礦山副井井口防凍系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦山副井井口防凍系統(tǒng)和方法，用于礦山，礦山包括相互連通的主井和副井，主井設(shè)置有風機，副井在風機作用下向主井供氣，礦山副井井口防凍系統(tǒng)包括井口房、換熱器和熱風幕，井口房設(shè)置于副井的井口，并將井口封閉于井口房內(nèi)，換熱器使用主井中的地熱水作為熱源進行熱交換，熱風幕設(shè)置于井口房的房門頂部，形成阻擋房門進行空氣交換的風幕，井口房形成封閉狀態(tài)，在風機作用下形成負壓，通過換熱器的入口，向井口內(nèi)輸入熱風。本發(fā)明中采用地熱水作為熱源，無需燃煤，節(jié)能環(huán)保，本發(fā)明中采用換熱器提供熱氣，并在井口房中實現(xiàn)負壓，保證通過副井提供熱氣，防止燙傷，安全可靠。
【專利說明】
礦山副井井口防凍系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及礦山防凍，尤其與礦山副井井口防凍系統(tǒng)以及礦山副井井口防凍方法有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，能源需求量越來越大，而煤炭作為我國一次能源消費的主體，需求量尤其大。2009年我國原煤消耗量30.5億噸，占一次性能源的68%。因此煤炭礦井安全工作一直是我國全國安全工作的重中之重。礦山中通常包括主井和副井，副井作為行人和下料的主要通道在煤礦的安全性中至關(guān)重要。冬季我國北方大部分礦井井口會由于寒冷而在井口內(nèi)形成冰遛，這對井底工人造成嚴重的生命威脅，因此我國北部和中西部的大部分副井冬季需采取防凍措施，防止井筒出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》(6850215-94)規(guī)定:“當采暖室外計算溫度等于或低于-4°(:地區(qū)的進風立井、等于或低于-5°C地區(qū)的進風斜井和等于或低于-6 °C地區(qū)的進風平硐，當有淋幫水、排水管和排水溝時，應(yīng)設(shè)置空氣加熱設(shè)備”。
[0003]當前的井口防凍主要通過燃煤鍋爐生產(chǎn)蒸汽，將蒸汽直接輸送至井口對入風井下預(yù)加熱。由于井口供熱具有開放性、無噪音、負荷大等特點，因此采用蒸汽的井口防凍供熱極易造成能源浪費，以徐州地區(qū)為例，一個年產(chǎn)量250萬t的礦井僅僅井口防凍供熱一項一個采暖季就需消耗煤炭7000t以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的為提供一種節(jié)能環(huán)保且安全可靠的礦山副井井口防凍系統(tǒng)和礦山副井井口防凍方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種礦山副井井口防凍系統(tǒng)，用于礦山，所述礦山包括相互連通的主井和副井，所述主井設(shè)置有風機，所述副井在所述風機作用下向所述主井供氣，所述系統(tǒng)包括井口房、換熱器和熱風幕，所述井口房設(shè)置于所述副井的井口，并將所述井口封閉于所述井口房內(nèi)，所述換熱器使用所述主井中的地熱水作為熱源進行熱交換，所述熱風幕設(shè)置于所述井口房的房門頂部，形成阻擋房門進行空氣交換的風幕，所述井口房形成封閉狀態(tài)，在所述風機作用下形成負壓，通過所述換熱器的入口，向所述井口內(nèi)輸入熱風。
[0007]在一可選的實施例中，所述地熱水通過一級以上熱交換后進入所述換熱器。
[0008]在一可選的實施例中，進入所述換熱器的地熱水溫度為60°C。
[0009]在一可選的實施例中，所述換熱器輸出的熱氣溫度為20°C。
[0010]在一可選的實施例中，所述換熱器為多個，布設(shè)于所述井口房的四周。
[0011]在一可選的實施例中，所述井口房包括前門和后門，所述前門和所述后門的頂部均裝設(shè)有所述熱風幕。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下的技術(shù)方案:
[0013]一種礦山副井井口防凍方法，用于礦山，所述礦山中的主井和副井相互連通，所述副井向所述主井供氣，包括以下步驟:
[0014]封閉所述副井的井口于一房屋內(nèi)；
[0015]所述房屋的空氣入口通過換熱器加熱，該換熱器的熱源為地熱水；
[0016]所述房屋的房門通過熱風幕阻擋空氣交換，使得所述房屋內(nèi)形成負壓，以將經(jīng)所述換熱器加熱的空氣輸入所述井口內(nèi)。
[0017]在一可選的實施例中，所述地熱水通過一級以上熱交換后進入所述換熱器。
[0018]在一可選的實施例中，進入所述換熱器中使用的地熱水溫度為60°C。
[0019]在一可選的實施例中，所述換熱器輸出的熱氣溫度為20°C。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中采用地熱水作為熱源，無需燃煤，節(jié)能環(huán)保，本發(fā)明中采用換熱器提供熱氣，并在井口房中實現(xiàn)負壓，保證通過副井提供熱氣，防止燙傷，安全可靠，本發(fā)明可提高安全性的同時，節(jié)約大量資源，降低采煤成本，不但環(huán)保而且具有極高的經(jīng)濟價值。
【附圖說明】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明:
[0022]圖1為本發(fā)明的礦山副井井口防凍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0024]我國中東部大部分礦井進入深部開采后具有豐富的礦山地熱資源，可以取代燃煤鍋爐實現(xiàn)地面供熱。但是地熱系統(tǒng)所產(chǎn)出的熱水水溫只有60°C，直接按照已有方法供熱不能保證井口不結(jié)冰，不能滿足防凍供熱的要求。因此，本發(fā)明主要目的就是實現(xiàn)利用礦山地熱能進行井口防凍供熱，從而實現(xiàn)井口供熱高效安全。
[0025]通常礦山結(jié)構(gòu)均包括主井和副井，副井連通主井，用于作為行人和下料的主要通道，并且作為入風的通道，非常重要。如何利用地熱對副井井口進行防凍設(shè)置，將通過以下實施例做展開說明。
[0026]本發(fā)明的礦山副井井口防凍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該井口4處設(shè)置一個井口房I，該井口房I將該井口4容納封閉于其中，已與外界隔離。井口房I的具體形式不限，可以是矩形、圓形或者其他形狀，通常如圖中所示為一長方形。井口房I的屋頂可進一步設(shè)置為透明屋頂，以便利用陽光對井口房I內(nèi)進行加熱。
[0027]在本實施例中，該井口房I在短邊方向上設(shè)置前門11和后門12，以減少房門對井口房I整體封閉性的影響。在前門11和后門12的頂部都裝有熱風幕3，該熱風幕3能夠阻擋新鮮風流從前門11和后門12進入到井口房I之內(nèi)，從而阻擋風流通過該前門11和后門12進行熱交換，提高井口房I的封閉性，并保證其中溫度。當然，在前門11和后門12也可設(shè)置必要的擋被等，并提高房門本身的密閉性。除此之外，該井口房I也可僅設(shè)置前門11，同時在前門11上設(shè)置熱風幕3。前門11的數(shù)量可為一個，也可根據(jù)需要設(shè)置為兩個甚至更多個。
[0028]在該井口房I的長邊方向上設(shè)置多個通口，通常兩邊對稱設(shè)置，在本實施例中為兩邊中每邊3個，共6個，當然，也可以在井口房I的前門11和后門12的上方設(shè)置通口，從而使通口遍布井口房I的四周。在每個通口上都安裝換熱器2，以使通過該通口進入井口房I內(nèi)的空氣均是經(jīng)過該換熱器2加熱的。該換熱器2為水氣熱交換，進入的是熱水，經(jīng)過熱交換后變成涼水排出，而進入的氣體是室外冷空氣，經(jīng)過熱交換后變成熱氣進入井口房I內(nèi)。在每個通口上可以設(shè)置多個換熱器2，這些換熱器2彼此交錯，以便更好地與通過通口的空氣接觸。換熱器2的具體結(jié)構(gòu)并非本發(fā)明的重點，在此不再進行詳細說明。
[0029]換熱器2的熱源是使用井下的地熱水，通常地熱水通過一級以上熱交換后進入換熱器2中，根據(jù)其所處深度決定，可以是兩級、三級熱交換。本實施例中，進入換熱器2的地熱水溫度為60 °C左右，經(jīng)過換熱器2加熱后輸出的熱氣溫度為20 °C左右，溫度較為適宜，且不會發(fā)生燙傷等問題。
[0030]通常，在主井處設(shè)置有風機，促使空氣流動，而此時由于井口房I的密封性，使得副井井口 4對井口房I形成負壓，而該負壓的存在，使得空氣只能通過換熱器2加熱后進入井口房I內(nèi)，并在風機作用下進一步進入井口4內(nèi)。由于進入井口4的為暖風，因此可以保證安全性，而且由于井口房I的封閉性，可以避免冷風進入井口 I內(nèi)，因此可以完全保證副井井口 4的防凍。最為重要的是，本發(fā)明采用地熱水作為熱源，避免燃燒煤炭，不但可以提高環(huán)保水平，而且能夠大大節(jié)能、降低采礦成本，具有極高的經(jīng)濟性，有巨大的市場價值，每年可為礦井節(jié)省燃煤數(shù)千噸，由于本發(fā)明避免了現(xiàn)有技術(shù)通過高溫蒸汽對井口加熱的方法，還可以避免高溫蒸汽在井口凝結(jié)成水流的現(xiàn)象以及蒸汽燙傷人的隱患，節(jié)省了用水量，并進一步提高了礦井的安全性。進一步而言，本發(fā)明通過設(shè)置換熱器，使得空氣進入到井口房時，已經(jīng)被加熱，如此一來能夠保證整個井口房內(nèi)的溫度場均勻，避免了有的現(xiàn)有技術(shù)條件下井口房有的地方溫度高，有的地方溫度低甚至是零度以下的問題，改善了作業(yè)環(huán)境，徹底解決了礦井防凍問題。
[0031]下面再以典型的礦井為例來說明本發(fā)明的效果。徐州張雙樓煤礦某礦井副井井口冬季進風量為5410立方米每分，冬季室外空氣溫度最低可到-10°C，原來供熱方式中熱媒采用0.3MPa的蒸汽，蒸汽溫度130°C，溫度場分布極不均勻，整體供熱不好，每年消耗煤礦4200噸。如果采用本發(fā)明的防凍系統(tǒng)，則可以節(jié)省燃煤4200噸，減排二氧化碳11004噸，減排二氧化硫48噸。
[0032]雖然本實施方式是以煤礦為例進行說明，但是，本發(fā)明的井口防凍系統(tǒng)也可用于其他任何種類的礦井，如銅礦、鐵礦、鋁礦、金礦等。
[0033]另外，本發(fā)明還提供一種礦山副井井口防凍方法，用于礦山，所述礦山中的主井和副井相互連通，所述副井向所述主井供氣，包括以下步驟:
[0034]封閉所述副井的井口于一房屋內(nèi)；
[0035]所述房屋的空氣入口通過換熱器加熱，該換熱器的熱源為地熱水；
[0036]所述房屋的房門通過熱風幕阻擋空氣交換，使得所述房屋內(nèi)形成負壓，以將經(jīng)所述換熱器加熱的空氣輸入所述井口內(nèi)。
[0037]同樣地，如同上述的礦山副井井口防凍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中的地熱水通過一級以上熱交換后進入換熱器，進入換熱器中使用的地熱水溫度為60°C左右，換熱器輸出的熱氣溫度為20°C左右。
[0038]本發(fā)明的上述方法可以使用本發(fā)明上述的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在此不再一一贅述。
[0039]本發(fā)明的技術(shù)方案已由可選實施例揭示如上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當意識到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種礦山副井井口防凍系統(tǒng)，用于礦山，所述礦山包括相互連通的主井和副井，所述主井設(shè)置有風機，所述副井在所述風機作用下向所述主井供氣，其特征在于，所述系統(tǒng)包括井口房、換熱器和熱風幕，所述井口房設(shè)置于所述副井的井口，并將所述井口封閉于所述井口房內(nèi)，所述換熱器使用所述主井中的地熱水作為熱源進行熱交換，所述熱風幕設(shè)置于所述井口房的房門頂部，形成阻擋房門進行空氣交換的風幕，所述井口房形成封閉狀態(tài)，在所述風機作用下形成負壓，通過所述換熱器的入口，向所述井口內(nèi)輸入熱風。2.如權(quán)利要求1所述的礦山副井井口防凍系統(tǒng)，其特征在于，所述地熱水通過一級以上熱交換后進入所述換熱器。3.如權(quán)利要求1或2所述的礦山副井井口防凍系統(tǒng)，其特征在于，進入所述換熱器的地熱水溫度為60 °C。4.如權(quán)利要求3所述的礦山副井井口防凍系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器輸出的熱氣溫度為20°C。5.如權(quán)利要求1所述的礦山副井井口防凍系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器為多個，布設(shè)于所述井口房的四周。6.如權(quán)利要求5所述的礦山副井井口防凍系統(tǒng)，其特征在于，所述井口房包括前門和后門，所述前門和所述后門的頂部均裝設(shè)有所述熱風幕。7.—種礦山副井井口防凍方法，用于礦山，所述礦山中的主井和副井相互連通，所述副井向所述主井供氣，其特征在于，包括以下步驟: 封閉所述副井的井口于一房屋內(nèi)； 所述房屋的空氣入口通過換熱器加熱，該換熱器的熱源為地熱水； 所述房屋的房門通過熱風幕阻擋空氣交換，使得所述房屋內(nèi)形成負壓，以將經(jīng)所述換熱器加熱的空氣輸入所述井口內(nèi)。8.如權(quán)利要求7所述的礦山副井井口防凍方法，其特征在于，所述地熱水通過一級以上熱交換后進入所述換熱器。9.如權(quán)利要求7或8所述的礦山副井井口防凍方法，其特征在于，進入所述換熱器中使用的地熱水溫度為60°C。10.如權(quán)利要求9所述的礦山副井井口防凍方法，其特征在于，所述換熱器輸出的熱氣溫度為20°C。
【文檔編號】E21F1/00GK105909297SQ201610392859
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】郭平業(yè), 何滿潮
【申請人】何滿潮