某煤矿井下热害检测分析与对策

张福新　宁夏煤矿安全监察局安全技术中心

某煤矿井下热害检测分析与对策

张福新宁夏煤矿安全监察局安全技术中心

随着矿井开采深度的增加，井下煤矿热害正逐步成为影响矿井高产、高效开采，危及作业人员安全健康和企业安全发展的主要危害因素之一。积极开展井下作业场所高温检测分析与评价，提前制定针对性的解决方案和措施，对于矿井持续、高效、安全生产与建设意义重大。

井工煤矿；热害防治；对策措施

0 引言

高温热害不但会危及煤矿安全高效开采，同时也是矿井生产环境中存在的主要职业性有害因素之一。按照国内外高温热害矿井生产情况统计，在高温环境中作业，工作效率将下降30%以上，对矿井安全生产极为不利，同时对作业人员身心健康造成很大影响。如在河南平顶山某煤矿，曾出现在采掘工作面高温作业时，先后有35人晕倒在作业地点的热害事故。

1 基本情况

根据《某井田勘探地质报告》，全井田49个测温孔，孔底温度达31℃以上的钻孔44个，占总测温孔的89%。地勘结果：本井田有一、二级热害区存在，属地温异常区。同时，根据矿井开拓情况，首采工作面上、下顺槽掘进过程中，风、机两巷均不同程度的出现了高温显现，实际揭露煤层后的地温情况与地质报告基本相符。结合某煤矿建设期间的实际情况，在热害防治方面存在如下问题。

一是虽然地勘期间对各煤层地温参数进行了测定，但煤层揭露后对矿井热害规律的认识，尤其是影响煤层掘进开采的主要地质因素未查明；二是依据原有的勘探阶段地质信息，对煤矿开采中的热害问题估计不足，建设施工过程中热害防治工作缺乏有效的针对性措施，对煤矿建设施工接续会造成较大影响。

为进一步摸清井下高温区作业环境温度及对作业人员健康影响程度，为下一步采取降温措施提供科学依据，某煤矿对井下工作面环境温度进行了全面检测与分析。

2 检测评估体系的确定

针对煤矿井下高温作业区域，采用以下指标体系综合评价井下高温作业环境热害危害程度（见图1）。

3 检测结果

3.1日常监测

根据井田开拓布置及采区划分，工作面设计最大走向长度为5000m，采用双顺槽布置方式。两条顺槽中一条与主要进风巷道相连，一条与主要回风巷道相连，不满足条件的通过施工联络巷道实现。掘进到一定距离后，两条顺槽通过联络巷相通，实现全负压通风。各掘进工作面均采用压入式局部通风，配备双风机、双电源并能实现自动切换，局部通风机均设置于进风巷道的新鲜风流中，通过Ф800mm风筒将新鲜风流送入工作面，风筒口距离工作面最大距离为10m，风机配风量450m3/min，通风方式合理。

图1　 井下高温作业场所热害评价指标体系

在各掘进工作面掘至800m左右时，通过正常生产条件下环境温度监测，干球温度在28.1℃～29.5℃之间，均超过了《煤矿安全规程》及国家或行业相关标准要求的规定，属高温作业区。

3.2 不良作业条件

对某煤矿井下四个高温作业区域的环境气象条件在正常施工作业条件下，按照检测方案的布点原则，分别进行了全面的检测。现场检测结果见表1。

3.3 职业危害程度调查与检测

对某煤矿井下四个高温作业区域的环境气象条件及WBGT综合指数分别在停产检修期间和正常生产条件下，按照检测方案的布点原则，分别进行了全面的检测。

4　原因分析

4.1地温背景

某井田煤系地层可采煤层较多，总厚度较大，而上覆岩层多为热导率较小、热阻大的粉砂岩和泥岩类，不能为区内地热的运移和散失提供良好的条件；同时，该区地下水迳流较弱，循环交替较弱，地下水与围岩热交换已达平衡。

4.2煤层氧化产热因素

根据已有的经验，在实际现场条件下的煤层巷道掘进过程中，当巷道的顶煤或侧壁破碎后，存在煤岩破裂过程中的热效应，在掘后短期内会出现CO气体和煤温升高现象，是煤层氧化自燃的初期信号。根据对该矿井下首采工作面上、下顺槽四个煤巷掘进工作面空气采样分析，各工作面空气中都不同程度的存在CO，说明煤层揭露后已发生不同程度的氧化。由此可见，煤层氧化散热也是掘进工作面环境温度升高的原因之一。

4.3设备布局及散热情况

机电设备运转时产生的辐射热是高温作业环境热源之一。由于井下作业空间相对封闭，高温作业环境热量散失主要是通过加强通风等降温途径来实现。

4.4通风技术条件

某煤矿井下掘进工作面均采用压入式局部通风机通风。根据实测，各掘进工作面通风距离最短831m，最长2366m，随着掘进巷道延伸，局部通风距离将越来越大，根据各掘进工作面迎头风速测定，风速均在0.3m/s左右，接近《煤矿安全规程》规定的最低风速限值（0.25m/s），就解决工作面高温问题的角度考虑，风速普遍偏低。在未采取其它降温措施之前，加强通风管理作为解决工作面高温的主要技术手段，对工作面散热降温至关重要。

4.5其它因素

此外，影响井下作业空间气温升高的其它因素还有：地表入风状态参数；井下风流位能变化引起压缩或膨胀；其他热源，如人体散热、散湿、地下水散热等。

5　结论

综合以上检测结果及原因分析，某煤矿井下开拓过程中环境温度升高的主要原因是地热因素，根据《地质报告》勘查结果及地温梯度预测，随着矿井开采的深入，地温将有升高的趋势，其次在矿井建设施工、正常生产期间井下作业空间热源补充为煤层氧化放热、机电设备散热及其他因素。根据建立的评价指标体系结合国家及行业限值标准进行分析评估，作业环境温度均超过了规定限值，存在较大职业危害性。

6　对策措施

6.1 一般性降温措施

（1）通风降温：选择合理的通风系统，缩短工作面的入风流程，加大风速和风量，在条件适宜情况下，工作面采用下行通风或改U型通风为Y型通风等。

（2）减小井下热源：入风巷道尽可能布置在温度较低，无氧化发热的围岩内；在地温较高巷道掘进，围岩放热量大，可用隔热材料或及时喷浆成巷，减少煤层暴露时间，降低氧化放热程度；温度高的压气管或排水管应尽量设在回风流中；尽量利用压风动力设备替代机电动力设备，可适当减少机电设备散热率；

（3）选择适宜的开采顺序：综采工作面提高循环次数，增加产量，比提高工作面长度要好；采用双巷布置掘进有利于降低井下气温。

6.2 特殊降温措施

本矿井开采强度较大，井下采、掘、运线路较长、机械化程度较高，机电设备的装机容量较大，且首采工作面准备时即以进入高温区，根据本井田的热害特点，随着矿井的深入开采，仅仅从加强通风等方面采取热害防治措施，还难以从根本上解决本矿热害问题。建议开展降温方案论证，尝试采用井下集中制冷降温、地面集中制冷降温、局部降温、井下水源热泵降温以及制冰降温等多种机械降温措施。

[1] 中华人民共和国职业病防治法,中华人民共和国主席令〔2001〕第60号发布,中华人民共和国主席令〔2011〕第52号修正.

[2] 中华人民共和国卫生部. GBZ1-2010 工业企业卫生标准.北京：人民卫生出版社，2010.

张福新，男，专科学历，采矿工程师，主要从事煤矿安全评价、矿用仪器仪表检验检测、煤矿安全培训、职业卫生技术服务等管理工作。