浅析矿井热害原因与防治

摘要：本文通过在煤矿的阶段实习，了解发现了国内许多煤矿存在热害问题，为解决矿井出现的这一问题，本文分析了矿井热害的产生原因及其危害，并提出了热害的防护措施。

关键词：矿井热害 高温 防护措施

近年来，我国经济飞速发展，能源问题成为一大焦点，虽然我国煤矿储量丰富，但随着各产业用煤量的急速上升，我国煤矿开采速度和开采深度不断加大，随之热害问题凸显，产生诸多不利影响，例如降低作业人员的工作效率，给井下作业人员的生命财产带来危胁等。解决矿井热害问题，改善井下工作环境是保证矿井安全生产的必要条件，同时也只有这样，才能更好的提高劳动效率，使矿井多产、稳产。

一、矿井热害影响因素

根据矿井所处的地域、地质条件、开采工艺和生产技术水平等方面的不同，影响矿井产生热害的原因主要有以下几个方面：

1.地质地热

地质地热是来自地球内部的一种能量，向地面大气传散。而矿井开采到一定深度时，就会面临地热的侵袭，这种侵袭不可避免，同时部分矿井含煤地层上覆隔热性较好的非煤系地层，阻碍了地热向地面传散，从而使大量热量滞留在了含煤地层中，当开采到此段煤层时，热害就会显现出来，况且现在的矿井深达数百数千米，远远超过了恒温带，所以井下高温部分部分是由地热引起的。

2.井下生产环境

（1）矿用机电放热

矿井开采随着深度的增加，开采强度也逐渐增加，现代采掘设备应用广泛，机械化、自动化、集中化水平提高，井下掘进、运输与提升等环节使用机械化设备多且装机容量大，这就需要消耗更多的电能来支持，而机电设备的运转工作则会把从馈电线路上接收的电能几乎全部转换为热能，这些热量中有75%-80%的热量同风流混合，增加了风流的温度，给安全生产带来一定的不利影响。

（2）运输中的矿物、矸石放热，围岩散热

井下新开掘的巷道或工作面，其围岩温度较高，散发出的热量随风流进入巷道，使得矿井高温加剧。同时，刚采下的煤、矸石接近围岩温度，而围岩温度又往往高于风流温度，所以在运输过程中，其散发出的热量将同周围的风流产生强烈的热交换，60%-80%的热量被风流带走，10%-20%的热量用于温升，加剧井下温度的升高。

（3）风流向下运动时自重压缩热

随着煤矿资源的不断开采，矿井深度不断增加，使井下空气受到的压力也随着改变，当可压缩的气体沿井筒向下运动时，压力与温度都有所升高，是一个加温压缩的多变过程。在重力场的作用下风流沿井筒向下运动，其温升是由于位能转换为焓的结果，同时，在此过程中井壁水分的蒸发要吸收大量热量，而这些热量除来自围岩之外，则来自风流的自压缩热，对于深矿井来说，其引起的风流温升相当大。

产生矿井热害的原因很多，上面所述只是造成矿井热害的主要原因，对于某些矿井来说地下热水涌出，矿物的氧化放热等也可加重矿井的热害。矿井热害不但严重影响安全生产，更对我们自身的安全产生严重的威胁。

二、矿井热害

1.对人体的危害

矿井工作环境受多方面的影响，在深达数百数千米的地下，温度往往高于30℃，而超过30℃的气温称之为高温，同时在高温环境下作业会加剧人体的新陈代谢，正常环境下，健康人的体表组织温度大概在36.9℃左右，人体组织深部温度在37.2℃左右，体温波动不大，并且在一定温度范围内人体会表现出一定的热适应，使产热量与散热量相平衡，但在恶劣的气候环境下或人体健康状况下降时，热量平衡难以维持，此时人体便会产生多方面生理功能的改变，甚至致病，主要表现在体温调节、水盐代谢、循环系统、消化系统、神经系统、泌尿系统等方面。

2.对工作效率的影响

井下作业，不免会处在高温环境中，而在这样的环境下劳动，人们的中枢神经系统会受到影响，使注意力分散，降低肌肉的工作效率，从而使劳动生产率下降。研究资料显示，在井下工作地点的空气温度超过标准温度（26℃）时，工人的劳动效率便下降，图1为在不同风速下，温度与工作效率的关系，如果这种状况得不到及时有效解决，则会导致事故的发生，同时这也是导致火灾事故发生的一个因素。

图1 体力劳动的工作效率与温度和空气流速的关系

3.对生产安全的影响

众所周知，在井下高温环境下作业，人体的神经系统受到抑制，对于周围环境及事物的注意力、判断力及反应能力都有所下降，并且随温湿度的加大，这种状况逐渐加剧，事故发生率也逐渐加大，表1为井下作业人员随作业地点温度的升高而出现的每千人工伤频次。

表1 作业地点温度与工伤频次的关系

三、矿井热害防护措施

由于使矿井产生热害的因素有很多，所以要对其进行有效防治就需要针对性措施。

1.采用通风降温

根据矿井的地质条件、巷道布置选择最短通风路线，这样既能加快工作面和巷道内的空气更换速度，也能使风流在巷道流动过程中尽可能多的吸收来自巷道围岩等的散热，为了进一步降低风流的温度，可开凿掘进通风专用巷道，使用负压通风方式，其次就是增加风量，提高风速，使风流尽量多的把矿井内的热量带走，对于特定地点，可采用独立的通风路线，虽然成本增加，但降温效果显著。最后可采用冷空气储存―释放方式降低温度，即在地面大气温度低于零摄氏度时，将空气向地下输送并将其封闭起来，待气温回升，井下温度过高时，使用特定通道将冷空气导入来降低温度。

2.阻隔热源降温

针对井下热源采用相对应的方法阻隔其释放热量：对于巷道围岩散热，可采用绝热材料涂抹新掘出的巷道断面阻碍围岩散热；对于机电设备运转散热，可以使用将其摆放至特定位置，采用独立回风等方式降低其增加井下的温度，使热量尽快被风流带走的方法。此外，使用金属支架代替木支架、加快运煤速度、采取暗沟排水等措施皆可起到一定的降温效果。

3.加强个体防护

对于井下作业人员，由于其作业位置比较分散，难以采用集中降温措施，这时就有必要加强个体防护，除作业人员必备防暑降温药品外，还需多饮淡盐水，另外井下作业人员还可通过穿通气、通水冷却服直接有效地调节作业人员的体温，其中通水冷却服效果更好。

4.采用矿井空调系统降温

矿井空调系统分为地面集中式、井下集中式和地面井下联合集中式空调系统，三者各有优点。地面集中式空调系统是将制冷站放置在地面，冷凝器也设置在地面排放，而在井下放置高低换热器一次高压冷冻水转换成二次冷冻水，最后在回风地点上用空冷器冷却风流;采用井下集中式空调系统，冷凝器设在地面排放时，其系统比较简单，无高压冷水系统，排放效率高；地面井下联合集中式空调系统实际上相当于两级制冷，具有可提高一次载冷剂回水温度、减少冷损等优点，可降低井下温度。

四、小结

随着我国煤矿开采深度的加大，热害问题越来越严重，同时矿井热害也严重威胁着我国矿井产业的发展，有效防治热害，对于井下作业人员的身体健康和生命安全以及矿井的生产效率都有很大改善，只有正确认识矿井热害，正确处理与对待矿井高温问题，才能把高温危害降到最低，同时，我们也只有在实践中才能找到最为切实可行的应对措施，对其进行有效防治。

参考文献：

[1]黄元平.矿井通风[M].徐州:中国矿业大学出版社,1986

[2]余恒昌等.矿山地热与热害治理[M].北京:煤炭工业出版社,1991