CN105909297A - 矿山副井井口防冻系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山副井井口防冻系统和方法，用于矿山，矿山包括相互连通的主井和副井，主井设置有风机，副井在风机作用下向主井供气，矿山副井井口防冻系统包括井口房、换热器和热风幕，井口房设置于副井的井口，并将井口封闭于井口房内，换热器使用主井中的地热水作为热源进行热交换，热风幕设置于井口房的房门顶部，形成阻挡房门进行空气交换的风幕，井口房形成封闭状态，在风机作用下形成负压，通过换热器的入口，向井口内输入热风。本发明中采用地热水作为热源，无需燃煤，节能环保，本发明中采用换热器提供热气，并在井口房中实现负压，保证通过副井提供热气，防止烫伤，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及矿山防冻，尤其与矿山副井井口防冻系统以及矿山副井井口防冻方法有关。
背景技术
目前，随着我国经济社会的发展，能源需求量越来越大，而煤炭作为我国一次能源消费的主体，需求量尤其大。2009年我国原煤消耗量30.5亿吨，占一次性能源的68％。因此煤炭矿井安全工作一直是我国全国安全工作的重中之重。矿山中通常包括主井和副井，副井作为行人和下料的主要通道在煤矿的安全性中至关重要。冬季我国北方大部分矿井井口会由于寒冷而在井口内形成冰遛，这对井底工人造成严重的生命威胁，因此我国北部和中西部的大部分副井冬季需采取防冻措施，防止井筒出现结冰现象。根据《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-94)规定：“当采暖室外计算温度等于或低于-4℃地区的进风立井、等于或低于-5℃地区的进风斜井和等于或低于-6℃地区的进风平硐，当有淋帮水、排水管和排水沟时，应设置空气加热设备”。
当前的井口防冻主要通过燃煤锅炉生产蒸汽，将蒸汽直接输送至井口对入风井下预加热。由于井口供热具有开放性、无噪音、负荷大等特点，因此采用蒸汽的井口防冻供热极易造成能源浪费，以徐州地区为例，一个年产量250万t的矿井仅仅井口防冻供热一项一个采暖季就需消耗煤炭7000t以上。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种节能环保且安全可靠的矿山副井井口防冻系统和矿山副井井口防冻方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种矿山副井井口防冻系统，用于矿山，所述矿山包括相互连通的主井和副井，所述主井设置有风机，所述副井在所述风机作用下向所述主井供气，所述系统包括井口房、换热器和热风幕，所述井口房设置于所述副井的井口，并将所述井口封闭于所述井口房内，所述换热器使用所述主井中的地热水作为热源进行热交换，所述热风幕设置于所述井口房的房门顶部，形成阻挡房门进行空气交换的风幕，所述井口房形成封闭状态，在所述风机作用下形成负压，通过所述换热器的入口，向所述井口内输入热风。
在一可选的实施例中，所述地热水通过一级以上热交换后进入所述换热器。
在一可选的实施例中，进入所述换热器的地热水温度为60℃。
在一可选的实施例中，所述换热器输出的热气温度为20℃。
在一可选的实施例中，所述换热器为多个，布设于所述井口房的四周。
在一可选的实施例中，所述井口房包括前门和后门，所述前门和所述后门的顶部均装设有所述热风幕。
为实现上述目的，本发明还提供如下的技术方案：
一种矿山副井井口防冻方法，用于矿山，所述矿山中的主井和副井相互连通，所述副井向所述主井供气，包括以下步骤：
封闭所述副井的井口于一房屋内；
所述房屋的空气入口通过换热器加热，该换热器的热源为地热水；
所述房屋的房门通过热风幕阻挡空气交换，使得所述房屋内形成负压，以将经所述换热器加热的空气输入所述井口内。
在一可选的实施例中，所述地热水通过一级以上热交换后进入所述换热器。
在一可选的实施例中，进入所述换热器中使用的地热水温度为60℃。
在一可选的实施例中，所述换热器输出的热气温度为20℃。
本发明的有益效果在于，本发明与现有技术相比，本发明中采用地热水作为热源，无需燃煤，节能环保，本发明中采用换热器提供热气，并在井口房中实现负压，保证通过副井提供热气，防止烫伤，安全可靠，本发明可提高安全性的同时，节约大量资源，降低采煤成本，不但环保而且具有极高的经济价值。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的矿山副井井口防冻系统的结构示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
我国中东部大部分矿井进入深部开采后具有丰富的矿山地热资源，可以取代燃煤锅炉实现地面供热。但是地热系统所产出的热水水温只有60℃，直接按照已有方法供热不能保证井口不结冰，不能满足防冻供热的要求。因此，本发明主要目的就是实现利用矿山地热能进行井口防冻供热，从而实现井口供热高效安全。
通常矿山结构均包括主井和副井，副井连通主井，用于作为行人和下料的主要通道，并且作为入风的通道，非常重要。如何利用地热对副井井口进行防冻设置，将通过以下实施例做展开说明。
本发明的矿山副井井口防冻系统的结构如图1所示。在该井口4处设置一个井口房1，该井口房1将该井口4容纳封闭于其中，已与外界隔离。井口房1的具体形式不限，可以是矩形、圆形或者其他形状，通常如图中所示为一长方形。井口房1的屋顶可进一步设置为透明屋顶，以便利用阳光对井口房1内进行加热。
在本实施例中，该井口房1在短边方向上设置前门11和后门12，以减少房门对井口房1整体封闭性的影响。在前门11和后门12的顶部都装有热风幕3，该热风幕3能够阻挡新鲜风流从前门11和后门12进入到井口房1之内，从而阻挡风流通过该前门11和后门12进行热交换，提高井口房1的封闭性，并保证其中温度。当然，在前门11和后门12也可设置必要的挡被等，并提高房门本身的密闭性。除此之外，该井口房1也可仅设置前门11，同时在前门11上设置热风幕3。前门11的数量可为一个，也可根据需要设置为两个甚至更多个。
在该井口房1的长边方向上设置多个通口，通常两边对称设置，在本实施例中为两边中每边3个，共6个，当然，也可以在井口房1的前门11和后门12的上方设置通口，从而使通口遍布井口房1的四周。在每个通口上都安装换热器2，以使通过该通口进入井口房1内的空气均是经过该换热器2加热的。该换热器2为水气热交换，进入的是热水，经过热交换后变成凉水排出，而进入的气体是室外冷空气，经过热交换后变成热气进入井口房1内。在每个通口上可以设置多个换热器2，这些换热器2彼此交错，以便更好地与通过通口的空气接触。换热器2的具体结构并非本发明的重点，在此不再进行详细说明。
换热器2的热源是使用井下的地热水，通常地热水通过一级以上热交换后进入换热器2中，根据其所处深度决定，可以是两级、三级热交换。本实施例中，进入换热器2的地热水温度为60℃左右，经过换热器2加热后输出的热气温度为20℃左右，温度较为适宜，且不会发生烫伤等问题。
通常，在主井处设置有风机，促使空气流动，而此时由于井口房1的密封性，使得副井井口4对井口房1形成负压，而该负压的存在，使得空气只能通过换热器2加热后进入井口房1内，并在风机作用下进一步进入井口4内。由于进入井口4的为暖风，因此可以保证安全性，而且由于井口房1的封闭性，可以避免冷风进入井口1内，因此可以完全保证副井井口4的防冻。最为重要的是，本发明采用地热水作为热源，避免燃烧煤炭，不但可以提高环保水平，而且能够大大节能、降低采矿成本，具有极高的经济性，有巨大的市场价值，每年可为矿井节省燃煤数千吨，由于本发明避免了现有技术通过高温蒸汽对井口加热的方法，还可以避免高温蒸汽在井口凝结成水流的现象以及蒸汽烫伤人的隐患，节省了用水量，并进一步提高了矿井的安全性。进一步而言，本发明通过设置换热器，使得空气进入到井口房时，已经被加热，如此一来能够保证整个井口房内的温度场均匀，避免了有的现有技术条件下井口房有的地方温度高，有的地方温度低甚至是零度以下的问题，改善了作业环境，彻底解决了矿井防冻问题。
下面再以典型的矿井为例来说明本发明的效果。徐州张双楼煤矿某矿井副井井口冬季进风量为5410立方米每分，冬季室外空气温度最低可到-10℃，原来供热方式中热媒采用0.3MPa的蒸汽，蒸汽温度130℃，温度场分布极不均匀，整体供热不好，每年消耗煤矿4200吨。如果采用本发明的防冻系统，则可以节省燃煤4200吨，减排二氧化碳11004吨，减排二氧化硫48吨。
虽然本实施方式是以煤矿为例进行说明，但是，本发明的井口防冻系统也可用于其他任何种类的矿井，如铜矿、铁矿、铝矿、金矿等。
另外，本发明还提供一种矿山副井井口防冻方法，用于矿山，所述矿山中的主井和副井相互连通，所述副井向所述主井供气，包括以下步骤：
封闭所述副井的井口于一房屋内；
所述房屋的空气入口通过换热器加热，该换热器的热源为地热水；
所述房屋的房门通过热风幕阻挡空气交换，使得所述房屋内形成负压，以将经所述换热器加热的空气输入所述井口内。
同样地，如同上述的矿山副井井口防冻系统的结构，其中的地热水通过一级以上热交换后进入换热器，进入换热器中使用的地热水温度为60℃左右，换热器输出的热气温度为20℃左右。
本发明的上述方法可以使用本发明上述的系统的结构，在此不再一一赘述。
本发明的技术方案已由可选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种矿山副井井口防冻系统，用于矿山，所述矿山包括相互连通的主井和副井，所述主井设置有风机，所述副井在所述风机作用下向所述主井供气，其特征在于，所述系统包括井口房、换热器和热风幕，所述井口房设置于所述副井的井口，并将所述井口封闭于所述井口房内，所述换热器使用所述主井中的地热水作为热源进行热交换，所述热风幕设置于所述井口房的房门顶部，形成阻挡房门进行空气交换的风幕，所述井口房形成封闭状态，在所述风机作用下形成负压，通过所述换热器的入口，向所述井口内输入热风。
2.如权利要求1所述的矿山副井井口防冻系统，其特征在于，所述地热水通过一级以上热交换后进入所述换热器。
3.如权利要求1或2所述的矿山副井井口防冻系统，其特征在于，进入所述换热器的地热水温度为60℃。
4.如权利要求3所述的矿山副井井口防冻系统，其特征在于，所述换热器输出的热气温度为20℃。
5.如权利要求1所述的矿山副井井口防冻系统，其特征在于，所述换热器为多个，布设于所述井口房的四周。
6.如权利要求5所述的矿山副井井口防冻系统，其特征在于，所述井口房包括前门和后门，所述前门和所述后门的顶部均装设有所述热风幕。
7.一种矿山副井井口防冻方法，用于矿山，所述矿山中的主井和副井相互连通，所述副井向所述主井供气，其特征在于，包括以下步骤：
封闭所述副井的井口于一房屋内；
所述房屋的空气入口通过换热器加热，该换热器的热源为地热水；
所述房屋的房门通过热风幕阻挡空气交换，使得所述房屋内形成负压，以将经所述换热器加热的空气输入所述井口内。
8.如权利要求7所述的矿山副井井口防冻方法，其特征在于，所述地热水通过一级以上热交换后进入所述换热器。
9.如权利要求7或8所述的矿山副井井口防冻方法，其特征在于，进入所述换热器中使用的地热水温度为60℃。
10.如权利要求9所述的矿山副井井口防冻方法，其特征在于，所述换热器输出的热气温度为20℃。
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