煤矿井下高温对安全生产的影响及防治措施

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摘要：矿开采深度增加，煤矿井下高温制约安全生产问题也越来越严重。目前全国采深在1000m以上的矿井已有10多处，采深大于600m的矿井产量占总产量的30%以上。本文分析矿井井下高温产生原因，对人体危害并探讨了对其防治的相应措施, 建立井下适宜的作业环境, 保护矿工的身体健康,保证煤矿生产安全、效地向前发展。

关键词：煤矿井下 高温 安全生产 防治措施

1、前言

高温是诱发煤矿井下的多种灾害重要原因之一, 随着矿井开采深度的增加,矿井中高温问题变得越来越严重。这主要表现在2个方面：一在现生产水平还未出现高温热害的矿井,下一水平开采就可能出现高温热害；二是目前水平仅局部出现高温热害,下一水平就有可能出现更加严重的热害问题随着矿井开采深度的增加, 机械化程度也越来越高, 由此产生的机械散热也愈来愈大,矿井中高温问题将显得愈来愈突出。

2、矿井高温产生的原因

造成矿井气温升高的热源很多, 主要有相对热源和绝对热源。相对热源的散热与其周围气温差值有关,如高温岩层和热水散热; 绝对绝源的散热量受气温影响较小, 如机电设备、化学反应和空气压缩等热源散热。高温岩层散热是影响矿井空气温度升高的重要原因,它主要通过井巷岩壁和冒落、运输中的矿岩与空气进行热交换而造成矿井空气温度升高;另外当矿井中有高温热水涌出时, 也将影响整个矿井的微气候,而使矿井空气温度略有升高。从总体上来看,造成矿井高温热害的主要因素有以下几点：

2.1岩石温度

矿井内空气的温度与岩石温度直接相关。地表温度是随地面气温的变化而变化的，随这深度的增加，地温随气温变化的幅度则逐渐减少，当达到一定深度时，地温不再变化。岩层温度分为三带：变温带、恒温带、增温带。在恒温带以下的地带，温度随深度的增加成正比例增加。目前，多数煤矿井下开采深度均在百米以下，在井下岩石由于增温达到较高温度。

2.2空气的压缩与膨胀

空气向下流动时，由于空气柱的增加，空气受到压缩而产生热量，一般垂深每增加100m，其温度升高1度；相反，空气向上流动时，则因膨胀而降温，平均每升高100m温度下降0.8—0.9度。

2.3氧化生热

矿井内的有机物、坑木、充填材料、油垢、布料等都能氧化发热。例如，经氧化生热2g二氧化碳时，可使1立方米空气升温14.5度。在煤层中的采掘巷道，暴露煤面氧化产生的热量较大，故采煤工作面是通风系统中温度最高的区段。

2.4通风强度

温度较低的空气流经巷道或工作面时，能够吸收热量。供风量越大，吸收热量越多。因此，加大通风强度是降低矿井温度的主要措施之一。采掘工作面风量偏低。通风不良风量偏低,是我国目前造成采掘工作面气候条件不良的带有普遍性的因素。据调查统计,我国煤矿长壁工作面供风量80%以上在200～800m3/min之间。按降温要求,高温回采工作面风量至少应在800m3/min以上。

2.5下热水涌出

地下热水涌出。地下水易于流动,且热容量大,是良好的载体。井下热水通过2个途径把热量传递给风流: ①岩层中的热水通过热对流作用,加热了井巷围岩,围岩再将热量传递给风流; ②热水涌入巷道中,直接加热了风流。

3、井下高温的危害

3.1高温对人体的危害

在矿井生产中可能遇到种种不利的微气候,其中主要是矿井的高温、高湿。在高温作业环境中,热害可能使人产生一系列生理功能的改变: ①体温调节发生障碍,主要表现为体温和皮温升高; ②水盐代谢出现紊乱,使机体的机能受到影响; ③循环系统、消化系统、泌尿系统、神经系统等均会因高温高湿下的机体大量失水,改变正常的功能,甚至致病。

3.2　高温环境对劳动效率及安全的影响

在高温环境中,人的中枢神经系统容易失调,从而感到精神恍惚、疲劳、周身无力、昏昏沉沉,这种精神状态成为诱发事故的原因。在高温矿井中,一般生产率均较低,有的矿山其相对劳动效率仅为30%～40%。淮南某矿工作面风温高达37 ℃,相对湿度达90%以上,在矿井生产过程中曾出现过多名矿工中暑倒在工作地点的恶性事件，给矿井安全生产带来严重安全危害。高温的工作面,比低于30 ℃时的事故率高3.6倍。

4、煤矿井下高温防治方法

通过对矿井高温的原因及危害进行调查，在对矿井高温等级划分后，根据热源分布状况的分析结果制定出合理的降温措施。

4.1矿井气温变化一般规律

一般情况下，煤矿井下气温有如下规律性：再进风路线上，冬季冷空气进入井下，冷空气与地温进行热交换，风流吸热，地温散热，因地温岁深度增加且风流下行受压缩，故沿线气温逐渐升高；夏季与冬季的情况相反，沿线气温逐渐降低。即在进风路线上气温随四季而变，和地表气温相比，冬暖夏凉，对地表地温起到调节作用，故进风路线好比调节器。

4.2直接措施

4.2．1 采用非制冷空调降温

(1)采用通风降温。采用通风降温的主要方法是增加风 量法。增加风量可以大大降低空气的含热量，是一种有效的降 温措施。但是风量的增加不是无限制的，它受到规定的风速和 降温成本的制约。因此，为了改善通风系统，有效增加井下通 风量，可采取减少风阻、防止漏风、加大扇风机能力、采用合理 分风与辅助风路通风法、利用地温预冷井下入风风流、采用多 级机站通风系统、加强通风管理等措施。

(2)采用合理的开拓方式降温 开拓方式不同，入风线路 长度不同，则风流到达工作面的风温也不同。一般情况下，采用分区式开拓方式可以大大缩短入风线路长度，从而降低入 风流到达工作面前的温升。

(3)采用充填采矿法降温。采用充填采矿法有利于采场 降温。这是因为减少了采空区岩石散热的影响，同时采空区漏风量也大大降低，另外充填物还可大量吸热，可起到冷却井下空气的作用。

(4)减少热源法降温。为了有效地降低工作面的温度，可以采取减少热源的方法降温。主要包括：①岩层热的控制。采用隔热物质喷涂岩层，防止围岩传热；使巷道保持适当的干湿，提高风速以提高空气冷却能力；预冷矿层等。②机械热的控制。采取机电硐室独立通风；选择辅助风扇并选择合适的位置；避免使用低效率机械等。③热水及管道热的控制。采取超前疏排热水，并用隔热管道排至地面，或经过有隔热盖板的水沟导入水仓。将高温排水管和热压风管敷设于回风道，或将压缩空气冷却后再送入井下。④爆破热的控制。井下采掘爆破产生的热量，一般在爆破后不久即由回风道排到井外，为了免受其影响，通常采取将爆破时间与井下人员的工作时间分开。

(5)采用个体防护措施。在矿工分散的井下高温作业点。不便采取集中降温措施时，可采用个体防护措施。

(6)其他降温措施。矿井高温在采用非制冷空调降温方面还有其他一些措施。

4.2.2采用制冷空调降温

矿井空调降温是空调应用技术发展的一个新领域。当采 用非空调降温措施仍无法达到所要求的作业环境标准或不经济时。应考虑使用空调降温技术。人工制冷降温是目前国内外 普遍采用的降温措施。人工制冷降温技术关键是制冷、输冷、传冷与排热，以及降温系统及其控制。

4.3间接措施

(1)加强安全教育，深刻认识热害的危害，提高自我保护能力。

(2)借鉴国外先进经验，加强对矿工的耐热检验。

(3)提高劳动生产率，减少劳动时间，降低劳动强度。

(4)建立通风安全信息系统。

参考文献：

[1]周福宝，王德明，陈开岩，矿井通风与空气调节 徐州：中国矿业大学出版社，2009

[2]王秉权,左树勋,栾昌才. 采矿工业卫生学. 徐州:中国矿业大学出版社,1991

作者简介：

涂庆毅（1990－），男（汉族），江苏省徐州市中国矿业大学安全工程学院安全工程2009-4班。