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高温矿井作业区域共性分析与降温技术探讨

发布日期:2020-09-04  来源:湖南有色金属  作者:李猛  浏览次数:115
        1 深井高温热害的防治技术进展

一般井下作业环境的舒适温度为 26 ℃,在此环境下人体感知比较舒服。我国的《属非金属地下矿山安全规程》中明确规定“采掘工作面空气温度不得超过 28 ℃”。现行的法律体系中也规定: 当作业区域温度超过 30 ℃,作业人员必须停止作业[5]。深井高温热害从 20 世纪 80 年代以来就非常严重,南非、德国和菲律宾等国家的一些深井温度达到50 ℃,甚至部分深井温度达到 60 ℃。南非是最早进行矿山深井高温热害问题研究的国家,其相关技术同样处于全球领先地位。此外,德、美、法等国家 20世纪中叶也开始开展有关热害防治技术的研究,并进行了大量的科学试验,也取得了很多科研成果。探究深井高温热害的类型、来源及原因,研发了大量的井下降温和热害防治技术。如: 根据不同高温深井热害产生的原因及热害程度,防治措施主要有通风降温、控制热源、特殊方法降温、个体防护和人工制冷降温等[1]。

虽然我国对深井高温热害问题的研究起步较晚,但近几十年来,我国在矿热害治理与研究方面做了大量的工作,建立了多种热害分析的数学模型,为高温热害治理提供了大量的理论依据。在金属矿山高温热害治理方面也开始进行深入的研究,在金属矿山高温热害调查与治理方面做了大量的科研工作,也取得了很多的科研成果。

2 深井高温热害的共性分析

深井热害来源形式多种多样,但造成矿井内热环境的热源主要为地质条件及地表大气变化、空气的自压缩、围岩传热、机电设备放热、矿石氧化放热、爆破放热、其它热源等[5 ~ 8]。研究表明,围岩导热是产生热害的主要因素,其散热量达到井下热量的一半左右。随着矿山机械化程度的提高,采掘作业机械放热也逐步成为主要的热源。对于高硫矿山言,矿石在潮湿环境中进行氧化( 电化学反应) 放热是矿山的重要热源之一。例如: 湖南郴州某矿井下采场含硫量高,因环境潮湿发生自燃现象,释放大量的热,导致周围采场温度也升高。人体散热和地质条件及地表大气变化也是井下热害的产生因素。矿井高温主要是指井下环境气温达到 30 ℃ 以上的工作环境。研究表明: 人的身体与所处环境间的热传递属于复杂的平衡过程,在井下高温环境中,主要原因是所处环境导致机体不能充分散热,人体故而升高体温。热环境导致人体中枢神经系统出现异常,身体机能减弱热平衡破坏等[9]。国外专家经过科学调查试验得知,工人的劳效率会随着井下所处环境温度的升高而下降,温度升高 1 ℃,劳动效率则降低 6% ~ 8% 。人体舒适温度为 28 ℃,当超过此温度时,发生事故的概率将升高 20% 。在我国的深井高温矿井中,部分矿山的劳动效率只有 35% 左右,属于低生产效率矿山,极大地增加了矿山的劳动生产成本,也造成人员的不安全。不同风速在不同劳动气温环境下的劳动生产率变化如图 1 所示。矿井高温会降低劳动生产率,同样是诱发矿山事故的重要原因[10]。

因此,必须对井下高温热害产生的原因进行深入的总结分析,找出井下高温热害存在的共性问题,为井下降温防热提供技术支持。

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