本發(fā)明屬于采礦輔助設(shè)備，特別是涉及一種用于井下巷道熱害治理及礦物樣本理化分析的地下工作站。

背景技術(shù)：

1、隨著礦井開采深度的不斷增加，同時(shí)受到高溫圍巖散熱、空氣自壓縮熱、機(jī)械設(shè)備散熱、氧化熱等因素的影響，越來越多的礦井出現(xiàn)熱害，熱害是制約礦井安全生產(chǎn)的因素之一，不僅危害工人的身體健康，而且會(huì)降低勞動(dòng)生產(chǎn)率。由于井下巷道通常位于礦井的深部區(qū)域，受地質(zhì)構(gòu)造和環(huán)境的影響，其內(nèi)部溫度往往高于其他巷道，并且存在巷道狹長(zhǎng)而曲折、熱源多樣且集中、通風(fēng)難度大、濕度高等特點(diǎn)。因此，當(dāng)?shù)V井出現(xiàn)熱害后，高溫環(huán)境除了會(huì)影響工人的健康和安全，還會(huì)加劇工人的體力消耗，因此為了給礦井的掘進(jìn)工作面降溫，通常采用管道輸送冷媒的方法。此外，在采礦前通常需要對(duì)礦物樣本進(jìn)行理化分析，但受限于井下條件的不足，礦物樣本的理化分析普遍需要在井上理化分析工作室內(nèi)開展，因此存在理化分析的滯后性。

2、公告號(hào)為cn108087013a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種礦井降溫與熱害利用系統(tǒng)，其結(jié)合了集中式降溫系統(tǒng)和礦井全風(fēng)量系統(tǒng)，在地面集中布置制冷站，由制冷站制備的冷凍水通過管路輸送到井下的空氣冷卻器，對(duì)井下的空氣進(jìn)行降溫除濕。但是，該方案需要兩路管道將冷凍水分別輸送井下空氣冷卻器和井口房?jī)?nèi)的空氣換熱器，存在管道系統(tǒng)更加復(fù)雜、維護(hù)和管理難度大的問題。除此之外，在長(zhǎng)距離輸送冷卻介質(zhì)時(shí)，必然會(huì)增大能源消耗，并且對(duì)井下溫度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)也存在一定的延遲和滯后性。

3、公告號(hào)為cn117145579a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種礦山地?zé)嵫h(huán)利用協(xié)同熱害治理系統(tǒng)及方法，地面用水通過冷卻設(shè)備冷卻后進(jìn)入井下冷水箱中，并通過井上的冷凝器和冷卻設(shè)備進(jìn)行凈化和殺菌，并將冷風(fēng)輸送至礦井回采工作面。但是，井上的冷卻設(shè)備和凈化殺菌設(shè)備需要額外能量，必然導(dǎo)致能源消耗的增加。除此之外，在長(zhǎng)距離輸送冷卻空氣時(shí)，也會(huì)增加能源的消耗，并且對(duì)井下溫度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)也存在一定的延遲和滯后性。

4、公告號(hào)為cn102080564a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種防治礦井熱害的方法，其直接利用布置在井上的高效制冷機(jī)組將進(jìn)入礦井的一部分空氣進(jìn)行冷卻，形成的低溫空氣通過現(xiàn)有的礦井通風(fēng)系統(tǒng)傳送到井下。但是，高效制冷機(jī)組的能源消耗大，直接利用高效制冷機(jī)組進(jìn)行制冷必然會(huì)導(dǎo)致能耗升高，從而增加運(yùn)行成本。

5、公告號(hào)為cn112145218a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種井下采煤工作面熱害治理系統(tǒng)及方法，通過隔溫層隔絕圍巖向井下巷道內(nèi)傳熱，制冷管路體系依靠原有注氮管道，通過可變頻制冷設(shè)備降低井下的溫度。但是，制冷機(jī)組與注氮制冷方法需要大量的能源供應(yīng)，必然導(dǎo)致能源消耗的增加，同時(shí)也會(huì)增大制冷消耗的成本。

6、公告號(hào)為cn101949298a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種煤礦井下制冷降溫裝置，通過控制系統(tǒng)的plc、傳感器和電磁閥等部件，對(duì)該設(shè)備的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，采用半封閉螺桿壓縮機(jī)可避免制冷劑泄漏。但是，該方案采用的螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪音和振動(dòng)，對(duì)周圍環(huán)境和工作人員會(huì)造成很大的聲疲勞影響。除此之外，螺桿壓縮機(jī)通常需要較大的空間來安裝和運(yùn)行，井下空間的適用性較差。

7、公告號(hào)為cn220539668u的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種地下礦山一體式可移動(dòng)局部制冷降溫裝置，該裝置由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等組成，其雖能夠滿足降溫需要，但沒有充分考慮到巷道內(nèi)空間狹小的限制，也并未考慮消音降噪的影響，并且該降溫裝置采用滑靴式托架，遇到巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)容易出現(xiàn)問題，特別是在狹窄巷道中可能導(dǎo)致無法轉(zhuǎn)彎。

8、公告號(hào)為cn106640172a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種礦井井下熱害治理及防、滅火一體化裝置，其使用液氮或液態(tài)二氧化碳來滿足降溫和滅火需求，但是，液氮或液態(tài)二氧化碳的儲(chǔ)存和運(yùn)輸需要嚴(yán)苛的低溫條件和高壓設(shè)備，在井下復(fù)雜環(huán)境中會(huì)面臨技術(shù)和安全上的挑戰(zhàn)，一旦設(shè)備故障或發(fā)生泄漏，都可能造成嚴(yán)重的安全事故。除此之外，液氮或液態(tài)二氧化碳在釋放過程中會(huì)迅速氣化，會(huì)導(dǎo)致局部環(huán)境溫度驟降，反而可能對(duì)礦工和設(shè)備造成不利影響，甚至引發(fā)凍傷事故或?qū)е略O(shè)備損壞。

9、公告號(hào)為cn117167071a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種地下金屬礦高溫巷道用移動(dòng)式制冷系統(tǒng)，該方案雖然滿足較好的移動(dòng)性和操作簡(jiǎn)便性，但是，在高溫高濕環(huán)境中，其蒸發(fā)器的換熱效率和制冷效果不夠理想，難以能達(dá)到預(yù)期的降溫效果。

10、公告號(hào)為cn115217508a的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開了一種移動(dòng)式制冷降溫裝置及方法，該方案雖然滿足了較好的移動(dòng)性和較低的運(yùn)行成本，但是，其隔離組件需要在巷道內(nèi)固定，并且風(fēng)障需要與地面固定，因此存在安裝步驟復(fù)雜、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工難度高的問題。

11、題目為《印尼wbm煤礦井下降溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的學(xué)術(shù)文章中，公開了一種地面集中式制冷降溫系統(tǒng)，該方案在井下采掘工作面設(shè)置空冷器，實(shí)現(xiàn)了地面制冷機(jī)組與井下管道的連接，形成了制冷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了井下降溫。但是，長(zhǎng)距離傳輸會(huì)導(dǎo)致冷量損失較大，從而降低系統(tǒng)整體的制冷效率。除此之外，由于系統(tǒng)涉及到地面和地下的長(zhǎng)距離傳輸，因此管道和設(shè)備的維護(hù)較為復(fù)雜，并且為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還需要專業(yè)人員定期檢查和保養(yǎng)。

12、題目為《高溫?zé)岷ΦV井通風(fēng)制冷降溫技術(shù)》的學(xué)術(shù)文章中，公開了一種井口全風(fēng)量降溫和井下集中式降溫相結(jié)合的分級(jí)降溫方法，但該方案采用的分級(jí)降溫通常需要大量的能源，因此存在系統(tǒng)能耗高的問題，并且降溫過程中使用的化學(xué)制冷劑還可能釋放有害物質(zhì)，從而會(huì)對(duì)礦工產(chǎn)生安全健康影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于井下巷道熱害治理及礦物樣本理化分析的地下工作站，可在井下巷道內(nèi)靈活布置，實(shí)現(xiàn)了井下巷道熱害治理與礦物樣本理化分析的功能集成，能夠快速部署到需要進(jìn)行熱害治理的井下區(qū)域，并可同步實(shí)現(xiàn)礦物樣本的理化分析。與冷卻介質(zhì)的長(zhǎng)距離輸送方式相比可有效降低能源消耗，同時(shí)有效避免了井下溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的延遲性和滯后性。在熱害治理過程中，充分考慮了噪聲因素對(duì)井下礦工的聲疲勞影響，在設(shè)備運(yùn)行過程中有效降低了噪音水平，為井下礦工提供一個(gè)相對(duì)安靜的作業(yè)環(huán)境。針對(duì)井下存在的潛在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，特別增加了環(huán)境監(jiān)測(cè)與報(bào)警功能，同時(shí)可為井下作業(yè)人員提供休息辦公和安全防護(hù)的場(chǎng)所。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于井下巷道熱害治理及礦物樣本理化分析的地下工作站，包括移動(dòng)式拖掛底盤、升降式防護(hù)殼體、電源箱、降溫機(jī)構(gòu)、理化分析機(jī)構(gòu)、休息辦公設(shè)施及礦物樣本采集機(jī)械手；所述升降式防護(hù)殼體固定設(shè)置在移動(dòng)式拖掛底盤上方；所述升降式防護(hù)殼體的前半腔室設(shè)為理化分析室，所述理化分析機(jī)構(gòu)設(shè)置在理化分析室內(nèi)；所述升降式防護(hù)殼體的后半腔室為雙層結(jié)構(gòu)，后半腔室的下層為熱害治理設(shè)備室，所述電源箱和降溫機(jī)構(gòu)并列設(shè)置在熱害治理設(shè)備室內(nèi)，后半腔室的上層為休息辦公室，所述休息辦公設(shè)施設(shè)置在休息辦公室內(nèi)；所述礦物樣本采集機(jī)械手設(shè)置在升降式防護(hù)殼體前方外部的移動(dòng)式拖掛底盤上方。

3、所述移動(dòng)式拖掛底盤包括底盤支撐板、移動(dòng)輪、拖掛架及增穩(wěn)支腳；所述移動(dòng)輪對(duì)稱分布在底盤支撐板左右兩側(cè)；所述拖掛架設(shè)置在底盤支撐板前端；所述增穩(wěn)支腳均布設(shè)置在底盤支撐板下方。

4、所述升降式防護(hù)殼體采用矩形框架式結(jié)構(gòu)，包括伸縮式升降立柱、殼體頂板、室間隔板及側(cè)向擋板；所述伸縮式升降立柱豎直固裝在底盤支撐板上，所述殼體頂板水平固裝在伸縮式升降立柱頂端；所述室間隔板水平固定設(shè)置在熱害治理設(shè)備室與休息室之間；在所述伸縮式升降立柱的上部伸縮段上固定安裝側(cè)向擋板；在所述伸縮式升降立柱的下部固定段上鉸接安裝側(cè)向擋板并形成上翻開啟式結(jié)構(gòu)，在上翻開啟式結(jié)構(gòu)的側(cè)向擋板與伸縮式升降立柱的下部固定段之間設(shè)置有液壓支撐驅(qū)動(dòng)桿，液壓支撐驅(qū)動(dòng)桿一端與側(cè)向擋板相鉸接，液壓支撐驅(qū)動(dòng)桿另一端與伸縮式升降立柱的下部固定段相鉸接。

5、所述降溫機(jī)構(gòu)包括箱體、空氣濾清器、空氣壓縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)、循環(huán)水冷機(jī)、電動(dòng)機(jī)及皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述空氣濾清器、空氣壓縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)、循環(huán)水冷機(jī)、電動(dòng)機(jī)及皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均位于箱體內(nèi)部；所述空氣濾清器的進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管道與礦井主巷道相連通，空氣濾清器的出氣口與空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連通，空氣壓縮機(jī)的出氣口與換熱器的氣路進(jìn)口相連通，換熱器的氣路出口與膨脹機(jī)的進(jìn)氣口相連通，膨脹機(jī)的出氣口與井下熱害區(qū)域相連通；所述循環(huán)水冷機(jī)的出水口與換熱器的水路進(jìn)口相連通，循環(huán)水冷機(jī)的進(jìn)水口與換熱器的水路出口相連通，循環(huán)水冷機(jī)的風(fēng)扇散熱口通過排氣管道與礦井主巷道相連通；所述電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與空氣壓縮機(jī)的動(dòng)力輸入軸傳動(dòng)連接。

6、在所述膨脹機(jī)的出氣口處固定安裝有消音器；所述消音器整體采用圓柱筒型結(jié)構(gòu)，消音器的筒體為多層結(jié)構(gòu)，且每層筒體上均設(shè)有消音孔，每層筒體上的消音孔尺寸均不相同，在相鄰?fù)搀w之間均填充有吸聲復(fù)合材料；在所述箱體頂部設(shè)置有隔音罩；所述隔音罩采用蜂窩式結(jié)構(gòu)，在隔音罩內(nèi)部填充有吸聲復(fù)合材料；在所述箱體底部設(shè)置有減振基座；所述減振基座包括減振下座體和減振上座體，減振上座體固定安裝在減振下座體上方；所述減振下座體內(nèi)部填充有減振夾芯板，減振夾芯板的芯層為橡膠板，橡膠板兩側(cè)為聚氨酯蒙皮，橡膠板與聚氨酯蒙皮之間有環(huán)氧樹脂固定粘結(jié)；所述減振上座體內(nèi)部填充有阻尼減振顆粒，在阻尼減振顆粒上方設(shè)置有支撐鋼板，在支撐鋼板上方設(shè)置有防火密封用的發(fā)泡橡膠。

7、在所述箱體內(nèi)部設(shè)置有環(huán)境監(jiān)測(cè)盒，在環(huán)境監(jiān)測(cè)盒內(nèi)分別安裝有溫度傳感器、濕度傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅骷胺澍Q報(bào)警器。

8、所述理化分析機(jī)構(gòu)包括控制臺(tái)、加熱器、樣品容器、容器轉(zhuǎn)移手爪機(jī)構(gòu)、樣品理化分析處理成套設(shè)備及顯示屏；所述加熱器和容器轉(zhuǎn)移手爪機(jī)構(gòu)并列設(shè)置在控制臺(tái)上方；所述樣品容器用于承裝礦物樣本；所述樣品理化分析處理成套設(shè)備沿直列方式布設(shè)在容器轉(zhuǎn)移手爪機(jī)構(gòu)的頂部；所述顯示屏設(shè)置在樣品理化分析處理成套設(shè)備上方的升降式防護(hù)殼體上。

9、所述休息辦公設(shè)施包括折疊床、辦公桌、辦公電腦及飲水機(jī)；所述折疊床和辦公桌并列設(shè)置，所述辦公電腦設(shè)置在辦公桌上；所述飲水機(jī)設(shè)置在折疊床的床頭側(cè)方；在所述折疊床的床頭處以及辦公桌上方均設(shè)置有照明燈。

10、本發(fā)明的有益效果：

11、本發(fā)明的用于井下巷道熱害治理及礦物樣本理化分析的地下工作站，可在井下巷道內(nèi)靈活布置，實(shí)現(xiàn)了井下巷道熱害治理與礦物樣本理化分析的功能集成，能夠快速部署到需要進(jìn)行熱害治理的井下區(qū)域，并可同步實(shí)現(xiàn)礦物樣本的理化分析。與冷卻介質(zhì)的長(zhǎng)距離輸送方式相比可有效降低能源消耗，同時(shí)有效避免了井下溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的延遲性和滯后性。在熱害治理過程中，充分考慮了噪聲因素對(duì)井下礦工的聲疲勞影響，在設(shè)備運(yùn)行過程中有效降低了噪音水平，為井下礦工提供一個(gè)相對(duì)安靜的作業(yè)環(huán)境。針對(duì)井下存在的潛在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，特別增加了環(huán)境監(jiān)測(cè)與報(bào)警功能，同時(shí)可為井下作業(yè)人員提供休息辦公和安全防護(hù)的場(chǎng)所。