[发明专利]一种深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属矿山深部巷道的降温方法，特别是涉及一种深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法。

背景技术

随着我国金属矿山开采逐步向1000～1500米深度发展，深井高温热害问题越来越凸显出来。按照《矿山安全规程》规定，井下作业地点的空气温度不得超过28℃，但是绝大部分深部开采矿井巷道作业点温度已超过30℃，甚至接近40℃，这对矿山安全开采与作业人员的健康造成巨大威胁。通过对井下热源的分析研究，井下热源主要包括围岩放热、热水放热、井下设备放热、氧化放热和人员放热，其中，围岩温度在采深达到1000米以上时已超过40℃，围岩放热占有比重高达50％以上，是深井矿山热害的头号热源。目前，应对深井高温的方式主要有：1、非机械制冷方式，包括加强机械通风，个体防护等；2、机械制冷方式，包括井下集中制冷系统，局部制冷机等。以上技术均存在不足：1、通过加强机械通风，只能在风流能够送达的地点起到降温作用。独头掘进巷道等作业点虽然能够通过局部通风机供风，但局部强风容易造成作业环境粉尘污染严重。另外，深部开采供风线路较长，冷风流易受到围岩散热等因素的影响，在到达用风地点时已经变成热风，无法起到降温作用。2、目前的个体防护技术尚不能满足在经济节约的条件下推广。另外，该方法容易受到管理能力和工作素质的影响，难以达到理想效果。3、机械制冷方式虽然能够实现井下环境制冷目的，但是设备资本和能耗高昂，让矿山企业望而却步。同时，矿山井下的复杂恶劣环境容易造成设备损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种操作方便、成本较低、隔热效果明显、符合巷道作业流程的深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法，在围岩巷道开挖后，先在围岩的表面喷射一层具有热绝缘性质的泡沫混凝土层作为隔热夹层，待所述的泡沫混凝土层初凝之后再在所述的泡沫混凝土层表面喷射一层混凝土层作为外支护层。

所述的泡沫混凝土层的组分按照重量份混合：发泡剂20～30份，稳泡剂10～20份，水泥350～400份，粗中混合砂700～1000份，粒径小于15mm的粗骨料700～1000份，水140～180份，速凝剂40～100份。

所述的混凝土层的组分按照重量份混合：水泥350～400份，粗中混合砂700～1000份，粒径小于15mm的粗骨料700～1000份，水140～180份，速凝剂40～100份。

所述的泡沫混凝土层的热传导系数低于0.3W/(m·K)，起隔绝热源作用，而普通的混凝土层热传导系数在2W/(m·K)左右。

所述的泡沫混凝土层形成具有占体积比例20～30％微小独立、均匀分布的密闭气孔结构，质轻高强同时支护成本降低10％以上。

所述的泡沫混凝土层和所述的混凝土层的组合抗压强度不低于20MPa。

所述的泡沫混凝土层按照拱顶3～4cm，边墙5～7cm施工；待所述的泡沫混凝土层初凝后，立即进行所述的混凝土层喷浆，所述的混凝土层按照拱顶3～4cm，边墙5～7cm施工形成外支护层。

采用上述技术方案的深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法，重点治理造成深井热害最主要的围岩放热，提出改变原混凝土喷浆支护模式。在围岩巷道开挖后，先进行泡沫混凝土喷浆，形成一层具有热绝缘性质的泡沫混凝土层作为隔热层，该隔热层具有的密闭气孔结构，有效延缓围岩放热，达到巷道内降温冷却的作用；然后再进行普通混凝土喷浆，形成混凝土层为外支护层，保障巷道稳定性。同时，低温的混凝土层还能够吸收巷道内热量，起到改善巷道热环境的功能。泡沫混凝土层和混凝土层均能吸收巷道内部热量，起降温作用。

本发明的有益效果在于：具有密闭气孔结构的泡沫混凝土层热传导系数低于0.3W/(m·K)；能能够有效的将高温的围岩散发出的热量隔绝在泡沫混凝土层中；低温的混凝土层作为外支护层能够吸收巷道内热量，改善巷道内作业环境。该深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法与巷道喷浆支护同步，流程简单，保证施工效率；泡沫混凝土轻质高强，与混凝土联合支护强度达到20Mpa以上；多孔结构能够节约成本10％以上。

综上所述，本发明是一种来源广泛、操作方便、成本较低、隔热效果明显、符合巷道作业流程的深井硬岩高温巷道壁面隔热层降温方法。

附图说明

图1为深井硬岩高温巷道壁面隔热层结构示意图。

图2为本发明巷道壁热量隔绝示意图。

具体实施方式