不可忽視的煤礦熱害問(wèn)題

魏樂平，魏培旺

（1.江西煤礦安全監(jiān)察局贛中監(jiān)察分局，江西 新余 338000；2.豐龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 豐城 331131）

1 概述

人們熟知的煤礦水、火、瓦斯、粉塵、頂板稱為煤礦五大災(zāi)害，這些災(zāi)害給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的安全威脅，并導(dǎo)致了大量的人員傷亡事故。然而，在沒能杜絕和控制這些災(zāi)害事故的情況下，煤礦又面臨新的安全問(wèn)題，這就是隨著礦井開采深度增加而越來(lái)越突出的熱害問(wèn)題。所謂礦井熱害是指礦井作業(yè)環(huán)境氣溫超過(guò)人體正常熱平衡所能忍受的溫度，對(duì)作業(yè)人員和生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生的危害。筆者曾撰文《地?zé)帷豢珊鲆暤陌踩珕?wèn)題》刊登在2006年8月30日《中國(guó)煤炭報(bào)》。當(dāng)時(shí)，江西豐城曲江煤炭開發(fā)有限公司井下，在夏秋兩季，礦井進(jìn)風(fēng)流中的氣溫就達(dá)到26℃，最高時(shí)到34℃～35℃。時(shí)過(guò)近8 年之久，國(guó)內(nèi)煤礦熱害問(wèn)題沒有引起各方足夠的重視，基本沒有采取有效的措施來(lái)解決。到目前，國(guó)內(nèi)很多礦井井下作業(yè)環(huán)境溫度超標(biāo)，許多礦工在井下裸體或半裸體作業(yè)，不少礦井采掘工作進(jìn)風(fēng)流中達(dá)到30℃，回風(fēng)流中達(dá)到40℃，但是實(shí)施礦井降溫的礦井寥寥無(wú)幾。如湖南、福建等省份沒有一個(gè)礦井建立了礦井降溫系統(tǒng)，江西除了豐城礦務(wù)局尚莊、豐龍、曲江建立了局部降溫系統(tǒng)外，其它礦井沒有建立降溫系統(tǒng)。

1）從國(guó)家層面出臺(tái)的法律法規(guī)、文件與及《煤礦安全規(guī)程》，對(duì)礦井熱害問(wèn)題沒有提出更高或強(qiáng)制性的要求。2001年版《煤礦安全規(guī)程》第一百零二條規(guī)定，采掘工作面氣溫的不得超過(guò)26℃，機(jī)電設(shè)備硐室溫度不得超過(guò)30℃，當(dāng)采掘工作面氣溫超過(guò)30℃，機(jī)電設(shè)備硐室溫度超過(guò)34℃，必須停止工作。對(duì)新建、改建礦井設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行風(fēng)溫預(yù)測(cè)計(jì)算，超溫地點(diǎn)必須有制冷降溫設(shè)計(jì)，配齊降溫設(shè)施。此后，《煤礦安全規(guī)程》進(jìn)行過(guò)多次修訂，本條款仍沒有任何改變。

2）高溫?zé)嵩床粫?huì)直接導(dǎo)致人員死亡，礦井降溫技術(shù)也尚不成熟，投入大，且增加煤炭噸煤成本，鑒于以上各方面原因，多數(shù)煤礦不愿投入。

3）具有熱害礦井多數(shù)發(fā)生在開采深度較大的國(guó)有煤礦，停產(chǎn)直接影響礦井所在地區(qū)煤炭供應(yīng)，政府部門難于下達(dá)因高溫?zé)岷ν．a(chǎn)的決定，煤礦安全監(jiān)察監(jiān)管部門也基本未能因此作出過(guò)行政處罰。

然而，其危害是不容忽視的，無(wú)論是現(xiàn)生產(chǎn)礦井還是改擴(kuò)建礦井。

2 高溫環(huán)境對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響

1）直接危害作業(yè)人員身體健康

在煤礦井下最適宜工作的溫度是15～20℃，濕度50%～60%，當(dāng)?shù)V井作業(yè)環(huán)境超過(guò)26℃時(shí)，井下行走時(shí)常常大汗淋漓，濕透衣襟，長(zhǎng)時(shí)間在此環(huán)境中作業(yè)，直接影響人的循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和分泌系統(tǒng)。對(duì)于具有心臟病、胃病、腎臟病人或高血壓等病人，勢(shì)必加重病情或中暑，如搶救不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致人員死亡。據(jù)江西某煤礦反映，每年數(shù)十人在井下中暑，個(gè)別人住院后，發(fā)現(xiàn)其他病情后死亡。

2）降低大腦反應(yīng)，躲避事故能力下降

人在高溫及熱輻射的作用下，肌肉的工作能力、動(dòng)作準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性，大腦反應(yīng)速度及其注意能力降低，在發(fā)生事故時(shí)躲避不及，造成人身傷害或死亡。煤礦發(fā)生頂板、機(jī)械運(yùn)輸、透水事故預(yù)兆逃生時(shí)，體現(xiàn)尤為明顯。

3）加速煤炭氧化自燃，縮短自然發(fā)火期

煤炭自燃是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受多種因素的影響，不同礦井，不同煤層、不同煤種，自然發(fā)火期各不相同。盡管如此，煤炭自燃必須具備以下條件：一是煤有自燃傾向性，且以破碎狀態(tài)存在；二是有連續(xù)的供氧條件；三是有積聚氧化熱的環(huán)境，煤在氧化的過(guò)程中當(dāng)放出的熱量大于散發(fā)掉的熱量使熱量聚集溫度上升達(dá)到煤的著火點(diǎn)時(shí)就會(huì)自燃；四是前述三個(gè)條件持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

在同樣的條件下，由于環(huán)境溫度增大，給煤炭氧化提供了更好的聚熱條件，加速了煤炭自然發(fā)火進(jìn)程，縮短了自然發(fā)火期，增加了自然發(fā)火的防治難度。

實(shí)踐證明，煤礦開采深度的增加，使環(huán)境溫度增加，自然發(fā)火期縮短（有資料認(rèn)為開采深度增加，增加煤炭破碎程度導(dǎo)致的自然發(fā)火期縮短，沒有考慮環(huán)境溫度的問(wèn)題）。例如，豐城礦務(wù)局坪湖、建新、曲江均在-600m 以下水平開采，自然發(fā)火期較10年前明顯縮短，有的從6個(gè)月縮短到半個(gè)月，有的不到10天，尤其是高溫?zé)岷?yán)重的豐城曲江煤炭開發(fā)有限責(zé)任公司在掘進(jìn)煤巷或進(jìn)風(fēng)順槽時(shí)居然也發(fā)生自燃。尚莊煤礦多年來(lái)，基本無(wú)自然發(fā)火，2013年503工作面上隅角也出現(xiàn)CO 和高溫。

4）促進(jìn)了煤塵、瓦斯燃燒和爆炸發(fā)生條件

煤塵、瓦斯燃燒或爆炸有個(gè)共同的條件，就是要達(dá)到引燃煤塵、瓦斯燃燒或爆炸火源的燃燒溫度。燃燒和爆炸依其燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量是否充分?jǐn)U散而區(qū)分，能擴(kuò)散時(shí)即為燃燒，否則就是爆炸。

在同等條件下，環(huán)境溫度增加，勢(shì)必增加瓦斯、煤塵燃燒爆炸的危險(xiǎn)。不僅如此，由于環(huán)境溫度增大影響了瓦斯和煤塵燃燒爆炸的范圍（一般情況下，瓦斯爆炸濃度范圍在5%～16%），有科學(xué)研究表明，常溫下瓦斯?jié)舛仍?.5%時(shí)，瓦斯不可能發(fā)生爆炸，但是在高溫火區(qū)就能發(fā)生爆炸。這樣也正好詮釋了為何在封閉火區(qū)和瓦斯爆炸區(qū)域搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)重復(fù)發(fā)生瓦斯、煤塵爆炸的原因。

1.金融業(yè)特殊政策優(yōu)勢(shì)減弱。近幾年，中央政府把國(guó)家區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)調(diào)整到了中西部地區(qū)，以求全國(guó)范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展平衡。因此，深圳利用體制落差吸引人才和資本的優(yōu)勢(shì)明顯減弱，從而也相對(duì)弱化了深圳金融業(yè)特殊政策的優(yōu)勢(shì)。

3 礦井熱害產(chǎn)生的主要原因

導(dǎo)致礦井熱害的主要原因，是熱源的存在。一是隨礦井開采深度增加的地?zé)?，一般在開采深度500m 以上逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。在我國(guó)，開采深度達(dá)到500m 以上的礦井達(dá)到1000多處，超過(guò)1000m 深的礦井有50多處（僅山西省超過(guò)800m 深礦井就有18處，超過(guò)1000m 深有8處）；國(guó)內(nèi)開采深度達(dá)到700m 以上，煤巖原始溫度達(dá)40℃以上（如豐城豐龍公司-900m 處測(cè)得原始巖溫41℃，到目前國(guó)內(nèi)有測(cè)定礦井巖溫達(dá)到53℃）。在深井，采空區(qū)密閉前即使沒有自然發(fā)火，氣溫也達(dá)到40℃以上（我國(guó)防滅火規(guī)范中把35℃作為自然防火的標(biāo)志是不科學(xué)的）。二是礦井氣候變化的影響。煤礦靠機(jī)械通風(fēng)實(shí)現(xiàn)井上下空氣交換，達(dá)到供氧和排污目的；大氣氣候條件的變化直接影響礦井氣候條件的變化，全球氣候變暖，全國(guó)各省都有一定影響，然而，在南方夏秋兩季，高溫持久，尤其突出。三是井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。如采掘機(jī)、變壓器、電機(jī)、開關(guān)以及機(jī)械設(shè)備摩擦熱等。四是采掘工作面煤炭氧化熱，回采工作面老塘和自然發(fā)火礦井更為明顯。

上述熱源的存在，熱量相互疊加，導(dǎo)致高溫?zé)岷Φ漠a(chǎn)生。

4 礦井熱害防治對(duì)策

1）健全有關(guān)煤礦熱害防治法規(guī)和規(guī)章

國(guó)家應(yīng)出臺(tái)更為完善的法律法規(guī)，規(guī)范煤礦熱害治理工作。煤礦熱害的存在，不能有效治理，在某種程度上說(shuō)，是法律法規(guī)和規(guī)章的不完善。無(wú)論是《煤炭法》、《煤礦安全監(jiān)察條例》，還是《安全生產(chǎn)法》，包括相關(guān)煤礦安全生產(chǎn)行政處罰規(guī)定、文件等，對(duì)礦井熱害基本沒有提及，也不像瓦斯治理、水害防治等，有明確的處理處罰要求?！睹旱V安全規(guī)程》不應(yīng)只是對(duì)超溫的新建和改擴(kuò)建礦井提出降溫要求，對(duì)超溫的生產(chǎn)礦井也應(yīng)提出降溫要求。

2）依靠科技進(jìn)步，采取治本措施

（1）優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)于開采深度不大，氣溫超標(biāo)不嚴(yán)重的礦井，可通過(guò)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)解決熱害的問(wèn)題。一是通過(guò)調(diào)節(jié)或更換主扇、局扇和通風(fēng)設(shè)施等增加采掘工作面的供風(fēng)量。二是機(jī)械設(shè)備峒室和采掘工作面實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)，如中央變電所、采區(qū)變電所（煤礦井下禁止建與煤礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)無(wú)關(guān)峒室）、水泵房等實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)，采掘工作面盡量避免串聯(lián)通風(fēng)。三是縮短供風(fēng)線路，盡量避免下山采區(qū)開采，通風(fēng)線路長(zhǎng)的盡量改造中央并列式通風(fēng)為對(duì)角式通風(fēng)。在優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的同時(shí)可輔之簡(jiǎn)單噴霧降溫措施。

（2）建立機(jī)械制冷降溫系統(tǒng)。當(dāng)通風(fēng)降溫能力達(dá)到極限，不能解決高溫時(shí)，礦井應(yīng)考慮機(jī)械制冷降溫。機(jī)械制冷降溫通常采用集中降溫和局部降溫。

目前，國(guó)內(nèi)礦井多數(shù)采用集中降溫，以德國(guó)、美國(guó)的制冷設(shè)備居多。這種降溫方式投資大、維護(hù)費(fèi)用高，從國(guó)內(nèi)外實(shí)施降溫礦井的效果來(lái)看，集中式降溫效果并不理想。豐城曲江煤炭開發(fā)有限責(zé)任公司曾采用地面集中式降溫，中途流產(chǎn)。

對(duì)于個(gè)別采掘工作面超溫的礦井，可以采取局部降溫。即對(duì)個(gè)別采掘工作面有選擇地進(jìn)行降溫。近年來(lái)，有的礦井還采用了直冷式局部通風(fēng)機(jī)，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行降溫，取得一定的效果。這種方式投資小、安裝方便、適應(yīng)超溫區(qū)域不大的中小型礦井。近年來(lái)，豐城礦務(wù)局的尚莊、豐龍、曲江煤礦采用的都是局部降溫技術(shù)。

（3）礦井熱源綜合利用。礦井高溫不予治理自然是一種災(zāi)害，同時(shí)高溫也是一種熱能。近年來(lái)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和有關(guān)煤礦，做了研究試驗(yàn)，可對(duì)礦井高溫?zé)嵩催M(jìn)行回收利用。有報(bào)道，冀中和安徽等地的部分煤礦取得了成功。它采用了熱泵技術(shù)和井下制冷技術(shù)，在冬天利用熱泵技術(shù)將高溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)換為礦井所需，如取暖、加熱礦工洗澡水，夏天集中用來(lái)井下降溫或加熱熱水等。實(shí)施這種方案的礦井，可取消礦井鍋爐取暖，一舉多得，這是世界各國(guó)礦井熱害治理發(fā)展的方向，對(duì)于熱害嚴(yán)重的礦井，必將取代單純性的礦井制冷降溫技術(shù)。

3）提高礦井熱害防治意識(shí)

首先，煤礦企業(yè)應(yīng)重視煤礦熱害的防治。無(wú)論是現(xiàn)生產(chǎn)礦井還是改擴(kuò)建礦井，只要溫度超過(guò)規(guī)定就應(yīng)采取相應(yīng)的措施來(lái)解決。

其二，應(yīng)提高從業(yè)人員的健康意識(shí)。在我國(guó)，絕大部分采掘一線礦工是農(nóng)民工或者文化程度較低的礦工，他們長(zhǎng)期疲于繁重的體力勞動(dòng)。為了生計(jì)，甘愿苦作，然而對(duì)自己的身體，往往是因無(wú)知把健康置之度外。只有加強(qiáng)熱害安全培訓(xùn)，提高他們的健康和安全意識(shí)，才能在溫度超標(biāo)時(shí)，自覺拒絕高溫作業(yè)，保障他們的身體健康。

4）開展礦井熱害安全監(jiān)管監(jiān)察

煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門應(yīng)開展熱害礦井的監(jiān)管監(jiān)察，依法依規(guī)對(duì)有熱害不治理或治理不到位的違法行為實(shí)施行政處罰，從而督促煤礦熱害的治理工作。采掘工作面溫度超過(guò)規(guī)定的，煤礦安全監(jiān)察監(jiān)管部門應(yīng)責(zé)令其停產(chǎn)或全礦性停產(chǎn)整頓；對(duì)拒不執(zhí)行監(jiān)管監(jiān)察指令，熱害不治理，導(dǎo)致重大傷亡事故的煤礦，應(yīng)提請(qǐng)政府強(qiáng)制關(guān)閉，確保礦工的生命安全。

礦井熱害也是煤礦災(zāi)害，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)的影響是不可忽視的。通過(guò)完善有關(guān)法律法規(guī)，依靠科技進(jìn)步采取治本措施等可達(dá)到治理熱害之目的，為礦工創(chuàng)造一個(gè)良好的安全工作環(huán)境。