一种用于采煤工作面的降温系统及其降温方法与流程

本发明涉及采煤工作面降温，尤其涉及一种用于采煤工作面的降温系统及其降温方法。

背景技术：

1、采煤工作面热害是深部矿井普遍存在的问题，严重威胁到作业人员的健康和安全。采煤工作面作为煤矿开采的第一现场，当环境温度超过人体正常热平衡时，不仅危害作业人员的身心健康，降低劳动效率；同时，高温作业环境会降低作业人员的注意力水平，导致安全事故发生率的升高，使得矿井高温热害成为矿井深部安全开采的重要影响因素之一。

2、采空区内遗留的煤，在一定的氧气浓度下易自燃，引起热量积聚。工作面两端存在通风压差时会出现采空区漏风现象，导致采空区的热量随热风流动扩散至采煤工作面，成为采煤工作面的重要热源之一。对于采空区热量扩散，采用传统的制冷机组降温方法能耗较大，成本较高。

3、同时，采煤工作面的不同区域分段，热源情况不同，需冷量差异较大，在整个工作面进行统一的制冷降温，会造成制冷量的浪费；且工作面的不同区段温差较大，会影响作业人员的体温调节，造成作业人员的不适。即便采用智能化控制降温设备的开启状态，也往往是脉冲式降温方法，或是温度达到阈值后，对整个采煤工作面进行统一的制冷降温，无法实现根据采煤工作面的实时温度分区段精准降温。

技术实现思路

1、本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种用于采煤工作面的降温系统及其降温方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。

2、本发明的一个目的在于提出一种用于采煤工作面的降温系统，包括：

3、温度传感器，沿着采煤工作面的延伸方向间隔布置在采煤工作面上，配置为采集所述采煤工作面的温度信号；

4、喷雾装置，沿着采煤工作面的延伸方向间隔布置在采煤工作面且与所述温度传感器一一对应耦接，所述喷雾装置一端与外部水源相连通，其另一端具有相互独立的水帘喷嘴和雾化喷嘴，且所述喷雾装置配置为能够在第一状态、第二状态、第三状态和第四状态之间相互切换，其中，所述喷雾装置处于第一状态时，所述水帘喷嘴和雾化喷嘴均处于关闭状态；所述喷雾装置处于第二状态时，所述水帘喷嘴处于部分开启，所述雾化喷嘴处于关闭状态，所述喷雾装置处于第三状态时，所述水帘喷嘴处于完全开启，所述雾化喷嘴处于部分开启；所述喷雾装置处于第三状态时，所述水帘喷嘴和雾化喷嘴均处于完全开启状态；

5、中央控制器，与所述喷雾装置相耦接，配置为基于所述温度传感器所获得的温度信号控制与之相对应的喷雾装置在第一状态、第二状态和第三状态以及第四状态之间切换动作。

6、在该技术方案中，由温度传感器实时采集位于采煤工作面的温度信号并传输至中央控制器，中央控制器根据预先设定的温度阈值调节喷雾装置在第一状态、第二状态、第三状态和第四状态之间切换调节，其中，所述喷雾装置处于第一状态时，所述水帘喷嘴和雾化喷嘴均处于关闭状态；所述喷雾装置处于第二状态时，所述水帘喷嘴处于部分开启，所述雾化喷嘴处于关闭状态，所述喷雾装置处于第三状态时，所述水帘喷嘴处于完全开启，所述雾化喷嘴处于部分开启；所述喷雾装置处于第四状态时，所述水帘喷嘴和雾化喷嘴均处于完全开启状态；

7、本发明采用的喷雾降温装置，沿采煤工作面分区段布置，可对采煤工作面进行针对性分区降温，并实现由工作面实时温度智能调控不同区段冷水供给量及降温方式，根据工作面实际环境温度情况和降温需求，提供冷水资源，并进行水帘隔热降温，或水帘隔热和雾化喷雾组合降温。本发明对采煤工作面具有较为适宜的分区降温效果，可确保井下工作人员的工作环境舒适。

8、本发明采用的喷雾降温装置主要采用水帘隔热，辅助空化喷雾降温；水帘隔热可以隔绝采空区向采煤工作面的热量传导，从工作面热源源头治理热害问题。辅助采用喷雾降温装置，整体相比于采煤工作面风冷降温装备等，采用水冷降温方式，降温效果更佳，且兼具防治采空区自燃和工作面降尘功能。

9、另外，根据本发明的用于采煤工作面的降温系，还可以具有如下技术特征：

10、在本发明的一个示例中，所述喷雾装置还包括：

11、管体，其具有入水口和与所述入水口分别连通的第一出水口和第二出水口，所述第一出水口设有所述雾化喷嘴，所述第二出水口设有所述水帘喷嘴；

12、阀体，设于所述入水口，配置为能够在第一状态、第二状态、第三状态以及第四状态之间相互切换；其中，当所述阀芯处于第一状态时，所述入水口与所述第一出水口、所述第二出水口均不连通；当所述阀芯处于第二状态时，所述入水口与所述第一出水口不连通，所述入水口与所述第二出水口部分连通；当所述阀芯处于第三状态时，所述入水口与所述第一出水口部分连通，所述入水口与所述第二出水口完全连通；当所述阀芯处于第三状态时，所述入水口与所述第一出水口、所述第二出水口均完全连通。

13、在本发明的一个示例中，所述管体包括入水段和与所述入水段相连通的出水段，所述入水段分割形成相互独立的第一入水腔和第二入水腔，所述出水段分割形成相互独立的第一出水腔和第二出水腔，其中，所述第一入水腔与所述第一出水腔相连通，所述雾化喷嘴设于所述第一出水腔；所述第二入水腔与所述第二出水腔相连通，所述水帘喷嘴设于所述第二出水腔。

14、在本发明的一个示例中，所述雾化喷嘴处开设有气道；

15、所述喷雾装置还包括：与所述气道相连通的空气压缩机，其配置为将空气压缩形成高压气体并导入所述气道内。

16、在本发明的一个示例中，所述阀体包括：

17、球阀芯，可枢转地安装在所述入水口；

18、驱动组件，与所述球阀芯相连接，配置为基于温度信号驱动所述球阀芯在第一状态、第二状态、第三状态和第四状态之间切换运动。

19、在本发明的一个示例中，所述驱动组件包括：

20、驱动电机；

21、减速齿轮组，具有输入端和输出端，其中，所述输入端与所述驱动电机相连接，所述输出端与所述球阀芯相连接。

22、在本发明的一个示例中，还包括：流量控制阀，

23、所述流量控制阀与所述喷雾装置相连通，配置为基于温度传感器所获得的温度信号控制与之相连通的喷雾装置的流量。

24、在本发明的一个示例中，还包括：三通分流阀，

25、包括相互连通的第一端口、第二端口和第三端口，其配置在所述外部水源与所述喷雾装置之间或者相邻两个喷雾装置之间，其中，所述第一端口与外部水源或者相邻两个三通分流阀中的另一个的第三端口相连通，所述第二端口与所述喷雾装置相连通，且所述三通分流阀与所述中央控制器相耦接，配置为基于所述温度传感器所获得的温度信号调节分配所述三通分流阀的流量。

26、本发明的另一个目的在于提出一种如上述所述的用于采煤工作面的降温系统的降温方法，包括如下步骤：

27、由多个温度传感器采集采煤工作面不同区段的温度信号，并由所述中央控制器基于所述温度传感器所获得的温度信号控制与之一一对应相耦接的喷雾装置在第一状态、第二状态和第三状态以及第四状态之间切换动作，以调控采煤工作面的温度。

28、在本发明的一个示例中，中央控制器基于所述温度传感器所获得的温度信号控制与之一一对应耦接的喷雾装置在第一状态、第二状态和第三状态以及第四状态之间切换动作包括如下步骤：

29、s10：当采煤工作面对应区段的温度传感器所测得温度值小于t1，如权利要求5所述的球阀芯转角保持0°，所述水帘喷嘴和雾化喷嘴均处于关闭状态，喷雾装置处于节水关闭状态；

30、s20：当采煤工作面对应区段的温度传感器所测得温度值处于t1-t2之间，如权利要求5所述的球阀芯转角介于0°-90°之间，雾化喷嘴完全闭合，水帘喷嘴由球阀芯转角调节进水截面，控制水帘喷嘴的水量，进而调节水帘的厚度；

31、s30：当采煤工作面对应区段的温度传感器所测得温度值处于t2-t3之间，如权利要求5所述的球阀芯转角介于90°-180°之间，水帘喷嘴完全开启，雾化喷嘴由球阀芯转角调节进水量配比，控制雾化喷雾出水口所喷洒降温水量；

32、s40：当采煤工作面对应区段的温度传感器所测得温度值大于t3，如权利要求5所述的球阀芯转角保持180°，所述水帘喷嘴和雾化喷嘴均完全开启，同时进行采空区水帘隔热和工作面水雾喷洒降温。

33、下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。