平顶山煤矿高温热害形成因素及防治措施 煤矿巷道底鼓防治措施

　　摘要根据平顶山煤矿的调研资料,综合分析发现形成煤矿井下热害的主要影响因素是入风温度高、地热、机电放热等,在对通风降温方案的降温效果进行评估的基础上,提出了平顶山煤矿高温热害综合的防治措施和对策。
　　关键词平顶山煤矿;高温热害;影响因素;对策
　　中图分类号TD727文献标识码B文章编号 1007-5739(2009)11-0319-02
　　
　　当矿井内环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度时,就会导致劳动效率降低,事故频率增加,健康受损,甚至中暑休克。据南非金矿统计,从1956~1961年,在湿球温度32.8~33.8℃下工作的工人,中暑死亡率为0.57‰。基于高温作业导致中暑死亡的现象,各国对合适劳动环境的小气候进行了大量研究。除了较早采用的干球温度和湿球温度外,还先后提出了各种指标,如干、湿度(冷却度)、等价温度、实感温度、热力指数等,力求用某一综合性指标来确切反映劳动的适宜温度和湿度等。中国矿山仍以干球温度为指标,并规定井下工人作业地点的气温不得超过26℃。本文综合分析了平顶山煤矿高温热害形成的主要因素,并在此基础上提出相应的防治措施。
　　
　　1平顶山煤矿高温热害的形成因素分析
　　
　　夏季气温影响导致入风气温过高,是平顶山小型浅井和大型深井建井时期夏季高温的主要原因。河南平顶山大片地区7月平均最高气温超过30℃,有时高达40℃以上。炎热的气温是导致平顶山煤矿高温热害的主要原因。
　　地热是影响深井高温的重要因素。离地表越深,岩石温度越高。从恒温带以下垂深每增加100m的岩温增量(地温梯度或地温增温率)各地区不同,如抚顺矿区约为3.3℃、吉林石咀子铜矿区约为2.0℃。联邦德国鲁尔煤田采深1 000~1 200m处岩温已达50~60℃。1 000m左右的深井,由于岩壁和空气间的热交换,地层散发的热量可占矿井总热源的40%~50%。当地下水通过断层、裂隙与地层深部热源发生联系时,地下热水活动可形成局部地热异常区。矿井建设和生产时,除岩层放热外,涌出的热水也大量放热,此类矿井称为热水型高温矿井。中国平顶山273m东石门断层出水水温为37℃,可见地热是平顶山高温热害的另一个重要因素。
　　机电设备放热是机械化矿井的一个重要热源。机电设备的全部无用功均转化为热,部分有用功除在破碎岩体和提升矿石中转化为势能外,其余部分也转化为热。在下行运输时,所耗电能和势能变化量全部转化为热;上行运输时,所耗电能一部分转化为势能,其余均转化为热。截煤机械所耗功率约有80%转化为热。综合机械化采煤工作面的机电设备功率很大,有的超过1 000KW,可使工作面气温上升很多。
　　煤炭或硫化矿石氧化放热也是采掘工作面高温的一个原因。有时这种放热量可占工作面风流带出热量的20%以上。巷道壁面每小时每平方米氧化放热量称为单位氧化放热量。苏联顿巴斯矿区,采准巷道的平均单位氧化放热量为12.55~16.74KJ/m2・h。中国向山硫铁矿,分层崩落法采矿的工作面,单位氧化放热量约66.94KJ/m2・h,个别高温工作面达224.68KJ/m2・h。平顶山煤矿的单位氧化放热量约125.52 KJ/m2・h左右,个别煤矿高达167.36KJ/m2・h。
　　其他热源,如人体散热以及爆破、充填料、生产用水等放热,其影响程度因具体条件而异,一般对矿井气温影响不大。
　　
　　2增加通风量的降温效果预估
　　
　　建立合理的通风系统,不断改进完善通风降温设施,增加通风风量,简化通风网路,减少风压和漏风损失,提高有效风量率。同时,使进入矿井的空气与诸热源的热交换限制在较低范围之内,减少入风流吸热,防止空气温度升高。这是一种简单易行而又较经济的降温措施。此外,通风量还能排尘、排除有毒气体。按平顶山煤矿的工作面排热条件,某一段井巷的降温幅度,降温风量按下式计算:
　　Q=∑Z/[3 600×C×r×(J1-J2)](1)
　　式中Q为降温风量,C为井巷空气平均定压比热,r为空气平均重率,J1、J2分别为某一井巷始、终端空气的热焙,∑Z为井巷内其他热源总散热量。按照公式(1),结合平顶山煤矿的实际情况,计算4种通风方案的降温效果,如表1所示。
　　表1给出了利用公式(1)计算出的4种通风方案的降温效果预计。在方案A中,假定原通风量为30m3,根据经验,平顶山煤矿的工作面温度约为30.0℃。利用通风设备,增加通风量至50m3,则温度降低至27.0℃,降温幅度约为3.0℃。在方案B中,将通风量继续增加到60m3,则温度降低至25.0℃,降温幅度为2.0℃。在方案C中,通风量再分别增加10m3,但其降温幅度则分别减少至0.5℃和0.3℃。图1给出了4种通风方案的通风量和通风后的温度变化曲线。从图1中可见,通风方案并不能无限降低温度,其降温曲率随着通风量的增加逐渐变小,降温效率逐渐减低。同样,随着通风量的增加,其单位耗费成本也越来越高。可见,无限增加通风量,必然导致降温性能比降低。
　　
　　3防治措施
　　
　　3.1降低进风温度
　　利用脉外低温巷道降低入风温度或者通过对进风风流采用冷水逆流喷淋降温等办法,如向矿山的进风井中进行低温水逆流喷淋(武安-30喷雾器),当风量为12m/s,温度26℃,喷水量40t/h时,温度降低2.2~2.6℃。采用冰块与27℃水混合,用10℃左右的冷水在工作面进行风筒喷雾,则工作面入风温度平均下降5.5~6.5℃,相对湿度由40%增至50%,耗水量约0.24L/min,每班耗水75kg。这种办法降低了夏季入风气温,效果较好。
　　
　　3.2加强高温工作面局部通风
　　将低温风流直接压入工作面,最好采用隔热风筒, 可以有效地改变工作面作业条件。采取这种办法,工作面温度约能下降4~6℃,同时又可保证作业点有0.5~2.0m/s的风速,使作业人员有基本满意的舒适感。向高温工作面采用水力引射器、压气引射器、涡流管等办法,在一定程度上也改变了工人舒适感。
　　
　　3.3人工制冷降温
　　包括冷水降温和压缩机制冷降温。采用天然冷水降温办法,工艺和设备简单,成本较低,但受冷水资源限制,降温范围也有限。压缩机制冷性能稳定可靠,适应各种条件的矿井,但投资大,成本较高。据煤炭部门统计,压缩制冷设施吨煤投资费在1元以上,其运转经营费占吨煤成本5%~10%,经营费中90%为电费。
　　
　　4参考文献
　　
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　　[3] 苏明军.矿井热害与防治措施[J].煤矿机电,2007(5):78-80.
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