礦井熱害

礦井內環境氣溫超過人體正常熱平衡所能忍受的溫度,導致勞動效率降低,事故頻率增加,健康受損,甚至中暑休克。

正文

 據南非金礦統計,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、濕度和風速。各國對合適勞動環境的小氣候進行了大量研究。除了較早採用的幹球溫度和濕球溫度外,還先後提出了各種指標,如乾、濕卡他(Kata)度(冷卻度)、等價溫度、實感溫度、熱力指數等,力求用某一綜合性指標來確切反映勞動的適宜溫度和濕度等。中國礦山仍以幹球溫度為指標,並規定井下工人作業地點的氣溫不得超過26℃。
礦井高溫的原因 入風氣溫過高 是小型淺井和大型深井建井時期夏季高溫的主要原因。中國南方大片地區七月平均最高氣溫超過33℃,有時高達40℃以上。
地熱 是深井高溫的主要原因。離地表越深,岩石溫度越高。從恆溫帶以下垂深每增加100m的岩溫增量(地溫梯度或地溫增溫率)各地區不同,如撫順礦區約為3.3℃,吉林石咀子銅礦區約為2℃。聯邦德國魯爾煤田采深1000~1200m處岩溫已達50~60℃。1000m左右的深井 ,由於岩壁和空氣間的熱交換,地層散發的熱量可占礦井總熱源的40~50%。當地下水通過斷層、裂隙與地層深部熱源發生聯繫時,地下熱水活動可形成局部地熱異常區。礦井建設和生產時,除岩層放熱外,湧出的熱水也大量放熱,此類礦井稱為熱水型高溫礦井。中國平頂山八礦-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℃。日本常磐煤礦位於溫泉地帶,湧水的溫度高達75℃。
機電設備放熱 是機械化礦井的一個重要熱源。機電設備的全部無用功均轉化為熱,部分有用功除在破碎岩體和提升礦石中轉化為勢能外,其餘部分也轉化為熱。在下行運輸時,所耗電能和勢能變化量全部轉化為熱;上行運輸時,所耗電能一部分轉化為勢能,余均轉化為熱。截煤機械所耗功率約有80%轉化為熱。綜合機械化採煤工作面的機電設備功率很大,有的超過1000kW,可使工作面氣溫上升很多。
煤炭或硫化礦石氧化放熱 也是採掘工作面高溫的一個原因。有時這种放熱量可占工作面風流帶出熱量的20%以上。巷道壁面每小時每平方米氧化放熱量稱為單位氧化放熱量。蘇聯頓巴斯礦區,采準巷道的平均單位氧化放熱量為3~4kcal/(m2·h)。中國向山硫鐵礦,分層崩落法採礦的工作面,單位氧化放熱量約 16kcal/(m2·h)個別高溫工作面達53.7kcal/(m2·h)。
其他熱源 如人體散熱以及爆破、充填料、生產用水等放熱。其影響程度因具體條件而異,一般對礦井氣溫影響不大。
礦井熱害的防治措施 改善礦井通風 採用合理的礦井通風系統,儘可能縮短通風線路,增加風量,提高風速。中國在《煤礦安全規程》的允許條件下,回採工作面採用下行通風或上下平巷進風、中間巷道迴風的 W型通風系統,可顯著降低工作面氣溫。發熱量大的機電硐室要實行獨立通風,避免把熱量帶到採掘工作面。在採掘工作面人員相對集中的高溫地點,使用各式引射器或小型局扇吹風,增加局部地區的風速,改善人體散熱條件。
減少礦內熱源的放熱量 如覆蓋淋水巷壁及水溝,減少熱水的傳熱量和蒸發量;防止壓氣管路對入風加溫;把熱水經迴風井巷引到地面;熱水型高溫礦井還可採用超前疏乾排水措施;用隔熱材料覆蓋或噴塗巷壁,減少岩壁放熱量等。
冷卻降溫 是防治礦井高溫的有效措施。因其費用昂貴,通常只在通風措施降溫無效或不經濟時採用。礦井用製冷裝置降溫已有五、六十年歷史。南非是礦山使用空氣冷卻設備最多的國家之一。羅賓孫金礦開採深度2700m,岩石溫度41.1℃,使用的空氣冷卻設備製冷能力為6.1×106kcal/h,製冷壓縮機功率為1610kW。空氣冷卻設備由製冷系統和冷卻系統組成:前者供給冷水;後者利用冷水冷卻空氣。
①固定式空氣冷卻設備 有三種布置方式:(a)製冷和冷卻系統均設在地面,冷卻總進風流。其施工、維修和冷卻水(用來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)製冷系統設在地面,冷卻系統設在井下。其投資較大,但冷卻水易於處理,冷卻效果好,可用優質絕熱材料,防止冷水在輸送過程中吸收熱量,目前廣泛採用。(c)製冷和冷卻系統均設在井下,這種方式要求妥善解決冷卻水的循環處理問題。
②移動式空氣冷卻設備 常用於採掘工作面等局部地點的降溫,中國武漢冷凍機廠製造的礦用移動式空氣冷卻設備,製冷量為60Mcal/h,功率為22kW,與局扇配套使用,將空氣冷卻後送到工作面,其製冷系統和冷卻系統組裝成一體,可隨採掘工作面推進移動。另一種移動式空氣冷卻設備,其製冷系統固定,冷卻系統則隨工作面移動。
作業地點分散而人員少的高溫礦井中,可採用個體防護措施。一些國家正在研製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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