某煤礦井下熱害檢測分析與對策

張福新　寧夏煤礦安全監察局安全技術中心

某煤礦井下熱害檢測分析與對策

張福新寧夏煤礦安全監察局安全技術中心

隨著礦井開采深度的增加，井下煤礦熱害正逐步成為影響礦井高產、高效開采，危及作業人員安全健康和企業安全發展的主要危害因素之一。積極開展井下作業場所高溫檢測分析與評價，提前制定針對性的解決方案和措施，對于礦井持續、高效、安全生產與建設意義重大。

井工煤礦；熱害防治；對策措施

0 引言

高溫熱害不但會危及煤礦安全高效開采，同時也是礦井生產環境中存在的主要職業性有害因素之一。按照國內外高溫熱害礦井生產情況統計，在高溫環境中作業，工作效率將下降30%以上，對礦井安全生產極為不利，同時對作業人員身心健康造成很大影響。如在河南平頂山某煤礦，曾出現在采掘工作面高溫作業時，先后有35人暈倒在作業地點的熱害事故。

1 基本情況

根據《某井田勘探地質報告》，全井田49個測溫孔，孔底溫度達31℃以上的鉆孔44個，占總測溫孔的89%。地勘結果：本井田有一、二級熱害區存在，屬地溫異常區。同時，根據礦井開拓情況，首采工作面上、下順槽掘進過程中，風、機兩巷均不同程度的出現了高溫顯現，實際揭露煤層后的地溫情況與地質報告基本相符。結合某煤礦建設期間的實際情況，在熱害防治方面存在如下問題。

一是雖然地勘期間對各煤層地溫參數進行了測定，但煤層揭露后對礦井熱害規律的認識，尤其是影響煤層掘進開采的主要地質因素未查明；二是依據原有的勘探階段地質信息，對煤礦開采中的熱害問題估計不足，建設施工過程中熱害防治工作缺乏有效的針對性措施，對煤礦建設施工接續會造成較大影響。

為進一步摸清井下高溫區作業環境溫度及對作業人員健康影響程度，為下一步采取降溫措施提供科學依據，某煤礦對井下工作面環境溫度進行了全面檢測與分析。

2 檢測評估體系的確定

針對煤礦井下高溫作業區域，采用以下指標體系綜合評價井下高溫作業環境熱害危害程度（見圖1）。

3 檢測結果

3.1日常監測

根據井田開拓布置及采區劃分，工作面設計最大走向長度為5000m，采用雙順槽布置方式。兩條順槽中一條與主要進風巷道相連，一條與主要回風巷道相連，不滿足條件的通過施工聯絡巷道實現。掘進到一定距離后，兩條順槽通過聯絡巷相通，實現全負壓通風。各掘進工作面均采用壓入式局部通風，配備雙風機、雙電源并能實現自動切換，局部通風機均設置于進風巷道的新鮮風流中，通過Ф800mm風筒將新鮮風流送入工作面，風筒口距離工作面最大距離為10m，風機配風量450m3/min，通風方式合理。

圖1　 井下高溫作業場所熱害評價指標體系

在各掘進工作面掘至800m左右時，通過正常生產條件下環境溫度監測，干球溫度在28.1℃～29.5℃之間，均超過了《煤礦安全規程》及國家或行業相關標準要求的規定，屬高溫作業區。

3.2 不良作業條件

對某煤礦井下四個高溫作業區域的環境氣象條件在正常施工作業條件下，按照檢測方案的布點原則，分別進行了全面的檢測。現場檢測結果見表1。

3.3 職業危害程度調查與檢測

對某煤礦井下四個高溫作業區域的環境氣象條件及WBGT綜合指數分別在停產檢修期間和正常生產條件下，按照檢測方案的布點原則，分別進行了全面的檢測。

4　原因分析

4.1地溫背景

某井田煤系地層可采煤層較多，總厚度較大，而上覆巖層多為熱導率較小、熱阻大的粉砂巖和泥巖類，不能為區內地熱的運移和散失提供良好的條件；同時，該區地下水逕流較弱，循環交替較弱，地下水與圍巖熱交換已達平衡。

4.2煤層氧化產熱因素

根據已有的經驗，在實際現場條件下的煤層巷道掘進過程中，當巷道的頂煤或側壁破碎后，存在煤巖破裂過程中的熱效應，在掘后短期內會出現CO氣體和煤溫升高現象，是煤層氧化自燃的初期信號。根據對該礦井下首采工作面上、下順槽四個煤巷掘進工作面空氣采樣分析，各工作面空氣中都不同程度的存在CO，說明煤層揭露后已發生不同程度的氧化。由此可見，煤層氧化散熱也是掘進工作面環境溫度升高的原因之一。

4.3設備布局及散熱情況

機電設備運轉時產生的輻射熱是高溫作業環境熱源之一。由于井下作業空間相對封閉，高溫作業環境熱量散失主要是通過加強通風等降溫途徑來實現。

4.4通風技術條件

某煤礦井下掘進工作面均采用壓入式局部通風機通風。根據實測，各掘進工作面通風距離最短831m，最長2366m，隨著掘進巷道延伸，局部通風距離將越來越大，根據各掘進工作面迎頭風速測定，風速均在0.3m/s左右，接近《煤礦安全規程》規定的最低風速限值（0.25m/s），就解決工作面高溫問題的角度考慮，風速普遍偏低。在未采取其它降溫措施之前，加強通風管理作為解決工作面高溫的主要技術手段，對工作面散熱降溫至關重要。

4.5其它因素

此外，影響井下作業空間氣溫升高的其它因素還有：地表入風狀態參數；井下風流位能變化引起壓縮或膨脹；其他熱源，如人體散熱、散濕、地下水散熱等。

5　結論

綜合以上檢測結果及原因分析，某煤礦井下開拓過程中環境溫度升高的主要原因是地熱因素，根據《地質報告》勘查結果及地溫梯度預測，隨著礦井開采的深入，地溫將有升高的趨勢，其次在礦井建設施工、正常生產期間井下作業空間熱源補充為煤層氧化放熱、機電設備散熱及其他因素。根據建立的評價指標體系結合國家及行業限值標準進行分析評估，作業環境溫度均超過了規定限值，存在較大職業危害性。

6　對策措施

6.1 一般性降溫措施

（1）通風降溫：選擇合理的通風系統，縮短工作面的入風流程，加大風速和風量，在條件適宜情況下，工作面采用下行通風或改U型通風為Y型通風等。

（2）減小井下熱源：入風巷道盡可能布置在溫度較低，無氧化發熱的圍巖內；在地溫較高巷道掘進，圍巖放熱量大，可用隔熱材料或及時噴漿成巷，減少煤層暴露時間，降低氧化放熱程度；溫度高的壓氣管或排水管應盡量設在回風流中；盡量利用壓風動力設備替代機電動力設備，可適當減少機電設備散熱率；

（3）選擇適宜的開采順序：綜采工作面提高循環次數，增加產量，比提高工作面長度要好；采用雙巷布置掘進有利于降低井下氣溫。

6.2 特殊降溫措施

本礦井開采強度較大，井下采、掘、運線路較長、機械化程度較高，機電設備的裝機容量較大，且首采工作面準備時即以進入高溫區，根據本井田的熱害特點，隨著礦井的深入開采，僅僅從加強通風等方面采取熱害防治措施，還難以從根本上解決本礦熱害問題。建議開展降溫方案論證，嘗試采用井下集中制冷降溫、地面集中制冷降溫、局部降溫、井下水源熱泵降溫以及制冰降溫等多種機械降溫措施。

[1] 中華人民共和國職業病防治法,中華人民共和國主席令〔2001〕第60號發布,中華人民共和國主席令〔2011〕第52號修正.

[2] 中華人民共和國衛生部. GBZ1-2010 工業企業衛生標準.北京：人民衛生出版社，2010.

張福新，男，專科學歷，采礦工程師，主要從事煤礦安全評價、礦用儀器儀表檢驗檢測、煤礦安全培訓、職業衛生技術服務等管理工作。