礦井熱害
[拼音]:Kuangjing rehai
[外文]:heat hazard in mine
礦井內(nèi)環(huán)境氣溫超過(guò)人體正常熱平衡所能忍受的溫度,導(dǎo)致勞動(dòng)效率降低,事故頻率增加,健康受損,甚至中暑休克。據(jù)南非金礦統(tǒng)計(jì),從1956~1961年,在濕球溫度32.8~33.8℃下工作的工人,千人中暑死亡率為0.57。影響人體熱平衡的氣候條件是溫度、濕度和風(fēng)速。各國(guó)對(duì)合適勞動(dòng)環(huán)境的小氣候進(jìn)行了大量研究。除了較早采用的干球溫度和濕球溫度外,還先后提出了各種指標(biāo),如干、濕卡他(Kata)度(冷卻度)、等價(jià)溫度、實(shí)感溫度、熱力指數(shù)等,力求用某一綜合性指標(biāo)來(lái)確切反映勞動(dòng)的適宜溫度和濕度等。中國(guó)礦山仍以干球溫度為指標(biāo),并規(guī)定井下工人作業(yè)地點(diǎn)的氣溫不得超過(guò)26℃。
礦井高溫的原因
入風(fēng)氣溫過(guò)高
是小型淺井和大型深井建井時(shí)期夏季高溫的主要原因。中國(guó)南方大片地區(qū)七月平均最高氣溫超過(guò)33℃,有時(shí)高達(dá)40℃以上。
地?zé)?/b>
是深井高溫的主要原因。離地表越深,巖石溫度越高。從恒溫帶以下垂深每增加100m的巖溫增量(地溫梯度或地溫增溫率)各地區(qū)不同,如撫順礦區(qū)約為3.3℃,吉林石咀子銅礦區(qū)約為2℃。聯(lián)邦德國(guó)魯爾煤田采深1000~1200m處巖溫已達(dá)50~60℃。1000m左右的深井 ,由于巖壁和空氣間的熱交換,地層散發(fā)的熱量可占礦井總熱源的40~50%。當(dāng)?shù)叵滤ㄟ^(guò)斷層、裂隙與地層深部熱源發(fā)生聯(lián)系時(shí),地下熱水活動(dòng)可形成局部地?zé)岙惓^(qū)。礦井建設(shè)和生產(chǎn)時(shí),除巖層放熱外,涌出的熱水也大量放熱,此類礦井稱為熱水型高溫礦井。中國(guó)平頂山八礦-273m東石門斷層出水水溫為 37℃。岫巖鉛礦西山一坑60m中段,距地表95m處水溫48℃。日本常磐煤礦位于溫泉地帶,涌水的溫度高達(dá)75℃。
機(jī)電設(shè)備放熱
是機(jī)械化礦井的一個(gè)重要熱源。機(jī)電設(shè)備的全部無(wú)用功均轉(zhuǎn)化為熱,部分有用功除在破碎巖體和提升礦石中轉(zhuǎn)化為勢(shì)能外,其余部分也轉(zhuǎn)化為熱。在下行運(yùn)輸時(shí),所耗電能和勢(shì)能變化量全部轉(zhuǎn)化為熱;上行運(yùn)輸時(shí),所耗電能一部分轉(zhuǎn)化為勢(shì)能,余均轉(zhuǎn)化為熱。截煤機(jī)械所耗功率約有80%轉(zhuǎn)化為熱。綜合機(jī)械化采煤工作面的機(jī)電設(shè)備功率很大,有的超過(guò)1000kW,可使工作面氣溫上升很多。
煤炭或硫化礦石氧化放熱
也是采掘工作面高溫的一個(gè)原因。有時(shí)這種放熱量可占工作面風(fēng)流帶出熱量的20%以上。巷道壁面每小時(shí)每平方米氧化放熱量稱為單位氧化放熱量。蘇聯(lián)頓巴斯礦區(qū),采準(zhǔn)巷道的平均單位氧化放熱量為3~4kcal/(m2?h)。中國(guó)向山硫鐵礦,分層崩落法采礦的工作面,單位氧化放熱量約 16kcal/(m2?h)個(gè)別高溫工作面達(dá)53.7kcal/(m2?h)。
其他熱源
如人體散熱以及爆破、充填料、生產(chǎn)用水等放熱。其影響程度因具體條件而異,一般對(duì)礦井氣溫影響不大。
礦井熱害的防治措施
改善礦井通風(fēng)
采用合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng),盡可能縮短通風(fēng)線路,增加風(fēng)量,提高風(fēng)速。中國(guó)在《煤礦安全規(guī)程》的允許條件下,回采工作面采用下行通風(fēng)或上下平巷進(jìn)風(fēng)、中間巷道回風(fēng)的 W型通風(fēng)系統(tǒng),可顯著降低工作面氣溫。發(fā)熱量大的機(jī)電硐室要實(shí)行獨(dú)立通風(fēng),避免把熱量帶到采掘工作面。在采掘工作面人員相對(duì)集中的高溫地點(diǎn),使用各式引射器或小型局扇吹風(fēng),增加局部地區(qū)的風(fēng)速,改善人體散熱條件。
減少礦內(nèi)熱源的放熱量
如覆蓋淋水巷壁及水溝,減少熱水的傳熱量和蒸發(fā)量;防止壓氣管路對(duì)入風(fēng)加溫;把熱水經(jīng)回風(fēng)井巷引到地面;熱水型高溫礦井還可采用超前疏干排水措施;用隔熱材料覆蓋或噴涂巷壁,減少巖壁放熱量等。
冷卻降溫
是防治礦井高溫的有效措施。因其費(fèi)用昂貴,通常只在通風(fēng)措施降溫?zé)o效或不經(jīng)濟(jì)時(shí)采用。礦井用制冷裝置降溫已有五、六十年歷史。南非是礦山使用空氣冷卻設(shè)備最多的國(guó)家之一。羅賓孫金礦開(kāi)采深度2700m,巖石溫度41.1℃,使用的空氣冷卻設(shè)備制冷能力為6.1×106kcal/h,制冷壓縮機(jī)功率為1610kW??諝饫鋮s設(shè)備由制冷系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成:前者供給冷水;后者利用冷水冷卻空氣。
(1)固定式空氣冷卻設(shè)備 有三種布置方式:(a)制冷和冷卻系統(tǒng)均設(shè)在地面,冷卻總進(jìn)風(fēng)流。其施工、維修和冷卻水(用來(lái)冷卻冷凝器中的致冷劑)處理都比較方便,但冷空氣往井下輸送途中吸收熱量,降低冷卻效果。(b)制冷系統(tǒng)設(shè)在地面,冷卻系統(tǒng)設(shè)在井下。其投資較大,但冷卻水易于處理,冷卻效果好,可用優(yōu)質(zhì)絕熱材料,防止冷水在輸送過(guò)程中吸收熱量,目前廣泛采用。(c)制冷和冷卻系統(tǒng)均設(shè)在井下,這種方式要求妥善解決冷卻水的循環(huán)處理問(wèn)題。
(2)移動(dòng)式空氣冷卻設(shè)備 常用于采掘工作面等局部地點(diǎn)的降溫,中國(guó)武漢冷凍機(jī)廠制造的礦用移動(dòng)式空氣冷卻設(shè)備,制冷量為60Mcal/h,功率為22kW,與局扇配套使用,將空氣冷卻后送到工作面,其制冷系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組裝成一體,可隨采掘工作面推進(jìn)移動(dòng)。另一種移動(dòng)式空氣冷卻設(shè)備,其制冷系統(tǒng)固定,冷卻系統(tǒng)則隨工作面移動(dòng)。
作業(yè)地點(diǎn)分散而人員少的高溫礦井中,可采用個(gè)體防護(hù)措施。一些國(guó)家正在研制各式冷卻頭盔或冷卻工作服,以冷卻吸入的空氣、降低頭部或體表溫度。
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