浅谈矿井井筒防冻设计
矿井井筒防冻设计
工作探索矿井井#$冻设计李春香(天地科技股份有限公司，北京100013)摘要：在研究中，针对全风压通风矿井在冬季存在热风问题，基于设计原则，建设方需要以永久锅炉作为能量来源，增加机组设备构建临时热风道，能够将进风井筒冬季防冻存在的安全隐患扼杀于萌芽状态，不断改善矿井建设环境，缩短施工周期，能够显著降低施工成本，并获取良好的综合效益。
关键字：矿井；井筒；防冻；设计1两种井筒防冻方式分析当前很多矿井井筒在进风时采用负压吸入的方式，因此通常将风机安装在进风井井筒位置附近设置空气加热室，将25%的井筒进风量加热到50%左右的热风，再利用风机通过热风道将其送入井筒与从井口房进入的冷空气进行混合，其温度为2!,送入井下，然而采用这种方法是对进风量较大的井筒进行部分冷空气加热，可以集中设置加热设备以及风机，能够用于后期维护，在设备处于运行状况时为确保井筒不，时不能井口房，的冷风从井口进入井筒中，在冷，在井口设置热器也无法达到所需暖需从度，可以在井口设置的冷风室，进能够将冷风通过冷风道送入井筒，对于较的井井筒，其冷风口热风口的井筒，因在用过中需进行用无风机的空气加热式，式是在井口位置加加热室，井口可能处于状，能大部冷空气进入加热室后通过加热器进入井口，其空气加热温度为25!左右，加热的风量风量 的60%，时需设置冷风室，能的冷风通冷风通道进入井筒部，与从井口空气加热室的热风在中进行混，送入井筒部，用这种法能井筒不，时能井口的暖需，能度，对这种是的，需井口较能，可以在大设置，在的位置设置冷风进入，于热风是通过井口进入井筒的，因加热温度，不能够过，加热风量时于用无风机的式，因也需 ，通于50Pa，能放置加热器，井口需留够的空间用于加热器的放置。
2研究方案首先设计依，我们分析该矿井所处的地理位置，其参考依如下所示。
序号项目参数单位回风进入进风量90m3/s 2冷、热风混合温度2!3极端最低温度平均值-25.8!4空气加热温度25!5加热热媒(饱和蒸汽)0.3MPa在计算加热量时，首先对于井筒入风口的加热风量，根据下列公式，/(#»_#0)，m3/s,其中Q为需要加热的风量, !'为精通的进风量，位为m3/s;#”为冷热风混合后的温度，#&为冷风温度，九为热风温度，位为！，其中Q'为井筒平8的总进风量，t”为冷热风混合后的温度，#0为善通表空气温度，t%为热风温度。
煤矿井筒防冻设计计算
煤矿井筒防冻设计计算井筒防冻设计计算为防止冬季井筒结冰，保证生产和人员安全，根据《煤炭工业矿井设计规范》的要求，矿井工业场地各进风井均应设置井筒防冻装置，对入井空气进行加热。
本矿主井为立井、副井为斜井，通风容易时期主井进风量为28 m3/s，副井进风量为8m3/s，通风困难时期主井进风量为6 m3/s，副井进风量为30m3/s。
主、副立井采用有风机冷热风在井筒混合的井筒防冻方式，井筒防冻室外计算温度取历年极端最低温度平均值为-11.7℃，空气加热室出口温度65℃，混合至2℃由热风道送至井筒。
热风计算温度为30℃，主立井和副立井加热热媒为工业场地锅炉房提供的0.3MPa（表压）的饱和蒸汽,饱和温度为133.6℃。
一、井口空气加热方式冷、热风在井筒内混合。
二、空气加热量的计算1、设计参数（1）通风容易时期主井进风量为28 m3/s，副井进风量为8m3/s，通风困难时期主井进风量为6 m3/s，副井进风量为30m3/s。
（2）主井为立井、副井为斜井。
（3）井筒防冻室外计算温度取当地历年极端最低温度平均值为-11.7℃。
（4）主井空气加热室出口温度65℃，斜井空气加热室出口温度45℃。
（5）冷、热在井筒内混合，混合温度取2℃。
（6）热媒采用0.3MPa饱和蒸汽,饱和温度为133.6℃。
2、空气加热量的计算Q=ａMｃｐ(ｔｈ-ｔ1)式中: Q总—井口空气总加热量，KW；M—井筒进风量，㎏/ｓ；ａ—热量损失系数，井口房不封闭取1.1；ｔｈ—冷、热风混合温度取2℃；ｔ1—室外冷风温度，℃，取当地历年极端最低温度平均值为-11.7℃；ｃｐ—空气定压比热，ｃｐ=1.10ＫＪ／（㎏.K) 。
通风容易时期：Q 总主=1.1×28×1.297×1.10×(2 - -11.7) =602KWQ 总副=1.1×8×1.297×1.10×(2 - -11.7) =172 KW通风困难时期：Q 总主=1.1×6×1.297×1.10×(2 - -11.7) =129 KWQ 总副=1.1×30×1.297×1.10×(2 - -11.7) =645 KW3、通过空气加热量的计算lh l h t t t t aM M --=01，Kg/s 式中: M1—通过空气加热器的风量；M —井筒进风量，㎏/ｓ；ａ—热量损失系数，井口房不封闭取1.1；ｔｈ0—加热后加热器出口热风温度，℃，立井取65℃，斜井取45℃；ｔｈ—冷、热风混合温度取2℃；ｔ1—室外冷风温度，℃，取当地历年极端最低温度平均值为-11.7℃。
井场冬季防冻防寒措施
井场冬季防冻防寒措施
井场冬季防冻防寒措施如下：
1. 定期巡检，保证取暖设备运转正常，发现问题及时维修。
2. 在入口设置保温门帘，防止冷风进入。
3. 保证饮用水、食品等物资的储备，以备不时之需。
4. 保持宿舍、办公室等场所的温暖，可以使用电暖气、空调等设备。
5. 及时清理积雪，防止路面结冰。
6. 加强员工的安全教育，提高防寒防冻意识。
7. 为员工配备冬季劳保用品，如保暖内衣、羽绒服、棉鞋等。
8. 建立应急预案，应对突发情况。
以上措施仅供参考，具体措施应根据实际情况制定。
XX煤业井筒预防结冰及破冰安全技术措施
XX煤业井筒预防结冰及除冰安全技术措施矿井井筒内结冰,不仅直接影响到矿井的提升,还会造成矿井通风断面的减小,甚至导致伤亡事故。
井筒防冻是保证矿井安全生产的重要措施之一，为保证矿井正常通风及人员物料的运输，实现安全生产，制定以下安全技术措施。
一、井筒预防结冰安全技术措施1、井口上部顶棚应有可靠的密闭措施，井口两边的大门应挂置棉帘做为热风幕。
2、热风机系统风流阻力不宜大于50Pa。
3、热风机冷风侧应有防止被室外风压倒风的措施。
4、加热空气的热媒，宜采用高温水。
当采用蒸汽热媒时，蒸汽压力不应低于0.3MPa，并应有可靠的疏水装置，冷凝水应及时排出。
5、当井筒温度低于4℃时，应当立即启动热风机，保证井筒温度至少保持在2℃以上。
6、锅炉房应做好配合工作，保证热媒有高水温及蒸汽压力。
7、值班人员应及时观察热风机温度及井筒混合温度，并做好记录。
8、机电部值班人员应每天对井筒进行仔细的检查，如若发现结冰现象，及时向调度室汇报，经调度室批准后进行相应的除冰计划。
二、井筒除冰安全技术措施：1、施工前，要准备好除冰所需工具，井筒施工时，工具需系绳，防止掉落。
2、除冰施工人员要做好自保、互保工作，必须佩戴矿灯、自救器，穿胶鞋，佩戴合格的安全带，安全带应系在无相对移动的物体上。
3、施工人员要集中精力、分工协作，听从施工负责人统一指挥，由上至下开始除冰。
4、发现有大的冰块的时候，应小心的先将冰块砸小，防止大冰块坠落，砸坏井筒内的设施。
5、施工期间安全负责人，负责监视安全工作，发生意外及时向调度室汇报并及时排除。
6、施工期间，井口把钩工负责看守井口，严禁闲杂人员入井，同时上下井口把钩工要把井口五米范围内的杂物清理干净，以防人员滑到。
7、联系好井上下信号工、把钩工及绞车司机确认传点方式，听清信号，绞车司机必须一人操作，一人监护，听点动车。
8、施工完毕，经施工负责人及安全负责人检查，确认无误后，方可收工，恢复正常运输。
9、此措施在施工前由施工负责人负责向全体参加施工人员贯彻并签字执行。
寒冷地区矿井基建井筒结冰的危害与预防
寒冷地区矿井基建井筒结冰的危害与预防寒冷地区经常会出现矿井基建井筒结冰的问题，结冰严重影响了矿井的正常生产和运营。
下面将分析结冰的危害以及预防措施，并介绍一些常见的防冰措施。
结冰对矿井的危害主要有以下几个方面：1. 阻碍井下人员和机械设备的正常出入：井筒结冰会导致井口和井下通道的冰柱形成，增加了出入井口的难度和作业时间。
这会严重影响矿井的生产效率和作业安全。
2. 影响井下通风系统的正常运行：井筒结冰会堵塞通风管道，导致井下通风系统的通风效果下降，影响井下空气的新鲜程度和工作人员的健康状况。
3. 增加井下火灾和爆炸的风险：由于结冰导致的通风不畅和煤尘积聚，容易引发井下火灾和爆炸事故，对矿井的安全构成严重威胁。
为了预防矿井基建井筒结冰问题，可以采取以下几个措施：1. 提高通风系统的效率：增加通风短路、增强新鲜空气的供给是提高通风系统效率的重要措施。
要加强通风管道的维护和管理，保持通风系统的通畅。
2. 安装加热装置：在井口和井下通道等位置安装加热装置，将温度维持在一定范围内，防止结冰的发生。
可以使用电热包、电热毯等加热设备，也可以通过加热系统进行远程控制。
3. 使用防冰剂：可在井筒内喷洒防冰剂，防止冰柱的形成。
防冰剂通常含有化学物质，能够有效降低冰的结晶温度，提高结冰点，从而防止结冰的发生。
4. 坚持定期清理和维护：定期清理井筒内的积雪和冰冻沉积物，保持井筒内的干燥和清洁。
对通风系统进行维护和保养，确保其正常运行。
5. 加强管理和培训：加强对矿井运营人员的培训，提高他们对结冰危害和预防措施的认识，培养他们的预防意识和应急反应能力。
加强管理和监督，确保各项措施的落实和执行。
结冰是寒冷地区矿井基建井筒常见的问题，对矿井的生产经营和人员安全构成严重威胁。
通过提高通风系统效率、安装加热装置、使用防冰剂、定期清理和维护以及加强管理和培训等措施，可以有效预防和减少矿井基建井筒结冰问题的发生，确保矿井的正常运行和安全生产。
无风机式矿井井筒防冻设计
无风机式矿井井筒防冻设计摘要：结合河南省神火煤电股份有限责任公司新庄矿井北进风井井口房及空气加热室设备安装工程设计实例，介绍了一种无风机式矿井井筒防冻技术的工艺流程及各设计环节，提出了设计过程中需要注意的相关问题，并给出了具体解决措施，最后谈到了工程设计体会。
关键词：矿井；井筒防冻; 无风机式;工程设计1引言井筒是矿井的咽喉，是煤矿地面和井下相互联系的主要通道。
当矿区室外气温低于0℃时，如果入风井筒防冻保温问题解决不好，井筒淋帮水会在低温空气作用下，在井壁、该井筒内的提升容器、罐道、水管、电缆等处结冰，使井筒提升能力降低，通风断面减小，还可引起卡罐、托罐闸启闭不便、防坠保险失灵等，严重时大块冰塌落，造成损坏井筒设备和人员伤亡的重大事故，影响矿井安全生产。
在相同的室外气温条件下，井筒结冻对立井安全生产影响最大，清理冰块时其危险性也大; 斜井次之; 平峒不仅对安全生产影响较小，而且清理冰块时的工作条件也较好，但平峒往往采用明沟排水，水沟结冰会使排水漫流影响运输。
因此，搞好矿井井筒防冻设计，对保证煤矿冬季正常生产十分重要。
<<煤炭工业矿井设计规范>> ( GB50215-2015)15.5.1规定:供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 ℃地区的进风平峒，当有淋帮水、排水管和排水沟时，应设置空气加热设备。
2技术简介<<煤炭工业供热通风与空气调节设计规范>> (GB/T 50466-2008)6.0.3 规定:对于抽出式通风矿井，当进风采用冷热风在井口房混合时，宜采用无风机方式……无风机的空气加热方式是在井口房两侧设加热小室，尽量密闭井口房，使大部分冷空气从百叶窗进入加热室后再通过加热器进入井口房，加热空气温度约为20℃~ 30℃，冷风与热风在井口房内混合至2℃，利用井筒主扇负压吸入井下。
井筒防冻措施
井筒防冻及除冰措施
为了保证冬季矿井提升系统的安全运转，防止提升事故的发生，特制定井筒防冻措施：
1、机电队安排专人每天对罐笼、钢丝绳、防坠器等进行全面检查，发现问题，立即整改。
2、井口站码工交接班时，认真检查提升容器的安全状况，发现问题，及时联系处理。
上下班时对井口进行清理，井口减少洒水或积水，到木工房取锯末铺洒井口、井底，增加着地摩擦力。
3、机电队在停产期间对井筒，淋水处加装管子进行疏通减少井筒表面淋水。
4、井筒内及井底水窝24小时放暖气，防止井筒及井底水窝结冰。
5、提升罐笼不得长时间停留在井底，以防罐笼与井底冻结。
6、绞车司机、站码工，每隔半小时进行联系罐笼对升一次。
7、运输队每班安排专人打井筒内的冰凌，打冰时必须腰佩安全带，站在罐笼内，罐笼两个出口的防护罐帘必须放下，用长柄工具击打冰凌，井口站码工密切与绞车司机配合，专心致志听清打冰人发出的信号，及时与绞车司机联系，开停信号。
有问题时，站码工及时发出相关信号。
8、绞车司机升降时必须放慢速度，不得高速升降。
9、打冰时，井底站码工要在10米外警戒，井底不得有人靠近。
10、打冰时，运输队领导不少于1人在现场指导工作。
11、矿调度室、机电队、运输队密切配合，安全科监督。
12、站码工要24小时对主副井进行检查，如发现异常情况及时汇报调度室，进行解决处理。
浅谈矿井井筒防冻设计
术 的 发展 ［ ． 矿 与 安 全 学报 ，０ ９ ２ （ ） Ｊ 采 ］ ２ ０ ，６ ２ ． 刘金 举 ， 经梅 ． 本 兼 治 努 力构 建 瓦斯 治 理 尹 标
长 效机 制［１ 全 生 产 ，０ ０ Ｊ． 安 ２１．
程 远 平 ， 启 香 ．中 国煤 矿 区域 性 瓦斯 治理 技 俞 术 的发 展 就 ．Ｊ采矿 与安 全 学报 ，０ ７２ （ ） ｆ １ ２ ０ ，４ ４ ． 国 家煤 矿 安 全 监 督 管理 总局 ， 煤 矿 瓦斯 抽 采 《 基 啊 本 指 标 》 ＡＱ ０ ６ ２ ０ ， ０ ６ （ １ ２ — ０ ６） ２ ０ ．
井 口一 般采 用空 气加 热器对 冷空 气进 行加热 ， 其 加 热方 式有 两种 。 ２１ 井 口房不 密 闭的加 热方 式 ． 当井 口房 不宜 密 闭时 ， 加热 的空气 需 设置专 用 被 的通 风机 送入 井筒 或井 口房 。这种 方式 按冷 、 热风 混
鉴 。 ０ ３ ２０．
２ 井 口空气 加 热 方 式
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１ 矿 井 通 风 方 式 简 述
矿井 通风 方法 可分为 自然通 风 和机械通 风 。 自然 通 风是 利 用 自然风 压 （ 主要 是 热 压 ） 促使 空 气 在井 巷 中流动 的通 风 方法 ，主要 在 山 区小煤 矿 建 井初 期 采 用 。机 械通 风有 抽 出式 通风 （ 负压 通 风 ） 压入 式 通 和
煤矿 现 代 化
２１ 年第２ ０ １ 期
总第１１ ０期
浅 谈 矿 井 井 筒 防 冻 设 计
金广 家
（ 矿 集 团 邹城 华建 设 计 研 究 院 有 限公 司 。 山东 邹城 ２ ３０ ） 兖 ７ ５ ０
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局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。
在工作面顶板冒落之前，把抽放瓦斯管直接插入采空区进行抽放，瓦斯管的末端约2m 长的一段要有孔眼，同时要尽量靠近煤层顶板，使其处于高浓度瓦斯带。
实测结果表明，采空区瓦斯最佳抽放位置在距工作面30~60m的范围内。
5结论
鹤煤九矿为高瓦斯矿井（矿井瓦斯绝对涌出量为33.64m3/min，相对涌出量为38.7m3/min，矿井CO2绝对涌出量为7.81m3/min，相对涌出量为7.47 m3/min），矿井风排瓦斯量为19.36m3/min，当矿井实施本煤层预抽（采空区瓦斯抽放含边采边抽）、边掘边抽等综合抽放措施时，预计矿井最大瓦斯抽放总量可以达到23.67m3/min，抽放率高达55%,因此采取综合瓦斯抽放措施相比较单一瓦斯抽放措施可有效的提高瓦斯抽采率，对其他高瓦斯矿井的瓦斯治理具有重要的参考意义。
参考文献
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作者简介
王峰，男，生于1986年11月4日，河南理工大学瓦斯地质研究所。
（收稿日期：2010-12-25）
浅谈矿井井筒防冻设计
金广家
（兖矿集团邹城华建设计研究院有限公司，山东邹城273500）
摘要本文对矿井井筒防冻的两种方式：热风炉及空气加热器的设计计算做出简要论述。
关键词井筒；防冻设计；抽出式通风
中图分类号：TD262文献标志码：A文章编号：1009-0797（2011）02-0069-02
煤矿井筒筒壁有淋帮水、排水沟或排水管时,环境气温降低造成井壁结冰，从而影响井筒提升能力,造成矿井通风断面减小，严重时冰块脱落造成井底严重事故。
因此对于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℃地区的进风斜井或低于-6℃地区的进风平硐，应设置井筒防冻设施。
1矿井通风方式简述
矿井通风方法可分为自然通风和机械通风。
自然通风是利用自然风压（主要是热压）促使空气在井巷中流动的通风方法，主要在山区小煤矿建井初期采用。
机械通风有抽出式通风（负压通风）和压入式通风（正压通风）两种。
抽出式通风通风机意外停止运转时，井下空气的压力会稍微提高，可短时抑制采空区及采掘工作面瓦斯涌出，对保护矿井安全有重要意义，故一般都采用抽出式通风。
以下主要针对该种通风方式简述井筒防冻设计。
井筒防冻主要采用井口空气加热保温的方式。
2井口空气加热方式
井口一般采用空气加热器对冷空气进行加热，其加热方式有两种。
2.1井口房不密闭的加热方式
当井口房不宜密闭时，被加热的空气需设置专用的通风机送入井筒或井口房。
这种方式按冷、热风混
69··
合的地点不同，又分三种情况：冷、热风在井筒内混合；冷、热风在井口房内混合；冷、热风在井口房和井筒内同时混合。
2.2井口房密闭的加热方式
当井口房有条件密闭时，热风可依靠矿井主要通风机的负压作用而进入井口房和井筒，而不需设置专用的通风机送风。
采用这种方式，大多是在井口房内直接设置空气加热器，让冷、热风在井口房内进行混合。
抽出式通风矿井，当进风采用冷热风在井口房混合时，宜采用无风机方式，井口房应密闭，经常打开的大门，应及时自动关闭，且空气加热系统的风流阻力，不宜大于50KPa；当热风采用有风机方式时，离心风机宜布置在空气加热器的热风侧，轴流风机宜布置在空气加热器的冷风侧，立井的热风口宜设置在井口地面下2～3m处，斜井、平硐的热风口宜设置在距井口3～4m处。
3空气加热量的计算
井口空气加热量包括基本加热量和附加热损失两部分，其中附加热损失包括热风道、通风机壳及井口房外围护结构的热损失等。
基本加热量即为加热冷风所需的热量，在设计中，一般附加热损失可不单独计算，总加热量可按基本加热量乘以一个系数求得，该系数在井口房不密闭时可取α＝1.05～1.10，密闭时取α＝1.10～1.15。
室外冷风计算温度通常按下述原则确定：立井和斜井采用历年极端最低温度的平均值；平硐采用历年极端最低温度平均值与采暖室外计算温度二者的平均值。
热风计算温度规定如下：当冷热风在井口房混合时，压入式取30℃～35℃，吸入式取20℃～30℃；当冷热风在井筒内混合时，立井取60℃～70℃，斜井与平硐取40℃～50℃。
空气混合温度通常取2℃。
具体计算参照下式。
Q=αGγC p(2-t)（1）式中Q—井筒防冻入井风耗热量，kW;
α—热量损失系数；
G—井筒进风量，m3/s；
γ—空气容重，可由下式计算：γ=101325/｛287×（t+273.15）｝，kg/m3；
t—室外冷风温度，℃；
C p—空气定压比热，C p＝1.005kJ/（kg·K）。
Q r=Q/｛C pγ（t r-t）｝（2）式中Q
r
—热风进风量，m3/s；其余同上
4空气加热器的计算
热风获取通常采用热风炉或空气加热器。
当进风井远离主工业场地、采暖热负荷很少或严重缺水时，可采用热风炉，且应选择矿用型定型产品，台数不得少于两台。
其他情况一般均应选择空气加热器，空气加热器热媒出于节能考虑，应尽量选择供回水温度130℃～70℃或110℃～70℃的高温水，若采用高压蒸汽，蒸汽表压不应低于0.3M Pa。
空气通过加热器的质量速度，离心风机宜为6～10kg/m2·s，轴流风机宜为4～8kg/m2·s，无风机宜为2～4kg/m2·s。
空气加热器不得少于两台，面积富余系数应在1.2～1.3之间，对于串片式空气加热器取值应大些。
空气加热器高度不宜大于1750mm。
（1）初选加热器型号
A=Gγ/νp
式中A—加热器通风净截面积，m2；
νp—空气质量速度，kg/m2·s；其余同上（2）计算加热器的传热系数
K=λ（νp）n
式中λ、n为实验系数和指数，因不同加热器而异。
K—加热器的传热系数，W/m2·K
（3）计算所需加热器的散热面积
A=Q/（K△t）
式中△t—热媒与空气间的对数平均温差，亦可取平均温差
（4）检查加热器的安全系数
（5）按照加热器厂家所提实验数据，计算加热器的空气阻力和水阻力
井筒防冻设计计算是煤炭工业矿井设计中的重要组成部分，对矿井的安全运行、矿工正常工作都有重要的意义。
煤矿安全规程（2010版）第一百零二条做出明确规定：进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须在2℃以上。
本文依据有关规范对井口加热室设计提出了设计步骤及有关要求，敬请各位同行、朋友批评指正。
参考文献
[1]陆耀庆主编.实用供热空调设计手册（第二版）,
2008年5月第二版.
[2]中华人民共和国建设部.煤炭工业矿井设计规
范.GB50215-2005
[3]中华人民共和国建设部.煤炭工业供热通风与空
调设计规范GB/T50466-2008.
作者简介
金广家（1973-）：男，山东邹城人，工程师，国家注册（给水排水）设备工程师，国家注册（暖通空调）设备工程师，现任职于兖矿集团邹城华建设计研究院。
（责任编辑：张宗社；收稿日期：2010-11-21）
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