礦井通風(fēng)和安全課件-第八章-礦井熱害.ppt

1、礦井通風(fēng)與安全,中國礦業(yè)大學(xué),8.1 概述,隨著礦井開采深度逐漸增加，綜合機(jī)械化程度不斷提高，地?zé)岷途略O(shè)備向井下空氣散發(fā)的熱量顯著增加； 地處溫泉地帶的礦井，由于從巖石裂隙中涌出的熱水或與熱水接觸的高溫圍巖放熱，也都能使礦內(nèi)氣溫升高，濕度增大。 礦內(nèi)高溫、高濕環(huán)境嚴(yán)重影響井下作業(yè)人員的身體健康和生產(chǎn)效率，已造成災(zāi)害熱害。礦井熱害最終將成為制約礦物開采深度的決定性因素。,8.2 礦井主要熱源及其散熱量,能引起礦井氣溫值升高的環(huán)境因素統(tǒng)稱為礦井熱源。 礦井熱源包括：井巷圍巖傳熱、機(jī)電設(shè)備放熱、煤炭與矸石放熱、礦物及其它有機(jī)物放熱、人員放熱和熱水放熱等。,一、井巷圍巖傳熱 1圍巖原始溫度的測算 圍

2、巖原始溫度是指井巷周圍未被通風(fēng)冷卻的原始巖層溫度。由于在地表大氣和大地?zé)崃鲌龅墓餐饔孟?，巖層原始溫度沿垂直方向上大致可劃分為三個層帶： 變溫帶：在地表淺部由于受地表大氣的影響，巖層原始溫度隨地表大氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱變溫帶。 恒溫帶：隨著深度的增加，巖溫常年基本保持不變，這一層帶稱為恒溫帶，恒溫帶的溫度約比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗?2。,增溫帶：在恒溫帶以下，由于受大地?zé)崃鲌龅挠绊?，在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化規(guī)律，這一層帶稱為增溫帶。 地溫率：指恒溫帶以下巖層溫度每增加1所增加垂直深度，即： m/,地溫梯度：指恒溫帶以下，垂直深度每增加100m時

3、，原始巖溫的升高值，它與地溫率之間的關(guān)系為： Gr=100/gr /100m 式中g(shù)r地溫率，m/； Gr地溫梯度，/100m； Z0、Z恒溫帶深度和巖層溫度測算處的深度，m； tr0、tr恒溫帶溫度和巖層原始溫度，。,表 1 我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù),2圍巖與風(fēng)流間傳熱量 井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱是一個復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過程。常將復(fù)雜的影響因素歸結(jié)到傳熱系數(shù)中討論。因此，井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱量可按下式計(jì)算： QrKUL(trm-t)， kW 式中Qr井巷圍巖傳熱量，kW； K圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，kW/(m2)； U井巷周長，m； L井巷長度，m； trm平均原始巖溫，； t井巷中平均風(fēng)

4、溫，。,二、機(jī)電設(shè)備放熱 1.采掘設(shè)備放熱 采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電能最終都將轉(zhuǎn)化為熱能，其中大部分將被采掘工作面風(fēng)流所吸收。風(fēng)流所吸收的熱能中小部分能引起風(fēng)流的溫升，其中大部分轉(zhuǎn)化成汽化潛熱引起焓增。采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱一般可按下式計(jì)算： QcN， kW 其中Qc風(fēng)流所吸收的熱量，kW； 采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱中風(fēng)流的吸熱比例系數(shù)；值可通過實(shí)測統(tǒng)計(jì)來確定。 N采掘設(shè)備實(shí)耗功率，kW。,2.其它電動設(shè)備放熱 電動設(shè)備放熱量一般可按下式計(jì)算： Qe(1-t)mN， kW 其中Qe電動設(shè)備放熱量，KW； N電動機(jī)的額定功率，kW； t提升設(shè)備的機(jī)械效率，非提升設(shè)備或下放物料t=0； m電動機(jī)的綜合效率，包括負(fù)

5、荷率、每日運(yùn)轉(zhuǎn)時間和電動機(jī)效率等因素。,三、運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱 在以運(yùn)輸機(jī)巷作為進(jìn)風(fēng)巷的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)中，運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源，其放熱量一般可用下式近似計(jì)算： KW Qk運(yùn)輸中煤炭或矸石的放熱量，KW； m煤炭或矸石的運(yùn)輸量，Kg/s； Cm煤炭或矸石的比熱，KJ/(Kg)； t煤或矸石與空氣溫差，。可由實(shí)測確定，也可用下式估算： L運(yùn)輸距離，m； tr運(yùn)輸中煤炭或矸石的平均溫度，一般較回采工作面的原始巖溫低48； twm運(yùn)輸巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，。,四、礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱 井下礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱是一個十分復(fù)雜的過程，很難將它與其它熱源分離開來單獨(dú)計(jì)

6、算，現(xiàn)一般采用下式估算： kW 式中 Q0氧化放熱量，kW V巷道中平均風(fēng)速，m/s； q0當(dāng)V1m/s時單位面積氧化放熱量，kW/m2；在無實(shí)測資料時，可取34.610-3 kW/m2。,五、人員放熱 在人員比較集中的采掘工作面，人員放熱對工作面的氣候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動強(qiáng)度和個人體質(zhì)有關(guān)，現(xiàn)一般按下式進(jìn)行計(jì)算： kW Qw0人員放熱量，kW n工作面總?cè)藬?shù)； q每人發(fā)熱量，一般參考以下數(shù)據(jù)取值；靜止?fàn)顟B(tài)時取0.090.12kW；輕度體力勞動時取0.2kW；中等體力勞動時取0.275kW；繁重體力勞動時取0.47kW。,六、熱水放熱 井下熱水放熱主要取決于水溫、水量和排水方式。

7、當(dāng)采用有蓋水溝或管道排水時，其傳熱量可按下式計(jì)算： kW Qw熱水傳熱量，J； Kw水溝蓋板或管道的傳熱系數(shù)，kW/(m2)； S水與空氣間的傳熱面積。水溝排水:SBwL，m2； 管道排水:S m2 L，m2； Bw水溝寬度，m；D2管道外徑，m；L水溝長度，m； tw 水溝或管道中水的平均溫度，； t巷道中風(fēng)流的平均溫度，。 水溝蓋板的傳熱系數(shù)可按下式確定： ,管道傳熱系數(shù)可按下式確定: kW/(m2) 1水與水溝蓋板或管道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)，kW/(m2)；2水溝蓋板或管道外壁與巷道空氣對流換熱系數(shù)，kW/(m2)； 蓋板厚度，m； 蓋板或管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)，kW/(m2)； D1管道內(nèi)徑

8、，m； D2管道外徑，m。,8.3 礦山熱環(huán)境,一、人體與礦內(nèi)熱環(huán)境的關(guān)系 井下作業(yè)不僅是一項(xiàng)高耗能作業(yè)，而且其危險性很大。研究人體與熱環(huán)境的關(guān)系有利于采取適當(dāng)?shù)拇胧┮员Ｗo(hù)礦工的身體健康和提高勞動生產(chǎn)率。 人體熱平衡和舒適感、人體的散熱、礦內(nèi)熱環(huán)境對人的影響。,1、礦井熱環(huán)境對工人身體健康的影響 高溫高濕的氣候環(huán)境不僅會使人感到不舒適，產(chǎn)生過高的熱應(yīng)力破壞人體的熱平衡，而且可能導(dǎo)致中暑，使人的心理、生理反應(yīng)失常，從而降低勞動生產(chǎn)率，增大事故率。 新陳代謝產(chǎn)熱量主要與體力勞動強(qiáng)度成正比，而它的生理作用是決定于總的熱應(yīng)力。因此，人體的總產(chǎn)熱量與人體的總散熱量之間要保持相互平衡，以保證體溫恒定在正常

9、范圍之內(nèi)。,2、熱環(huán)境對工人生理功能的影響 高溫高濕氣候?qū)ΦV工的影響是多方面的。惡劣的氣候條件會降低人的體力和腦力，嚴(yán)重時會損傷人身的健康，甚至危及生命。 人體處在熱環(huán)境時，血管舒張，血流量增多，由血液帶到皮膚的熱量增多，皮膚的溫度升高，從而增大了與環(huán)境的對流和輻射換熱。,3、不同氣候條件人體熱感覺和對人體健康的影響,二、熱環(huán)境對井下生產(chǎn)效率的影響,等效溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系,80,40,0,2.0 m/s,溫度（）,體力勞動工作效率與溫度和風(fēng)速關(guān)系,三、熱環(huán)境對安全生產(chǎn)的影響,根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：“生產(chǎn)礦井采掘工作面的空氣溫度不得超過26”；“采掘工作面的空氣溫度超過30，必須采取降溫措施逐步解決”。 高溫高濕環(huán)境不僅嚴(yán)重地危害了人體的身體健康，而且時刻威脅著生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因?yàn)槿梭w在熱環(huán)境中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到抑制，使注意力分散，降低了動作的準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性。高溫高濕的環(huán)境容易使工人處于昏昏欲睡的狀態(tài)，且工人心理上易煩躁不安，加上繁重的體力勞動，工人的機(jī)警能力降低，從而使事故的發(fā)生率上升。,8.4 礦井降溫的一般技術(shù)措施,礦井降溫的一般技術(shù)措施包括：通風(fēng)降溫、隔熱疏導(dǎo)、個體防護(hù)等幾種主要措施。,一、通風(fēng)降溫 1）加