矿井气候条件的改善(完整版)
矿井降温
一、改善矿内气候条件的一般措施：1. 改善矿井的通风条件：（1）增加风量（防漏风）（2）选择合理的矿井通风系统（进风流经过的路线最短）：①通风系统对井下风流的影响；②以低岩温巷道为进风巷道；③要尽量使新鲜风流避开局部热源的影响（3）改革通风方式：采用下行通风（缺点是易发生瓦斯或煤尘爆炸）（4）利用调热巷道降温：采用恒温带地层的巷道进风（5）井下机电硐室单独回风2. 改革采煤方法及顶板管理：（1）集中生产；（2）后退式采煤法；（3）倾斜长壁采煤法；（4）全面充填法3. 井下热水的治理：（1）超前疏干（将热水水位降低到开采深度以下）（2）热水的排放方法：①地面钻孔直接排放；②回风井排放；③利用隔热管道或加隔热板的水沟导入水仓；④涌水量大的矿井，可以开掘专门的热水排水巷；⑤局部高温热水可以用封堵、集中涌出、导入水沟等方式4. 其他技术措施：（1）减少采空区漏风；（2）隔热措施；（3）压气降温；（4）冰块降温；（5）煤壁注水预冷煤层5. 矿工个体防护：穿冷却服（1）分类：自动系统（自带能源和冷源）和它动系统（需外接能源和冷源）（2）作用：①当矿工在高温地点作业时，可以防止对流传热伤害身体；②可吸收人体在进行体力劳动时由新陈代谢产生的热量（3）要求：①冷却服重量要轻，穿上后不能影响正常工作；②冷却服应有自动制冷系统；③供冷持续时间5——6小时；④制冷剂应采用无毒无害、不燃不爆物质；⑤防止因穿冷却服导致皮肤冻伤或感冒二、矿井空调系统比较：（1）地面集中系统优点：①厂房施工，设备安装、维护、管理和操作方便；②可采用一般型制冷设备，安全可靠；③排热方便；④冷量便于调节；⑤无需在井下开凿大断面硐室；⑥冬季可利用大气冷源。
缺点：①高压水处理困难；②供冷距离长，冷量损失大；③需要在井筒中安装大直径管道；④系统复杂；⑤要求一次载冷剂的温度越低越好，需采用盐水或板式换热器。
适用范围：矿井需冷量大，井下排热困难（2）井下集中系统优点：①供给距离短，冷量损失小；②无高压水系统；③可利用矿井水或回风排热；④供冷系统简单，冷量便于调节；⑤能耗较地面系统小。
矿井有害气体及气候条件
矿井有害气体及气候条件矿井中常见的有害气体主要有二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氮气、二氧化氮、二氧化硫、氨气、甲烷、氢气等。
这些有害气体对井下作业人员的生命安全和身体健康危害极大，必须引起高度重视。
一、有害气体（一）二氧化碳（CO2）二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。
二氧化碳比空气重（对空气的相对密度为1.52），在风速较小的巷道中，底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀混合。
在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的。
二氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用，如果空气中完全不含有二氧化碳，则人体的正常呼吸功能就不能维持。
但当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使空气中的氧气浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人员中毒或窒息。
矿井空气中二氧化碳的主要来源有煤和有机物的氧化，人员呼吸，碳酸性岩石分解，炸药爆破，煤炭自燃，瓦斯、煤尘爆炸等。
此外，有的煤层和岩层中也能长期连续地放出二氧化碳，有的甚至能与岩粉一起突然大量突出，给矿井带来极大的危害。
（二）一氧化碳（CO）一氧化碳无色、无味、无臭（不易察觉），相对空气密度为0.967，微溶于水，与酸、碱不起化学反应，能与空气均匀地混合，只能被活性炭吸收。
一氧化碳能燃烧，空气中一氧化碳浓度为13%~75%时有爆炸危险。
一氧化碳与人体血液中血红素的亲和力比氧大250~300倍（血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞）。
一氧化碳进入人体后，首先与血液中的血红素结合，减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。
由于一氧化碳与血红素结合后，生成鲜红色的碳氧血红素，故一氧化碳中毒最显著的特征是中毒者黏膜和皮肤均呈樱桃红色。
（三）硫化氢（H2S）硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001%时即可嗅到，但当浓度较高时，应嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。
硫化氢相对空气密度为1.19，易溶于水，在常温、常压下1体积的水可溶解2.6体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。
矿井最佳气候条件
矿井最佳气候条件嘿，朋友们！咱今天就来聊聊矿井的最佳气候条件，这可真是个有意思的事儿呢！你想啊，矿井那可是个特别的地方，就好像是大地深处的一个神秘世界。
那里面的气候条件要是不合适，工人们得多遭罪呀！咱先说温度吧。
要是太热了，那工人们在里面就跟蒸桑拿似的，汗流浃背，没一会儿就累得不行了，那还咋干活呀？这可不行！要是太冷了呢，冻得直哆嗦，手脚都不利索了，还怎么操作那些设备呀？所以啊，温度得适中，不冷不热的，就像春天里那暖洋洋的天气，让人觉得舒服自在。
这就好比你大冬天走在路上，突然刮来一阵暖风，是不是感觉特别爽？还有湿度呢！太潮湿了可不行，到处湿漉漉的，感觉都能长出蘑菇来了！而且设备也容易受潮损坏呀。
但要是太干燥了呢，尘土飞扬的，呼吸都不顺畅了，对身体也不好呀。
这就得像咱家里的湿度一样，刚刚好，既不会让你觉得潮乎乎的，也不会让你觉得干巴巴的。
通风也很重要啊！要是空气不流通，那里面的气味儿，哎呀，别提多难闻了！而且氧气也不够啊，人在里面不就憋得慌嘛。
这就好像你在一个封闭的房间里待久了，是不是特别想打开窗户透透气呀？通风良好的矿井，那才让人觉得神清气爽呢！再说说空气质量吧。
可不能有太多的有害气体呀，不然对工人的身体伤害多大呀！这就跟咱在外面呼吸新鲜空气一样，要是吸进去的都是脏东西，那能好受吗？你说，这矿井的最佳气候条件是不是特别重要？咱得重视起来呀！只有给工人们创造一个舒适的工作环境，他们才能安心干活，效率才能提高呀！总之，矿井的气候条件就像是一个大家庭的氛围，要温馨、要舒适、要让人觉得有干劲儿！可不能随随便便就对付过去。
咱得用心去打造，让每一个在矿井里工作的人都能感受到关怀和温暖。
你说是不是这个理儿？。
模块五 综掘工作面通风与安全基本知识
模块五综掘工作面能风与安全基本知识掘进通风的主要任务是为掘进工作面的工作人员提供足够的新鲜空气；冲淡、排除掘进工作面的有害气体及粉尘；创造良好的工作环境。
课题一掘进通风技术任务一知识点了解矿井通风的任务掌握矿井空气成分及矿内空气成分变化规律能力点掌握矿井空气成分的分析方法任务目标分析空气成分写出结论报告一、新鲜风流与污浊风流地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。
矿井空气由于受到井下各种自然因素和生产过程的影响，其与地面空气在成分和质量上有着程度不同的区别。
一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气，称为新鲜空气；经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，称为污浊空气。
１、矿内有害气体的性质及来源（１）一氧化碳一氧化碳是一种无色、无味的气体，相对密度为0。
97，微溶于水，能与空气均匀地混合。
一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在13%——75%时有爆炸的危险。
一氧化碳与人本血液中血红素的亲和能力比氧气大250——300倍。
一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，。
从而造成人体血液的“窒息”。
由于一氧化碳与血红素结合后，生成鲜红色的碳氧血红素，故一氧化碳中毒最显著的特征是中毒者黏膜和皮肤均呈樱桃红色。
（２）硫化氢硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味。
相对密度为１。
１９，易溶于水，可能积存于旧巷的积水中。
硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用。
其主要来源：有机物腐烂，含硫矿物的水解，矿物氧化和燃烧，从老空区和旧巷积水中放出。
（３）二氧化氮二氧化氮是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为１。
５９，易溶于水。
二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点，并出现严重咳嗽、呕吐甚至死亡。
主要来源于井下爆破工作。
（４）二氧化硫无色、有强烈的硫黄气味及酸味，其相对密度为２。
２２。
在风速较小时，易积于巷道的底部。
主要来源：含硫矿物的氧化与自燃，在含硫矿物中爆破，以及从含硫矿层中涌出。
矿井空气及气候条件
矿井空气及气候条件矿井生产过程中，必须连续不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有害气体和矿尘，制造良好矿井气候条件，确保井下作业人员的躯体健康和劳动安全。
第一节矿井空气成分一、地面空气地面空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，亦称为湿空气。
干空气是指完全不含有水蒸气的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。
干空气的组成成分比较稳固，成分的数量差不多不变。
干空气成分的数量用体积浓度或质量浓度来表示，前者为某种气体的体积在干空气的总体积中所占的百分数；后者为某种气体的质量在干空气的总质量中所占的百分比。
其要紧成分如表1-1所示。
表1-1 干空气的组成成分表工程运算中，干空气可近似地仅考虑氧气和氮气，组成按氧气（21%）、氮气（79%）来运算。
干空气的物理参数如下：分子量28.97气体常数287.05 J/kg.K空气密度（0℃，1atm） 1.293 kg/m3湿空气中含有水蒸气，其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。
地面空气中，水蒸气的浓度随地区和气候而变化，其体积浓度变化范畴为0~4%。
此外，实际空气中还含有微量的污染气体和尘埃。
二、矿井空气的要紧成分及其差不多性质矿井空气要紧来源于地面空气，尽管发生了一系列变化，但其要紧成分仍旧是氧气和氮气。
1.氧气（O2）氧气是一种无色、无味的气体，相关于空气的比重为1.105，化学性质爽朗，易使其它物质氧化，能助燃，是矿井火灾以及瓦斯、煤尘爆炸的必要条件。
氧气是人呼吸所必需的气体，人的生命要紧是依靠吃进食物和不断吸入空气中的氧气，在体内进行新陈代谢来坚持的。
人对氧气的需要量取决于人的体质、精神状态和劳动强度等，人的需氧量与劳动强度的关系如表1-2所示。
表1-2 人体输氧量与劳动强度的关系空气中氧气浓度为21%左右对人的呼吸最为有利。
空气中氧气浓度的降低会阻碍人的健康，甚至危及生命。
煤矿井下作业环境改善的技术手段
煤矿井下作业环境改善的技术手段煤矿井下作业环境改善一直是一个重要的课题，涉及到矿工劳动保护、生产安全以及资源可持续利用等多方面的问题。
为了提高矿工的工作条件和工作效率，减少事故风险，大量的技术手段被应用于煤矿井下作业环境改善中。
本文将介绍几种常用的技术手段，包括通风系统改进、水文治理、安全监测等。
一、通风系统改进通风是煤矿井下作业环境改善的重要措施之一。
通过有效地控制风流的方向和速度，可以降低煤矿井下的温度、湿度等参数，提供良好的工作环境。
通风系统改进的具体技术手段有：1.1 风机选择与布局优化选择合适的风机设备，并根据矿井的具体情况进行布局优化。
合理的风机布局可以确保风流的均匀分布，降低温室效应，提高通风效果。
1.2 调整通风模式根据不同的作业区域和季节变化，灵活调整通风模式。
例如，在高温季节增加冷风供给，降低温度；在潮湿季节增加除湿设备，提高作业环境的干燥度。
1.3 高效过滤装置的应用在通风系统中引入高效过滤装置，过滤空气中的粉尘和有害气体，减少矿工吸入有害物质的风险，在保障矿工健康的同时，提高作业环境的质量。
二、水文治理水文治理是改善煤矿井下作业环境的另一项重要手段。
合理控制井下水位、减少水体对工作环境的影响，能够有效提高作业效率和安全性。
水文治理的技术手段包括：2.1 排水系统优化对煤矿井下的排水系统进行优化改造，提高排水效率，保持矿井的干燥状态。
采用自动控制系统，实时监测井下水位，及时排除积水，防止水环境对矿工作业的干扰。
2.2 沉降池建设在煤矿井下设置沉降池，利用沉降池将含有煤尘和有害气体的水体进行处理，减少对井下环境的污染。
同时，沉降池还可收集循环利用的水资源，达到节约和保护水资源的目的。
2.3 防渗护壁施工对井壁进行防渗处理，减少地下水渗入矿井的速度，减轻抽水处理压力。
通过建立完善的护壁系统，能够有效地隔离地下水和矿井作业区域，提高工作环境的安全性和稳定性。
三、安全监测安全监测是煤矿井下作业环境改善的基础，通过实时监测和预警系统，能够及时发现并解决作业环境中的安全隐患，保障矿工的身体健康和生命安全。
矿井通风第二章 矿井气候及其调节
v真＝a＋bv表
侧身法侧风
S－0.4
K= S
迎面法侧风 K=1.14
井巷风量为：Q = v均 S
v均 Kv真
（三）测风时应注意的问题
（1）风表的测量范围要与所测风速相适应，避免风速过高、 过低造成风表损坏或测量不准；
（2）风表不能距离人体和巷壁太近，否则会引起较大误差； （3）风表叶轮平面要与风流方向垂直，偏角不得超过10°， 在倾斜巷道中测风时尤其要注意；
第二章 矿井气候及其调节
2-1 矿井气候对人体热平衡的影响
矿井气候：指矿井空气的温度、湿度和风速等参数的综合作用状态。
一、矿井气候对人体热平衡的综合影响
人体的散热方式
对流传导
辐射
蒸发
周围空气的温度、 风速
周围物体的表面 温度
周围空气的相对湿 度、风速
二、衡量矿井气候条件的指标
干球温度：暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度 表上所读取的数值。在一定程度上直接反映出矿井气候条 件的好坏。指标比较简单，使用方便。
（一）矿井空气的温度
最适宜的矿 井空气温度 为15~20℃
影响因素
地面温度 井下围岩温度 机电设备散热
gr
Z tr
Z0 tr0
煤炭等有机物氧化
人体散热 水分蒸发
空气的压缩或膨胀 通风强度
岩层原始温 度带划分： 变温带、恒 温带、增温 带
（二）矿井空气温度的调节
1、空气预热 空气预热就是使用蒸汽、水暖或其它设备，将一部分空 气预热到70℃～80℃，再使其与冷空气混合，混合后的 空气温度达到2℃以上。
湿球温度：湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段，其涵 义是，某一状态的空气，同湿球温度表的湿润感温包接触， 发生绝热热湿交换，使其达到饱和状态时的温度。该温度 是用感温包上裹着湿纱布的温度表，在流速大于2.5m/s且 不受直接辐射的空气中，所测得的纱布表面温度，以此作 为空气接近饱和程度的一种度量。 湿球温度这个指标可 以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干球 温度要合理些。但没有反映风速对人体热平衡的影响。
煤矿的热害及防治（二篇）
煤矿的热害及防治1矿井热害的形成地壳最表层的温度受地面温度周期性变化的影响，这种影响是随着深度的增加而逐渐减弱的；到一定深度，这种影响基本消失，从而地温保持恒定。
地温常保持恒定的带称为恒温带。
在恒温带以上，地温受太阳辐射热的影响而具有周期性的变化，故称为变温带。
在恒温带以下，地温的变化受控于地球的内热；随着深度的增加而不断增温，故称为增温带。
恒温带则是变温带与增温带的分界面。
由于恒温带的深度大都为十余米、数十米，而矿井生产的深度大都为数百米，甚至上千米，远远深于恒温带的深度；随着温度的增加，地温增高，当地温超过某一温度时，就产生了矿井的热害问题。
可以说，热害是矿井生产向深部发展过程中不可避免的。
2矿井高温环境的危害正常人在下丘脑体温调节中枢的控制下，产热与散热处于动态平衡状态，体温基本上维持在37℃。
在体力劳动等情况下，体内能量代谢过程加速，产热增大，人体通过血管扩张血流量增大、汗腺分泌增加及呼吸加速等途径，将体内产生的热量送到体表，，以辐射、传导、对流以及汗液蒸发等换能换热方式将热量散发到周围大气中，以维持体温在正常的变动范围内。
高温的工作环境会使人感到不舒适，从而降低劳动生产率，增大事故率，影响安全生产和降低工作效率。
同时，人在高温条件下从事繁重体力劳动时，如果周围环境的冷却能力不足以吸收人体散发的热量，就会造成热量在体内蓄积，过高的热环境甚至使人体的温度调节系统失调。
在失水、心功能不健全、过度出汗后汗腺功能衰竭的情况下，可能进一步促使热量在体内的蓄积并导致大汗不上、体温升高、头昏、呕吐等中暑症状，甚至造成死亡。
3降温措施为保障矿工的身心健康和生产的安全进行，我国的矿山安全条例规定：井下工人作业地点的空气温度，不得超过28℃，超过时应采取降温和其他保护措施。
同时煤矿安全规程规定：采掘工作面的空气温度不超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃，空气温度超过时，要采取降温措施。
改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有两个方面：一为非人工制冷措施，即矿井通风；一般来说，在地温31℃以上、37℃以下时，可能产生热害，但这种热害一般通风方法（即：非人工风流的措施）就可以解决。
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井巷名称 无提升设备的风井和风硐
允许风速/（m/s） 最低 最高 15
专为升降物料的井筒
风桥 升降人员和物料的井筒
12
10 8
主要进、回风巷
架线电机车巷道 运输机巷，采区进、回风巷 采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷 掘进中的岩巷 其它通风人行巷道 1.0 0.25 0.25 0.15 0.15
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五、矿井气候条件的改善 （一）空气预热
空气预热就是使用蒸汽、水暖或其它设备，将一部分空气预热 到70℃～80℃，再使其与冷空气混合，混合后的空气温度达到 2℃以上。
冷热空气混合方式
井筒混合式 井口房混合式 井筒、井口房混合式
（二）降温措施
1、通风降温 2、改革采煤方法和顶板管理 3、减少各种热源散热 4、制冷降温
在不同矿井、不同的通风地点，影 响因素和影响大小也不尽相同，但总的 来看，升温作用大于降温作用，因此， 随着井下通风路线的延长，空气温度逐 渐升高。 与地面空气相比，井下空气有冬暖夏凉 的感觉。
（二）矿井空气的湿度
定义：空气的湿度是指空气中所含的水蒸气量或潮湿程度。
（1）绝对湿度：指单位体积湿空气中所含水蒸气的质量 （g/m3），用f 表示。 （2）相对湿度：指空气中水蒸气的实际含量（f）与同温度下饱和水蒸气 量（F饱）比值的百分数，用公式表示如下：
四、矿井空气温度和湿度的测定
（一）矿井空气温度的测定 测温仪器可使用最小分度0.5℃并经校正的温度计。测温时间一般在8： 00—16：00h的时间内进行。测定温度的地点应符合以下要求： 1、掘进工作面空气的温度测点，应设在工作面距迎头2m处的回风流 中。
2、长壁式采煤工作面空气温度的测点，应在工作面内运输道空间中 央距回风道口15m处的风流中。采煤工作面串联通风时，应分别测定。 3、机电硐室空气温度的测点，应选在硐室回风道口的回风流中。 此外，测定气温时应将温度计放置在一定地点10min后读数，读数时 先读小数再读整数。温度测点不应靠近人体、发热或制冷设备，至少距 离0.5m。
f 100 % F饱
一般认为相对湿度在50~60% 对人体最为适宜
一般情况下，在矿井进风路线上，空气的湿度随季 节变化感觉也不同。 有冬干夏湿的感觉
（三）井巷中的风速
定义：风速是指风流的流动速度。一般用V表示，单位m/s。
风速大小直接影响人体的散热效果，同时影响 井巷中煤尘浓度和风量
风速与温度之间的合适关系 空气温度 /℃ 适宜风速 /m/s ＜15 ＜0.5 15~20 ＜1.0 20~22 ＞1.0 22~24 ＞1.5 24~26 ＞2.0
（二）空气湿度的测定
测量矿井空气湿度的仪器主要有风扇湿度计和手摇湿度计，它们的测 定原理相同 。 例1-2 在井下某处用风扇 湿度计测得风流的干球温 度为24.2℃,湿球温度为 20.2℃。求此处空气的 相对湿度。 解：∵t′=20.2℃ △t=24.2－20.2=4℃
∴ 查表1-12得相对湿度为69%。
温度
气 候 参 数
空气温度等于体温：蒸发为主 空气温度高于体温：蒸发
湿度
风速
影响汗液蒸发的效果 影响对流、蒸发效果
二、矿井空气的温度、湿度和风速
（一）矿井空气的温度
地面温度 最适宜的 矿井空气 温度为 15~20℃ 井下围岩温度 机电设备散热
影响因素
煤炭等有机物氧化 人体散热 水分蒸发 空气的压缩或膨胀 通风强度
复习思考题
1、什么叫矿井气候条件？气候条件对人体热平衡有何影响？ 2、 什么叫空气的绝对湿度和相对湿度？矿井空气的湿度一 般有何变化规律？ 3、 为什么在矿井的进风路线中冬暖夏凉、冬干夏湿？ 4、《规程》对矿井气候条件的安全标准有何规定？ 5、 矿井的预热和降温主要有哪些方面的措施？
习
题
测得井下某一工作面风流的干球温度为22℃，湿 球温度为20℃，其相对湿度是多少？
矿井气候条件的改善
1— 测定空气的气候参数 2 —制定改善气候条件的措施
矿井气候：指矿井空气的温度、湿度和风速等参数的综合作用状态
一、矿井气候对人体热平衡的综合影响
人体的散热方式
对流
周围空气的 温度、风速
辐射
周围物体的 表面温度
蒸发
周围空气的相 对湿度、风速
气候参数对人体散热的影响
空气温度低于体温：对流、辐射
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三、衡量矿井气候条件的安全标准 我国现行的评价矿井气候条件的指标是干球Байду номын сангаас度。《规程》 规定：
1、进风井口以下的空气温度必须在2℃以上。 2、生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐 室的空气温度不得超过30℃；当空气温度超过时，必须缩短 超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。 3、采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温 度超过34℃时，必须停止作业