淺談煤礦深井開采通風(fēng)要點

劉全生

（四川省廣元市生產(chǎn)安全應(yīng)急救援支隊，四川廣元 628017）

淺談煤礦深井開采通風(fēng)要點

劉全生

（四川省廣元市生產(chǎn)安全應(yīng)急救援支隊，四川廣元 628017）

隨著時間推移，淺層煤炭資源逐漸枯竭，大部分煤礦陸續(xù)進入深度開采。眾所周知，煤礦災(zāi)害事故的嚴重性與煤礦開采深度有著重要關(guān)聯(lián)，要減輕煤礦深度開采帶來的危害和有效控制煤礦災(zāi)害事故，做好深井通風(fēng)工作就顯得尤為重要。

深井開采；降阻；防漏；降溫；排出有毒有害氣體

1 深井開采概念

查閱資料顯示，南非、加拿大等礦業(yè)發(fā)達國家，礦井深度達到800～1 000m時稱為深井開采。德國將埋深超過800～1 000 m的礦井稱為深井，而將埋深超過1 200m的礦井開采稱為超深井開采；日本則把深井的“臨界深度”界定為600m，而英國和波蘭則將其界定為750m。考慮我國當前礦山開采的客觀實際，并結(jié)合未來的發(fā)展趨勢，大多數(shù)專家認為，我國的深井開采深度可界定為：金屬礦山1 000～2 000m，煤礦800～1 500m。

2 盡可能降低煤礦通風(fēng)阻力

2.1盡量避免局部阻力

局部阻力是指由于巷道斷面突然擴大或縮小、急轉(zhuǎn)彎或巷道有物體阻礙等因素，使風(fēng)流速度和方向突然變化造成劇烈的沖擊渦流現(xiàn)象而產(chǎn)生的額外阻力。要避免局部阻力，必須做好礦井初步設(shè)計工作（巷道布局），提高礦井建設(shè)施工標準和質(zhì)量，加強對建成后礦井的通風(fēng)管理工作。《初步設(shè)計》中礦井巷道斷面盡可能按規(guī)定最大化，盡量減少彎道，增大轉(zhuǎn)彎角度，杜絕轉(zhuǎn)急彎；建設(shè)施工掘進巷道時采用光面爆破，盡量保持巷道斷面大小一致，杜絕忽大忽小；礦井建成投產(chǎn)后，要盡量避免長時間在主要通風(fēng)巷道中存放體積、斷面較大的物體，以防增大礦井通風(fēng)阻力，影響通風(fēng)暢通性。

2.2減小摩擦阻力

摩擦阻力是指風(fēng)流沿井巷或管道流動時，由于空氣與井巷間的摩擦以及空氣分子間的相互摩擦而產(chǎn)生阻礙風(fēng)流的力。摩擦阻力在礦井通風(fēng)阻力中約占80%-90%，因此解決好摩擦阻力對礦井通風(fēng)工作至關(guān)重要，減小礦井摩擦阻力應(yīng)主要做好以下工作。①盡可能增強礦井巷道光滑度。采用光面爆破技術(shù)掘進巖石巷道，使巷道成形盡量標準化，采用噴漿等方式降低巷道凹凸面的深度；②采用阻力系數(shù)小的支護方式，盡可能使巷道壁面光滑；③按設(shè)計盡量擴大巷道斷面，以減小通風(fēng)阻力；④調(diào)配適度的風(fēng)量，避免巷道風(fēng)量過大。

3 減少通風(fēng)設(shè)施，降低漏風(fēng)率

礦井漏風(fēng)是指礦井部分風(fēng)流未按照預(yù)定路線進行流動，通過巖層裂隙、采空區(qū)、通風(fēng)設(shè)施等流動到其他非預(yù)定區(qū)域。通常情況下，礦井通風(fēng)設(shè)施、采空區(qū)密閉、巖層裂隙等都有可能造成礦井漏風(fēng)，其中通風(fēng)設(shè)施繁多為主要因素。礦井漏風(fēng)的危害較大，它會減少作業(yè)點的有效風(fēng)量，造成有害氣體積聚，粉塵堆積，氣溫升高，形成不良的礦井氣候；還會破壞通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用風(fēng)地點的風(fēng)量不可靠；適量的漏風(fēng)量長期經(jīng)過采空區(qū)時，當氧氣、溫度達到一定程度時還會造成煤炭自然發(fā)火，給煤礦安全生產(chǎn)造成巨大危害；其次，大量漏風(fēng)還會增加礦井主要通風(fēng)機的運行負荷，造成無形的負擔(dān)。由于礦井的通風(fēng)設(shè)施容易受到損壞或人為的開啟、關(guān)閉等，從而造成風(fēng)流不穩(wěn)定。因此，通常情況下礦井內(nèi)的通風(fēng)設(shè)施越多，漏風(fēng)率就越大，礦井通風(fēng)穩(wěn)定性也就越差。作為深井開采，更應(yīng)該注意在早期的設(shè)計中盡量避免或減少通風(fēng)設(shè)施，減小礦井漏風(fēng)率，增強礦井通風(fēng)的穩(wěn)定性。

4 保持適宜的礦井溫度

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，25℃的環(huán)境溫度最適宜人類生活。在這個溫度下，人體沒有冷熱感，身體內(nèi)的毛細血管舒張平衡，感覺非常舒適。夏季，人體最適宜的溫度比25℃稍高，是26～28℃。當氣溫上升超過32℃后，人體就會開始發(fā)熱，致使情緒產(chǎn)生波動。

為確保煤礦從業(yè)人員安全高效地開展煤炭采掘及其他相關(guān)工作，《煤礦安全規(guī)程》第102條對礦井溫度也有明確規(guī)定，要求進風(fēng)井口以下的空氣溫度（干球溫度）必須在2℃以上。生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃，機電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過30℃；當空氣溫度超過時，必須縮短超溫地點工作人員的工作時間，并給予高溫保健待遇。采掘工作面的空氣溫度超過30℃、機電設(shè)備硐室的空氣溫度超過34℃時，必須停止作業(yè)。新建、改擴建礦井設(shè)計時，必須進行礦井風(fēng)溫預(yù)測計算，超溫地點必須有制冷降溫設(shè)施。

4.1礦井高溫的主要來源

隨著煤礦開采深度的增加和機械化程度的不斷提高，高溫礦井數(shù)量不斷增加，礦井熱害十分突出。據(jù)科學(xué)調(diào)研和行業(yè)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，礦井熱源主要來源于以下幾個方面：

4.1.1地表大氣產(chǎn)生的溫度

煤礦井下的風(fēng)流是由安裝在地面的主要通風(fēng)機，強行將在地表大氣壓入煤礦井內(nèi)而產(chǎn)生的風(fēng)流。因此，礦井內(nèi)空氣溫度的高低，濕度的大小都與地表大氣的溫度、濕度有一定的聯(lián)系，尤其對淺井，影響更為顯著。地表大氣溫度的日變化對礦井溫度的變化影響不大，但如果地表大氣溫度發(fā)生持續(xù)數(shù)日的日變化時，就會對礦井溫度有所影響。研究表明，在給定風(fēng)量的條件下，無論是日變化還是季節(jié)性變化，氣候參量的變化率均和其流經(jīng)的井巷距離成正比，和井巷的截面積成反比。

4.1.2流體壓縮產(chǎn)生的溫度

礦井深度的變化，使空氣受到的壓力狀態(tài)也隨之而改變。當風(fēng)流沿井巷流動時，空氣的壓力值增大或減小。空氣的壓縮會放熱，從而使礦井溫度升高。

（3）煤巖層中產(chǎn)生的溫度

煤巖層中產(chǎn)生的熱源主要來源于兩個方面。一是煤巖層深處所產(chǎn)生的熱源；二是地下水所產(chǎn)生的熱源。通常情況下，井下煤巖層和地下水的溫度會隨著與地表距離的增加而增高，煤巖層熱源通過熱傳導(dǎo)方式將熱量傳給巷道壁，地下水通過煤巖層裂隙流入井巷而將其熱量帶入。

（4）機電設(shè)備產(chǎn)生的溫度

近年來，煤礦開采隨著機械化程度的不斷提高，井下機電設(shè)備越來越多，由機電設(shè)備產(chǎn)生的熱量也越來越大。例如局部通風(fēng)機，綜采設(shè)備、掘進機、耙?guī)r機、電機車、液壓泵、水泵、電纜、壓風(fēng)管、絞車、照明設(shè)備等都會產(chǎn)生不同的熱量。

4.2礦井高溫對人體的危害

隨著煤礦開采深度的增加，礦井深部的溫度也會逐漸升高。從業(yè)人員如果長期處在高溫條件下工作，人體會大量出汗，排出氯化鈉、水溶性維生素、礦物鹽等，正常的水鹽代謝被破壞，從而可能導(dǎo)致人體出現(xiàn)熱痙攣，發(fā)生中暑、昏倒、嘔吐等疾病。當人體某些機能出現(xiàn)故障后，就會導(dǎo)致意識下降，行動遲緩，增大了事故發(fā)生率。相反，如果能很好地利用礦井通風(fēng)帶走部分礦井熱量，降低礦井溫度，給從業(yè)人員營造一個良好的工作環(huán)境，就會大大地減少事故發(fā)生率，保障從業(yè)人員的生命安全，提高工作效率。目前礦井降溫方法較多，有通風(fēng)降溫、隔熱疏導(dǎo)降溫、人工制冷降溫（空調(diào)降溫、板冰降溫）、個體防護降溫等，但最經(jīng)濟實用的還數(shù)通風(fēng)降溫。但如果能將通風(fēng)降溫與人工制冷降溫等其他方法相互配合使用，相信一定會取得更好的效果。

5 確保完成通風(fēng)任務(wù)

煤礦通風(fēng)任務(wù)就是向井下各工作場所連續(xù)不斷地輸送適量的新鮮空氣用以沖淡并排出從井下煤巖層中涌出的有毒有害氣體，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，保障井下作業(yè)人員身體健康和生命安全；防止有毒有害氣體積聚，發(fā)生爆炸、窒息、中毒等一系列安全事故。作為煤礦深井開采通風(fēng)，最基本必須要做到一通一適兩防。

5.1一通一適

一通就是要保證井下所有巷道及作業(yè)場所回風(fēng)暢通，確保有毒有害氣體順利排出；一適就是要確保井下所有巷道及作業(yè)場所調(diào)配的風(fēng)量要適度，嚴禁無風(fēng)作業(yè)、微風(fēng)作業(yè)等現(xiàn)象發(fā)生。

5.2兩防

一是防止局部通風(fēng)機拉循環(huán)風(fēng)。循環(huán)風(fēng)是指局部通風(fēng)機的回風(fēng)風(fēng)流部分或全部再次進入同一臺局部通風(fēng)機的進風(fēng)風(fēng)流。二是防止井下各用風(fēng)點有毒有害氣體積聚。井下用風(fēng)點回風(fēng)不暢、風(fēng)量微弱或無風(fēng)作業(yè)，均無法將有毒有害氣體排出，都有可能造成有毒有害氣體積聚。出現(xiàn)以上兩現(xiàn)象，當有毒有害達到一定濃度后均有可能發(fā)生爆炸、燃燒、中毒窒息等安全事故。輕者造成人員傷亡，重者摧毀整個礦井。

[1] 倪景峰，劉劍，賈進章.礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化程序設(shè)計原理[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報.2003，（04）：527-529.

Coal Mine Ventilation Points Deep Mining

Liu Quan-sheng

Over time，the gradual depletion of shallow coal resources，most of the coal mines have moved into deep mining.As we all know，the seriousness of the coal mine disasters Coal mining depth has an important relevance，depth of mining coal mines to reduce the harm and effective control of coal mine disasters，deep well ventilated work is particularly important.

deep mining；drop resistance；leakage；cooling；discharge toxic gases

TD727

A

1003-6490（2016）01-0080-02

2016-01-22

劉全生（1975—），男，四川廣元人，工程師，主要從事礦山救援工作。