井下工作面降温，并通过智能控制模块控制的方式对多段降温单元进行降温，从而实现整个煤矿高温掘进巷道内人员工作区间降温，能够让井下工作人员处在相对低温的空气环境中。
[0010]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置，包括箱体，所述箱体内由下至上依次分为热气回收仓、进气仓和冷气排出仓，所述进气仓内设有涡流管，涡流管的冷气流端与冷气排出仓相连，涡流管的热气流端与热气回收仓相连接；在进气仓上设有进气口接口，涡流管与进气口接口之间通过气压管连接，所述进气仓通过进气口接口与压缩空气管道相连，在压缩空气管道上设有压力调节阀，所述热气回收仓上设置有排气孔接口，热气回收仓通过排气孔接口与热气排放管道相连接。
[0011]根据具体制冷量的需要，所述涡流管以并联或串联的连接方式安装在进气仓内。
[0012]为方便引导涡流管的冷气流端冷气流的方向，并及时将分离出的冷气流对巷道空气进行降温，所述冷气排出仓外缘设有导风板。
[0013]所述箱体由金属材料或其他不可燃材料制作，箱体分为内层和外层，内层和外层中间填充阻燃保温隔热材料形成保温层，对热气收集仓和冷气排出仓起到保温隔热的作用。
[0014]一种应用煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，所述煤矿高温掘进巷道分段降温装置与智能控制模块相连组成智能降温系统，所述智能控制模块包括设置在压缩空气管道上的电磁阀，该电磁阀与延时控制器相连，所述延时控制器与人体红外传感器相连接，该人体红外传感器通过矿用低压电缆连接在综保电源上。
[0015]应用煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，包括以下步骤:①将煤矿高温掘进巷道整体空间分为若干降温单元，所述智能降温系统沿着掘进方向A以并联的方式分别安装在每个降温单元中，随着掘进迎头的推进，在距掘进迎头50m-100m处再次安装智能降温系统；当人体红外传感器接触到信号后被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀通电并打开矿井空气压缩机产生的压缩空气经压风管输送至压缩空气管道，然后经进气口接口与气压管连接，气压管与涡流管连接；③压缩空气输送到涡流管后在涡流管内发生能量分离，涡流管一端产生低温冷气流，另一端产生高温热气流；
④冷气流通过冷气排出仓和导风板排出，冷气释放到煤矿高温掘进巷道中，实现巷道内降温并对巷道内的供风量起到补给作用，同时增加了巷道内的供风量；热气流进入热气回收仓，然后通过排气孔接口与热气排放管道连接，经热气回收收管排放到工作面外当延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；⑥当下一个降温单元中人体红外传感器接触到信号后，该降温单元中的人体红外传感器被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀得电并打开，该降温单元中的煤矿高温掘进巷道分段降温装置启动并实现本降温单元的降温，当该降温单元的延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；通过智能控制模块控制的方式对多段降温单元进行降温，从而实现整个煤矿高温掘进巷道的集中降温；⑦当无信号触发红外感应器时，所述延时控制器处于常开状态，电磁阀处于关闭状态，煤矿高温掘进巷道分段降温装置不工作。[0016]本发明中所述人体红外传感器、延时控制器和电磁阀，均为防爆电器，均符合《煤矿安全规程》所规定的防爆要求。
[0017]与现有技术相比，本发明有以下优点:①本发明没有运动部件，紧凑、轻巧、低成本、免维护，寿命长；②本发明不利用氟利昂制冷剂并能及时制出冷气、环保无污染、并且不受矿井通风断面和通风机能力制约、不受井下环境影响、制冷效率高速度快，只要接入压缩空气，就可以及时使井下工作面制冷；③涡流管产生的热气流采用集中排放，不与井下工作面空气产生二次热交换；④煤矿高温掘进巷道分段降温装置与智能控制模块相连组成智能降温系统，通过将高温掘进巷道整体空间转化为局部高温空间，以智能控制模块控制的方法对多段降温单元进行降温，从而实现整个煤矿高温掘进巷道的集中降温；⑤煤矿高温掘进巷道分段降温装置产生的冷气流对巷道供风量起到补给作用，同时增加了巷道内的供风量，最终实现高温巷道内人员工作区间降温，能够让井下工作人员处在相对低温的空气环境中采用人体红外传感器，延时控制器，电磁阀，形成智能控制模块，当工作人员触发人体红外传感器时，降温装置才工作，节约了压缩空气消耗量，很大程度上降低了井下降温成本，提高了降温效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明中煤矿高温掘进巷道分段降温装置的结构示意图。
[0019]图2是图1的A向视图。
[0020]图3是本发明煤矿高温掘进巷道分段降温装置在降温方法中应用的结构分布图。
[0021]图4是本发明中智能控制模块的电路原理图。
[0022]图中:1_箱体，2-导风板，3-冷气排出仓，4-涡流管，5-气压管，6-进气接口，7-进气仓，8-排气孔接口，9-热气回收仓，10-保温层，11-压力调节阀12-压缩空气管道，13-热气排放管道，14-电磁阀，15-人体红外传感器，16-延时控制器，17-矿用低压电缆，19-综保电源，20-热气回收管，21-压风管，22-掘进迎头，23-动力电缆。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
如图1和图2所示，本实施例井下工作面降温装置，包括箱体1，所述箱体内由下至上依次设有热气回收仓9、进气仓7和冷气排出仓3，所述进气仓内设有涡流管4，涡流管以并联的连接方式安装在进气仓内，涡流管的冷气流端与冷气排出仓相连，冷气排出仓外缘设有导风板2，及时引导冷气流流动的方向；涡流管的热气流端与热气回收仓相连接；在进气仓上设有进气口接口 6，涡流管与进气口接口之间通过气压管5连接，所述进气仓通过设置在进气口接口上的压力调节阀11与压缩空气管道12相连，所述热气回收仓通过其上设置的排气孔接口 8与热气排放管道13相连接。
[0024]本实施例箱体由不锈钢、泡沫玻璃、岩棉板或其他不可燃材料制作；箱体分为内层和外层，内层和外层中间填充阻燃保温隔热材料形成保温层10，对热气收集仓和冷气排出仓起到保温隔热的作用。
[0025]一种应用本实施例煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，所述煤矿高温掘进巷道分段降温装置与智能控制模块相连组成智能降温系统，所述智能控制模块包括设置在压缩空气管道上的电磁阀14，该电磁阀与延时控制器16相连，所述延时控制器与人体红外传感器15相连接，该人体红外传感器通过矿用低压电缆17连接在综保电源19上。
[0026]应用本实施例煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，其特包括以下步骤:①将煤矿高温掘进巷道整体空间分为若干降温单元，所述智能降温系统沿着掘进方向A以并联的方式分别安装在每个降温单元中，随着掘进迎头22的推进，在距掘进迎头50m处再次安装智能降温系统；当人体红外传感器接触到信号后被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀通电并打开；②矿井空气压缩机产生的压缩空气经压风管21输送至压缩空气管道，然后经进气口接口与气压管连接，气压管与涡流管连接
压缩空气输送到涡流管后在涡流管内发生能量分离，涡流管一端产生低温冷气流，另一端产生高温热气流；④冷气流通过冷气排出仓和导风板排出，冷气释放到煤矿高温掘进巷道中，实现巷道内降温并对巷道内的供风量起到补给作用，同时增加了巷道内的供风量；热气流进入热气回收仓，然后通过排气孔接口与热气排放管道连接，经热气回收管20排放到工作面外；⑤当延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；⑥当下一个降温单元中人体红外传感器接触到信号后，该降温单元中的人体红外传感器被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀通电并打开，该降温单元中的煤矿高温掘进巷道分段降温装置启动并实现本降温单元的降温，当该降温单元的延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；通过智能控制模块控制的方式对多段降温单元进行降温，从而实现整个煤矿高温掘进巷道的集中降温；⑦当无信号触发红外感应器时，所述延时控制器处于常开状态，电磁阀处于关闭状态，煤矿高温掘进巷道分段降温装置不工作。
[0027]本实施例中电磁阀为本安型电磁阀、延时控制器为本安型延时控制器、综保电源为127V且与660V动力电缆23相连。
[0028]实施例2
本实施例井下工作面降温装置，包括箱体，所述箱体内由下至上依次设有热气回收仓、进气仓和冷气排出仓，所述进气仓内设有涡流管，涡流管以串联的连接方式安装在进气仓内，涡流管的冷气流端与冷气排出仓相连，冷气排出仓外缘设有导风板，及时引导冷气流流动的方向；涡流管的热气流端与热气回收仓相连接；在进气仓上设有进气口接口，涡流管与进气口接口之间设有气压管，所述进气仓通过设置在进气口接口上的压力调节阀与压缩空气管道相连，所述热气回收仓通过其上设置的排气孔接口与热气排放管道相连接。
[0029]本实施例箱体由金属材料制作；箱体分为内层和外层，内层和外层中间填充阻燃保温隔热材料形成保温层，对热气收集仓和冷气排出仓起到保温隔热的作用。
[0030]一种应用本实施例煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，所述煤矿高温掘进巷道分段降温装置与智能控制模块相连组成智能降温系统，所述智能控制模块包括设置在压缩空气管道上的电磁阀14，该电磁阀与延时控制器16相连，所述延时控制器与人体红外传感器15相连接，该人体红外传感器通过矿用低压电缆17连接在综保电源19上。
[0031]应用本实施例煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，其特包括以下步骤:①将煤矿高温掘进巷道整体空间分为若干降温单元，所述智能降温系统沿着掘进方向A以并联的方式分别安装在每个降温单元中，随着掘进迎头的推进，在距掘进迎头IOOm处再次安装智能降温系统；当人体红外传感器接触到信号后被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀通电并打开；②矿井空气压缩机产生的压缩空气经压风管21输送至压缩空气管道，然后经进气口接口与气压管连接，气压管与涡流管连接；③压缩空气输送到涡流管后在涡流管内发生能量分离，涡流管一端产生低温冷气流，另一端产生高温热气流；④冷气流通过冷气排出仓和导风板排出，冷气释放到煤矿高温掘进巷道中，实现巷道内降温并对巷道内的供风量起到补给作用，同时增加了巷道内的供风量；热气流进入热气回收仓，然后通过排气孔接口与热气排放管道连接，经热气回收管20排放到工作面外；⑤当延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作当下一个降温单元中人体红外传感器接触到信号后，该降温单元中的人体红外传感器被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀通电并打开，该降温单元中的煤矿高温掘进巷道分段降温装置启动并实现本降温单元的降温，当该降温单元的延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；通过智能控制模块控制的方式对多段降温单元进行降温，从而实现整个煤矿高温掘进巷道的集中降温；⑦当无信号触发红外感应器时，所述延时控制器处于常开状态，电磁阀处于关闭状态，煤矿高温掘进巷道分段降温装置不工作。
[0032]本实施例中电磁阀为本安型电磁阀、延时控制器为本安型延时控制器、综保电源为127V且与660V动力电缆相连。
[0033]本发明中煤矿高温掘进巷道分段降温装置工作过程如下:
矿井空气压缩机产生的压缩空气经压风管21输送至压缩空气管道，然后经进气口接口与气压管连接，气压管与涡流管连接；③压缩空气输送到涡流管后在涡流管内发生能量分离，涡流管一端产生低温冷气流，另一端产生高温热气流冷气流通过冷气排出仓和导风板排出，冷气释放到煤矿高温掘进巷道中，实现巷道内降温并对巷道内的供风量起到补给作用，同时增加了巷道内的供风量；热气流进入热气回收仓，然后通过排气孔接口与热气排放管道连接，经热气回收管20排放到工作面外，防止高温掘进巷道中空气产生二次热交换。
[0034]本发明中煤矿高温掘进巷道分段降温装置工作原理如下:
将井下的压缩空气通过压缩空气管道压力调节阀进气接口气压管输入到涡流管内，当具有一定压力的压缩空气进入涡流管，压缩空气在涡流管内部发生能量分离。涡流管把压缩空气分离成一股冷流和一股热气流。冷气流从冷气端流出，热气流从热气端流出。本发明利用压缩空气通过涡流管分离出的冷气流对矿井的工作面进行降温，同时将涡流管产生的热气流通过热气收集仓进行收集，收集的热气流通过热气排放管道，排放到井下工作面外。避免了工作面空气去涡流管产生的热气流的接触，实现工作面降温。
【权利要求】
1.一种煤矿高温掘进巷道分段降温装置，包括箱体(1)，其特征在于:所述箱体内由下至上依次分为热气回收仓(9)、进气仓(7)和冷气排出仓(3)，所述进气仓内设有涡流管(4)，涡流管的冷气流端与冷气排出仓相连，涡流管的热气流端与热气回收仓相连接；在进气仓上设有进气口接口( 6 )，涡流管与进气口接口之间通过气压管(5 )连接，所述进气仓通过进气口接口与压缩空气管道(12)相连，在压缩空气管道上设有压力调节阀(11)，所述热气回收仓上设置有排气孔接口(8)，热气回收仓通过排气孔接口与热气排放管道(13)相连接。
2.根据权利要求1所述的煤矿高温掘进巷道分段降温装置，其特征在于:所述涡流管以并联或串联的连接方式安装在进气仓内。
3.根据权利要求1所述的煤矿高温掘进巷道分段降温装置，其特征在于:所述冷气排出仓外缘设有导风板(2)。
4.根据权利要求1-3任一所述的煤矿高温掘进巷道分段降温装置，其特征在于:所述箱体分为内层和外层，在内层和外层中间填充阻燃保温隔热材料形成保温层(10)。
5.一种应用权利要求4所述的煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，其特征在于:所述煤矿高温掘进巷道分段降温装置与智能控制模块相连组成智能降温系统，所述智能控制模块包括设置在压缩空气管道上的电磁阀(14)，该电磁阀与延时控制器(16)相连，所述延时控制器与人体红外传感器(15)相连接，该人体红外传感器通过矿用低压电缆(17)连接在综保电源(19)上。
6.根据权利要求5所述的应用煤矿高温掘进巷道分段降温装置的降温方法，其特征在于:包括以下步骤:①将煤矿高温掘进巷道整体空间分为若干降温单元，所述智能降温系统沿着掘进方向A以并联的方式分别安装在每个降温单元中，随着掘进迎头(22)的推进，再次安装智能降温系统；当人体红外传感器接触到信号后被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀通电并打开矿井空气压缩机产生的压缩空气经压风管(21)输送至压缩空气管道，然后经进气口接口与气压管连接，气压管与涡流管连接；③压缩空气输送到涡流管后在涡流管内发生能量分离，涡流管一端产生低温冷气流，另一端产生高温热气流；④冷气流通过冷气排出仓和导风板排出，冷气释放到煤矿高温掘进巷道中，实现巷道内降温并对巷道内的供风量起到补给作用，同时增加了巷道内的供风量；热气流进入热气回收仓，然后通过排气孔接口与热气排放管道连接，经热气回收管(20)排放到巷道外；⑤当延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；⑥当下一个降温单元中人体红外传感器接触到信号后，该降温单元中的人体红外传感器被触发，该降温单元中智能控制模块开启工作，延时控制器闭合，电磁阀得电并打开，该降温单元中的煤矿高温掘进巷道分段降温装置启动并实现本降温单元的降温，当该降温单元的延时控制器延时结束时，延时控制器恢复常开状态，电磁阀失电关闭，此时，煤矿高温掘进巷道分段降温装置停止工作；通过智能控制模块控制的方式对多段降温单元进行降温，从而实现整个煤矿高温掘进巷道内人员工作区间降温，能够让井下工作人员处在相对低温的空气环境中当无信号触发红外感应器时，所述延时控制器处于常开状态，电磁阀处于关闭状态，煤矿高温掘进巷道分段降温装置不工作。
【文档编号】E21F3/00GK104018871SQ201410261346
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王成, 顾树圣, 黄存捍, 韩学峰, 支光辉, 徐汇 申请人:河南理工大学