黃金礦山深部熱害問題分析與控制

孫元成

摘要：在黃金資源需求量不斷增加下，促使礦井開采程度不斷加深，這就造成到礦井深部后，容易產生高溫，影響到礦山工作面，這對礦山安全生產建設造成很大影響，同時也會嚴重威脅到礦工身體健康。對此，本文主要分析了黃金礦山深部熱害問題產生的影響、礦井放熱因素，并提出了相應的降熱措施。

關鍵詞：黃金礦山;深部熱害問題;綜合分析;解決方法

在國發展過程中，對黃金資源需求量不斷增加，這促使各地礦產開發程度不斷增加，逐步由以往的露天轉變到地下，并且開采深度不斷增加，此種情況造成了礦井溫度逐漸升高，長時間在高溫環境中作業，對采礦人員身體健康以及安全造成不利影響，進而降低工作效率，增加了采礦人員安全危險性。

一、黃金礦山深部熱害問題影響分析

高溫高濕環境非常不利于人體健康，容易對各個循環系統造成影響，處于高溫環境下，人體會排出大量的汗水，會喪失水分，影響身體系統平衡性，由于水分的缺失，會導致人體血液粘稠性增加，對心臟、腎臟產生不利影響，危害礦工身體安全。從有關調查情況看，在我國礦井出現熱害問題非常多，有些礦井工作面溫度超過30攝氏度[1]，如果礦工長時間在高溫環境中作業，會對人的反應能力造成影響，進而影響到礦工勞動生產效率，也增加了井下安全隱患。據有關報道，日本在調查北海道7個礦井過程中，發現當人處于高溫環境下，會精神萎靡、渾身沒勁，甚至頭暈惡心等癥狀，在此環境中作業發生事故率要遠遠高于溫度在30攝氏度以下環境。從我國部分礦業企業看，出現高溫熱害問題后，對礦產生產建設造成了嚴重影響。因此，非常有必要全面分析礦井深部地熱產生的因素，而后找到相應的治理措施，有效解決黃金礦山深部熱害問題。

二、黃金礦山深部熱害問題放熱影響因素

當礦區開采作業進入深部之后，會導致開采深度不斷增加，通過上文的分析，可得知，深度的增加會導致工作溫度增高。據統計，原巖溫度會隨著礦區開采每下降100m增加2到4攝氏度。礦井工作面會受到地熱作用，出現溫度的不斷上升，所以，不能忽視礦井深部熱害問題。全面分析黃金礦山深部熱害問題，導致放熱的原因有很多，因此，需要全面做好準備預防控制措準備。如（圖1）所示， 從該圖中，可以直接看到井下環境，在工作面以及深部巷道中都出現了滲水，此種情況會直接影響井下溫度升高。

經過分析，可以總結出以下幾方面的黃金礦井放熱因素：

其一，由于原巖放熱，當黃金礦井開采深度不斷增加，會導致原巖溫度也會升高，從而導致深井礦山產生熱源，而經過巷道巖壁和周圍空氣進行熱交換、熱輻射等過程，從而增加空氣溫度。

其二，是礦石氧化放熱，由于受到潮濕環境影響，會導致礦石出現氧化反應，進而放出熱量。

其三，在井下出現的熱水放熱，主要是因為在礦井深部，不容易排水，所以對于出現的熱水其產生的熱量會散發到空氣中[2]。

其四，開采設備、運輸設備會散發熱量，在深部礦井下工作，會使用到無軌設備，比如卡車、鏟運機等，而這些設備主要使用的化石燃料，因此，在設備運作過程中，容易產生CO2，SO2等溫室氣體，這些氣體導致礦井井下溫度升高，同時也在很大程度上破壞了環境。

三、針對黃金礦山深部熱害問題的降溫措施

（一）采取通風降溫方法

在降溫過程中，通風方法是最為直接的措施，通過空氣的流動，可以減少空氣中的熱量。相關研究得出：當增加通風量時，會在很大程度上降低氣流溫度，可以達到迅速降溫的目的，但對于增加的風量，存在一定界線， 如果風量超過這一限度后再持續增加，會導致氣流溫度下降速率降低，當通風量保持在巷道0.56到0.84倍時，最為合適。為達到最好的歐通風效果，需要改善通風系統，對此，可以減少風阻、、加大扇風機能力、防止漏風、加強通風管理等措施解決。

根據風量增加原則，需要將其控制在合理范圍內，才能既可以提升風速，又可以降低成本。對此，可以借助礦井環境與礦工的熱平衡方程，即S=M-W-R-C-E，其中S為人體的儲熱量;W為人體新陳代謝產能;R是人與環境輻射熱交換;C為人與環境的對流熱交換;E則表示為人呼吸、皮膚蒸發熱量[3]。

（二）其他控制措施

1、采用地溫預冷技術。首先需要測量礦井井下巖層溫度，而后借助處于淺部的低溫巷道，采用預冷降溫方式處理入風風流。在改造通風系統基礎上，通過實際測量，不難發現，采用此種地溫預冷技術，可以降低風流低5℃左右。

2、加強個人防護。為抵御熱害，采礦人員可以佩戴冷卻服，其中通過冰的作用，可以達到冷卻效果，經過實踐證明，其冷卻時間可達到3小時左右。從井下礦工作業性質看，呈現分散趨勢，如果實行集中降溫處理，會增加成本，因此，建議采用這種個人防護措施，不僅節約成本，還可以提升降溫效果。

3、對發熱源頭進行處理。從上文分析可得，深部礦井熱源主要涉及到熱水發熱、圍巖發熱、運輸設備散熱、礦石氧化發熱幾方面。其中對于礦石氧化放熱情況，可以加強采礦效率，減少礦石在采礦區域的儲存時間，做好運輸工作。可以采用充填采礦法，進而有效減少圍巖裸露面積;而對于圍巖放熱問題，可以將絕熱材料涂抹在圍巖上，通過此種與空氣隔絕的方式，減少傳熱;而對于運輸設備的放熱情況，一方面，要對發動機進行調整、改造，提高燃油效率，達到降低放熱的目的。另一方面，需要合理控制尾氣排放、吸收尾氣，處理好碳、氧化合物和硫、氧化合物;而熱水散熱問題，可以通過及時導流、疏干排水方式解決。

4、實施局部制冷。可以在高溫工作面安裝制冷設備，借此解決短時間高強度工作，達到局部制冷效果。

四、結語

綜上所述，隨著深部礦井作業的不斷加深，高地溫顯現明顯，需要采取有效的方式應對高溫，保證生產安全、礦工健康。通過本文對黃金礦山深部熱害問題分析與控制，不難發現，針對導致礦區產熱各個因素，如原巖放熱、運輸設備和機電設備放熱等情況，可以通過佩戴冷卻服、清理熱源、涂抹絕熱材料等方式解決，以此降低高溫熱害危險。

參考文獻：

[1]嚴鵬，韋華南，郭樹林，唐學義，馮福康.金礦原始巖溫測定技術規范研究[J].黃金，2017，38（12）：224-226.

[2]李書強，馬明輝，李玥霄，張旭.黃金礦山深部熱害問題分析與控制[J].采礦技術，2017，17（02）：268-269+290.

[3]劉宗超，趙文.白集煤礦深部熱害分析與防治[J].能源技術與管理，2019（06）：161-162.

（作者單位：山東恒邦冶煉股份有限公司）