淺談煤礦深井開(kāi)采通風(fēng)要點(diǎn)

劉全生

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

淺談煤礦深井開(kāi)采通風(fēng)要點(diǎn)

劉全生

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

隨著時(shí)間推移，淺層煤炭資源逐漸枯竭，大部分煤礦陸續(xù)進(jìn)入深度開(kāi)采。眾所周知，煤礦災(zāi)害事故的嚴(yán)重性與煤礦開(kāi)采深度有著重要關(guān)聯(lián)，要減輕煤礦深度開(kāi)采帶來(lái)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(kāi)采；降阻；防漏；降溫；排出有毒有害氣體

1 深井開(kāi)采概念

查閱資料顯示，南非、加拿大等礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，礦井深度達(dá)到800～1 000m時(shí)稱(chēng)為深井開(kāi)采。德國(guó)將埋深超過(guò)800～1 000 m的礦井稱(chēng)為深井，而將埋深超過(guò)1 200m的礦井開(kāi)采稱(chēng)為超深井開(kāi)采；日本則把深井的“臨界深度”界定為600m，而英國(guó)和波蘭則將其界定為750m。考慮我國(guó)當(dāng)前礦山開(kāi)采的客觀實(shí)際，并結(jié)合未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，大多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)的深井開(kāi)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(kuò)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(jì)工作（巷道布局），提高礦井建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)建成后礦井的通風(fēng)管理工作?！冻醪皆O(shè)計(jì)》中礦井巷道斷面盡可能按規(guī)定最大化，盡量減少?gòu)澋?，增大轉(zhuǎn)彎角度，杜絕轉(zhuǎn)急彎；建設(shè)施工掘進(jìn)巷道時(shí)采用光面爆破，盡量保持巷道斷面大小一致，杜絕忽大忽?。坏V井建成投產(chǎn)后，要盡量避免長(zhǎng)時(shí)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(dòng)時(shí)，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(duì)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(qiáng)礦井巷道光滑度。采用光面爆破技術(shù)掘進(jìn)巖石巷道，使巷道成形盡量標(biāo)準(zhǔn)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(hù)方式，盡可能使巷道壁面光滑；③按設(shè)計(jì)盡量擴(kuò)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(guò)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(xiàn)進(jìn)行流動(dòng)，通過(guò)巖層裂隙、采空區(qū)、通風(fēng)設(shè)施等流動(dòng)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(huì)減少作業(yè)點(diǎn)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(huì)破壞通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量不可靠；適量的漏風(fēng)量長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)采空區(qū)時(shí)，當(dāng)氧氣、溫度達(dá)到一定程度時(shí)還會(huì)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(huì)增加礦井主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，造成無(wú)形的負(fù)擔(dān)。由于礦井的通風(fēng)設(shè)施容易受到損壞或人為的開(kāi)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(kāi)采，更應(yīng)該注意在早期的設(shè)計(jì)中盡量避免或減少通風(fēng)設(shè)施，減小礦井漏風(fēng)率，增強(qiáng)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(lèi)生活。在這個(gè)溫度下，人體沒(méi)有冷熱感，身體內(nèi)的毛細(xì)血管舒張平衡，感覺(jué)非常舒適。夏季，人體最適宜的溫度比25℃稍高，是26～28℃。當(dāng)氣溫上升超過(guò)32℃后，人體就會(huì)開(kāi)始發(fā)熱，致使情緒產(chǎn)生波動(dòng)。

為確保煤礦從業(yè)人員安全高效地開(kāi)展煤炭采掘及其他相關(guān)工作，《煤礦安全規(guī)程》第102條對(duì)礦井溫度也有明確規(guī)定，要求進(jìn)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(guò)26℃，機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過(guò)30℃；當(dāng)空氣溫度超過(guò)時(shí)，必須縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間，并給予高溫保健待遇。采掘工作面的空氣溫度超過(guò)30℃、機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度超過(guò)34℃時(shí)，必須停止作業(yè)。新建、改擴(kuò)建礦井設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行礦井風(fēng)溫預(yù)測(cè)計(jì)算，超溫地點(diǎn)必須有制冷降溫設(shè)施。

4.1礦井高溫的主要來(lái)源

隨著煤礦開(kāi)采深度的增加和機(jī)械化程度的不斷提高，高溫礦井?dāng)?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(jì)發(fā)現(xiàn)，礦井熱源主要來(lái)源于以下幾個(gè)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(jī)，強(qiáng)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(duì)淺井，影響更為顯著。地表大氣溫度的日變化對(duì)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(shí)，就會(huì)對(duì)礦井溫度有所影響。研究表明，在給定風(fēng)量的條件下，無(wú)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(dāng)風(fēng)流沿井巷流動(dòng)時(shí)，空氣的壓力值增大或減小?？諝獾膲嚎s會(huì)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(lái)源于兩個(gè)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(huì)隨著與地表距離的增加而增高，煤巖層熱源通過(guò)熱傳導(dǎo)方式將熱量傳給巷道壁，地下水通過(guò)煤巖層裂隙流入井巷而將其熱量帶入。

（4）機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生的溫度

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

4.2礦井高溫對(duì)人體的危害

隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，礦井深部的溫度也會(huì)逐漸升高。從業(yè)人員如果長(zhǎng)期處在高溫條件下工作，人體會(huì)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(dāng)人體某些機(jī)能出現(xiàn)故障后，就會(huì)導(dǎo)致意識(shí)下降，行動(dòng)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(yíng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境，就會(huì)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(gè)體防護(hù)降溫等，但最經(jīng)濟(jì)實(shí)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(huì)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(chǎng)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(kāi)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(chǎng)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(chǎng)所調(diào)配的風(fēng)量要適度，嚴(yán)禁無(wú)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(jī)拉循環(huán)風(fēng)。循環(huán)風(fēng)是指局部通風(fēng)機(jī)的回風(fēng)風(fēng)流部分或全部再次進(jìn)入同一臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)流。二是防止井下各用風(fēng)點(diǎn)有毒有害氣體積聚。井下用風(fēng)點(diǎn)回風(fēng)不暢、風(fēng)量微弱或無(wú)風(fēng)作業(yè)，均無(wú)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(dāng)有毒有害達(dá)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(gè)礦井。

[1] 倪景峰，劉劍，賈進(jìn)章.礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化程序設(shè)計(jì)原理[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào).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。