一种利用可吸热充填材料的采空区降温装置及降温方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿深部开采技术领域，具体的说是涉及一种利用可吸热充填材料的采空区降温装置及降温方法。
【背景技术】
[0002]随着浅部煤炭资源的枯竭，以及对环境日益重视和科学技术水平的提高，加大了深度资源的开发，迅速推进了“三下”(水体下、建筑物下、铁路下)压煤开采的速度，由此，面临着两个急需解决的问题，一是随着矿井不断向深部开采，地温越来越高(我国60%左右的煤炭赋存在1000m以下)，许多高温矿井的热害问题已经严重影响了矿井工人的身心健康，并制约着煤矿的安全生产。二是开采“三下”煤炭(我国煤矿的“三下”压煤约为137.9亿吨)，毕然会引起岩层移动和地表沉降，导致可耕地严重受损、干旱地水系破坏、山体滑坡等严重现象，严重影响了地表和地下的生态环境。因此，如何解决好这两方面的问题，实现资源开采的可持续发展，提高资源的回收量，改善矿井作业环境和创造良好的地表生态环境具有重要意义。
[0003]目前，关于矿井深部降温，主要采取两种策略:一是花费昂贵的煤矿降温系统，该系统主要是在地表建立空气温度调节站，并通过管道与地下巷道沟通连接，以降低地下采场温度，该系统花费均在几千万或上亿元以上的成本，而且在运动过程中电力消耗甚大(每均每个月的电费达到上百万元)，因此，一般的中小型矿井根本无力支承如此大的开支;二是采取一系列的降温措施，如减小工作面长度、改变冷却方式、采区与通风优化设计等等。这些方法都从一定程度上降低了采场温度，但其效率往往有限。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种性能稳定、降温效果好的利用可吸热充填材料的采空区降温装置及降温方法，它还具有成本底廉、使用方便、安全可靠的优点。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种利用可吸热充填材料的采空区降温装置，包括填充体、进风巷道、外部输冷管、输冷管道及回风巷道，所述的填充体填充在采空区，填充体采用的材料为吸热材料;所述的输冷管道布置在填充体内，所述的进风巷道和回风巷道分别布置在未开采煤区的两侧，进风巷道对应于输冷管道的进风口设置;所述的外部输冷管与输冷管道的出风口连接;外部输冷管的侧壁上设有多个出风口，出风口朝向采煤工作面设置。
[0006]上述的利用可吸热充填材料的采空区降温装置中，所述的输冷管道的形状为连续SB。
[0007]上述的利用可吸热充填材料的采空区降温装置中，所述外部输冷管与采煤工作面之间设有防尘帘。
[0008]上述的利用可吸热充填材料的采空区降温装置中，所述的输冷管道包括外管道、内管道及多组弹簧;所述的内管道置于外管道中，内管道与外管道之间通过多组弹簧连接，内管道与外管道同轴。
[0009]上述的利用可吸热充填材料的采空区降温装置中，每组弹簧包括布置在同一截面内的三个弹簧，三个弹簧沿圆周方向均匀布置。
[0010]上述的利用可吸热充填材料的采空区降温装置中，所述的内管道的侧壁上设有多个通孔，通孔在内管道的侧壁上呈五花形布置;所述的外管道采用的是钢管。
[0011]—种利用可吸热充填材料的采空区降温方法，包括如下步骤:
1)在采空区铺设好输冷管道，输冷管道在采空区内按连续S形布置；
2)将输冷管道的入口与通风机风筒连接，或与进风巷道连通;并将输冷管道的出口与外部输冷管连接，使得外部输冷管与采煤工作面平行，外部输冷管的出风口朝向采煤工作面，并在外部输冷管和采煤工作面之间布置防尘帘；
3)对采空区进行膏体充填，充填料采用高效吸热温降充填材料；
4)采空区充填完成后，向输冷管道内进行送风。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装置的填充体采用吸热材料，输冷管道布置在填充体内；进风巷道对应于输冷管道的进风口设置;所述的外部输冷管与输冷管道的出风口连接;外部输冷管的侧壁上设有多个出风口，出风口朝向采煤工作面设置;本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装置通过输冷管道进风口吸入带有采空区围岩散发出来的热量的空气，并与填充体进行热交换，使输冷管道内空气中的温度不断降低，并通过外部输冷管的出风口输出冷风，对采煤工作面区降温，降温效果好，降温成本低、结构简单。
[0013]2、本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装置的输冷管道包括内管道和外管道，内管道和外管道之间通过多组弹簧进行连接，而且内管道的侧壁按五花形布置有多个通孔，外管道采用钢管，使得输冷管道可以承受较大的岩层压力，而且内管道和外管道有一定的弹性压缩，能适应上覆岩层的压力影响，双层结构与内管道的侧壁按五花形布置的多个通孔能够增强空气对流，形成纵向和横向的双向对流，提高了输冷管道内空气与填充体进行热交换的效果，使得输冷管道内形成顺风方向的风流，提高了采煤工作面的降温效果Ο
[0014]3、本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装置的输冷管道在填充体内按连续S形布置，使风流沿着输冷管道流动，其路线长，能充分与采空区的填充体进行热交换，能够显著降低输冷管道流动空气温度。
[0015]4、本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装置的输冷管道的进风口处设有过滤叶片，外部输冷管与采煤工作面之间设有防尘帘，不但能避免大量煤尘进入输冷管道内，而且能够在不工作时能自动关闭出风口；延长了本发明的使寿命，本发明能够给高温矿井工作环境下的采煤工作面工人提供以舒适凉爽的环境，又可保持各系统设备的正常运转。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装置的结构示意图。
[0017]图2是图1中Α-Α剖视图。
[0018]图3是图1中Β-Β剖视图。
[0019]图4是本发明的利用可吸热充填材料的采空区降温装