CN113550779A - 一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，包括以下步骤：在进风井和出风井的井口处一侧均搭设钢结构暖棚进行包封，钢结构暖棚的外部四周搭设保温墙，钢结构暖棚的顶棚搭设保温板，并覆盖棚布进行密封；进风井一侧的钢结构暖棚的内部设置有环境传感器模组、预热机组、风机组和再热机组和计算机。本发明通过采用获取外部环境下信息，结合矿井内部环境信息后自行选择通风方式，可避免开启过多设备，起到节约资源的作用，即满足了矿井通风，同时解决了井筒冰冻的问题，且在困难通风期间，由于制热效率过高，在出风井处可对余热进行充分利用，对建设绿色矿山起到积极作用。
Description
技术领域
本发明涉及进风井筒防冻领域，特别涉及一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法。
背景技术
地下矿山进风井筒主要包括副井和进风井，在高海拔、寒冷地区的矿山，80％左右的地下矿山的进风井筒发生冻井灾害。地表寒冷低温空气沿进风井筒进入，遇到进风井筒低温岩温的降温冷却作用，冷空气在进风井筒壁面、井筒内电缆、管道等设备上冷凝结冰，严重影响了井筒内设备的正常运行，造成设备损伤，更重要的是受气温昼夜温差变化大(变化可达10℃以上)，晚上气温剧降，进风井筒内结冰速度加块，白天地表气温升高冰块又开始融化。壁面冰块状物融化脱落，形成高空坠落打击伤人，情况严重可能导致冰锥形状冰块砸人致死。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，包括以下步骤：
A、在进风井和出风井的井口处一侧均搭设钢结构暖棚进行包封，钢结构暖棚的外部四周搭设保温墙，钢结构暖棚的顶棚搭设保温板，并覆盖棚布进行密封；
B、进风井一侧的钢结构暖棚的内部设置有环境传感器模组、预热机组、风机组和再热机组和计算机；
C、在出风井的井口顶端搭设排气管，在排气管一侧连通分支管，分支管延伸至出风井一侧的钢结构暖棚内部，分支管的进口处安装有进风扇，同时在分支管的末端顶部安装有喷淋器，喷淋器的底部设置蓄水箱，蓄水箱的出水口连接循环水箱，循环水箱的一侧连通有热循环机组；
D、在矿井内部的前部回风巷内设置有环境传感器模组、辅助进风扇和风门，在矿井内部的尾部回风巷内部设置环境传感器模组、调节风窗；
E、由计算机接收环境传感器模组采集的数据，选择通风方式，调控预热机组、风机组、再热机组、进风扇、喷淋器、热循环机组、辅助进风扇、风门和调节风窗实现地下矿山进风筒的防冻。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通风方式由计算机联网后获取当地的当天的天气情况，同时结合钢结构暖棚、前部回风巷和尾部回风巷的环境传感器模组采集到的环境信息后制定，分为自然通风、补偿通风和困难通风；
自然通风：前部回风巷的风量与尾部回风巷的风量差在20m3/s以上的区间，前部回风巷和尾部回风巷内环境温度均在℃以上，则无需人工通风，打开风门和调节风窗即可，同时进风井和出风井外部开口处保持开敞通风；
补偿通风：前部回风巷的进风量大于尾部回风巷的进风量，外部气温、前部回风巷和尾部回风巷内环境温度均在-5℃—2℃的区间，则打开风机组、再热机组和辅助进风扇，风门和调节风窗均打开一半，空气由风机组吹向再热机组进行加热至25℃以上，保证热空气进入矿井下后与冷空气混合后温度在2℃以上，热空气依次经过前部回风巷和尾部回风巷，最终从出风井排出，保证矿井下空气始终处于凝结点之上即可；
困难通风：前部回风巷的进风量大于尾部回风巷的进风量，外部气温、前部回风巷和尾部回风巷内环境温度均在-5℃以下，则打开预热机组、风机组、再热机组、辅助进风扇、风门、进风扇、喷淋器和热循环机组，调节风窗关闭至有微量风可通过即可，冷空气首先预热机组进行预热至30°，之后由风机组送至再热机组，使最终出风口的温度达到55℃以上，热空气在矿井内流通后从出风井排出仍带有部分余温，通过热循环机组对余热进行回收利用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述环境传感器模组包括风速传感器、温度传感器，所述预热机组和再热机组与风机组之间采用铁片风道进行连接，且外部套接保温棉，所述再热机组与进风井之间连接的热风管道之间设置有消音器，且在末端出风口处安装安全防火门。
作为本发明的一种优选技术方案，所述热循环机组包括循环水泵、蒸发器、冷凝器、压缩机和制冷机组成，并与循环水箱相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述循环水箱与热循环机组连接的水管外部包裹有防寒海绵，并涂覆沥青。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过采用获取外部环境下信息，结合矿井内部环境信息后自行选择通风方式，可避免开启过多设备，起到节约资源的作用，即满足了矿井通风，同时解决了井筒冰冻的问题，且在困难通风期间，由于制热效率过高，在出风井处可对余热进行充分利用，对建设绿色矿山起到积极作用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体布置结构示意图；
图中：1、进风井；2、出风井；3、钢结构暖棚；4、保温墙；5、保温板；6、环境传感器模组；7、预热机组；8、风机组；9、再热机组；10、计算机；11、排气管；12、分支管；13、进风扇；14、喷淋器；15、蓄水箱；16、循环水箱；17、热循环机组；18、前部回风巷；19、辅助进风扇；20、风门；21、尾部回风巷；22、调节风窗。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，包括以下步骤：
A、在进风井1和出风井2的井口处一侧均搭设钢结构暖棚3进行包封，钢结构暖棚3的外部四周搭设保温墙4，钢结构暖棚3的顶棚搭设保温板5，并覆盖棚布进行密封；
B、进风井1一侧的钢结构暖棚3的内部设置有环境传感器模组6、预热机组7、风机组8和再热机组9和计算机10；
C、在出风井2的井口顶端搭设排气管11，在排气管11一侧连通分支管12，分支管12延伸至出风井2一侧的钢结构暖棚3内部，分支管12的进口处安装有进风扇13，同时在分支管12的末端顶部安装有喷淋器14，喷淋器14的底部设置蓄水箱15，蓄水箱15的出水口连接循环水箱16，循环水箱16的一侧连通有热循环机组17；
D、在矿井内部的前部回风巷18内设置有环境传感器模组6、辅助进风扇19和风门20，在矿井内部的尾部回风巷21内部设置环境传感器模组6、调节风窗22；
E、由计算机10接收环境传感器模组6采集的数据，选择通风方式，调控预热机组7、风机组8、再热机组9、进风扇13、喷淋器14、热循环机组17、辅助进风扇19、风门20和调节风窗22实现地下矿山进风筒的防冻。
进一步的，通风方式由计算机10联网后获取当地的当天的天气情况，同时结合钢结构暖棚3、前部回风巷18和尾部回风巷21的环境传感器模组6采集到的环境信息后制定，分为自然通风、补偿通风和困难通风，同时计算机在获取当天气候变换后，可事先进行对矿井内进行预热通风，避免在恶劣天气下气温突然变换，导致进风井筒内产生冰冻情况，同时进一步保证矿井下工作人员的安全性；
自然通风：前部回风巷18的风量与尾部回风巷21的风量差在20m3/s以上的区间，前部回风巷18和尾部回风巷21内环境温度均在2℃以上，则无需人工通风，打开风门20和调节风窗22即可，同时进风井1和出风井2外部开口处保持开敞通风；
补偿通风：前部回风巷18的进风量大于尾部回风巷21的进风量，外部气温、前部回风巷18和尾部回风巷21内环境温度均在-5℃—2℃的区间，则打开风机组8、再热机组9和辅助进风扇19，风门20和调节风窗22均打开一半，空气由风机组8吹向再热机组9进行加热至25℃以上，保证热空气进入矿井下后与冷空气混合后温度在2℃以上，热空气依次经过前部回风巷18和尾部回风巷21，最终从出风井2排出，保证矿井下空气始终处于凝结点之上即可；
困难通风：前部回风巷18的进风量大于尾部回风巷21的进风量，外部气温、前部回风巷18和尾部回风巷21内环境温度均在-5℃以下，则打开预热机组7、风机组8、再热机组9、辅助进风扇19、风门20、进风扇13、喷淋器14和热循环机组17，调节风窗22关闭至有微量风可通过即可，冷空气首先预热机组7进行预热至30°，之后由风机组8送至再热机组9，使最终出风口的温度达到55℃以上，热空气在矿井内流通后从出风井2排出仍带有部分余温，排气管11内的热空气由进风扇13导入分支管12内，在末端通过喷淋器14进行喷淋吸热，吸热过后的水落入蓄水箱15，之后依次经过循环水箱16和热循环机组17，通过热循环机组对余热进行回收利用。
环境传感器模组6包括风速传感器、温度传感器，预热机组7和再热机组9与风机组8之间采用铁片风道进行连接，且外部套接保温棉，再热机组9与进风井1之间连接的热风管道之间设置有消音器，且在末端出风口处安装安全防火门。
热循环机组17包括循环水泵、蒸发器、冷凝器、压缩机和制冷机组成，并与循环水箱16相连接，制冷机利用泠凝器放出的热量加热水温，膨胀阀流出的低温制冷液进入蒸发器，制冷液吸收循环水箱16内部低温热能呈现低温低压的蒸汽状态，而降温过后的低温水通过循环水泵回到循环水箱内部，进行重新热交换获得热能，而低温低压的制冷液蒸汽通过压缩机将压缩后，形成高温高压的蒸汽状态进入冷凝器当中，同时所发出的热量被暖棚内供水用的水箱吸收，将水箱内水温升高后通过热循环水泵回到循环水箱16内，从而实现整体热循环。
循环水箱16与热循环机组17连接的水管外部包裹有防寒海绵，并涂覆沥青，避免环境过低造成水管内部水结冰而无法正常使用。
本发明通过采用获取外部环境下信息，结合矿井内部环境信息后自行选择通风方式，可避免开启过多设备，起到节约资源的作用，即满足了矿井通风，同时解决了井筒冰冻的问题，且在困难通风期间，由于制热效率过高，在出风井处可对余热进行充分利用，对建设绿色矿山起到积极作用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在进风井(1)和出风井(2)的井口处一侧均搭设钢结构暖棚(3)进行包封，钢结构暖棚(3)的外部四周搭设保温墙(4)，钢结构暖棚(3)的顶棚搭设保温板(5)，并覆盖棚布进行密封；
B、进风井(1)一侧的钢结构暖棚(3)的内部设置有环境传感器模组(6)、预热机组(7)、风机组(8)和再热机组(9)和计算机(10)；
C、在出风井(2)的井口顶端搭设排气管(11)，在排气管(11)一侧连通分支管(12)，分支管(12)延伸至出风井(2)一侧的钢结构暖棚(3)内部，分支管(12)的进口处安装有进风扇(13)，同时在分支管(12)的末端顶部安装有喷淋器(14)，喷淋器(14)的底部设置蓄水箱(15)，蓄水箱(15)的出水口连接循环水箱(16)，循环水箱(16)的一侧连通有热循环机组(17)；
D、在矿井内部的前部回风巷(18)内设置有环境传感器模组(6)、辅助进风扇(19)和风门(20)，在矿井内部的尾部回风巷(21)内部设置环境传感器模组(6)、调节风窗(22)；
E、由计算机(10)接收环境传感器模组(6)采集的数据，选择通风方式，调控预热机组(7)、风机组(8)、再热机组(9)、进风扇(13)、喷淋器(14)、热循环机组(17)、辅助进风扇(19)、风门(20)和调节风窗(22)实现地下矿山进风筒的防冻。
2.根据权利要求1所述的一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，其特征在于，所述通风方式由计算机(10)联网后获取当地的当天的天气情况，同时结合钢结构暖棚(3)、前部回风巷(18)和尾部回风巷(21)的环境传感器模组(6)采集到的环境信息后制定，分为自然通风、补偿通风和困难通风；
自然通风：前部回风巷(18)的风量与尾部回风巷(21)的风量差在20m3/s以上的区间，前部回风巷(18)和尾部回风巷(21)内环境温度均在2℃以上，则无需人工通风，打开风门(20)和调节风窗(22)即可，同时进风井(1)和出风井(2)外部开口处保持开敞通风；
补偿通风：前部回风巷(18)的进风量大于尾部回风巷(21)的进风量，外部气温、前部回风巷(18)和尾部回风巷(21)内环境温度均在-5℃—2℃的区间，则打开风机组(8)、再热机组(9)和辅助进风扇(19)，风门(20)和调节风窗(22)均打开一半，空气由风机组(8)吹向再热机组(9)进行加热至25℃以上，保证热空气进入矿井下后与冷空气混合后温度在2℃以上，热空气依次经过前部回风巷(18)和尾部回风巷(21)，最终从出风井(2)排出，保证矿井下空气始终处于凝结点之上即可；
困难通风：前部回风巷(18)的进风量大于尾部回风巷(21)的进风量，外部气温、前部回风巷(18)和尾部回风巷(21)内环境温度均在-5℃以下，则打开预热机组(7)、风机组(8)、再热机组(9)、辅助进风扇(19)、风门(20)、进风扇(13)、喷淋器(14)和热循环机组(17)，调节风窗(22)关闭至有微量风可通过即可，冷空气首先预热机组(7)进行预热至30°，之后由风机组(8)送至再热机组(9)，使最终出风口的温度达到55℃以上，热空气在矿井内流通后从出风井(2)排出仍带有部分余温，通过热循环机组对余热进行回收利用。
3.根据权利要求1所述的一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，其特征在于，所述环境传感器模组(6)包括风速传感器、温度传感器，所述预热机组(7)和再热机组(9)与风机组(8)之间采用铁片风道进行连接，且外部套接保温棉，所述再热机组(9)与进风井(1)之间连接的热风管道之间设置有消音器，且在末端出风口处安装安全防火门。
4.根据权利要求1所述的一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，其特征在于，所述热循环机组(17)包括循环水泵、蒸发器、冷凝器、压缩机和制冷机组成，并与循环水箱(16)相连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻方法，其特征在于，所述循环水箱(16)与热循环机组(17)连接的水管外部包裹有防寒海绵，并涂覆沥青。
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