[发明专利]深井重力输冰及绕流导向式快速可控融冰装置及方法

说明书

本发明公开了一种深井重力输冰及绕流导向式快速可控融冰装置，包括地面制冰机、地面输冰装置、重力输冰机构、井下输冰装置和井下融冰装置，地面输冰装置与地面制冰机连接；重力输冰机构包括井口漏斗和多段立井输冰管道，相邻两段立井输冰管道之间设有缓冲橡胶垫片；井下融冰装置包括融冰池、融冰池进冰管和进水管，融冰池内间隔设置有多块高低交错排列布设的绕流导向隔板，融冰池的底部侧壁上设置有孔板出水口和出水量调节闸板；本发明还公开了一种深井重力输冰及绕流导向式快速可控融冰方法。本发明能够很好地缓解高井深、高落差导致的冰下降过程中的管道及管道支撑的激烈震动与破坏现象；换热效果好，能够为深部开采的高温矿井提供足够的冷量。

技术领域

本发明属于矿井热害防治技术领域，具体涉及一种深井重力输冰及绕流导向式快速可控融冰装置及方法。

背景技术

随着浅部矿产资源的逐渐减少和枯竭，深部开采成为必然趋势，目前我国面临深部开采的矿山约占全国矿山总数的90％。随着开采深度的逐渐增加，高地温问题日益突出，导致作业环境恶化、通风降温和生产成本急剧增加，同时，持续高温对人体健康和工作效率产生极大影响，并为安全生产埋下重大隐患。所以深部矿山开采时，高地温带来的热害问题日益成为制约深部矿床有效开采的重要因素，深井热害治理技术的研究亦成为国内外矿山研究的一个重要领域。

对于深井热害治理，最有效的方式还是采用机械制冷水和制冰的降温技术，两种方式相比较，由于水的载冷量相对较小，送至井下1000m甚至更深的地方，水的循环量大，输送距离长，温升也比较大，同时对于深井，从地面输送的冷水会对井下设备产生很高的静水压力，高低压换热器承受的压力要在10MPa以上，实施难度比较大。而冰冷降温系统由于利用冰的融解潜热进行降温，同样冷负荷条件下，向井下的输冰量仅为输水量的1/4-1/5，减少了输送损耗，而且用冷地点回水和冰直接接触换热，提高了换热效率，得到的低温水接近0℃，冷冻水泵能耗减少且降温效果十分显著，另外，冰冷降温系统也不存在过高的静水压力，无需设置井下高低压换热设备。

对于矿井冰冷降温系统，地面制冰站制冰，融冰室布置在井下，输冰和融冰是该系统的两个重要环节。在深井重力输冰时，由于立井输冰管道存在较大高差，粒状或片状冰在管道中垂直下落时相互碰撞和冲击，会引起管道的激烈震动而破坏管道及管道支撑。另一方面，对于深部矿井严重的热害问题和较大的需冷量，融冰池融冰速率慢、冷损失加大也是影响降温效果的一个重要因素。所以对于深部矿山冰冷降温系统，解决立井重力输冰过程中管道及支撑的震动与破坏问题，并加速冰的融化，减少因融冰速率慢导致的冷量损失，提供足够的冷量，能很好地促进冰冷降温系统在深部矿井降温中的推广应用。但现有技术中，还缺乏这样的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种深井重力输冰及绕流导向式快速可控融冰装置，其设计新颖合理，实现方便且成本低，使用操作方便，能够很好地缓解高井深、高落差导致的冰下降过程中的管道及管道支撑的激烈震动与破坏现象；换热效果好，能够为深部开采的高温矿井提供足够的冷量，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种深井重力输冰及绕流导向式快速可控融冰装置，包括地面制冰机、地面输冰装置、重力输冰机构、井下输冰装置和井下融冰装置，所述地面输冰装置与地面制冰机连接；

所述重力输冰机构包括井口漏斗和连接在井口漏斗底部且伸入深井内的多段立井输冰管道，所述井口漏斗与地面输冰装置连接，相邻两段立井输冰管道之间设置有缓冲橡胶垫片，位于深井内最下端的一段立井输冰管道的底端与井下输冰装置连接；