煤矿热害及其防治技术应用现状与发展战略

煤矿热害及其防治技术应用现状

煤矿热害现状

随着社会的发展和煤炭资源需求的日益增加，煤炭产量日益增大，浅部煤炭资源越

来越少，世界各主要采煤国家相继进入深部开采。随着开采深度的增加，地温也随之升

高。德国和俄罗斯的一些煤矿开采深度已达1400～1500m；南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m，竖井井底己达地表以下4146m；加拿大超千米的矿井有30对，美国有11对。我国煤矿目前的开采深度平均每年以8～12m的速度增加，采深超过1000m的矿井已有数十对，沈阳采屯煤矿开采深度为1197m、开滦赵各庄矿开采深度为1159m、新汶孙村矿为1059m、北京门头沟开采深度为1008m、长广矿开采深度为1000m。据世界各地的测量资料，全球平均地温梯度约为3℃/100m。据我国煤田地温观测资料统计，百米地温梯度为2～4℃/100m，已探明的储量中，1000～2000m深处的煤炭储量占总储量的%。

根据2001年有关统计，我国已有130多对矿井出现了不同程度的热害，全国煤矿

中采掘工作面气温超过30℃的高温矿井有88座（不含年产量30万吨/年以下的矿井），其中30-32℃的有31座，32-35℃的有37座，35℃以上的有20座。按我国行政区域划分：华中地区有18座，其中以平顶山、丰城和许昌为代表；华东地区

有39座，其中以两淮、兖州、新汶、徐州（含大屯）和巨野为代表；华北及东北

有26座，其中以峰峰（邯郸）、邢台、大同、开滦、铁法、北票、抚顺、辽源和

鸡西为代表；其它地区（湖南2座、甘肃1座、广西1座、福建1座）5座，据最近有关资料，西北的新疆地区煤矿也存在矿井高温热害问题。

综上，矿井热害问题越来越严重，已成为与矿井瓦斯、火、粉尘、矿压、水并列的

六大灾害之一，热害已严重了影响井下作业人员的身体健康、工作效率和矿山经济效益，

甚至影响整个国民经济的可持续发展。

煤矿热害的危害

热害对人的危害

在高温热害矿井中，工作人员的身心健康受到极大的影响。例如，鹤壁六矿回

采工作面风温高达32，相对湿度达99％以上，1984年8月30日，1个班就有4名矿工中暑倒在工作地点。平煤集团五矿在1996年6～9月份，井下工人每天都有中暑和

被热击的，矿山救护车基本每天叫，最多的一次，一班有8人中暑。新汶矿业集团孙村煤矿2002年7～9月份，采煤工作面正常工作时每班有48人，但实际出勤人数只有5～6人，采煤工作几乎瘫痪，致使三个月的产量没有正常时一个月的高。

日本1979年全国调查统计，3040 气温的工作面，比低于30 时的事故率高倍；南非多年的调查统计，当矿内作业地点的空气湿球温度达到28．9 ℃时，开始出现中暑死亡事故。气温每增加1℃，矿工劳保医疗费增加8—10%；根据南非的最新统计，在湿球

温度—℃下工作的工人，千人中暑死亡率为，表1为南非金矿井下温度与事故率的关系。

表1 井下温度与事故率的关系

作业地点气温/℃27293132

工伤频次/千人0150300450

在高温环境中，人的中枢神经系统容易失调，从而感到精神恍惚、疲劳、周身无力、

昏昏沉沉，甚至中暑昏倒、呕吐和湿疹等，高温高湿环境使工人的身体和工作能力受到

极大的伤害，同时这种精神状态成为诱发事故的原因。

热害对机电设备的危害

矿井里任何机电设备、电缆均是通过与环境的对流来散发本身所产生的热量，

其工作环境温度、湿度超过规定的限值或长期处在限值附近时，必将导致设备散热困难，以致发生设备故障。有关统计表面，气温每增加1℃，井下机电设备的故障率增加1倍以上。

机电设备的环境温度要求：我国矿用一般型机电设备的工作环境温度为

≤40℃；矿用隔爆型机电设备的≤45℃。但这并不等于说，只有到了上述限值才会

发生设备故障,如果机电设备长期处在上述限值附近，则机电设备故障率将大增。

日本通产省的调查统计表明：机电设备在相对湿度90%以上、气温为30—34℃的地点工作时，其事故率比低于30℃的作业地点高倍。这也是我国<煤矿安全规程>为甚么规定机电设备硐室空气温度不得超过34℃的原因。

综上所述，热害问题已成为制约煤炭工业发展的瓶颈，影响了整个国民经济的可

持续发展，因此煤矿热害防治从思想、人才队伍建设和技术装备材料等多方面提出较高

的要求。

煤矿热害防治技术应用现状

国外矿井热害防治技术自20世纪20年代即已兴起，至今已有80余年的历史，但是迅速发展并广泛应用是在20世纪70年代以后，我国开展矿井降温技术研究也近50年。纵观国内外矿井降温技术，可分为非人工制冷降温技术和人工制冷降温技术。

非人工制冷降温技术

非人工制冷降温技术主要以通风降温为主，再辅助以其他降温措施，如控制热源、

控制风流、个体防护以及其他方法等。

1 增加风量

理论和实践都证明，在一定条件下（如原风量较小），增加风量是热害矿井最经济的治理手段之一，增加风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改善热体的

散热条件，增加舒适感。

但增加风量到一定程度时，增风降温效果就会减弱，同时也受到井巷断面和通风机

能力的各种因数的制约，有一定的应用范围。联邦德国曾对U型通风的采煤工作面有效温度与岩层温度的关系进行探讨，得出当岩层温度达40℃时，工作面有效温度上升到32℃(联邦德国矿内热环境的允许作业温度上限)，岩层温度每增加1℃，有效温度增加℃”；“岩层温度超过40℃，就不能采用增加风量降温措施”。南非麦菲尔逊也认为，当原岩温度超过40℃，必须减少空气量，增加空气冷却度。

2 选择合理的开拓开采方式和矿井通风系统

（1）确定合理的矿井开拓开采方式，尽量减少围岩和煤体的与风流的接触面积，有

效减少排热亮；

（2）尽可能缩短进风路线的长度，以减少围岩的散热量；

（3）尽量避免煤流与风流反向运行，以防止煤炭运输放热和设备放热带入工作面；

（4）回采工作面采用下行通风，因为采用下行通风时，风流是从路程较短的上部巷

道进入工作面，且减少了煤炭放热的影响。

3 控制热源的放热量

（1）巷道隔热，在高温巷道喷涂或充填绝热材料，减少围岩放热；

（2）管道和水流隔热，减小管道放热，减小热水对风流的增温增湿作用；

（3）合理摆放热源体位置，如发热量大的大型机电硐室应独立回风，以减小机电放

热。

4个体防护

对于个别气候条件恶劣的地点，由于经济和技术上的原因，不能采取其他降

温措施时，可对矿工采取个体防护，穿戴轻便的冷却背心或冷却帽。

南非加尔德—莱特公司生产的冷却背心干冰用量为4Kg，制冷量为80～106W，冷却时间达6～8小时；

德国米塔尔公司的冷却冰背心，冰量为5kg，没有冷媒循环系统和运动部件，

制冷量220W时可持续小时。

平顶山矿务局科研所还开发出了个体防护冷却用的冰背心，由于该冰背心温度

不可调节，在平一矿试用了一段时间。试用表明，工人长期穿冰背心3个月，就会出现关节炎、风湿性心脏病。

5 其他措施

其他的措施如煤层注水预冷煤层、在进风巷道放置冰块、利用调热圈巷道进风等，

实践表面，这些措施的降温效果皆不理想。

另外，还可以缩短劳动时间，将“三八”作业制改为“四六”作业制，间歇性休息，