1礦井空氣及氣候條件

1、1礦井空氣及氣候條件礦井生產(chǎn)過程中，必須連續(xù)持續(xù)地將地面空氣輸送 到井下各個作業(yè)地點，以供給人員呼吸，并稀釋和排除 井下各種有害氣體和礦塵，制造良好礦井氣候條件，確 保井下作業(yè)人員的軀體健康和勞動安全。第一節(jié)礦井空氣成分一、 地面空氣地面空氣是由干空氣和水蒸氣組成的混合氣體，亦 稱為濕空氣。干空氣是指完全不含有水蒸氣的空氣，由 氧、氮、二氧化碳、鼠、覆和其他一些微量氣體所組成 的混合氣體。干空氣的組成成分比較穩(wěn)固，成分的數(shù)量 差不多不變。干空氣成分的數(shù)量用體積濃度或質(zhì)量濃度 來表示，前者為某種氣體的體積在干空氣的總體積中所 占的百分?jǐn)?shù)；后者為某種氣體的質(zhì)量在干空氣的總質(zhì)量 中所占的百分比。其要

2、緊成分如表1-1所示。表1-1干空氣的組成成分表氣體成分按體積計/%按質(zhì)量計/%分子量氮氣（N2）78.08875.52728.013氧氣（。2）20.94923.14331.999二氧化碳（C。）0.0300.04644.010其它氣體0.9331.284備注：其它氣體要緊指的是氨、覆、鼠、氟、氤等 惰性稀有氣體。工程運算中，干空氣可近似地僅考慮氧氣和氮氣， 組成按氧氣（21%）、氮氣（79%）來運算。干空氣的物 理參數(shù)如下：分子量28.97氣體常數(shù)287.05 J/kg.K空氣密度（0C, 1atm）1.293 kg/m3濕空氣中含有水蒸氣，其含量的變化會引起濕空氣 的物理性質(zhì)和狀態(tài)變化。

3、地面空氣中，水蒸氣的濃度隨 地區(qū)和氣候而變化，其體積濃度變化范疇為04%。此外，實際空氣中還含有微量的污染氣體和塵埃。二、礦井空氣的要緊成分及其差不多性質(zhì)礦井空氣要緊來源于地面空氣，盡管發(fā)生了一系列 變化，但其要緊成分仍舊是氧氣和氮氣。.氧氣（O2）氧氣是一種無色、無味的氣體，有關(guān)于空氣的比重 為1.105,化學(xué)性質(zhì)爽朗，易使其它物質(zhì)氧化，能助燃, 是礦井火災(zāi)以及瓦斯、煤塵爆炸的必要條件。氧氣是人呼吸所必需的氣體，人的生命要緊是依靠 吃進食物和持續(xù)吸入空氣中的氧氣，在體內(nèi)進行新陳代 謝來堅持的。人對氧氣的需要量取決于人的體質(zhì)、精神 狀態(tài)和勞動強度等，人的需氧量與勞動強度的關(guān)系如表 1-2所示。

4、表1-2人體輸氧量與勞動強度的關(guān)系勞動強度呼吸空氣量（L/min ）氧氣消耗量（L/min ）休息6150.20.4輕勞動20250.61.0中等勞動30401.22.6重勞動40601.82.4極重勞動40802.53.1空氣中氧氣濃度為 21%左右對人的呼吸最為有利 空氣中氧氣濃度的降低會阻礙人的健康，甚至危及生 命?？諝庵醒鯕鉂舛冉档蛯θ梭w的阻礙見表1-3。表1-3人體缺氧癥狀與空氣中氧濃度的關(guān)系氧濃度（體積）%要緊癥狀17靜止時無阻礙，工作時能引起喘息和呼吸困難15呼吸及心跳急促，耳鳴目眩，感受和判定能力降低，失去勞動能力1012失去理智，時刻稍長有生命危險69失去知覺，呼吸停止，如不

5、及時搶救幾分鐘內(nèi)可能導(dǎo)致死亡礦井中由于有害氣體的涌出、物質(zhì)氧化、人員呼吸 等消耗氧氣，會導(dǎo)致井下空氣中氧氣濃度降低。在通風(fēng)不良或停風(fēng)的巷道，氧氣的濃度能夠降低到5%以下，冒然進入會導(dǎo)致窒息死亡，我國煤礦每年都發(fā)生多起因 缺氧造成的窒息死亡事故。另一方面，關(guān)于井下瓦斯積 聚區(qū)域或采空區(qū)，不可盲目送入空氣，否則，會使之達 到瓦斯爆炸的條件或引發(fā)煤炭自燃?？紤]到井下作業(yè)，體力勞動強度較大，金屬非金屬礦山安全規(guī)程（GB16423 - 2006）（以后簡稱規(guī)程） 規(guī)定：井下采掘工作面進風(fēng)流中的空氣成分（按體積運算），氧氣不低于 20%,二氧化碳不高于 0. 5%。工作 地點按照人數(shù)運算風(fēng)量時，每人每分鐘

6、不得低于4m3 o.氮氣氮氣是一種無色、無味、無毒的氣體，有關(guān)于空氣 的比重為0.97;化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)固，一樣不與其它物質(zhì)起反 應(yīng)，在礦井生產(chǎn)中常被當(dāng)作惰性氣體用來滅火或惰化采 空區(qū)。正常情形下，空氣中的氮氣對人體無害，然而在 井下有限空間里，當(dāng)空氣中氮氣濃度過高時，將相對降 低氧氣濃度而使人缺氧窒息。導(dǎo)致礦井空氣中氮氣濃度增大的緣故要緊有：氧 氣的消耗，則氮氣的濃度會相對增加。從煤層或圍巖 中涌出氮氣。在礦井防滅火中人為注氮，惰化采空區(qū) 時泄漏的氮氣。炸藥爆破以及含氮有機物的腐爛等產(chǎn) 生一定量的氮氣。由于氮氣無毒，實際中能夠通過檢測氧氣的濃度來 防止氮氣的危害。三、空氣進入礦井后發(fā)生的變化地面空

7、氣進入礦井后，由于受到井巷圍巖、生產(chǎn)活 動以及礦巖中涌出氣體的作用，空氣的成分和狀態(tài)會發(fā) 生相應(yīng)的變化：（一）混入了有害氣體和礦塵.爆破時所產(chǎn)生的炮煙炸藥在井下爆炸后，產(chǎn)生大量的有害氣體，種類和數(shù)量與炸藥的性質(zhì)、爆炸條件與介質(zhì)有關(guān)。在一樣情形下，產(chǎn)生的要緊成分大部分為一氧化碳和氮氧化合物。1kg炸藥爆破能產(chǎn)生的有毒氣體相當(dāng)于 1020L的二氧化氮。.柴油機工作時產(chǎn)生的廢氣柴油機的廢氣成分專門復(fù)雜，它是柴油在高溫高壓下燃燒時所產(chǎn)生的各 種有毒有害氣體的混合體。一樣情形下有氮氧化物，含 氧碳?xì)浠衔?、低碳氧化合物、油煙等，但其中的要緊 成分為氧化氮，一氧化碳，醛類和油煙等，柴油機排放 的廢氣量由于

8、受各種因素的阻礙，變化較大，往往會惡 化井下空氣。.硫化礦物的氧化在開采高硫礦床時，由于硫化礦物緩慢氧化除產(chǎn)生大量的熱外，還會產(chǎn)生二氧化硫和硫化氫氣體，如FeS2+2H2O - Fe(OH)2+H2S 十 S CaS+H2O+CO2 - CaCO3+H2S Fe7S8+O2 - 7FeS+SO2 在含硫礦巖中進行爆破工作，或硫化礦塵爆炸 以及坑木腐爛和硫化礦物水解，都會產(chǎn)生硫化氣體(SO2, H2S)。4.井下火災(zāi)當(dāng)井下失火引起坑木、油料、電纜等燃燒時， 會產(chǎn)生大量一氧化碳，可知人中毒死亡。在煤礦中瓦斯和煤塵爆炸產(chǎn)生的大量一氧化碳，是造成 重大死亡事故的要緊緣故。(二)氧氣濃度降低，要緊緣故是

9、：.有害氣體的析出會沖淡氧氣的濃度。.井下物質(zhì)氧化、人員呼吸等消耗氧氣。.井下火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難會消耗大量氧氣。（三）礦井空氣的溫度、濕度等狀態(tài)參數(shù)發(fā)生了 變化。由于井巷圍巖散熱、氧化、人員、機電設(shè)備散 熱及水分蒸發(fā)等緣故，會使井下空氣溫度升高，濕度增 加，空氣的其它狀態(tài)參數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)變化。地面空氣進入礦井以后發(fā)生了一系列的變化，我們 將流淌在礦井井巷及井下工作地點的空氣稱為礦井空 氣。有關(guān)于地面空氣，在成份和性質(zhì)上變化不大的礦井 空氣稱為新奇空氣，簡稱新風(fēng)，如進風(fēng)井巷中的空氣。 把流經(jīng)采掘工作面及碉室等工作地點或受到井下礦塵 和有害氣體污染的，在成份和性質(zhì)上變化較大的礦井空 氣稱為污濁空氣，

10、簡稱污風(fēng)或乏風(fēng)，如回風(fēng)井巷中的空 氣。通常以用風(fēng)地點為界，將用風(fēng)地點往常的風(fēng)流稱為 新奇空氣，或進風(fēng)流；將用風(fēng)地點以后的風(fēng)流稱為污濁 空氣，或回風(fēng)流。第二節(jié) 礦井空氣中常見有害氣體 一、常見有害氣體及其承諾標(biāo)準(zhǔn)金屬礦山井下常見的對安全生產(chǎn)威逼較大的有毒 氣體有：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、 硫化氫（H2S）,此外還有礦塵和氯氣及其子體。. 一氧化碳 CO一氧化碳是無色、無味、無臭的氣體，對空氣的 比重為0.97,能平均地散布于空氣中，不用專門儀器不 易察覺，一樣化學(xué)性質(zhì)不爽朗，但濃度在13%75%時能引起爆炸。極毒，當(dāng)空氣中的一氧化碳濃度為0. 4%時，在專門短時

11、刻內(nèi)人就會失去知覺，搶救不及時就會 中毒死亡。日常生活中的“煤氣中毒”確實是一氧化碳中毒。人在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)一氧化碳濃度達到0. 016%時，無征兆或有輕微征兆；達到 0. 048%時，輕微 中毒，1h內(nèi)顯現(xiàn)耳鳴、心跳、頭昏、頭痛；達到 0. 12 8%時，嚴(yán)峻中毒，0. 5 1h內(nèi)顯現(xiàn)頭痛、耳鳴、心跳、四肢無力、哭鬧、嘔吐等。.氮氧化物氮氧化物是炸藥爆炸時產(chǎn)生的大量一氧化氮和二 氧化氮，一氧化氮極不穩(wěn)固，遇空氣中的氧即轉(zhuǎn)化為二 氧化氮。二氧化氮是一種褐紅色有強烈窒息性的氣體， 對空氣比重為 1. 57,易溶于水，而生成腐蝕性專門強 的硝酸。它對人的眼、鼻、呼吸道及肺部組織有強烈腐 蝕破壞作用

12、，對人體危害最大的是破壞肺部組織，引起 肺水腫。二氧化氮中毒后有較長的埋伏期，初期沒有什 么感受（通過412h甚至24h以后才發(fā)生中毒癥兆 ），即 使在危險的濃度下，初期也只是感受呼吸道受刺激，開 始咳嗽吐黃痰，呼吸困難，以至專門快死亡。當(dāng)空氣中 二氧化氮濃度為 0. 004%時，2 4h還可不能引起中毒 現(xiàn)象；當(dāng)濃度為 0. 006%時，就會咳嗽，胸部發(fā)痛；當(dāng) 濃度為0. 01 %時，短時刻內(nèi)對呼吸器官就有專門強烈 的刺激作用，會導(dǎo)致咳嗽、嘔吐、神經(jīng)麻木；當(dāng)濃度為 0. 025%時，專門快使人中毒死亡。.二氧化硫 SO2二氧化硫是無色但有強烈硫磺味的氣體，易溶于水，對空氣比重為 2.2,常存

13、在于巷道底部，對眼睛有 強烈刺激作用。當(dāng)空氣中含二氧化硫為0. 0005%時，嗅覺器官能聞到刺激味；當(dāng)濃度為0. 002%時，有強烈刺激，可引起頭痛和喉痛；當(dāng)濃度為0. 05%時，引起急性支氣管炎和肺水腫，短時刻內(nèi)即死亡。.硫化氫H2S硫化氫是無色有臭雞蛋味的氣體，對空氣比重1. 19,易溶于水，常積存于巷道的積水中。能燃燒，當(dāng)濃 度達到6%時，具有爆炸性。有專門強的毒性，能使血 液中毒，對眼睛粘膜及呼吸道有強烈的刺激作用。當(dāng)空 氣中的硫化氫濃度達到0. 01 %時，人能嗅到氣味，并會流唾液，流鼻涕；當(dāng)濃度為 0. 05%時，通過 0. 5-1 h,就能引起嚴(yán)峻中毒；當(dāng)濃度為0. 1%時，在短

14、時刻內(nèi)就有生命危險。.浮揚粉塵礦井粉塵對人的健康有危害，硫化礦塵可引起人的 皮膚發(fā)炎；鉛、碑、汞塵進人人體會引起中毒；當(dāng)人體 長期吸人含游離二氧化硅(Si02)的礦塵時，會導(dǎo)致矽肺病。礦塵中游離二氧化硅含量越高，對人體危害越大。一樣金屬非金屬礦山游離二氧化硅含量在30 % -70 %,也有高達90 %以上的。井下作業(yè)地點有害物質(zhì)的最高承諾濃度規(guī)定為：一氧化碳，30mg/m3;氮氧化物(換算為二氧化氮(N 02), 5mg/m3;二氧化硫，15mg/m3;硫化氫，10mg /m3;含游離二氧化硅10 %以上的粉塵(石英、石英巖等)，2mg/m3;石棉粉塵及含石棉10%的粉塵，2mg/m3;含游離

15、二氧化硅10%以下的滑石粉塵，4mg/m3。.氫氣(Rn)氯氣是一種無色、無味的氣體，對空氣的比重為 7. 7,半衰期3.8d,能溶于水和有機溶劑，在油脂中地溶 解度為水的125倍。氯是惰性氣體，一樣不參與化學(xué)反 應(yīng)。礦內(nèi)空氣中的氫要緊來源于：(1)由礦巖壁析出的氫；(2)爆破崩落的礦石析出的氫；(3)地下水析出的氫；(4)地面空氣中的氫隨人風(fēng)風(fēng)流進入井下。在一些老的礦山，由于開采面積較大，崩落區(qū) 多，采空區(qū)中積存的氫有時也會成為氫的要緊來源。氫及其子體(氨在衰變過程中所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物)是放射性元素，在蛻變過程中會產(chǎn)生一定量的口、(3、丫射線，對人體有輻射危害。吸入這些含氨空氣，氨及 其子體易

16、沉積在呼吸道上，對呼吸道及肺組織會造成的 輻射危害。氫及其子體對人體的危害是有條件的，這些條件確實是：(1)空氣中氫及其子體要超過一定濃度；(2)氨及其子體能進人人體內(nèi)；(3)人體在同意上述濃度的氫及其子體要超過 一定的時刻。放射衛(wèi)生防護差不多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，礦山井下作業(yè)地點氫在空氣中的最大承諾濃度為3.7kBq /m3 ;氫子體的潛能值不超過 6.4區(qū)J/ m3。二、礦井有害氣體的檢測方法概述礦井有害氣體檢測是防止有害氣體危害的前提，也是礦井通風(fēng)安全測量的重要內(nèi)容。檢測的目的是把握礦 井有害氣體的規(guī)律及其濃度，確定其是否符合規(guī)定。若 不符合規(guī)定要求，則必須采取措施進行處理。另外，通 過氣體檢測還能

17、夠分析通風(fēng)質(zhì)量，檢查漏風(fēng)，推測井下 煤炭自燃及分析火區(qū)狀態(tài)等。那個地點只對有害氣體的 檢測方法進行概述。礦山有害氣體檢測有化驗室分析、現(xiàn)場測試兩種方 式。.化驗室分析 采納氣相色譜儀、紅外光譜儀等設(shè) 備對采集的氣樣進行測定分析，能夠準(zhǔn)確檢測井下空氣 的各種成分，一樣用于全面分析測定氣體成分或者檢測 微量氣體。.現(xiàn)場測試用便攜式檢測儀器到井下檢測地點進 行測定。金屬礦山常用的是檢定管快速檢測法和數(shù)字式 便攜檢測儀檢測法。檢定管檢測法。檢定管是內(nèi)部裝有吸附了化學(xué)試 劑的顆粒狀指示膠的玻璃管。測定不同氣體的檢定管， 其指示膠吸附的化學(xué)試劑不同。測定時，用吸氣裝置在 一定時刻內(nèi)定量地抽取被測氣樣，并流

18、經(jīng)檢定管，當(dāng)含 有被測氣體的空氣以通過檢定管時，被測氣體與吸附的 化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使指示膠改變顏色。按照檢定 管內(nèi)指示劑變色的程度或變色的長度來確定氣體的濃 度。前者稱為比色式，后者稱為比長式。由于比色式檢 定管存在顏色不易辨認(rèn)，定量測定準(zhǔn)確性差等缺點，目 前要緊采納比長式檢定管。檢定管法一樣用于測定化學(xué) 爽朗性高的氣體，測定速度快，方法簡單。礦山常用的 檢定管有一氧化碳、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫、二 氧化氮、氨氣、氫氣和氧氣，常用的規(guī)格如表1-4 ,表1-4 礦山常用檢定管的規(guī)格檢定管名稱型號測量范疇/%采樣體積/ml送氣時刻/s顏色變化一氧化碳一型二型三型 四型0.0005-0.0

19、050.001-0.050.01-0.50.2-5100505050200100100100白色一棕色二氧化碳A型B型0.05-2.50.5-155050100100藍色一白色硫化氫一型二型0.0001-0.010.001-0.1100100100100白色一褐色二氧化硫85型0.0001-0.01550100紫色一土黃二氧化氮79型0.0001-0.0155025白色綠色氧氣86型1-213060白色一褐色數(shù)字式便攜檢測儀檢測法。按照被測氣體的物 理、化學(xué)特性制成敏銳元件，將被測氣體的濃度大小轉(zhuǎn) 換到電信號上，以數(shù)字形式顯示出來。數(shù)字式便攜檢測 儀操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)檢測，并有超限報警功能

20、， 但應(yīng)注意環(huán)境及其它氣體的阻礙。常用的有單一氣體檢 測儀（如瓦斯檢測儀、氧氣檢測儀、一氧化碳檢測儀、 二氧化碳檢測儀等）和多種氣體檢測儀（如瓦斯、氧氣、 一氧化碳復(fù)合檢測儀）。氯氣檢測。氫及其子體的測量方法專門多，測氫 要緊有靜電計法、活性碳濃縮法、閃耀室法、雙濾膜法 等。測氫子體方法有季夫格勞三點法、托馬斯三段法、馬茲等的0c譜儀法、馬爾科夫法和部分計數(shù)法等。常 用儀器為氯氣檢測儀。三、防止礦井有害氣體危害的差不多措施加大檢查監(jiān)測是防止井下有害氣體危害的前提，在 此基礎(chǔ)上，防止有害氣體危害的技術(shù)措施有：.加大通風(fēng)。礦井通風(fēng)是保證井下風(fēng)流質(zhì)量的差 不多措施，關(guān)于防治礦井有害氣體的作用為稀釋排

21、出 有害氣體，使之符合規(guī)程要求。生產(chǎn)井巷必須有 足夠的風(fēng)速，防止有害氣體積聚。合理可靠的通風(fēng)系 統(tǒng)能夠操縱有害氣體的漏出。.關(guān)于放炮作業(yè)等產(chǎn)生的有害氣體，應(yīng)加大噴霧 灑水和濕式作業(yè)，使有害氣體溶解在水中。水炮泥對減 少放炮產(chǎn)生二氧化氮等有害氣體有專門明顯的成效。關(guān) 于有二氧化碳涌出時，若在水中加入適量的石灰或一些 藥劑，成效會更好。.井下通風(fēng)不良的地區(qū)或不通風(fēng)的巷道，應(yīng)該及 時封閉或設(shè)置柵欄，并掛上“禁止入內(nèi)”等明顯標(biāo)志， 以防人員誤入發(fā)生缺氧窒息事故。關(guān)于采空區(qū)或廢棄巷 道要及時密閉，防止有害氣體涌出及發(fā)生其他災(zāi)難。.加大對含氯礦井水、水倉的治理，凡有大量含 氫污水涌出的巷道要設(shè)置排水溝并加

22、蓋板。井下污水倉 要加蓋板，同時要有專門的回風(fēng)系統(tǒng)。含有氫的污水， 不得在井下地面循環(huán)使用。防止有害氣體危害，是礦井通風(fēng)安全工作的要緊任 務(wù)。第三節(jié)礦井氣候條件一、礦井氣候條件及其對人體熱平穩(wěn)的阻礙礦井氣候條件是指礦井空氣溫度、濕度、大氣壓力 和風(fēng)速等參數(shù)所反映的綜合狀態(tài)，反映的是人體對井下 環(huán)境的熱感受。人不論在休息或在工作時，軀體持續(xù)地 產(chǎn)生熱量和散失熱量，以保持熱平穩(wěn)，人體產(chǎn)生熱量的 多少取決于體質(zhì)、年齡和勞動強度的大小。勞動強度越 大，產(chǎn)生熱量越多，成年人進行輕微勞動時每小時產(chǎn)生 的熱量約為500KJ ,進行繁重勞動時每小時產(chǎn)生的熱量 約為1100KJ。人體產(chǎn)生熱量的一部分用來堅持人體

23、自身 的生理機能活動以及滿足對外做功的需要，其余部分必 須通過散熱的方式排出體外。人體散熱要緊是通過人體 皮膚表面與外界的對流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種形式進 行的，呼吸和排泄也散發(fā)少量的熱。對流散熱要緊取決 于周圍空氣的溫度和流速；輻射散熱要緊取決于周圍環(huán) 境的溫度；蒸發(fā)散熱要緊取決于周圍空氣的相對濕度， 人體每蒸發(fā)1克汗液，能夠散熱 2.42KJ。當(dāng)空氣的溫度 達到人的皮膚溫度（3334C）時，出汗蒸發(fā)幾乎成為 人體唯獨的散熱方式。即工作環(huán)境的溫度、濕度和風(fēng)速 三者的綜合狀態(tài)決定著人體的散熱條件。三者在一定的 范疇內(nèi)，人體能夠依靠自身的調(diào)劑機能，使散熱量和產(chǎn)熱量之間保持相對平穩(wěn)，體溫保持在36

24、.537 C之間,堅持人的正常生理活動。在井下生產(chǎn)的勞動強度情形下，比較適宜的空氣溫 度為20 c左右，風(fēng)速為 1m/s左右。此條件適合人體的 對流和輻射散熱，人的感受會比較舒服?？諝鉁囟瘸^ 25 c將不利于勞動狀態(tài)下人體的散熱?？諝獾臐穸葲Q定 著蒸發(fā)的成效。濕度低于30%,屬于干燥空氣，蒸發(fā)過快，會感到干燥；濕度高于80%,屬于高濕空氣，蒸發(fā)困難；濕度達到 100%,蒸發(fā)停止，人體感受適宜的濕 度為5060%。井下環(huán)境中，空氣的濕度難以調(diào)劑，往 往是通過溫度和風(fēng)速的合理調(diào)劑給工作環(huán)境制造一個 比較舒服的工作氣候條件，這也是礦井通風(fēng)的一個差不 多任務(wù)。當(dāng)?shù)V井氣候條件不能滿足人體的產(chǎn)熱和散熱的

25、平 穩(wěn)時，則會對人體產(chǎn)生危害。例如，冰冷地區(qū)，氣溫低、 風(fēng)速大的環(huán)境，潮濕空氣會帶走人體過多的熱量，人體 就會發(fā)冷，甚至感冒。而高溫、高濕的空氣，會使人感 到悶熱。當(dāng)溫濕度過高的時候，會使人體的對流和輻射 和蒸發(fā)散熱大大減低，人體的熱量不能及時散出，甚至 超過人體的熱承擔(dān)能力，會給人體健康和礦井安全生產(chǎn) 帶來危害一即所謂的礦井熱害。礦井高溫?zé)岘h(huán)境的危害要緊表現(xiàn)在人長時刻處在高溫?zé)岘h(huán)境中生理調(diào)劑 機能將發(fā)生障礙，顯現(xiàn)體溫升高，代謝紊亂，心跳加快， 心律失常，血壓升高等現(xiàn)象，甚至虛脫中暑，嚴(yán)峻時可導(dǎo)致昏迷或死亡。高溫高濕的作業(yè)環(huán)境中會使作業(yè)人 員精神煩躁、疲乏乏力、精力不集中，增加了事故的發(fā) 生率

26、。阻礙著作業(yè)人員勞動生產(chǎn)效率。易引發(fā)其它 災(zāi)難，如增大瓦斯涌出量，煤層自然著火危險性增加等。規(guī)程對礦井氣候的規(guī)定為：采掘作業(yè)地點的氣象條件應(yīng)符合下表（表1-5） 7的規(guī)定，否則，應(yīng)采取降溫或其他防護措施。表1-5采掘作業(yè)地點氣象條件規(guī)定干球溫度C相對濕度風(fēng)速m/s備注28不規(guī)定0 . 51 . 0上限26不規(guī)定0 . 30 . 5至適18不規(guī)定0, 3增加工作服保暖量另外，進風(fēng)井巷冬季的空氣溫度，應(yīng)高于 2C;低于2c時，應(yīng)有暖風(fēng)設(shè)施。不應(yīng)采納明火直截了當(dāng)加熱進入礦井的空氣。 有放射性的礦山， 不應(yīng)利用老窿（巷） 預(yù)熱和降溫。二、礦井的氣候特點.礦井空氣的溫度空氣溫度是阻礙礦井氣候最敏銳的因素

27、，礦內(nèi)風(fēng)流的氣溫，除機電碉室外承諾在2- 26 C的范疇內(nèi)變化，超出此范疇就得采取加熱和降溫措施。1）井下空氣溫度的變化要緊受下列因素的阻礙：地面空氣溫度礦井空氣來自地面，地面空氣溫度對井下氣溫有 直截了當(dāng)?shù)淖璧K。專門在冬、夏兩季和開采深度較淺的 礦井，阻礙較為明顯。冬季地面空氣溫度專門低，冷空 氣流入礦井后，使井下氣溫降低。夏季地面空氣溫度專 門高，熱空氣進入井下后，使井下氣溫升高，如南方地 區(qū)有的礦井的井下或工作面每年有12個月處在高溫?zé)岷χ?。晝夜溫差也會對井下產(chǎn)生阻礙。關(guān)于開采深 度大的礦井，由于受到圍巖溫度的調(diào)劑作用，地面氣溫 對進風(fēng)段阻礙較大，而對采區(qū)及回風(fēng)區(qū)域的空氣溫度變 化阻礙

28、較小。圍巖溫度巖石溫度對井下空氣溫度有專門大阻礙。井巷圍巖 向風(fēng)流的傳熱要緊取決于圍巖與風(fēng)流之間的溫度差和 傳熱系數(shù)的大小。在地面以下，一樣在 2530米深度 的地帶，巖石的溫度差不多上是常年恒定，這一地帶被 稱為恒溫帶。恒溫帶的巖石溫度近似為該地區(qū)的年平均 溫度。在恒溫帶以上，巖石溫度隨地面氣候而改變，在 恒溫帶以下，巖石溫度隨深度的增加而升高，巖層溫度 增加1C時所增加的垂直深度（ m）叫地溫率。各地區(qū) 的地溫增加率是有所差異的，在含煤地層中地溫率一樣 為3035米/C。按照但溫帶的溫度與地溫率就能夠運 算出不同深度圾 的溫度。t t 恒g 溫 1-1式中 t 深度為Z米處的巖層溫度，C;

29、t恒恒溫帶的巖層溫度，c；Z恒恒溫帶深度，m;g溫地溫率，m/ C。井巷圍巖向風(fēng)流的傳熱要緊取決于圍巖與風(fēng)流之 間的溫度差和傳熱系數(shù)的大小。例如礦井深度不大，巖 石溫度不太高時，冬季冷空氣進入井下，將從巖石吸取 熱量，使空氣溫度升高；而在夏季則相反，故井下有冬 暖夏涼的感受。即圍巖對空氣的溫度具有一定的調(diào)劑作 用。這種作用在進風(fēng)區(qū)域比較明顯，隨通風(fēng)路線的增長，風(fēng)流溫度變化趨于穩(wěn)固下。一樣深井熱害要緊是由于巖 溫引起的，有的礦井巖石溫度已達40 C以上。機電設(shè)備散熱 井下機電設(shè)備所消耗的能量 均可轉(zhuǎn)換為熱能，使風(fēng)流溫度升高。機電設(shè)備散熱要緊 是在機電設(shè)備比較集中的生產(chǎn)巷道、采掘工作面以機電 碉室

30、。然而，提升及排水機械用于增加位能的那部分功 率不轉(zhuǎn)化為熱。地下熱水礦井地層中如有高溫?zé)崛蛴械責(zé)崴?涌出時，能使地下巖層溫度升高，或直截了當(dāng)向風(fēng)流散 熱；相反，若低溫的地下水活動強烈，則地下巖層溫度 降低?？諝獾膲嚎s與膨脹當(dāng)空氣沿井筒向下流淌時，因空氣受到壓縮作用而產(chǎn)生熱量，一樣垂深每增加100m,其溫度升高 1C左右；相反，空氣向上流淌時，則因膨脹作用而降溫，平均每升高100m,溫度下降0.8,0.9 Co水分蒸發(fā)吸熱礦井通風(fēng)的過程能夠帶走井下大 量的水蒸氣，礦井水分的持續(xù)蒸發(fā)，將從空氣中吸取熱 量，使空氣溫度降低。每蒸發(fā) 1kg水可吸取2.5kJ的熱 量，能使1m3空氣的溫度降低 1.9

31、C。其他熱源 要緊有井下煤炭等氧化生熱、風(fēng)流的 摩擦熱及人體散熱等。2）井下空氣溫度的變化規(guī)律按照以上熱源的綜合作用，井下風(fēng)流溫度的變化大 致有以下規(guī)律：在進風(fēng)區(qū)段（是指從進風(fēng)井、進風(fēng)石門、進風(fēng)大巷 直到采區(qū)入口的通風(fēng)路線）風(fēng)流溫度要緊受到地面氣溫、圍巖溫度、空氣自壓縮、水分蒸發(fā)等因素阻礙。冬 季井巷圍巖向風(fēng)流散熱，風(fēng)流溫度逐步升高；夏季與冬 季的情形相反，風(fēng)流溫度逐步降低。因此，在進風(fēng)路線 上，礦井空氣溫度隨四季而變，和地表氣溫相比較，有 冬暖夏涼的現(xiàn)象，阻礙比較明顯的范疇取決于通風(fēng)強 度，圍巖的散熱條件等。風(fēng)流到達采區(qū)時地面氣溫的阻 礙已不明顯，巷道風(fēng)溫差不多達到穩(wěn)固。采區(qū)段（是指從采區(qū)入

32、口、進風(fēng)巷、采掘工作面、 回風(fēng)巷到采區(qū)出口的通風(fēng)路線）采區(qū)是礦井的生產(chǎn)區(qū)域，機電設(shè)備多，原巖及采落煤巖放熱量大，人員勞動強度大，放熱多，以及爆破工作、礦巖氧化生熱等，對日口風(fēng)流起著加熱作用，氣溫逐步升高，一樣到采掘工作面 風(fēng)流達到最高溫度。到采區(qū)回風(fēng)巷，由于圍巖散熱已趨 穩(wěn)固，加之漏風(fēng)等，風(fēng)流溫度會有所下降。風(fēng)碉的通I 漏風(fēng)，風(fēng)流營從采區(qū)出口、回風(fēng)大巷、回風(fēng)力到他因逾溫度比采區(qū)有;由于圍巖散熱比較穩(wěn)固，加之礦井段熱源較多，要緊是風(fēng)流摩擦，水蒸氣凝聚熱等、楓邈|望分布比較恒定，而且常年變化較小。礦井風(fēng)流溫度分布及變化規(guī)律如圖進風(fēng)段如3-1所示。圖1-1礦井風(fēng)流溫度分布及變化規(guī)律.礦井空氣濕度）空

33、氣濕度的表示方法空氣濕度是指空氣中所合的水蒸汽量多少而 言，空氣中含的水蒸汽量越多則濕度越大。表示空氣濕 度的方法有多種如絕對濕度、相對濕度、含濕量、露點 溫度等，那個地點介紹絕對濕度和相對濕度：絕對濕度單位體積的濕空氣中所含水蒸汽質(zhì)量,用符號p v表示：Mvv V1-2式中Mv水蒸氣的質(zhì)量，kgV空氣的體積，m3。在一定的溫度和壓力下，單位體積空氣所能 容納的水蒸氣量是有極限的，超過這一極限值，余外的 水蒸氣就會凝聚出來。這種含有極限值水蒸氣的濕空氣 叫飽和空氣，其含有的水蒸氣量叫飽和濕度，用p s表示。飽和濕度是確定值，能夠查表得出。相對濕度單位體積空氣中實際含有的水蒸氣量（p v）與其同

34、溫度下的飽和水蒸氣含量（p s）之比的百分?jǐn)?shù)可用下式表示：v1UU% s1-3相對濕度 。的大小反映了空氣接近飽和的程 度。0值小表示空氣干燥，吸取水分的能力強；反之， 0值大則空氣潮濕，吸取水分能力弱。=0,即為干空氣； =l即為飽和空氣。例如：甲地：空氣溫度 t = 18C, v =0.0107 Kg/m3 ;乙地：空氣溫度 t = 30 C , v =0.0154 Kg/ m3,試求兩地的相對濕度。解：查表得，當(dāng) t 為 18 C, s = 0.0154 Kg/m3 ; 當(dāng) t 為 30 C , s = 0.03037 Kg/m3 。甲地：0 =v/ s=0.7 =70 %乙地：0 =v

35、/ s=0.51 =51 %乙地的絕對濕度大于甲地，但甲地的相對濕度大于 乙地，故乙地的空氣吸濕能力強，更利于蒸發(fā)散熱。水 分向空氣中蒸發(fā)的快慢和相對濕度直截了當(dāng)有關(guān)，因 此，礦井氣候條件中指的是相對濕度。關(guān)于不飽和空氣 隨溫度的下降其相對濕度逐步增大，冷卻達到0 =100%時的溫度稱為露點。再連續(xù)冷卻，空氣中的水蒸氣就會 因過飽和而凝聚成水。反之，當(dāng)空氣溫度升高時，空氣 的相對濕度將會減小。例題：某礦井風(fēng)量為 6000m3/min ,進風(fēng)口空氣相對 濕度為30%,溫度為12C；出風(fēng)井口空氣相對濕度為100%,溫度為22 C。試求一晝夜由礦井風(fēng)流帶出的水量。解：由進風(fēng)流溫度 12 C,可查得空

36、氣的飽和濕度為 ps=0.010 kg/m3，則空氣的絕對濕度為：p v= 0 x p s= 0.003 kg/m3 ;同理求得礦井出風(fēng)流絕對濕度為0.0193 kg/m3。則一晝夜由礦井風(fēng)流帶出的水量為：6000 X (0.0193- 0.003) X 60 X 24 =140832 Kg/d = 140.8 (t/d) 即礦井風(fēng)流每天從井下排出140.8噸水。3.風(fēng)速礦井風(fēng)速的大小取決于巷道的段面積和流過風(fēng)量 的大小。一樣，礦井的總進、總回風(fēng)巷道由于風(fēng)量集中， 風(fēng)速往往比較大；而采區(qū)巷道，風(fēng)量比較分散，風(fēng)速較小。風(fēng)速過大，會使人員感受不舒服，通風(fēng)阻力大，還 會吹氣礦塵，污染作業(yè)環(huán)境；風(fēng)速過

37、小，不利于散熱， 且容易造成有害氣體積聚。因此，井巷風(fēng)速必須在規(guī)定的合理范疇，如表 1-6。表1-6 井巷斷面平均最高風(fēng)速規(guī)定井巷名稱最局風(fēng)速m/ s專用風(fēng)井，專用總進、回風(fēng)道專用物料提升井風(fēng)橋提升人員和物料的井筒，中段的要緊進、回風(fēng)道，修理中的井筒，要緊斜坡道運輸巷道，采區(qū)進風(fēng)道米場151210864由于礦井空氣有粘性以及流淌中與巷道壁面的摩 擦作用，使得巷道斷面上風(fēng)速的分布是不平均的，巷道 斷面中間的風(fēng)速大，越靠近巷道的邊壁風(fēng)速越小。一樣 講巷道風(fēng)速指的是巷道斷面的平均風(fēng)速。三、衡量礦井氣候條件的指標(biāo)礦井氣候條件是由溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合作 用所決定的，要找到一項能夠完全準(zhǔn)確地反映礦井

38、氣候 條件適宜程度的指標(biāo)是專門困難的。長期以來，人們提 出了多種指標(biāo)用來衡量氣候條件，要緊有干球溫度、濕 球溫度、同感溫度、卡他度等。此外還有四小時出汗量、 比冷力、熱強指標(biāo)等，那個地點僅介紹前幾種指標(biāo)。.干球溫度干球溫度是我國現(xiàn)行的評判礦井氣候條件的要緊 指標(biāo)。一樣來講，由于礦井空氣的相對濕度變化不大， 因此干球溫度能在一定程度上直截了當(dāng)反映出礦井氣 候條件的好壞。而且那個指標(biāo)比較簡單，使用方便。但 那個指標(biāo)只反映了氣溫對礦井氣候條件的阻礙，而沒有 反映出氣候條件中濕度和風(fēng)速對人體熱平穩(wěn)的綜合作 用，因而存在較大的局限性。.濕球溫度在相同的氣溫（干球溫度）下，若濕球溫度較低，則 相對濕度較小

39、；反之，若濕球溫度與氣溫相接近，則相 對濕度較大。因此用濕球溫度那個指標(biāo)能夠反映空氣溫 度和相對濕度對人體熱平穩(wěn)的阻礙，比干球溫度要合理 些。但那個指標(biāo)仍沒有反映風(fēng)速對人體熱平穩(wěn)的阻礙。.同感溫度同感溫度（也稱有效溫度）是1923年由美國采暖工程 師協(xié)會提出的。那個指標(biāo)是通過實驗，憑受試者對環(huán)境 的感受而得出的。實驗時，他們先將三個受試者置于一 個溫度為t相對濕度為 0、風(fēng)速為v的已知環(huán)境里，并 記下他們的感受；然后讓他們到另一個溫度（用t1表示）可調(diào)，相對濕度為 100%,風(fēng)速為0的環(huán)境里，通過調(diào) 劑溫度t1使他們的感受與第一個環(huán)境相同，那么則稱t1為第一個環(huán)境的同感溫度。那個指標(biāo)能夠反映出

40、溫度、濕度和風(fēng)速這三者對人體熱平穩(wěn)的綜合作用。明顯，同 感溫度越高，人體舒服感就越差。1-15按照上述1系列實驗，能夠繪制出用感溫度運算圖,度、如圖1.3灰示。利用該圖，只駕斷環(huán)空氣的干球溫奪濕球溫懵耙風(fēng)速，即可查遇乍地點的10013）又70%20%,的同感溫度。7，風(fēng)速0m/s;力風(fēng)速0.5m/s;假參數(shù)分不-?5同感溫低加優(yōu)點是同9 和風(fēng)速的綜合作濕球溫度為:77(溫餌Co即有同V13，可得它們的同感溫） 物做熱成效。風(fēng)速2.5 m/s.溫度差不多上 7圖1-3同感溫度運算圖同感溫度是以人的主觀感受為基礎(chǔ)確定的，其客觀 性和準(zhǔn)確性存在不足。 TOC o 1-5 h z 例題：測得某一采煤工

41、作面風(fēng)流的干球溫度為25C,濕球溫度為 23C,風(fēng)速為1.5 m/s,求其同感溫度。解 在圖1.3的左右溫度標(biāo)尺線上分不找出25 c和23c兩點A、B,并連成虛直線，該直線與風(fēng)速為1 . 5m/s的風(fēng)速曲線相交，由此交點，即可從同感溫度標(biāo)尺 上查得同感溫度為18.3 Co.卡他度卡他度是1916年由英國L.希爾等人提出的?？ㄋ扔每ㄋ嫓y定?？ㄋ嬍且环N酒精溫度計，如圖1.4端有一個， 這兩個溫1 5C)O 測 上升至小;后將其懸:開始下降.所示?？╳計下端有一個比一般溫度計大的貯液球，上 空腔，玻璃管上只有35 c和38 c兩個刻度，的平均值恰好等于人體的正常體溫(36.:時，先把貯液球置于

42、熱水中加熱，當(dāng)酒精柱 度的卜半時取出，擦干貯液球表面水分，然 于待，空氣中，現(xiàn)在由于液球散熱，酒精柱用秒表記下從38 c降到35 c所需時刻t,即 TOC o 1-5 h z 可用下式居卜干卡他度Kd。圖1-4卡他計F2Kd 41.868 ,W/m t1-4式中 F一卡他常數(shù)，每只卡他計玻璃管上都標(biāo)有F值。干卡他度反映了氣溫順風(fēng)速對氣候條件的阻礙，但 沒有反映空氣濕度的阻礙。為測出溫度、濕度和風(fēng)速三 者的綜合作用成效，需要采納濕卡他度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，事實上測和運算方法完全與干卡他度相同。對高溫、高濕礦井用濕卡他度來衡量礦井氣候條件 比干卡他度更合適。按照研究，不同勞動強度時較適宜 的卡他度值如表 1-11所列。表1-11 不同勞動強度時適宜的卡他