热交换锚喷支护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了热交换锚喷支护系统，涉及岩土工程领域。本实用新型专利技术提供一种热交换锚喷支护系统，包括水循环系统、用于插入围岩内部的热交换锚杆和用于铺设于围岩表面的热交换混凝土喷护网，通过水循环系统向热交换锚杆的内部和热交换混凝土喷护网的内部持续通入冷却液以对围岩的内部和外部同时冷却降温。本实用新型专利技术提供的热交换锚喷支护系统能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。

【技术实现步骤摘要】
热交换锚喷支护系统
本技术涉及岩土工程领域，具体而言，涉及热交换锚喷支护系统。
技术介绍
社会进步与经济发展都离不开矿井资源方面的物质基础，随着经济的快速发展，浅部矿产资源已逐渐消耗殆尽，许多国家包括我国在内，深部开采已达1000米以上，南非甚至将最深开采深度延伸至地表5000米以下。随着矿井开采深度的增加，岩层温度将达到几十摄氏度，世界各国平均地温梯度约3℃/100米，我国低温梯度2-4℃/100米已探明的储量中，我国1000—2000米深处的煤炭储量占总储量的53.2％。据不完全统计，我国目前已有130多对矿井采掘工作面风流温度超过30℃，全国82％的大型煤矿采掘工作面气温高达28～35℃，部分有色和稀贵金属矿甚至高达40℃。在这些高温矿井中，某些矿山劳动生产率仅为常规的30％～40％。井下高温对工人的健康安全、井下设备的安全运行及生产效率造成了极大的危害和影响，矿井高温热害及其治理被国内外采矿界认为是两大科技难题之一，也是制约我国采矿工业发展的瓶颈。造成矿井高温热害的主要因素有围岩放热、采掘机电设备运转时放热，运输中的矿物和矸石放热，以及风流向下流动时自重压缩放热等4大热源。据调查，在高温矿井的所有热源的放热总量中，围岩放热占比可达50％左右，如遇有高温水，围岩的放热量则更大。现有热害防治方法主要有通风降温、个体防护、地温预冷、清理热源等，上述方法的降温对象要么是空气，要么是人，要么是机械设备，要么是采掘出露的矿石，针对围岩降温的技术方法几乎没有。究其原因，一方面可能是因为围岩降温的成本比较高昂，超出了生产单位的承受能力；另一方面则是围岩能够不断从深部岩体获取热量补充，需要一套可持续的方案来阻断热源的传播，形成有利于生产的地温梯度，减少围岩放热对矿井热害的影响。另一方面，矿井在建设过程中，为了维持围岩稳定，投入了大量的资金用于围岩的加强和支护，各种类型的喷锚支护系统广泛应用于矿井建设，这笔资金对于任何矿井均属于必要性的投入。因此，本技术在传统锚喷支护系统的基础上，增加一套低温水循环系统，形成热交换锚喷支护系统。通过该系统带走一部分围岩热量，同时实现围岩表面和岩体内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。该系统依托于传统锚喷支护系统，可以随锚喷系统一起安装，节省了单独安装的成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种热交换锚喷支护系统，其能同时实现围岩表面和围岩内部降温，进而减少围岩释放到矿井巷道中的热量。本技术提供一种技术方案：一种热交换锚喷支护系统，用于围岩降温，所述热交换锚喷支护系统包括水循环系统、热交换锚杆和热交换混凝土喷护网，所述热交换锚杆用于插入所述围岩的内部，所述热交换混凝土喷护网用于铺设于所述围岩的表面，所述水循环系统包括进水系统和出水系统，所述进水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，并且所述进水系统用于分别向所述热交换锚杆内部以及所述热交换混凝土喷护网内部导入冷却液，所述出水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述出水系统用于分别导出所述热交换锚杆内部的冷却液和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液，所述进水系统和所述出水系统连接并形成循环水路。进一步地，所述水循环系统还包括降温系统，所述降温系统连接于所述进水系统和所述出水系统之间，所述降温系统用于冷却所述出水系统导出的冷却液并将冷却液导向所述进水系统。进一步地，所述进水系统包括主进水通道、进液泵、第一装盛部和多个进水支管，所述第一装盛部用于装盛冷却液，所述主进水通道连接于所述第一装盛部，多个所述进水支管的一端分别连接于所述主进水通道，多个所述进水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述进液泵连接于所述主进水通道。所述出水系统包括主出水通道、负压泵、第二装盛部和多个出水支管，所述第二装盛部用于装盛冷却液，所述主出水通道连接于所述第二装盛部，多个所述出水支管的一端分别连接于所述主出水通道，多个所述出水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述负压泵连接于所述主出水通道。所述降温系统设置于所述第一装盛部和所述第二装盛部之间，并且所述降温系统用于将冷却液自所述第二装盛部导向至所述第一装盛部。进一步地，所述进水系统还包括多个截止阀，多个所述截止阀分别连接于多个所述进水支管，所述截止阀用于关闭所述进水支管。进一步地，所述出水系统还包括多个温度传感器，多个所述温度传感器分别连接于多个所述出水支管，所述温度传感器用于检测所述出水支管中冷却液的温度。进一步地，所述出水系统还包括多个流速传感器，多个所述流速传感器分别连接于多个所述出水支管，所述流速传感器用于检测所述出水支管中冷却液的流速。进一步地，所述热交换锚杆包括锚杆主体、多个进水道和多个出水道，多个所述进水道和多个所述出水道间隔设置于所述锚杆主体内部，并且多个所述进水道分别与多个所述出水道连通，所述进水系统连接于多个所述进水道，所述出水系统连接于多个所述出水道。进一步地，所述热交换混凝土喷护网包括混凝土主体、相互连通的第一进液管和第一出液管以及相互连通的第二进液管和第二出液管，所述第一进液管、所述第一出液管、所述第二进液管和所述第二出液管均设置于所述混凝土主体内部，并且所述第一进液管和所述第二进液管均连接于所述进水系统，所述第一出液管和所述第二出液管均连接于所述出水系统，所述第一进液管平行于所述第一出液管，所述第二进液管平行于所述第二出液管，所述第一进液管与所述第二进液管相交叉，所述第二出液管与所述第一出液管相交叉。进一步地，所述热交换锚喷支护系统还包括控制系统，所述控制系统连接于所述进水系统，所述控制系统用于控制进水系统开启或者关闭，并且所述控制系统连接于所述出水系统，所述控制系统用于检测所述出水系统中冷却液的流速和温度。一种热交换锚喷支护系统，用于围岩降温，所述热交换锚喷支护系统包括水循环系统、热交换锚杆、热交换混凝土喷护网和电源，所述热交换锚杆用于插入所述围岩的内部，所述热交换混凝土喷护网用于铺设于所述围岩的表面，所述水循环系统包括进水系统和出水系统，所述进水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，并且所述进水系统用于分别向所述热交换锚杆内部以及所述热交换混凝土喷护网内部导入冷却液，所述出水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述出水系统用于分别导出所述热交换锚杆内部的冷却液和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液，所述进水系统和所述出水系统连接并形成循环水路，所述进水系统和所述出水系统均连接于所述电源。相比现有技术，本技术提供的热交换锚喷支护系统的有益效果是：本技术提供的热交换锚喷系统通过将热交换锚杆插入至围岩内部，以使得围岩能将围岩内部的热量传递至热交换锚杆；并将热交换混凝土喷护网铺设于围岩表面，以使得围岩能将围岩表面的热量传递至热交换混凝土喷护网，另外通过进水系统将冷却液通入至热交换锚杆和热交换混凝土喷护网中，使得冷却液能吸收热交换锚杆从围岩内部吸收的热量以及热交换混凝土喷护网从围岩表面吸收的热量，通过出水系统将热交换锚杆内部和热交换混凝土喷护网内部吸收了热量的冷却液导出，即能实现对围岩降温的作用，能同时实现围岩表面和围岩内部降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换锚喷支护系统，用于围岩降温，其特征在于，所述热交换锚喷支护系统包括水循环系统、热交换锚杆和热交换混凝土喷护网，所述热交换锚杆用于插入所述围岩的内部，所述热交换混凝土喷护网用于铺设于所述围岩的表面，所述水循环系统包括进水系统和出水系统，所述进水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，并且所述进水系统用于分别向所述热交换锚杆内部以及所述热交换混凝土喷护网内部导入冷却液，所述出水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述出水系统用于分别导出所述热交换锚杆内部的冷却液和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液，所述进水系统和所述出水系统连接并形成循环水路。

【技术特征摘要】
1.一种热交换锚喷支护系统，用于围岩降温，其特征在于，所述热交换锚喷支护系统包括水循环系统、热交换锚杆和热交换混凝土喷护网，所述热交换锚杆用于插入所述围岩的内部，所述热交换混凝土喷护网用于铺设于所述围岩的表面，所述水循环系统包括进水系统和出水系统，所述进水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，并且所述进水系统用于分别向所述热交换锚杆内部以及所述热交换混凝土喷护网内部导入冷却液，所述出水系统分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述出水系统用于分别导出所述热交换锚杆内部的冷却液和所述热交换混凝土喷护网内部的冷却液，所述进水系统和所述出水系统连接并形成循环水路。2.根据权利要求1所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述水循环系统还包括降温系统，所述降温系统连接于所述进水系统和所述出水系统之间，所述降温系统用于冷却所述出水系统导出的冷却液并将冷却液导向所述进水系统。3.根据权利要求2所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述进水系统包括主进水通道、进液泵、第一装盛部和多个进水支管，所述第一装盛部用于装盛冷却液，所述主进水通道连接于所述第一装盛部，多个所述进水支管的一端分别连接于所述主进水通道，多个所述进水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述进液泵连接于所述主进水通道；所述出水系统包括主出水通道、负压泵、第二装盛部和多个出水支管，所述第二装盛部用于装盛冷却液，所述主出水通道连接于所述第二装盛部，多个所述出水支管的一端分别连接于所述主出水通道，多个所述出水支管的另一端分别连接于所述热交换锚杆和所述热交换混凝土喷护网，所述负压泵连接于所述主出水通道；所述降温系统设置于所述第一装盛部和所述第二装盛部之间，并且所述降温系统用于将冷却液自所述第二装盛部导向至所述第一装盛部。4.根据权利要求3所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述进水系统还包括多个截止阀，多个所述截止阀分别连接于多个所述进水支管，所述截止阀用于关闭所述进水支管。5.根据权利要求3所述的热交换锚喷支护系统，其特征在于，所述出水系统还包括多个温度传感器，多个所述温度传感器分别连接于多个所述出水支管，所述温度传感器用于检测所述出水支管中冷却液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱勇，周辉，张传庆，胡大伟，杨凡杰，卢景景，高阳，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北,42