礦井通風(fēng)與安全課件

1、.：.；教學(xué)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(jìn)入井下以后會(huì)發(fā)生物理和化學(xué)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(shí)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(jìn)入井下后，因發(fā)

2、生物理和化學(xué)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(dòng)。 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(xì)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(jiān)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(shí)，對(duì)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(shí)，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(xiǎn)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(jì)算礦井所需風(fēng)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(dá)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(xué)變化 井下的化學(xué)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(huì)產(chǎn)生二氧化碳；井下的爆破任務(wù)、火區(qū)氧化和機(jī)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(fēng)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(jìn)入采空區(qū)和火區(qū)，以防止氧對(duì)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(jī)物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸。此外，煤巖和消費(fèi)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對(duì)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(duì)密度為1.52)，在風(fēng)速較小的巷道中，底板附近濃度較大；在風(fēng)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(duì)人體是無害的。二氧化碳對(duì)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(jìn)展人工輸氧時(shí)，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(jī) 能。但當(dāng)空氣中二氧化碳的濃度過高時(shí)，也將使空氣中的氧濃度相對(duì)降低，輕那么使人呼吸加快，呼吸量添加，嚴(yán)重時(shí)也能夠呵斥人員中毒或窒息。 3氮?dú)?N2) 氮?dú)馐且环N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?dú)鉂舛壬撸敲磩?shì)必呵斥氧濃度相對(duì)降低，從而也能夠?qū)е氯藛T的窒息性損傷。正由于氮?dú)鉃槎栊詺怏w，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?dú)庵饕獊碓词牵壕卤坪蜕锏母癄€，有些煤巖層中也有氮?dú)庥砍觥?.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(shí)，便可嗅出來)，CO2(微酸臭)；有色氣體只需一種，即 N02(淺紅褐色)。可根據(jù)以上性質(zhì)覺察這些氣體的存在。 有毒有害氣體對(duì)人體的影響： 對(duì)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(shí)數(shù)小時(shí)后才有中毒征兆。SO2能較強(qiáng)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(duì)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(duì)人員安康和礦井平安有著重要的影響，所以(以下簡(jiǎn)稱)對(duì)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(jìn)風(fēng)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(fēng)流中二氧化碳濃度不得超越0.75；當(dāng)采掘任務(wù)面風(fēng)流中二氧化碳濃度到達(dá)1.5或采區(qū)、采掘任務(wù)面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃度超越1.5時(shí)，必需停工處置。 由于礦井空氣中有害氣體對(duì)井下作業(yè)人員的生命平安危害極大，因此對(duì)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(shí)，都留有較大的平安系數(shù)。如空氣中CO濃度達(dá)0.048%時(shí)一小時(shí)內(nèi)才可出現(xiàn)細(xì)微的中毒病癥，而規(guī)定的CO最高允許濃度為0.0024，是其細(xì)微中毒濃度的1/20；再如N02濃度達(dá)0.025時(shí)，中毒者在短時(shí)間內(nèi)有死亡危險(xiǎn)，而規(guī)定的N02最高允許濃度為0.00025，是其危險(xiǎn)中毒濃度的1/100。因此，只需我們可以

10、嚴(yán)厲遵守規(guī)定，不違章作業(yè)，就完全可以防止有害氣體對(duì)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(hào) 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(shí)，這兩個(gè)要素的影響很小。為了便于分析和計(jì)算，普通可把多種氣體看成是沒有這兩個(gè)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(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱能，故氣體分子運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)，氣體的物理

11、參量較多，其中比容、壓力、溫度是三個(gè)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(hào)表示?？諝饪梢钥醋魇蔷|(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(dāng)空氣的溫度和壓力改動(dòng)時(shí)，其體積會(huì)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(biāo)尺簡(jiǎn)稱溫標(biāo)。熱力學(xué)絕對(duì)溫標(biāo)的單位為K(Kelvin)，用符號(hào)表示。熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定純水三態(tài)點(diǎn)溫度(即汽、液、固三相平衡態(tài)時(shí)的溫度)為根本定點(diǎn)，定義為273.15K，每1 K為三相點(diǎn)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(fèi)礦井采掘任務(wù)面的空氣溫度不得超越26；機(jī)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(duì)靜壓，用符號(hào)表示。壓強(qiáng)在礦井通風(fēng)中習(xí)慣稱為壓力。它是空分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。其大小取決于在重力場(chǎng)中的位置(相對(duì)高度)、空氣、溫度、濕度(相對(duì)濕度)和氣體成分等參數(shù)。 按照統(tǒng)計(jì)觀念，大量空氣分子作無規(guī)那么

13、的熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，在各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)機(jī)是均等的，故空氣的絕對(duì)靜壓具有在各個(gè)方向上強(qiáng)度相等的特點(diǎn)。 壓力的單位為Pa(帕斯卡，1PalN/102)，壓力較大時(shí)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(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部?jī)蓚€(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。另外，在礦井通風(fēng)中還常用運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)，和氣體密度有關(guān)，即和壓力有關(guān)，這兩個(gè)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(duì)濕度、相對(duì)溫度和含濕量三種。絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量絕對(duì)值。其單位與密度單位一樣，用符號(hào)表示。飽和濕度：?jiǎn)挝惑w積濕空氣中所含飽和水蒸氣質(zhì)量絕對(duì)值。用符號(hào)表示。相對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積空氣中實(shí)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(duì)濕度。值小表示空氣干爆，吸收水分的才干強(qiáng)；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(duì)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(gè)復(fù)合形狀參數(shù)，它是氣

15、體的內(nèi)動(dòng)能u和壓力功(流動(dòng)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(fēng)速和輻射這四個(gè)參數(shù)的綜協(xié)作用形狀。這四個(gè)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(duì)井下作業(yè)人員的身體安康和勞動(dòng)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(jī)能并進(jìn)展各種勞動(dòng)，就必需攝取空氣、水和食物。這些物質(zhì)進(jìn)入人體經(jīng)過消化、分解，產(chǎn)生能量(熱量)。人的整個(gè)機(jī)體都參與產(chǎn)熱過程，其中以肌肉活動(dòng)產(chǎn)熱量最多。當(dāng)人進(jìn)展膂力勞動(dòng)時(shí)，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(dá)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(jī)能活動(dòng)，另一部分用來供肌肉作功，剩余的那么經(jīng)過輻射，對(duì)流傳導(dǎo)、汗液蒸發(fā)等途徑與周圍環(huán)境進(jìn)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(xué)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(jiǎn)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(fēng)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(duì)濕度增高對(duì)人體所呵斥的影響可以被風(fēng)速的添加所抵消。 1溫度 在礦井氣候的四個(gè)要素中，氣溫對(duì)人體熱調(diào)理起著主要作用。當(dāng)氣溫較低時(shí)輻射和對(duì)流傳導(dǎo)散

17、熱是人體主要散熱方式，當(dāng)氣溫逐漸升高后，人體汗腺活動(dòng)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(duì)濕度對(duì)人體熱平衡和溫?zé)岣杏兄匾饔?，特別是在氣溫高的條件下，作用就更為明顯。因高溫時(shí)，人體主要依托汗液蒸發(fā)散熱才干堅(jiān)持熱平衡，此時(shí)相對(duì)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(fēng)速 風(fēng)速顯著地影響著人體對(duì)流散熱。當(dāng)空氣溫度低于體溫時(shí)，流速越大，散熱量愈多。當(dāng)空氣溫度高于體溫時(shí)，人體反而從空氣中得到對(duì)流熱，此時(shí)風(fēng)速越大，人體得到對(duì)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(dāng)周圍物體外表溫度高于人體外表溫度時(shí)，人體就得到輻射熱。 可見，礦井氣候條件對(duì)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(fēng)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(shí)分發(fā)，就會(huì)使人出現(xiàn)體溫升高、心率加快、身體不溫馨等病癥，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致中暑、甚至死亡。相反，如人處在氣溫低、濕度小、風(fēng)速大的低溫枯燥環(huán)境中，這三者的散熱效果都很強(qiáng)，這時(shí)由于人體散熱過快，就會(huì)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(guó)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(guó)現(xiàn)行的評(píng)價(jià)礦井氣候條件的目的之一。普通來說，由于礦井空氣的相對(duì)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(gè)指標(biāo)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)用方便，用干球溫度計(jì)進(jìn)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(duì)濕度較??；反之，假設(shè)濕球溫度與氣溫相接近，那么相對(duì)濕度較大。因此用濕球溫度這個(gè)目的可以反映空氣溫度和相對(duì)濕度對(duì)人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些，用濕球溫度計(jì)進(jìn)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(guó)采暖工程師協(xié)會(huì)ASHVE提出的。這個(gè)目的是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，根據(jù)人在空氣溫度、濕度、風(fēng)速三個(gè)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(jìn)展統(tǒng)計(jì)和比較，并以濕度已飽和、風(fēng)速為零、溫馨覺得一樣的環(huán)境空氣溫度作為目的，用來評(píng)價(jià)溫度、濕度和風(fēng)速不一樣的各種環(huán)境對(duì)人的溫馨覺得。這種目的除不能評(píng)價(jià)環(huán)境輻射熱的作用以外，它能反映空氣溫度、濕度和風(fēng)速三種要素對(duì)人體熱平衡的綜協(xié)作用。.卡他度卡他度用卡他計(jì)測(cè)定?？ㄋ?jì)是一種酒精溫度計(jì)，卡他計(jì)下端有個(gè)比普通溫度計(jì)大的貯液球，上端有一個(gè)小空腔，玻璃管上只需35和38兩個(gè)刻度，這兩個(gè)溫度的平均值恰好等于人體的正常體溫(36.5)。測(cè)定時(shí)，先把貯液球置于熱水中加熱，當(dāng)酒精柱上升至小空腔的一半時(shí)取出，擦干貯液球外表水

21、分，然后將其懸掛于待測(cè)空氣中，此時(shí)由于液球散熱，酒精柱開場(chǎng)下降，用秒表記下從38降到35所需時(shí)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(jì)玻璃管上都標(biāo)有F值。 干卡他度反映了氣溫暖風(fēng)速對(duì)氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。為了測(cè)出溫度、濕度和風(fēng)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(jì)貯液球上包裹上一層濕紗布時(shí)測(cè)得的卡他度，其實(shí)測(cè)和計(jì)算方法完全與干卡他度一樣?？ㄋ?jì)的設(shè)計(jì)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(dāng)于每小時(shí)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(shí)從體內(nèi)分發(fā)掉256.2kJ的熱量。1.1.3.4 評(píng)價(jià)礦井氣候條件的綜合目的目前，世界各國(guó)關(guān)于礦井氣候條件的平安規(guī)范差別很大?，F(xiàn)將我國(guó)及其他一些國(guó)家規(guī)定規(guī)范簡(jiǎn)介如下：1我國(guó)現(xiàn)行的礦井氣候條件平安規(guī)范我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)礦井氣候條件的目的是干球溫度。1982年國(guó)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(jī)電峒室的空氣溫度不得超越30。 2國(guó)外一些國(guó)家的礦井氣候條件平安規(guī)范世界主要產(chǎn)煤國(guó)家對(duì)礦井氣候條件的評(píng)價(jià)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(guó)家采用了同感溫度這種目的。例如，美國(guó)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(shí)和法國(guó)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(duì)冬季冰冷地域，當(dāng)井筒入風(fēng)溫度低于2時(shí)，為了防止因井筒結(jié)冰而呵斥提升、運(yùn)輸事故，防止人員上下班受寒生病，也須對(duì)礦井進(jìn)風(fēng)流采取加熱的措施，對(duì)井口空氣進(jìn)展預(yù)熱；二是對(duì)高溫礦井用風(fēng)地點(diǎn)進(jìn)展風(fēng)溫調(diào)理，以到達(dá)第102條規(guī)定的規(guī)范，即消費(fèi)礦井采掘任務(wù)面空氣溫度不得超越26，機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超越30；當(dāng)采掘任務(wù)面空氣溫度超越30時(shí)。機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度超越34時(shí)，必需停頓作業(yè)。新建、改擴(kuò)建礦井設(shè)計(jì)時(shí)，必需進(jìn)展礦井風(fēng)溫預(yù)測(cè)計(jì)算，超溫地點(diǎn)必需有制冷降溫設(shè)計(jì)，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(duì)冷空氣進(jìn)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(dāng)井口房不宜密閉時(shí)，被加熱的空氣需設(shè)置公用的通風(fēng)機(jī)送入井筒或井口房。這種按冷、熱風(fēng)混合的地點(diǎn)不同，又分以上3種情況： 冷、熱風(fēng)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(fēng)機(jī)和熱風(fēng)道送入井口以下2m處，筒內(nèi)進(jìn)展熱風(fēng)和冷風(fēng)的混合。 冷、熱風(fēng)在井口房?jī)?nèi)混合。這種布置方式是將熱風(fēng)直接送入井口房?jī)?nèi)進(jìn)展混合，使混合后的空氣溫度到達(dá)2以上后再進(jìn)入井筒。 = 3 * GB3 冷、熱風(fēng)在井口房和井筒內(nèi)同時(shí)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(fēng)送入井簡(jiǎn)內(nèi)混合，而

25、將小部分送入井口房?jī)?nèi)混合。 以上3種方式相比較，第一種方式冷、熱風(fēng)混合效果較好，通風(fēng)機(jī)噪聲對(duì)井口房的影響相對(duì)較小，但井口房風(fēng)速大、風(fēng)溫低，井口作業(yè)人員的任務(wù)條件差，而且井筒熱風(fēng)口的井壁、上部罐座和罐頂保險(xiǎn)安裝有凍冰危險(xiǎn)，第二種方式井口房任務(wù)條件有所改善，上部和罐頂保險(xiǎn)安裝凍冰危險(xiǎn)減少，但冷、熱風(fēng)的混合效果不如前者，而且井口房?jī)?nèi)風(fēng)速較大，尤其是通風(fēng)機(jī)的噪聲對(duì)井口的通訊信號(hào)影響較大；第三種方式綜合了前兩種的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)，熱風(fēng)可依托礦井主要通風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用進(jìn)入井口房和井筒，普通不需設(shè)置公用的通風(fēng)機(jī)送風(fēng)。采用這種方式，大

26、多是在井口房?jī)?nèi)直接設(shè)置空氣加熱器，讓冷、熱風(fēng)在井口房?jī)?nèi)進(jìn)展混合。 對(duì)于大型礦井，當(dāng)井筒進(jìn)風(fēng)量較大時(shí)，為了使井口房風(fēng)速不超限，可在井口房外建立冷風(fēng)塔和冷風(fēng)道，讓一部分冷風(fēng)先經(jīng)過冷風(fēng)道直接進(jìn)入井筒，使冷、熱風(fēng)既在井口房混合又在井筒內(nèi)混合。采用這種方式時(shí)，應(yīng)留意防止冷風(fēng)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(qiáng)度不斷增大，以及礦井機(jī)械化程度日益提高，消費(fèi)更為集中。因此，地?zé)岷蜋C(jī)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(yán)重地影響著井下作業(yè)人員的身體安康和勞動(dòng)消費(fèi)率，成為一種災(zāi)禍，習(xí)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(yùn)用機(jī)械制冷設(shè)備進(jìn)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(dòng)通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)，減少各種熱源放熱量等等措施，第二類是采用機(jī)械制冷設(shè)備，經(jīng)過空氣調(diào)理系統(tǒng)來到達(dá)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(dá)不到的要求時(shí)才采用。先簡(jiǎn)介第一類降溫措施，其主要包括：通風(fēng)降溫、合理的開采系統(tǒng)、隔熱引導(dǎo)、個(gè)體防護(hù)等。1.2.2.1 通風(fēng)降溫加強(qiáng)通風(fēng)是礦井降溫的主要技術(shù)途徑。通風(fēng)降溫的主要措施就是加大礦井風(fēng)量和選擇合理的礦井通

28、風(fēng)系統(tǒng)。 加大風(fēng)量。實(shí)際證明，在一定的條件下(如原風(fēng)量較小)，添加風(fēng)量是高溫礦井最經(jīng)濟(jì)的降溫手段之一。加大風(fēng)量不僅可以排出熱量、降低風(fēng)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(fēng)降溫是礦井降溫的根本措施之一。 但增風(fēng)降溫并不總是有效的。當(dāng)風(fēng)量添加到一定程度時(shí)，增風(fēng)降溫的效果就會(huì)減弱。同時(shí)增風(fēng)降溫還遭到井巷斷面和通風(fēng)機(jī)才干等各種要素的制約，有一定的運(yùn)用范圍。 選擇合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。從降溫角度出發(fā)，確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，普通應(yīng)思索以下原那么： 第一，盡能夠減少進(jìn)風(fēng)道路的長(zhǎng)度。在井巷熱環(huán)境條件和風(fēng)量不變的情況下，井巷風(fēng)流的溫升是隨其流程的加長(zhǎng)而增大，風(fēng)路越長(zhǎng)，風(fēng)流沿

29、途吸熱量越大，溫升也越大。所以，對(duì)高溫礦井應(yīng)盡量縮短進(jìn)風(fēng)道路的長(zhǎng)度，同時(shí)在進(jìn)展開辟系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要留意與通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，防止將進(jìn)風(fēng)巷布置在高溫巖層中和不用要加出息風(fēng)道路的長(zhǎng)度，以使溫升加大。 第二，盡量防止煤流與風(fēng)流反向運(yùn)轉(zhuǎn)。在選擇采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，盡量采用軌道上山進(jìn)風(fēng)方案，防止因煤流與風(fēng)流方向相反，將煤炭在運(yùn)輸過程中的放熱和設(shè)備放熱帶進(jìn)任務(wù)面。根據(jù)德國(guó)的閱歷采用軌道上山進(jìn)風(fēng)與運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)相比，回采任務(wù)面進(jìn)風(fēng)流的同感溫度可降低45。第三，回采任務(wù)面采用下行風(fēng)。在條件答應(yīng)時(shí)，回采任務(wù)面可采用下行風(fēng)。由于回采任務(wù)面采用下行風(fēng)時(shí)，風(fēng)流是從路程較短的上部巷道進(jìn)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(jìn)風(fēng)溫度。第四，對(duì)于發(fā)熱量較大的機(jī)電峒室，應(yīng)有獨(dú)立的回風(fēng)道路，以便把機(jī)電所發(fā)熱量直接導(dǎo)入采區(qū)的回風(fēng)流中。第五，回采任務(wù)面的通風(fēng)方式也對(duì)氣溫有影響。在一樣的地質(zhì)條件下，由于W型通風(fēng)方式比U型和Y型能添加任務(wù)面的風(fēng)量，降溫效果都較好。普通情況下，對(duì)角式通風(fēng)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(fēng)降溫問題，對(duì)改善高溫礦井氣候條件是有利的。例如，采用雙巷掘進(jìn)有利于降低井下氣溫。 加大礦井開發(fā)強(qiáng)度，提高采掘進(jìn)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(zhǎng)的通風(fēng)冷卻時(shí)間，采空區(qū)漏風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)流隔分開來，或?qū)嵩粗苯右氲V井回風(fēng)流中，防止礦井熱源對(duì)風(fēng)流的直接加熱，從而到達(dá)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(guó)煤礦還實(shí)驗(yàn)用聚氨酯泡沫塑料噴涂巖壁，噴涂厚度為10mm

32、時(shí)，就能產(chǎn)生較好的隔熱效果。國(guó)外有些國(guó)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(fèi)用較高，而且隔熱層的時(shí)效性較差，隨著時(shí)間的推移，隔熱層的作用將變小，同時(shí)還必需留意防火、防毒等平安問題。 管道和水溝隔熱。對(duì)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(fēng)流中，假設(shè)必需設(shè)在進(jìn)風(fēng)流中時(shí)應(yīng)采取隔熱措施。尤其是對(duì)熱水型高溫礦井，更應(yīng)防止熱水對(duì)風(fēng)流的增溫增濕作用。 對(duì)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(duì)部分地點(diǎn)涌出的高溫?zé)崴?，可在出水點(diǎn)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(jī)電硐室應(yīng)獨(dú)立

33、回風(fēng)?，F(xiàn)代礦井井下大型機(jī)電硐室的發(fā)熱量很大，假設(shè)這些設(shè)備的放熱直接進(jìn)入進(jìn)風(fēng)流，將引起礦井風(fēng)流較大的溫升。所以對(duì)高溫礦井，井下大型機(jī)電硐室(如中央變電所、泵房和絞車房等)應(yīng)建立獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng)。1.2.2.4 個(gè)體防護(hù)對(duì)個(gè)別氣候條件惡劣的地點(diǎn)，由于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上的緣由，如不能采取其他降溫措施時(shí)，對(duì)礦工進(jìn)展個(gè)體防護(hù)也是一種有效的方法。礦工個(gè)體防護(hù)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(duì)流和熱輻射對(duì)人體的損害，同時(shí)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(jìn)風(fēng)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(duì)微小氣候的各個(gè)要素都進(jìn)展一定的控制與調(diào)理，所以，對(duì)熱害嚴(yán)重的礦井，只依托上述降溫措施往往達(dá)不到預(yù)期目的。這時(shí)那么應(yīng)思索采取機(jī)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(fèi)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(jiān)持一定消費(fèi)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(jī)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(diǎn)是安裝制冷設(shè)備的場(chǎng)地易于選擇，面積不受限制，便于基建、運(yùn)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(jìn)風(fēng)的溫度，降溫費(fèi)用較大。只適于開采比較淺、巷道不太長(zhǎng)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