[发明专利]一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻系统

说明书

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系统，是由预热机组(15)、空气幕机组(18)、环形射流风口(19)、风机装置、风门、传感器、PLC控制系统(14)组合构成；预热机组(15)布置在进风井(2)之井口地表，空气幕机组(18)布置在副井(1)之井口地表；环形射流风口(19)布置在副井(1)的井筒内；PLC控制系统(14)与各传感器连接，接收各传感器所采集的数据，并调节控制预热机组(15)、空气幕机组(18)、风机、风门的运行。本发明可以根据高寒地区地下矿山昼夜温差变化导致通风系统风流方向变化特性，实现进风井筒的分昼夜时段的正常通风和反风状态防冻。

技术领域

本发明属于矿山通风环保技术领域，具体涉及一种解决高寒地区矿山进风井筒冻井问题的系统，特别适用于通风系统通过进风井、副井进风的进风井筒防冻。

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。因此，进风井筒冻井问题成为高寒地区地下矿山的重大安全隐患。

针对进风井筒冻井问题，传统技术是采用预热空气，分别在进风井筒地表设置加热装置，将部分地表冷空气预热后和冷空气混合，然后一同送入进风井筒。单纯地从防冻目的而不考虑经济成本是完全可以解决进风井筒的冻井问题的。但实际运行中，不难发现，分别在进风井、副井等进风井筒地表安装预热机组系，所处理的风量大、耗能大，尤其是对于副井地表的预热，副井处于工业场地，其预热机组安装位置受限，受副井内原有管道、电缆及提升设备的影响，存在供热风管安装空间不够。若采用直灌式(无供热风管)，不仅存在送风温度过高或送风风速过大影响上下井人员舒适感问题，而且因为混合热空气与井筒壁面沿途发生热湿交换，空气温度呈逐渐降低的趋势，使得下井人员从相对热环境变化到冷环境，而上井的人员从相对冷环境逐渐变化到热环境，上下井人员处于极不稳定的受限空间，加之空气潮湿，严重影响了上下井人员的职业卫生健康。

另外，高寒地区一般日变化温度较大，存在进风井筒反风现象，即进风井筒白天进风，晚上出风，而反风风流相对高于地表，若将该反风热量合理有效利用，显然可显著减少副井预热防冻能耗，或直接利用反风流蕴含的热量加热井筒壁面，防止进风井筒结冰，将大大降低预热机组能耗。

发明内容

本发明的目的，就是针对高寒地区地下矿山副井、进风井的进风井筒在冬季存在的冻井灾害问题，以及现有技术方案存在着预热防冻能耗大、副井地表及井筒内安装空间位置受限、输送热空气过程影响人员热舒适、影响职业健康安全等技术问题以及反风流蕴含的可资利用热量潜能，而提供一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻系统，该系统可以根据高寒地区地下矿山昼夜温差变化导致通风系统风流方向变化特性，实现进风井筒的分昼夜时段的正常通风和反风状态防冻。

为实现本发明的上述目的，本发明一种用于高寒地区地下矿山进风井筒的防冻系统采用以下技术方案：