矿道是矿井安全通风与矿料运输的重要通道。在我国的严寒地区,冬季环境气温较低,极端气温可达-30℃以下,因此当采暖室外计算温度低于-5℃且地面有淋帮水时,矿道入口段的地面需要做防结冰处理。论文在查阅相关文献和理论的基础上,针对张北地区蔡家营锌金矿矿道入口段地面结冰问题,本文提出了在矿道入口段低温区域地面铺设埋地热管的地面防冻方式。利用ANSYS软件模拟出不同环境温度、热风口距矿道地面高度、热风口送风角度工况下变温带岩土层区域矿道入口段冷热风混合气流的温度场,分析其混合气流均匀性及近地面气流低温区域的变化,进而确定矿道地面低温区域埋地热管的埋管范围,同时对影响矿道冷热风混合的地表散热、恒温岩层、环境冷风进行了对比分析;在此基础上对单管不同埋管深度的矿道内冷热风混合气流温度场与地面静载荷作用下埋地热管受力特性以及单管不同管径、管间距的矿道内冷热风混合气流温度场进行了一系列研究。本文的研究内容及结论如下:1)随着环境温度的降低,矿道内低温区域范围增大且混合气流均匀性变差,矿道入口段地面局部低温区域的存在,主要是矿道入口段冷热风混合不均匀造成的。热风口距矿道地面高度越高,矿道冷热风混合均匀性越差且近地面低温区域越大。当热风口距矿道地面0.2m时,矿道入口段地面防冻效果最佳。热风口送风角度越小,矿道冷热风混合越均匀且矿道近地面低温区域越小。当热风口送风角度为0°时,矿道入口段地面防冻效果最佳。2)通过对不同环境温度优化前后矿道入口段冷热风混合气流温度场分析,将距矿道口24m的矿道地面区域作为埋地热管的铺设范围。通过对变温层岩土区域矿道冷热风混合的影响因素对比分析发现,地表散热及恒温岩土层对矿道冷热风混合影响很小,主要影响因素是环境冷风。3)随着埋管深度的增加,地面载荷附加压力逐渐减小,但是回填料压力逐渐增加,并且管顶中心正上方近地面气流温度逐渐减小。当埋地热管埋管深度为100mm时,矿道入口段地面防冻效果最佳。随着管径的增加,热力影响区域逐渐扩大,管顶中心正上方近地面气流温度逐渐增加。当埋地热管管径为DN125mm时,矿道入口段地面防冻效果最佳。随着管间距的增加,埋地热管管间热扰动、管间中心正上方近地气流温度逐渐减小、热力影响区域逐渐增大。当埋地热管管间距为200mm时,矿道入口段地面防冻效果最佳。本文的研究结果,为矿道地面防冻设计与施工提供了一定的理论依据,为进一步研究提供参考。