《矿井热害贾慧霖课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井热害贾慧霖课件（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、应用学院 贾慧霖 TEL:13776586345,矿井通风与安全 Mine Ventilation and Safety,中国矿业大学多媒体教学课件,第八章 矿井热害,随着采矿工业的发展，矿井开采深度逐渐增加，综合机械化程度不断提高，地热和井下设备向井下空气散发的热量显著增加，矿内高温、高湿环境严重影响井下作业人员的身体健康和生产效率。已造成灾害热害。矿井热害最终将成为制约矿物开采深度的决定性因素。,第八章 矿井热害,一、矿井热源 能引起矿井气温升高的环境因素矿井热源。 矿井热源包括：地表大气、风流的自压缩热、井巷围岩传热、机电设备放热、煤炭与矸石放热、矿物及其它有机物放热、人员放热和热水放热
2、等。,第八章 矿井热害,地表大气,第八章 矿井热害,风流的自压缩热 每垂直向下流动100米，其温升约为1。 围岩散热,1围岩原始温度的测算 2围岩与风流间传热量,井巷围岩与风流间的传热是一个复杂的不稳定传热过程。常将复杂的影响因素归结到传热系数中讨论。因此，井巷围岩与风流间的传热量可按下式计算： QrKUL(trm-t)， kW 式中Qr井巷围岩传热量，kW； K围岩与风流间的不稳定换热系数，kW/(m2)； U井巷周长，m； L井巷长度，m； trm平均原始岩温，； t井巷中平均风温，。,第八章 矿井热害,机电设备的散热,1.采掘设备放热 采掘设备运转所消耗的电能最终都将转化为热能，其中大部
3、分将被采掘工作面风流所吸收。风流所吸收的热能中小部分能引起风流的温升，其中大部分转化成汽化潜热引起焓增。采掘设备运转放热一般可按下式计算： QcN， kW 其中Qc风流所吸收的热量，kW； 采掘设备运转放热中风流的吸热比例系数；值可通过实测统计来确定。 N采掘设备实耗功率，kW。,如：通风机、提升机、照明灯、水泵,第八章 矿井热害,机电设备的散热,2.其它电动设备放热 电动设备放热量一般可按下式计算： Qe(1-t)mN， kW 其中Qe电动设备放热量，KW； N电动机的额定功率，kW； t提升设备的机械效率，非提升设备或下放物料t=0； m电动机的综合效率，包括负荷率、每日运转时间和电动机效
4、率等因素。,第八章 矿井热害,运输中煤炭及矸石的散热,在以运输机巷作为进风巷的采区通风系统中，运输中煤炭及矸石的放热是一种比较重要的热源，其放热量一般可用下式近似计算： ，KW Qk运输中煤炭或矸石的放热量，KW； m煤炭或矸石的运输量，Kg/s； Cm煤炭或矸石的比热，KJ/(Kg)； t煤或矸石与空气温差，。可由实测确定，也可用下式估算： L运输距离，m； tr运输中煤炭或矸石的平均温度，一般较回采工作面的原始岩温低48； twm运输巷道中风流的平均湿球温度，。,第八章 矿井热害,热水的散热,井下热水放热主要取决于水温、水量和排水方式。当采用有盖水沟或管道排水时，其传热量可按下式计算： ，
5、kW Qw热水传热量，J； Kw水沟盖板或管道的传热系数，kW/(m2)； S水与空气间的传热面积。水沟排水:SBwL，m2； 管道排水:S m2 L，m2； Bw水沟宽度，m；D2管道外径，m；L水沟长度，m； tw 水沟或管道中水的平均温度，； t巷道中风流的平均温度，。 水沟盖板的传热系数可按下式确定：,第八章 矿井热害,热水的散热,管道传热系数可按下式确定: ，kW/(m2) 1水与水沟盖板或管道内壁的对流换热系数，kW/(m2)；2水沟盖板或管道外壁与巷道空气对流换热系数，kW/(m2)； 盖板厚度，m； 盖板或管壁材料的导热系数，kW/(m2)； D1管道内径，m； D2管道外径，
6、m。,第八章 矿井热害,其他热源氧化放热,井下矿物及其它有机物的氧化放热是一个十分复杂的过程，很难将它与其它热源分离开来单独计算，现一般采用下式估算： ，kW 式中 Q0氧化放热量，kW V巷道中平均风速，m/s； q0当V1m/s时单位面积氧化放热量，kW/m2；在无实测资料时，可取34.610-3 kW/m2。,第八章 矿井热害,其他热源人员放热,在人员比较集中的采掘工作面，人员放热对工作面的气候条件也有一定的影响。人员放热与劳动强度和个人体质有关，现一般按下式进行计算： ，kW Qw0人员放热量，kW n工作面总人数； q每人发热量，一般参考以下数据取值；静止状态时取0.090.12kW
7、；轻度体力劳动时取0.2kW；中等体力劳动时取0.275kW；繁重体力劳动时取0.47kW。,回采工作面热源分布与散热量分析：,第八章 矿井热害,二、矿山热环境 人体与矿内热环境的关系 人体散热：热辐射、对流与传导、汗液蒸发。 矿井热环境对工人身体健康的影响 高温高湿的环境不仅会使人感到不舒适，产生过高的热应力，破坏人体的热平衡，而且可能导致中暑，使人的心理、生理反应失常，从而降低劳动生产率，增大事故率。 热环境对工人生理功能的影响,第八章 矿井热害,不同气候条件人体热感觉和对人体健康的影响,第八章 矿井热害,高温作业中常见的热病 中暑（Heatstroke） 热衰竭（Heat exhaust
8、ion） 热虚脱（ Heat collapse ） 热痉挛（ Heat spasm ） 热适应,第八章 矿井热害,热环境对井下生产效率的影响,等效温度与生产效率的关系,第八章 矿井热害,热环境对生产安全的影响,高温高湿环境不仅严重地危害了人体的身体健康，而且时刻威胁着生产的正常进行。因为人体在热环境中，中枢神经系统受到抑制，使注意力分散，降低了动作的准确性和协调性。高温高湿的环境容易使工人处于昏昏欲睡的状态，且工人心理上易烦躁不安，加上繁重的体力劳动，工人的机警能力降低，从而使事故的发生率上升。 根据煤矿安全规程规定：“生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26”；“采掘工作面的空气温度超过30
9、，必须采取降温措施逐步解决”。,直接型指标 干球温度 湿球温度 风速 经验型指标 卡他度：被加热到36.5 时的卡他温度计的液球，在单位时间、单位表面上的热量，单位为mcal/(cm3.s) 等效温度：以气流静止不动而相对湿度为100%的条件下使人产生某种热感觉的空气温度，来代表不同风速、不同相对湿度、不同气温条件下使人产生的同一热感觉。 湿黑球温度：同时综合了温度、湿度、风速和热辐射四项指标（WBGT） 理论型指标 比冷却力,表征矿内热环境的指标,第八章 矿井热害,井下气温过高对井下作业人员的心理和生理都将造成很大影响，既损害身体健康，又降低劳动效率。我国规程规定，“空气温度超过时，超温地点
10、必须配齐降温设施”。 矿井降温措施分为无制冷设备系统和有制冷设备系统。,第八章 矿井热害,无制冷设备系统通风降温方法 通风降温 增加风量。 选择合理的矿井通风系统。 改革通风方式。采用型通风、型通风和下行风等通风方式。,第八章 矿井热害,风量与风温关系,第八章 矿井热害,改革通风方式,型通风 ：上行风与下行风 型通风 型通风,第八章 矿井热害,改革采煤方法和顶板管理,（1）集中生产。 （2）后退式采煤法。 （3）倾斜长壁式采煤法。 （4）充填法管理顶板。,第八章 矿井热害,井下热水的治理,热水排放的基本原则： 排水路线尽量避开进风路线，热水不要暴露。 热水排放的措施：（1）地面钻孔把热水直接排
11、到地面。（2）回风井排水，避免热水对进风流加热。（3）利用隔热管道或加隔热盖板的水沟导水。（4）开掘专门的热水排水巷。,第八章 矿井热害,其它技术措施,（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 （6）矿工个体保护,第八章 矿井热害,矿井空调系统由制冷剂、载冷剂（冷水）和冷却水3个独立的循环系统组成。 矿井空调系统的基本类型有：地面集中式、井下集中式和井上、下联合式。,有制冷设备系统矿井空调系统,第八章 矿井热害,蒸汽压缩式制冷 系统工作过程： 压缩过程 冷凝过程 减压过程 吸热过程,载冷剂与输冷管道,常用的载冷剂： 水 盐水：氯化钠或氯化钙盐水溶液， 乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。 常用保冷材料有：膨胀珍珠粉、泡沫玻璃、泡沫石棉、聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料等,第八章 矿井热害,高低压换热器,图11-2-8高低压换热器示意图,第八章 矿井热害,矿用空气冷却器,直接接触式,第八章 矿井热害,矿用空气冷却器,表面式,第八章 矿井热害,矿用空气冷却器,工作面空气冷却器,第八章 矿井热害,第八章 矿井热害,第八章 矿井热害,
