1.一种利用深井地热的矿井降温系统,其特征在于:包括空气处理系统(1)、地热采热系统(2)和地下冷水系统(3);
所述空气处理系统(1)包括行走小车(11)和设置于行走小车(11)上方的空气处理装置,所述空气处理装置包括位于空气处理装置端部的进风口(12)和位于空气处理装置尾部的出风口(13),所述进风口(12)和出风口(13)之间设置有一级空气冷却器(14)、一级转轮除湿机(15)、二级空气冷却器(16)、二级转轮除湿机(17)、三级空气冷却器(18)、挡水板(19)和风机(10),所述一级空气冷却器(14)位于进风口(12)和一级转轮除湿机(15)之间,所述二级空气冷却器(16)位于一级转轮除湿机(15)和二级转轮除湿机(17)之间,所述三级空气冷却器(18)位于二级转轮除湿机(17)和挡水板(19)之间,所述风机(10)位于挡水板(19)和出风口(13)之间,所述一级空气冷却器(14)的底部、二级空气冷却器(16)的底部和三级空气冷却器(18)的底部均设置有空气冷却器进水口(4)和空气冷却器出水口(5),所述一级空气冷却器(14)、二级空气冷却器(16)和三级空气冷却器(18)均与地下冷水系统(3)连接,所述行走小车(11)底部设置有万向轮(25);所述一级转轮除湿机(15)和二级转轮除湿机(17)结构相同且均包括转轮(6),所述转轮(6)通过隔板(7)分为吸湿区(8)和再生区(9),所述再生区(9)左右两侧分别设置有再生空气出口(27)和再生空气进口(26),所述再生空气进口(26)与再生区(9)之间设置有空气加热器(22),所述空气加热器(22)上设置有空气加热器进水口(22-1)和空气加热器出水口(22-2),所述再生空气出口(27)与再生区(9)之间设置有再生风机(24);
所述地热采热系统(2)包括采热充填体(21)和用于将采热充填体(21)连接到空气处理系统(1)中的连接机构,所述采热充填体(21)包括相变蓄热材料(21-1),从下到上依次分层设置的采热管(21-2)、隔热管(21-5)和冷却管(21-6),以及设置在顶部的硬化顶(21-4)和设置在相变蓄热材料(21-1)上的溜井(21-3),所述采热管(21-2)为多层;所述连接机构包括上分水器(28)、上集水器(29)、下分水器(30)和下集水器(31),所述上分水器(28)的进水口上通过第一三通管(37)连接有进水口管(20),所述进水口管(20)上连接有上三通阀(34),所述上分水器(28)的出水口与冷却管(21-6)的进水口和隔热管(21-5)的进水口连接,所述上集水器(29)的进水口与冷却管(21-6)的出水口和隔热管(21-5)的出水口连接,所述下分水器(30)的出水口与采热管(21-2)的进水口连接,所述下集水器(31)的进水口与采热管(21-2)的出水口连接,所述下集水器(31)的出水口上通过第二三通管(38)连接有出水口管(36),所述出水口管(36)上连接有下三通阀(35);所述上分水器(28)和下分水器(30)之间设置有左三通阀(32),所述左三通阀(32)和上集水器(29)的出水口之间设置有右三通阀(33),所述左三通阀(32)的一个端口与下分水器(30)的进水口连接,左三通阀(32)的另一个端口与第一三通管(37)连接,所述右三通阀(33)的一个端口与上集水器(29)的出水口连接,右三通阀(33)的另一个端口与左三通阀(32)的第三个端口连接,右三通阀(33)的第三个端口与第二三通管(38)连接;所述左三通阀(32)和下三通阀(35)均为三通分流阀,所述右三通阀(33)和上三通阀(34)均为三通合流阀,所述下三通阀(35)的一个端口与出水口管(36)连接,下三通阀(35)的另一个端口与空气加热器进水口(22-1)之间设置有用于向空气加热器(22)供水的热水供水管(43),所述上三通阀(34)的一个端口与进水口管(20)连接,上三通阀(34)的另一个端口与空气加热器出水口(22-2)之间设置有回水管(44),所述热水供水管(43)上安装有热水水泵(45);
所述地下冷水系统(3)包括地下水水池(39)、冷水供水管(46)、冷水排水管(47)和冷水水泵(42),所述冷水水泵(42)的进水口与地下水水池(39)连接,冷水水泵(42)的出水口与冷水供水管(46)连接,所述冷水供水管(46)与空气冷却器进水口(4)连接,所述冷水排水管(47)与空气冷却器出水口(5)连接;
所述上集水器(29)的出水口处连接有上调节阀(40),所述下集水器(31)的出水口处连接有下调节阀(41)。
2.按照权利要求1所述的一种利用深井地热的矿井降温系统,其特征在于:所述冷却管(21-6)采用中间进,向两侧蛇形前进,最后从两侧出的布置方式。
3.按照权利要求1所述的一种利用深井地热的矿井降温系统,其特征在于:所述隔热管(21-5)采用中间进,向两侧蛇形前进,最后从两侧出的布置方式。
4.按照权利要求1所述的一种利用深井地热的矿井降温系统,其特征在于:各层的采热管(21-2)均采用一边进,向另一侧蛇形前进,并从另一侧出的布置方式。
5.按照权利要求1所述的一种利用深井地热的矿井降温系统,其特征在于:所述上三通阀(34)的第三个端口连接有用于向进水口管(20)通入冷换热流体的管路。
6.一种采用如权利要求1所述系统进行矿井降温的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、根据充填开采工艺进行矿块的采准和切割,形成天井、联络巷、阶段运输巷道、竖井和回采空间,将空气处理系统(1)送入工作面;
步骤二、进行充填,充填时相变蓄热材料(21-1)中从下到上依次分层设置有采热管(21-2)、隔热管(21-5)和冷却管(21-6),并设置溜井(21-3)和硬化顶(21-4),形成采热充填体(21),所述采热管(21-2)为多层,具体过程为:步骤201、在采空区安装溜井(21-3)模具,并设定充填时的采热管(21-2)的层数;
步骤202、输入相变蓄热材料(21-1)进行充填,至需要设置采热管(21-2)的高度后,在相变蓄热材料(21-1)上铺设作业平板,铺设采热管(21-2),采热管(21-2)铺设完成后撤掉作业平板;
步骤203、重复步骤202,直至采热管(21-2)的层数达到了步骤201设定的值;
步骤204、输入相变蓄热材料(21-1)进行充填,至需要设置隔热管(21-5)的高度后,在相变蓄热材料(21-1)上铺设作业平板,铺设隔热管(21-5),隔热管(21-5)铺设完成后撤掉作业平板;
步骤205、输入相变蓄热材料(21-1)进行充填,至需要设置冷却管(21-6)的高度后,在相变蓄热材料(21-1)上铺设作业平板,铺设冷却管(21-6),冷却管(21-6)铺设完成后撤掉作业平板;
步骤206、输入硬化材料进行充填,形成硬化顶(21-4);
步骤207、首先,在采热充填体(21)前设置上分水器(28)、上集水器(29)、下分水器(30)和下集水器(31),在上分水器(28)的进水口上通过第一三通管(37)连接进水口管(20),将上分水器(28)的出水口与冷却管(21-6)的进水口和隔热管(21-5)的进水口相连,将上集水器(29)的进水口与冷却管(21-6)的出水口和隔热管(21-5)的出水口连接,将下分水器(30)的出水口与采热管(21-2)的进水口连接,将下集水器(31)的进水口与采热管(21-2)的出水口连接,在下集水器(31)的出水口上通过第二三通管(38)连接出水口管(36);然后,在上分水器(28)和下分水器(30)之间设置左三通阀(32),在左三通阀(32)和上集水器(29)的出水口之间设置右三通阀(33),并将左三通阀(32)的一个端口与下分水器(30)的进水口连接,将左三通阀(32)的另一个端口与第一三通管(37)连接,将右三通阀(33)的一个端口与上集水器(29)的出水口连接,将右三通阀(33)的另一个端口与左三通阀(32)的第三个端口连接,将右三通阀(33)的第三个端口与第二三通管(38)连接;
步骤三、将采热充填体(21)的上三通阀(34)与空气处理系统(1)中的回水管(44)连接,将采热充填体(21)的下三通阀(35)与热水供水管(43)连接;
步骤四、向进水口管(20)中通入冷换热流体,冷换热流体在流过采热管(21-2)时吸收相变蓄热材料(21-1)积蓄的地热而成为热换热流体,然后进入热水供水管(43)中,热换热流体在热水水泵(45)的作用下进入空气加热器(22)中与空气加热器(22)中的空气进行热交换,再经回水管(44)输送至采热充填体(21)内循环利用;启动风机(10),矿井要处理的空气在风机(10)的作用下,经进风口(12)进入一级空气冷却器(14)中进行冷却,冷却后的空气进入一级转轮除湿机(15)进行等焓减湿处理,然后进入二级空气冷却器(16)进行冷却,接着进入二级转轮除湿机(17)进行等焓减湿处理,经二级转轮除湿机(17)等焓减湿后的空气进入三级空气冷却器(18)中冷却,再经挡水板(19)分离出空气中携带的水滴形成低温低湿的空气,然后送到出风口(13),最后低温低湿的空气通过风筒或直接送入的方式进入工作面。