礦井通風與安全課件

1、.：.；教學模塊 礦井空氣及調(diào)理1.1 礦井空氣成分、性質(zhì)和變化規(guī)律1.1.1 礦井空氣的成分 礦井空氣的主要來源是地面空氣，但地面空氣進入井下以后會發(fā)生物理和化學兩種變化，變化，因此礦井空氣在成分、質(zhì)量和數(shù)量都和地面空氣有著程度不同的區(qū)別。1.1.1.1地面空氣成分的種類和數(shù)量 地面空氣是干空氣和水蒸氣組成的混合氣體，通常稱為濕空氣。在混合氣體中，水蒸氣的濃度隨地域和季節(jié)而變化，其平均的體積濃度約為1%；此外還含有塵埃和煙霧等雜質(zhì)，有時能污染部分地域的地面空氣。新穎空氣無色，無味和無臭，是維持生命所必需的，并能助燃。1.1.1.2 礦井空氣的主要成分及生成 上面提到，地面空氣進入井下后，因發(fā)

2、生物理和化學兩種變化，使其成分種類增多，各種成分的濃度也發(fā)生改動。 1.礦井空氣的主要成分就煤礦而官，井下空氣的成分種類共有O2、CH4、CO2、CO、H2S、SO2、N2、N02、H 2、NH3、水蒸氣和浮塵十二種。由于各礦的詳細條件不同，各礦的井下空氣成分種類和濃度都有一定的差別。 在上述成分中，氧是井下人員呼吸所必需的，必需堅持足夠的濃度，其他九種(水蒸氣除外)氣體和浮塵，超越一定濃度時，對人體都是有害的，必需把它們的濃度降低到?jīng)]有危害的程度在這九種氣體中CO、H2S、SO2和N02超越一定濃度時，還能使人體中毒。故稱這九種氣體為有害有毒氣體，又名為廣義的礦井瓦斯，而狹義的礦井瓦斯那么專

3、指CH4。CH4是煤礦井下昔遍存在的氣體，在一定濃度范圍內(nèi)，具有爆炸性。所以，CH4是煤礦井下最危險的氣體。煤礦井下經(jīng)常出現(xiàn)且數(shù)量較多的氣體是CH4和CO2，它們是計算礦井所需風量的主要根據(jù)。 2.物理變化 井下的物理變化有： 氣體混入：沼氣(CH4)、二氧化碳和硫化氫(H2S)等氣體從地層中涌出到井下空氣中。多數(shù)礦井有沼氣涌出景象,沼氣涌出量的大小各礦不同，有些礦井沼氣涌出量高達4050m3/min，有些礦井還伴隨沼氣涌出氮(N2)二氧化硫(SO2)和氫(H2)等氣體。 固體混入：井下各種作業(yè)所產(chǎn)生的微小的巖塵、煤塵和其他雜塵浮游在井下空氣之中。 氣候變化：主要是由于井下空氣的溫度、氣壓和濕

4、度的變化引起井下空氣的體積和濃度變化。 以上物理變化的結(jié)果，不僅使井下空氣的成分種類增多，而且各種成分的濃度亦發(fā)生變化。3.化學變化 井下的化學變化有： 井下一切物質(zhì)(煤、巖石、坑木、等)的緩慢、氧化、爆破任務(wù)、火區(qū)氧化和人員的呼吸等都會產(chǎn)生二氧化碳；井下的爆破任務(wù)、火區(qū)氧化和機械光滑油高溫分解等都能產(chǎn)生一氧化碳(CO)；井下火區(qū)氧化和含硫煤的水解都能產(chǎn)生硫化氫；井下火區(qū)氧化和含硫煤的緩慢氧化都能產(chǎn)生二氧化硫，井下爆破任務(wù)能產(chǎn)生氧化氮；井下充電硐室的電解能產(chǎn)生氫；井下火區(qū)氧化能產(chǎn)生氨。1.1.1.3 井下空氣成分的根本性質(zhì)1.氧(O2) 氧是無色、無臭、無味、無毒和無害的氣體，比重為1.105

5、，是人呼吸所必需的物質(zhì)，故須供應(yīng)井下足夠的風量，以保證井下空氣中有足夠的氧量由于氧是很活潑的元素，易使其它物質(zhì)氧化,并能助燃，產(chǎn)生CO2和CO，故應(yīng)阻止空氣進入采空區(qū)和火區(qū)，以防止氧對煤炭氧化而自燃。呵斥礦井空氣中氧濃度降低的主要緣由有：人員呼吸；煤巖和其他有機物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸。此外，煤巖和消費過程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。缺氧窒息是呵斥礦井人員傷亡的緣由之一。2.二氧化碳(CO2) 二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重(與空氣的相對密度為1.52)，在風速較小的巷道中，底板附近濃度較大；在風速較大的巷道中，普通能與空氣均勻

6、地混合。 在新穎空氣中含有微量的二氧化碳對人體是無害的。二氧化碳對人體的呼吸中樞神經(jīng)有刺激作用，假設(shè)空氣中完全不含有二氧化碳，那么人體的正常呼吸功能就不能維持。所以在搶救遇難者進展人工輸氧時，往往要在氧氣中參與5的二氧化碳，以刺激遇難者的呼吸機 能。但當空氣中二氧化碳的濃度過高時，也將使空氣中的氧濃度相對降低，輕那么使人呼吸加快，呼吸量添加，嚴重時也能夠呵斥人員中毒或窒息。 3氮氣(N2) 氮氣是一種惰性氣體，是新穎空氣中的主要成分，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中假設(shè)氮氣濃度升高，那么勢必呵斥氧濃度相對降低，從而也能夠?qū)е氯藛T的窒息性損傷。正由于氮氣為惰性氣體，因此又可將其用于井下防

7、滅火和防止瓦斯爆炸。 礦井空氣中氮氣主要來源是：井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮氣涌出。1.1.1.4 井下常見有毒有害氣體的根本性質(zhì)有毒有害氣體的性質(zhì)可分為以下幾方面： 臭、味和色方面有臭的氣體有四種，即NH3 (劇臭)， SO2(劇烈硫躪臭)， H2S(臭雞蛋味，濃度為0.0001時，便可嗅出來)，CO2(微酸臭)；有色氣體只需一種，即 N02(淺紅褐色)?？筛鶕?jù)以上性質(zhì)覺察這些氣體的存在。 有毒有害氣體對人體的影響： 對人體有毒的氣體有五種。其中N02是最毒的氣體，它能劇烈地刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)鼻、喉、肺)，能和呼吸道上的水分化合而生成硝酸(HNO3)，可使肺浮腫致命且初期不易覺察

8、，有時數(shù)小時后才有中毒征兆。SO2能較強地刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，使眼睛紅腫，俗稱害眼氣體，此外，這種氣體能和呼吸道上的水分化合而成硫酸，使肺浮腫致命。H2S能刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，且能使人體血液中毒致命。CO能驅(qū)逐人體血液中的O2，使血液缺氧致命。這是由于CO比O2對血紅素的親和力約大250300倍。普通的煤氣中毒就是CO中毒。NH3能刺激眼睛、皮膚和呼吸系統(tǒng)。1.1.1.5 井下空氣成分平安規(guī)范 由于礦井空氣質(zhì)量對人員安康和礦井平安有著重要的影響，所以(以下簡稱)對礦井空氣主要成分(氧氣、二氧化碳)的濃度規(guī)范做出了明確的規(guī)定： 采掘任務(wù)面進風流中的氧氣濃度不得低于20；二氧化碳濃度不得超越0.5

9、；總回風流中二氧化碳濃度不得超越0.75；當采掘任務(wù)面風流中二氧化碳濃度到達1.5或采區(qū)、采掘任務(wù)面回風道風流中二氧化碳濃度超越1.5時，必需停工處置。 由于礦井空氣中有害氣體對井下作業(yè)人員的生命平安危害極大，因此對常見有害氣體的平安規(guī)范都做了明確的規(guī)定，其值如表1-1-3所列。制定這些規(guī)范時，都留有較大的平安系數(shù)。如空氣中CO濃度達0.048%時一小時內(nèi)才可出現(xiàn)細微的中毒病癥，而規(guī)定的CO最高允許濃度為0.0024，是其細微中毒濃度的1/20；再如N02濃度達0.025時，中毒者在短時間內(nèi)有死亡危險，而規(guī)定的N02最高允許濃度為0.00025，是其危險中毒濃度的1/100。因此，只需我們可以

10、嚴厲遵守規(guī)定，不違章作業(yè)，就完全可以防止有害氣體對人體的損害。表1-1-3井下空氣中有害氣體的最高允許濃度1有害氣體稱號 最高允許濃度/% 一氧化碳(CO) 二氧化氮(N02) 二氧化硫(SO2) 硫化氫(H2S) 氨(NH3)0.0024 0.00025 0.0005 0.00066 0.004 1.1.2 礦井空氣主要物理參量氣體的分子具有體積和相互吸引力，但在分析氣體的普通問題時，這兩個要素的影響很小。為了便于分析和計算，普通可把多種氣體看成是沒有這兩個要素的理想氣體，因此，井下空氣也可視為理想氣體。氣體的分子作永不停息的不規(guī)那么運動，這種運動產(chǎn)生熱能，故氣體分子運動是熱運動，氣體的物理

11、參量較多，其中比容、壓力、溫度是三個根本參量。1.1.2.1 空氣的密度和比容1.空氣的密度 空氣和其他物質(zhì)一樣具有質(zhì)量。單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，用符號表示。空氣可以看作是均質(zhì)流體，故： 1-2-1式中空氣的密度， kg/m3 ； M空氣的質(zhì)量，kg； 空氣的體積，m3。 普通地說，當空氣的溫度和壓力改動時，其體積會發(fā)生變化。2.空氣的比容質(zhì)量為M(kg)的空氣占有的空間(或容積)為(m3)，那么空氣的比容(又名容積度)就是容積和質(zhì)量M之比?；蛘哒f是單位質(zhì)量空氣所占有的體積，即： 1-2-2也就是空氣的密度倒數(shù)。1.1.2.2 空氣的溫度溫度是描畫物體冷熱形狀的物理量。丈量溫度

12、的標尺簡稱溫標。熱力學絕對溫標的單位為K(Kelvin)，用符號表示。熱力學溫標規(guī)定純水三態(tài)點溫度(即汽、液、固三相平衡態(tài)時的溫度)為根本定點，定義為273.15K，每1 K為三相點溫度的1273.15。溫度是礦井表征氣候條件的主要參數(shù)之一。第108條規(guī)定：消費礦井采掘任務(wù)面的空氣溫度不得超越26；機電硐室的空氣溫度不得超越30。1.1.2.3 空氣的壓力空氣的壓力也稱為空氣的靜壓絕對靜壓，用符號表示。壓強在礦井通風中習慣稱為壓力。它是空分子熱運動對器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。其大小取決于在重力場中的位置(相對高度)、空氣、溫度、濕度(相對濕度)和氣體成分等參數(shù)。 按照統(tǒng)計觀念，大量空氣分子作無規(guī)那么

13、的熱運動時，在各個方向運動的時機是均等的，故空氣的絕對靜壓具有在各個方向上強度相等的特點。 壓力的單位為Pa(帕斯卡，1PalN/102)，壓力較大時可采用kPa(1kPa103Pa)、MPa(1MPa103 kPa106 Pa)。其他壓力單位參見附錄。1.1.2.4 空氣的粘性 當流體層間發(fā)生相對運動時，在流體內(nèi)部兩個流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力(內(nèi)摩擦力)以阻止相對運動，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。另外，在礦井通風中還常用運動粘度系數(shù)，和氣體密度有關(guān)，即和壓力有關(guān)，這兩個系數(shù)有如下的關(guān)系：/，m/s (124) 1.1.2.5 空氣的濕度空氣濕度的意義空氣的濕度表示空氣中所含水

14、蒸氣量的多少或潮濕程度，表示空氣濕度的方法有絕對濕度、相對溫度和含濕量三種。絕對濕度：單位體積濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量絕對值。其單位與密度單位一樣，用符號表示。飽和濕度：單位體積濕空氣中所含飽和水蒸氣質(zhì)量絕對值。用符號表示。相對濕度：單位體積空氣中實踐含有的水蒸氣量()與其同溫度下的飽和水蒸氣含量()之比稱為空氣的相對濕度。值小表示空氣干爆，吸收水分的才干強；反之，值大那么空氣潮濕，吸收水分才干弱。即為干空氣，1即為飽和空氣。水分向空氣中蒸發(fā)的快慢和相對濕度直接有關(guān)。含濕量：含有1kg干空氣的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量(kg)稱為空氣的含濕量。1.1.2.6 空氣的焓焾是一個復(fù)合形狀參數(shù)，它是氣

15、體的內(nèi)動能u和壓力功(流動功)P之和，也稱熱焓函。濕空氣的焓是1kg干空氣的焓和其中水蒸氣的焓的總和，1.1.3 礦井氣候礦井氣候是指礦井空氣的溫度、濕度、風速和輻射這四個參數(shù)的綜協(xié)作用形狀。這四個參數(shù)的不同組合，便構(gòu)成了不同的礦井氣候條件。礦井氣候條件對井下作業(yè)人員的身體安康和勞動平安有重要的影響。1.1.3.1 人體的熱平衡人要維持正常生理機能并進展各種勞動，就必需攝取空氣、水和食物。這些物質(zhì)進入人體經(jīng)過消化、分解，產(chǎn)生能量(熱量)。人的整個機體都參與產(chǎn)熱過程，其中以肌肉活動產(chǎn)熱量最多。當人進展膂力勞動時，肌肉產(chǎn)熱量增至正常量(在安靜形狀下的產(chǎn)熱量)的十余倍，可達25003140kJh。人

16、體產(chǎn)生的熱量一部分用于身體各器官的正常生理機能活動，另一部分用來供肌肉作功，剩余的那么經(jīng)過輻射，對流傳導(dǎo)、汗液蒸發(fā)等途徑與周圍環(huán)境進展熱交換，分發(fā)到體外。人體代謝產(chǎn)熱過程是體內(nèi)生物化學過程，而散熱過程那么是物理過程。所以人體熱平衡并非是簡單的物理過程，而是在神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)理下的非常復(fù)雜的。1.1.3.2 礦井氣候?qū)θ梭w熱平衡的影響礦井氣候是由空氣溫度、濕度，風速和輻射四要素組成的，它們都影響著人體熱平衡，且各要素之間的影響在很大程度上可以互換。例如，環(huán)境相對濕度增高對人體所呵斥的影響可以被風速的添加所抵消。 1溫度 在礦井氣候的四個要素中，氣溫對人體熱調(diào)理起著主要作用。當氣溫較低時輻射和對流傳導(dǎo)散

17、熱是人體主要散熱方式，當氣溫逐漸升高后，人體汗腺活動越來越顯著，汗液蒸發(fā)散熱就逐漸成為主要散熱方式。 2濕度 空氣相對濕度對人體熱平衡和溫熱感有著重要作用，特別是在氣溫高的條件下，作用就更為明顯。因高溫時，人體主要依托汗液蒸發(fā)散熱才干堅持熱平衡，此時相對濕度大，將妨礙汗液蒸發(fā)，使汗液成滴狀珠淌下。這種情況下汗液攜帶走的熱量甚少，不能起到蒸發(fā)散熱的作用，由于汗液只需在蒸發(fā)的過程中吸收汽化潛熱才干帶走較多的熱量。 3風速 風速顯著地影響著人體對流散熱。當空氣溫度低于體溫時，流速越大，散熱量愈多。當空氣溫度高于體溫時，人體反而從空氣中得到對流熱，此時風速越大，人體得到對流熱愈多。 4輻射 影響人體輻

18、射散熱的是人體周圍物體的外表溫度。當周圍物體外表溫度高于人體外表溫度時，人體就得到輻射熱。 可見，礦井氣候條件對人體熱平衡的影響是一種綜合的作用，各參數(shù)之間相互聯(lián)絡(luò)、相互影響。如人處在氣溫高、濕度大、風速小的高溫潮濕環(huán)境中，這三者的散熱效果都很差，這是由于人體散熱太慢，體內(nèi)產(chǎn)熱量得不到及時分發(fā)，就會使人出現(xiàn)體溫升高、心率加快、身體不溫馨等病癥，嚴重時可導(dǎo)致中暑、甚至死亡。相反，如人處在氣溫低、濕度小、風速大的低溫枯燥環(huán)境中，這三者的散熱效果都很強，這時由于人體散熱過快，就會使人體的體溫降低，引起感冒或其他疾病。1.1.3.3 衡量礦井氣候條件的目的國內(nèi)外衡量礦井氣候條件的目的很多，現(xiàn)擇其主要的

19、加以論述。 1干球溫度 干球溫度是我國現(xiàn)行的評價礦井氣候條件的目的之一。普通來說，由于礦井空氣的相對濕度變化不大，所以干球溫度能在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。而且這個指標比較簡單，運用方便，用干球溫度計進展丈量。 2濕球溫度在一樣的氣溫(干球溫度)下，假設(shè)濕球溫度較低，那么相對濕度較?。环粗?，假設(shè)濕球溫度與氣溫相接近，那么相對濕度較大。因此用濕球溫度這個目的可以反映空氣溫度和相對濕度對人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些，用濕球溫度計進展丈量。 3同感溫度同感溫度(也稱等效溫度或有效溫度)是由美國采暖工程師協(xié)會ASHVE提出的。這個目的是經(jīng)過實驗，根據(jù)人在空氣溫度、濕度、風速三個目

20、的不一樣的各種環(huán)境是的溫馨覺得和濕度已飽和、速度為零、溫度不一樣的各種環(huán)境中的溫馨覺得，進展統(tǒng)計和比較，并以濕度已飽和、風速為零、溫馨覺得一樣的環(huán)境空氣溫度作為目的，用來評價溫度、濕度和風速不一樣的各種環(huán)境對人的溫馨覺得。這種目的除不能評價環(huán)境輻射熱的作用以外，它能反映空氣溫度、濕度和風速三種要素對人體熱平衡的綜協(xié)作用。.卡他度卡他度用卡他計測定?？ㄋ嬍且环N酒精溫度計，卡他計下端有個比普通溫度計大的貯液球，上端有一個小空腔，玻璃管上只需35和38兩個刻度，這兩個溫度的平均值恰好等于人體的正常體溫(36.5)。測定時，先把貯液球置于熱水中加熱，當酒精柱上升至小空腔的一半時取出，擦干貯液球外表水

21、分，然后將其懸掛于待測空氣中，此時由于液球散熱，酒精柱開場下降，用秒表記下從38降到35所需時間，即可用下式求得干卡他度Kd。 (1-3-2)式中 F卡他常數(shù)，每只卡他計玻璃管上都標有F值。 干卡他度反映了氣溫暖風速對氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。為了測出溫度、濕度和風速三者的綜協(xié)作用效果，需求采用濕卡他度Kw。濕卡他度是在卡他計貯液球上包裹上一層濕紗布時測得的卡他度，其實測和計算方法完全與干卡他度一樣?？ㄋ嫷脑O(shè)計者是想利用貯液球來模擬人體的散熱效果，并取1卡他度等于41.86/m2，即相當于每小時從1m2的外表積上散失掉150.7kJ的熱量，而成年男子的體外表積約等于1.7m2

22、，所以1卡他度就約等于每小時從體內(nèi)分發(fā)掉256.2kJ的熱量。1.1.3.4 評價礦井氣候條件的綜合目的目前，世界各國關(guān)于礦井氣候條件的平安規(guī)范差別很大?，F(xiàn)將我國及其他一些國家規(guī)定規(guī)范簡介如下：1我國現(xiàn)行的礦井氣候條件平安規(guī)范我國現(xiàn)行評價礦井氣候條件的目的是干球溫度。1982年國務(wù)院公布的第53條規(guī)定，采掘任務(wù)面的空氣溫度不得超越26，機電峒室的空氣溫度不得超越30。 2國外一些國家的礦井氣候條件平安規(guī)范世界主要產(chǎn)煤國家對礦井氣候條件的評價目的并不一致。主要采用的目的有干球溫度、濕球溫度、同感溫度等。有不少國家采用了同感溫度這種目的。例如，美國規(guī)定井下同感溫度須小于3437，日本規(guī)定須小于31

23、.5，比利時和法國均規(guī)定須小于31。1.2 發(fā)明良好作業(yè)環(huán)境的途徑 改善礦內(nèi)氣候條件，發(fā)明良好作業(yè)環(huán)境的途徑主要包括以下兩方面的內(nèi)容：一是對冬季冰冷地域，當井筒入風溫度低于2時，為了防止因井筒結(jié)冰而呵斥提升、運輸事故，防止人員上下班受寒生病，也須對礦井進風流采取加熱的措施，對井口空氣進展預(yù)熱；二是對高溫礦井用風地點進展風溫調(diào)理，以到達第102條規(guī)定的規(guī)范，即消費礦井采掘任務(wù)面空氣溫度不得超越26，機電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超越30；當采掘任務(wù)面空氣溫度超越30時。機電設(shè)備硐室的空氣溫度超越34時，必需停頓作業(yè)。新建、改擴建礦井設(shè)計時，必需進展礦井風溫預(yù)測計算，超溫地點必需有制冷降溫設(shè)計，配齊降

24、溫設(shè)備。1.2.1 井口空氣加熱方式井口普通采用空氣加熱器對冷空氣進展加熱，有2種加熱方式：1.2.1.1 井口房不密閉的加熱方式當井口房不宜密閉時，被加熱的空氣需設(shè)置公用的通風機送入井筒或井口房。這種按冷、熱風混合的地點不同，又分以上3種情況： 冷、熱風在井筒內(nèi)混合。這種布置方式是將被加熱的空氣經(jīng)過公用通風機和熱風道送入井口以下2m處，筒內(nèi)進展熱風和冷風的混合。 冷、熱風在井口房內(nèi)混合。這種布置方式是將熱風直接送入井口房內(nèi)進展混合，使混合后的空氣溫度到達2以上后再進入井筒。 = 3 * GB3 冷、熱風在井口房和井筒內(nèi)同時混合。這種布置方式是前兩種方式的結(jié)合，它將大部分熱風送入井簡內(nèi)混合，而

25、將小部分送入井口房內(nèi)混合。 以上3種方式相比較，第一種方式冷、熱風混合效果較好，通風機噪聲對井口房的影響相對較小，但井口房風速大、風溫低，井口作業(yè)人員的任務(wù)條件差，而且井筒熱風口的井壁、上部罐座和罐頂保險安裝有凍冰危險，第二種方式井口房任務(wù)條件有所改善，上部和罐頂保險安裝凍冰危險減少，但冷、熱風的混合效果不如前者，而且井口房內(nèi)風速較大，尤其是通風機的噪聲對井口的通訊信號影響較大；第三種方式綜合了前兩種的優(yōu)點，而防止了其缺陷，但管理較為復(fù)雜。1.2.1.2 井口房加密閉的加熱方式井口房有條件密閉時，熱風可依托礦井主要通風機的負壓作用進入井口房和井筒，普通不需設(shè)置公用的通風機送風。采用這種方式，大

26、多是在井口房內(nèi)直接設(shè)置空氣加熱器，讓冷、熱風在井口房內(nèi)進展混合。 對于大型礦井，當井筒進風量較大時，為了使井口房風速不超限，可在井口房外建立冷風塔和冷風道，讓一部分冷風先經(jīng)過冷風道直接進入井筒，使冷、熱風既在井口房混合又在井筒內(nèi)混合。采用這種方式時，應(yīng)留意防止冷風道與井筒聯(lián)接處結(jié)冰。1.2.2 礦井降溫的普通技術(shù)措施 隨著采掘深度與強度不斷增大，以及礦井機械化程度日益提高，消費更為集中。因此，地熱和機械設(shè)備向井下空氣分發(fā)的熱量顯著添加，使井下氣溫升高。此外，一些地處溫泉地帶的礦井，雖然開采深度不大，但由于從巖石裂隙中涌出的熱水及受熱水環(huán)繞與浸透的高溫圍巖也都能使井下氣溫升高、濕度增大；這樣就更

27、加惡化了井下任務(wù)環(huán)境，嚴重地影響著井下作業(yè)人員的身體安康和勞動消費率，成為一種災(zāi)禍，習稱熱害。故須采取降低井下空氣溫度的措施。礦井降溫措施根本可分兩大類：第一類是不運用機械制冷設(shè)備進展降溫，包括選擇合理的開辟系統(tǒng)和確定合理的采煤方法，改動通風方式和通風系統(tǒng)，減少各種熱源放熱量等等措施，第二類是采用機械制冷設(shè)備，經(jīng)過空氣調(diào)理系統(tǒng)來到達改善井下微小氣候環(huán)境的目的。第二類措施是在第一類措施達不到的要求時才采用。先簡介第一類降溫措施，其主要包括：通風降溫、合理的開采系統(tǒng)、隔熱引導(dǎo)、個體防護等。1.2.2.1 通風降溫加強通風是礦井降溫的主要技術(shù)途徑。通風降溫的主要措施就是加大礦井風量和選擇合理的礦井通

28、風系統(tǒng)。 加大風量。實際證明，在一定的條件下(如原風量較小)，添加風量是高溫礦井最經(jīng)濟的降溫手段之一。加大風量不僅可以排出熱量、降低風溫，而且還可以有效地改善人體的散熱條件，添加人體溫馨感。所以在高溫礦井采用通風降溫是礦井降溫的根本措施之一。 但增風降溫并不總是有效的。當風量添加到一定程度時，增風降溫的效果就會減弱。同時增風降溫還遭到井巷斷面和通風機才干等各種要素的制約，有一定的運用范圍。 選擇合理的礦井通風系統(tǒng)。從降溫角度出發(fā)，確定礦井通風系統(tǒng)時，普通應(yīng)思索以下原那么： 第一，盡能夠減少進風道路的長度。在井巷熱環(huán)境條件和風量不變的情況下，井巷風流的溫升是隨其流程的加長而增大，風路越長，風流沿

29、途吸熱量越大，溫升也越大。所以，對高溫礦井應(yīng)盡量縮短進風道路的長度，同時在進展開辟系統(tǒng)設(shè)計時，要留意與通風系統(tǒng)相結(jié)合，防止將進風巷布置在高溫巖層中和不用要加出息風道路的長度，以使溫升加大。 第二，盡量防止煤流與風流反向運轉(zhuǎn)。在選擇采區(qū)通風系統(tǒng)時，盡量采用軌道上山進風方案，防止因煤流與風流方向相反，將煤炭在運輸過程中的放熱和設(shè)備放熱帶進任務(wù)面。根據(jù)德國的閱歷采用軌道上山進風與運輸上山進風相比，回采任務(wù)面進風流的同感溫度可降低45。第三，回采任務(wù)面采用下行風。在條件答應(yīng)時，回采任務(wù)面可采用下行風。由于回采任務(wù)面采用下行風時，風流是從路程較短的上部巷道進入任務(wù)面，且減少了煤炭放熱的影響，故可降低任務(wù)

30、面的進風溫度。第四，對于發(fā)熱量較大的機電峒室，應(yīng)有獨立的回風道路，以便把機電所發(fā)熱量直接導(dǎo)入采區(qū)的回風流中。第五，回采任務(wù)面的通風方式也對氣溫有影響。在一樣的地質(zhì)條件下，由于W型通風方式比U型和Y型能添加任務(wù)面的風量，降溫效果都較好。普通情況下，對角式通風系統(tǒng)的降溫效果要比中央式好。1.2.2.2 選擇合理的開采系統(tǒng)根據(jù)井田地質(zhì)特征和熱源情況，選擇合理的開采系統(tǒng)，綜合思索通風降溫問題，對改善高溫礦井氣候條件是有利的。例如，采用雙巷掘進有利于降低井下氣溫。 加大礦井開發(fā)強度，提高采掘進度和產(chǎn)量有利于改善井下熱環(huán)境。據(jù)蘇聯(lián)研討，煤層產(chǎn)量提高一倍，可使任務(wù)面末端氣溫降低14 59。在回采順序方面，條

31、件一樣的后退式回采可使巷道有較長的通風冷卻時間，采空區(qū)漏風少，從采空區(qū)帶出的熱量也少。采取全部充填法管理頂板，一方面可控制采空區(qū)漏風所攜帶出來的熱量，另一方面充填物也可吸收一部分熱量。特別是風力充填法，效果更顯著。1.2.2.3 隔熱引導(dǎo)所謂隔熱引導(dǎo)就是采取各種有效措施將礦井熱源與風流隔分開來，或?qū)嵩粗苯右氲V井回風流中，防止礦井熱源對風流的直接加熱，從而到達礦井降溫的目的。隔熱引導(dǎo)的措施主要有： 巷道隔熱。巷道隔熱主要用于礦井部分地溫異常的區(qū)段。目前較為可行的方法是，在高溫巖壁與巷道支架之間充填隔熱資料，如高爐或鍋爐爐渣等。近年來，我國煤礦還實驗用聚氨酯泡沫塑料噴涂巖壁，噴涂厚度為10mm

32、時，就能產(chǎn)生較好的隔熱效果。國外有些國家也曾采用聚乙烯泡沫塑料、硬質(zhì)氨基甲酸泡沫、膨脹珍珠巖等隔熱資料噴涂巖壁，也獲得較好效果。但因巷道隔熱費用較高，而且隔熱層的時效性較差，隨著時間的推移，隔熱層的作用將變小，同時還必需留意防火、防毒等平安問題。 管道和水溝隔熱。對高溫礦井，溫度高的壓氣管道和排熱水管應(yīng)盡量設(shè)在回風流中，假設(shè)必需設(shè)在進風流中時應(yīng)采取隔熱措施。尤其是對熱水型高溫礦井，更應(yīng)防止熱水對風流的增溫增濕作用。 對熱水涌出量大的礦井可超前將熱水疏干，將水位降低到開采深度以下。對部分地點涌出的高溫熱水，可在出水點附近打排水鉆孔，將熱水用隔熱管道直接排至地面。 井下發(fā)熱量大的大型機電硐室應(yīng)獨立

33、回風?，F(xiàn)代礦井井下大型機電硐室的發(fā)熱量很大，假設(shè)這些設(shè)備的放熱直接進入進風流，將引起礦井風流較大的溫升。所以對高溫礦井，井下大型機電硐室(如中央變電所、泵房和絞車房等)應(yīng)建立獨立的回風系統(tǒng)。1.2.2.4 個體防護對個別氣候條件惡劣的地點，由于技術(shù)或經(jīng)濟上的緣由，如不能采取其他降溫措施時，對礦工進展個體防護也是一種有效的方法。礦工個體防護的主要措施就是讓礦工穿戴輕便的冷卻背心或冷卻帽，以防止環(huán)境熱對流和熱輻射對人體的損害，同時使人體本身的產(chǎn)熱量傳給冷卻服。除了上述措施之外，還有其他一些諸如煤層注水以冷卻煤體、在進風巷道內(nèi)放置冰塊等措施都可起到一定的降溫作用。1.2.3 礦井空氣調(diào)理系統(tǒng)上述各種

34、降溫技術(shù)措施都是有一定限制的，而且采取這些措施不能在數(shù)量和質(zhì)量上對微小氣候的各個要素都進展一定的控制與調(diào)理，所以，對熱害嚴重的礦井，只依托上述降溫措施往往達不到預(yù)期目的。這時那么應(yīng)思索采取機械制冷設(shè)備經(jīng)過空氣調(diào)理系統(tǒng)來改善井下熱環(huán)境。礦井空調(diào)絕不能被以為是溫馨性空調(diào)，而應(yīng)看作是消費性空調(diào)。力求為井下作業(yè)人員發(fā)明一種不危害安康，并能堅持一定消費效率的任務(wù)環(huán)境。1.2.3.1 礦井空氣調(diào)理的方式礦井空調(diào)系統(tǒng)普通分為地面集中式，井下集中式，地面井下分散式，部分空調(diào)機組。1地面集中式這是一種制冷設(shè)備和空氣冷卻設(shè)備均布置在地面的礦井空調(diào)系統(tǒng)。其特點是安裝制冷設(shè)備的場地易于選擇，面積不受限制，便于基建、運輸、安裝、維修保養(yǎng)及容易排放冷凝熱量。這種方式必需大幅度降低礦井進風的溫度，降溫費用較大。只適于開采比較淺、巷道不太長的礦井。2井下集中式 這種方式是把制冷設(shè)備和空氣冷卻設(shè)備均布置在井下，而在地面排除冷凝熱。如圖 這種方式