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矿井热害

[拼音]:Kuangjing rehai

[外文]:heat hazard in mine

矿井内环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度,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,千人中暑死亡率为0.57。影响人体热平衡的气候条件是温度、湿度和风速。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、湿卡他(Kata)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℃。

矿井高温的原因

入风气温过高

是小型浅井和大型深井建井时期夏季高温的主要原因。中国南方大片地区七月平均最高气温超过33℃,有时高达40℃以上。

地热

是深井高温的主要原因。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℃。联邦德国鲁尔煤田采深1000~1200m处岩温已达50~60℃。1000m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。中国平顶山八矿-273m东石门断层出水水温为 37℃。岫岩铅矿西山一坑60m中段,距地表95m处水温48℃。日本常磐煤矿位于温泉地带,涌水的温度高达75℃。

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,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1000kW,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3~4kcal/(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 16kcal/(m2・h)个别高温工作面达53.7kcal/(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。

矿井热害的防治措施

改善矿井通风

采用合理的矿井通风系统,尽可能缩短通风线路,增加风量,提高风速。中国在《煤矿安全规程》的允许条件下,回采工作面采用下行通风或上下平巷进风、中间巷道回风的 W型通风系统,可显著降低工作面气温。发热量大的机电硐室要实行独立通风,避免把热量带到采掘工作面。在采掘工作面人员相对集中的高温地点,使用各式引射器或小型局扇吹风,增加局部地区的风速,改善人体散热条件。

减少矿内热源的放热量

如覆盖淋水巷壁及水沟,减少热水的传热量和蒸发量;防止压气管路对入风加温;把热水经回风井巷引到地面;热水型高温矿井还可采用超前疏干排水措施;用隔热材料覆盖或喷涂巷壁,减少岩壁放热量等。

冷却降温

是防治矿井高温的有效措施。因其费用昂贵,通常只在通风措施降温无效或不经济时采用。矿井用制冷装置降温已有五、六十年历史。南非是矿山使用空气冷却设备最多的国家之一。罗宾孙金矿开采深度2700m,岩石温度41.1℃,使用的空气冷却设备制冷能力为6.1×106kcal/h,制冷压缩机功率为1610kW。空气冷却设备由制冷系统和冷却系统组成:前者供给冷水;后者利用冷水冷却空气。

(1)固定式空气冷却设备 有三种布置方式:(a)制冷和冷却系统均设在地面,冷却总进风流。其施工、维修和冷却水(用来冷却冷凝器中的致冷剂)处理都比较方便,但冷空气往井下输送途中吸收热量,降低冷却效果。(b)制冷系统设在地面,冷却系统设在井下。其投资较大,但冷却水易于处理,冷却效果好,可用优质绝热材料,防止冷水在输送过程中吸收热量,目前广泛采用。(c)制冷和冷却系统均设在井下,这种方式要求妥善解决冷却水的循环处理问题。

(2)移动式空气冷却设备 常用于采掘工作面等局部地点的降温,中国武汉冷冻机厂制造的矿用移动式空气冷却设备,制冷量为60Mcal/h,功率为22kW,与局扇配套使用,将空气冷却后送到工作面,其制冷系统和冷却系统组装成一体,可随采掘工作面推进移动。另一种移动式空气冷却设备,其制冷系统固定,冷却系统则随工作面移动。

作业地点分散而人员少的高温矿井中,可采用个体防护措施。一些国家正在研制各式冷却头盔或冷却工作服,以冷却吸入的空气、降低头部或体表温度。

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