1矿井空气及气候条件

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1、1 矿井空气及气候条件矿井生产过程中，必须连续持续地将地面空气输送 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

2、要紧成分如表 1-1 所示。表 1-1 干空气的组成成分表气体成分氮气（n2） 氧气（02） 二氧化碳（CO 2 ）按体积计/%78.08820.9490.030其它气体0.933按质量计/%75.52723.1430.0461.284分子量28.01331.99944.010备注：其它气体要紧指的是氦、氖、氩、氪、氙等 惰性稀有气体。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（0C,latm ）1.293 kg/m3湿空气中含有水蒸气，其含量的变化会引起湿

3、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 04% 。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,有关于空气的比重 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 吃进食物和持续吸入空气中的氧气,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

4、,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休息轻劳动61520250.20.40.61.0中等劳动重劳动极重劳动3040406040801.22.61.82.42.53.1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。空气中氧气浓度降低对人体的阻碍见表 1-3 。表 1-3 人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系氧浓度（体积）%要紧症状17静止时无阻碍，工作时能引起喘息和呼吸困难15呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感受和判定能力降低，失去劳动能力1012失去理智，时刻稍长有生命危险69失去知觉，呼吸停止，如

5、不及时抢救几分钟内可能导致死亡矿井中由于有害气体的涌出、物质氧化、人员呼吸等消耗氧气，会导致井下空气中氧气浓度降低。在通风 不良或停风的巷道，氧气的浓度能够降低到 5% 以下， 冒然进入会导致窒息死亡，我国煤矿每年都发生多起因 缺氧造成的窒息死亡事故。另一方面，关于井下瓦斯积 聚区域或采空区，不可盲目送入空气，否则，会使之达 到瓦斯爆炸的条件或引发煤炭自燃。考虑到井下作业，体力劳动强度较大， 金属非金 属矿山安全规程 （GBl6423 2006） （以后简称规程 ） 规定：井下采掘工作面进风流中的空气成分（按体积运算 ），氧气不低于 20 ，二氧化碳不高于 0 5。工作 地点按照人数运算风量时

6、，每人每分钟不得低于4m3 。2.氮气 氮气是一种无色、无味、无毒的气体，有关于空气 的比重为 0.97 ；化学性质稳固，一样不与其它物质起反 应，在矿井生产中常被当作惰性气体用来灭火或惰化采 空区。正常情形下，空气中的氮气对人体无害，然而在 井下有限空间里，当空气中氮气浓度过高时，将相对降 低氧气浓度而使人缺氧窒息。导致矿井空气中氮气浓度增大的缘故要紧有：氧 气的消耗，则氮气的浓度会相对增加。从煤层或围岩 中涌出氮气。在矿井防灭火中人为注氮，惰化采空区 时泄漏的氮气。炸药爆破以及含氮有机物的腐烂等产 生一定量的氮气。由于氮气无毒，实际中能够通过检测氧气的浓度来 防止氮气的危害。三、空气进入矿

7、井后发生的变化 地面空气进入矿井后，由于受到井巷围岩、生产活 动以及矿岩中涌出气体的作用，空气的成分和状态会发 生相应的变化：（一）混入了有害气体和矿尘 1爆破时所产生的炮烟 炸药在井下爆炸后， 产生大量的有害气体，种类和数量与炸药的性质、爆炸条件与介质有关。在一样情形下，产生的要紧成分大部 分为一氧化碳和氮氧化合物。 1kg 炸药爆破能产生的有 毒气体相当于 1020L 的二氧化氮。2柴油机工作时产生的废气柴油机的废气成分专门复杂，它是柴油在高温高压下燃烧时所产生的各 种有毒有害气体的混合体。一样情形下有氮氧化物，含 氧碳氢化合物、低碳氧化合物、油烟等，但其中的要紧 成分为氧化氮，一氧化碳，

8、醛类和油烟等，柴油机排放 的废气量由于受各种因素的阻碍，变化较大，往往会恶 化井下空气。3硫化矿物的氧化 在开采高硫矿床时，由于 硫化矿物缓慢氧化除产生大量的热外，还会产生二 氧化 硫和硫化氢气体，如FeS2+2H2O Fe（OH）2+H2S 十 SCaS+H2O+CO2 CaCO3+H2SFe7S8+O2 7FeS+SO2在含硫矿岩中进行爆破工作，或硫化矿尘爆炸 以及坑木腐烂和硫化矿物水解，都会产生硫化气体 （SO 2，H2S） 。4井下火灾当井下失火引起坑木、油料、电缆等燃烧时， 会产生大量一氧化碳， 可知人中毒死亡。 在煤矿中瓦斯和煤尘爆炸产生的大量一氧化碳，是造成 重大死亡事故的要紧缘

9、故。（二）氧气浓度降低，要紧缘故是：1有害气体的析出会冲淡氧气的浓度。2井下物质氧化、人员呼吸等消耗氧气。 3井下火灾、爆炸等灾难会消耗大量氧气。（三）矿井空气的温度、湿度等状态参数发生了 变化。由于井巷围岩散热、氧化、人员、机电设备散 热及水分蒸发等缘故，会使井下空气温度升高，湿度增 加，空气的其它状态参数也会发生相应变化。地面空气进入矿井以后发生了一系列的变化，我们 将流淌在矿井井巷及井下工作地点的空气称为矿井空 气。有关于地面空气，在成份和性质上变化不大的矿井 空气称为新奇空气，简称新风，如进风井巷中的空气。 把流经采掘工作面及硐室等工作地点或受到井下矿尘 和有害气体污染的，在成份和性质

10、上变化较大的矿井空 气称为污浊空气，简称污风或乏风，如回风井巷中的空 气。通常以用风地点为界，将用风地点往常的风流称为 新奇空气，或进风流；将用风地点以后的风流称为污浊 空气，或回风流。第二节 矿井空气中常见有害气体一、常见有害气体及其承诺标准金属矿山井下常见的对安全生产威逼较大的有毒 气体有:一氧化碳 (CO) 、二氧化氮 (NO2) 、二氧化硫 (SO2) 、 硫化氢 (H2S) ，此外还有矿尘和氡气及其子体。1一氧化碳 CO 一氧化碳是无色、无味、无臭的气体，对空气的 比重为 0.97 ，能平均地散布于空气中，不用专门仪器不 易察觉，一样化学性质不爽朗，但浓度在 13 75时 能引起爆炸

11、。极毒，当空气中的一氧化碳浓度为04时，在专门短时刻内人就会失去知觉，抢救不及时就会 中毒死亡。日常生活中的 “煤气中毒”确实是一氧化 碳中毒。人在静止状态下，当一氧化碳浓度达到0 016时，无征兆或有轻微征兆；达到 0048 时，轻微 中毒， 1h 内显现耳鸣、心跳、头昏、头痛；达到0 128时，严峻中毒， 05 1h 内显现头痛、耳鸣、心跳、 四肢无力、哭闹、呕吐等。2氮氧化物 氮氧化物是炸药爆炸时产生的大量一氧化氮和二 氧化氮，一氧化氮极不稳固，遇空气中的氧即转化为二 氧化氮。二氧化氮是一种褐红色有强烈窒息性的气体， 对空气比重为 1 57，易溶于水，而生成腐蚀性专门强 的硝酸。它对人的

12、眼、鼻、呼吸道及肺部组织有强烈腐 蚀破坏作用，对人体危害最大的是破坏肺部组织，引起 肺水肿。二氧化氮中毒后有较长的埋伏期，初期没有什 么感受 (通过 4 12h 甚至 24h 以后才发生中毒症兆 )，即 使在危险的浓度下，初期也只是感受呼吸道受刺激，开 始咳嗽吐黄痰，呼吸困难，以至专门快死亡。当空气中 二氧化氮浓度为 0004 时， 24h 还可不能引起中毒 现象；当浓度为 0006 时，就会咳嗽，胸部发痛；当 浓度为 001 时，短时刻内对呼吸器官就有专门强烈 的刺激作用，会导致咳嗽、呕吐、神经麻木；当浓度为 0 025 时，专门快使人中毒死亡。3二氧化硫 SO2 二氧化硫是无色但有强烈硫磺

13、味的气体，易溶于 水，对空气比重为 22，常存在于巷道底部，对眼睛有 强烈刺激作用。当空气中含二氧化硫为 00005 时， 嗅觉器官能闻到刺激味；当浓度为 0002 时，有强烈 刺激，可引起头痛和喉痛；当浓度为 0 05 时，引起 急性支气管炎和肺水肿，短时刻内即死亡。4硫化氢 H2S 硫化氢是无色有臭鸡蛋味的气体，对空气比重 11 9，易溶于水，常积存于巷道的积水中。能燃烧，当浓 度达到 6时，具有爆炸性。有专门强的毒性，能使血 液中毒，对眼睛粘膜及呼吸道有强烈的刺激作用。当空 气中的硫化氢浓度达到 0 01 时，人能嗅到气味，并 会流唾液，流鼻涕；当浓度为 0 05时，通过 0 5-1 h

14、，就能引起严峻中毒；当浓度为 01 %时，在短时刻 内就有生命危险。5浮扬粉尘矿井粉尘对人的健康有危害，硫化矿尘可引起人的 皮肤发炎；铅、砷、汞尘进人人体会引起中毒；当人体 长期吸人含游离二氧化硅 (Si02) 的矿尘时，会导致矽肺 病。矿尘中游离二氧化硅含量越高，对人体危害越大。 一样金属非金属矿山游离二氧化硅含量在30-70 ，也有高达 90 以上的。井下作业地点有害物质的最高承诺浓度规定为：一氧化碳，30mg / m3 ；氮氧化物(换算为二氧化氮(N 02), 5mg / m3 ；二氧化硫，15mg / m3 ；硫化氢，10mg / m3 ；含游离二氧化硅10 %以上的粉尘(石英、石英岩

15、 等)，2mg / m3 ；石棉粉尘及含石棉 10 %的粉尘，2mg / m3 ；含游离二氧化硅 10 %以下的滑石粉尘， 4mg / m3 。6. 氡气( Rn ) 氡气是一种无色、无味的气体，对空气的比重为 7.7，半衰期 3.8d ，能溶于水和有机溶剂，在油脂中地溶 解度为水的 125 倍。氡是惰性气体，一样不参与化学反 应。矿内空气中的氡要紧来源于：(1) 由矿岩壁析出的氡；(2) 爆破崩落的矿石析出的氡；(3) 地下水析出的氡；(4) 地面空气中的氡随人风风流进入井下。 在一些老的矿山，由于开采面积较大，崩落区多，采空区中积存的氡有时也会成为氡的要紧来源。氡及其子体(氡在衰变过程中所

16、产生的中间产物) 是放射性元素，在蜕变过程中会产生一定量的a、B、Y射线，对人体有辐射危害。吸入这些含氡空气，氡及 其子体易沉积在呼吸道上，对呼吸道及肺组织会造成的 辐射危害。氡及其子体对人体的危害是有条件的，这些条件确实是：(1) 空气中氡及其子体要超过一定浓度；(2) 氡及其子体能进人人体内；(3) 人体在同意上述浓度的氡及其子体要超过 一定的时刻。放射卫生防护差不多标准规定，矿山井下作业 地点氡在空气中的最大承诺浓度为3.7kBq / m3 ；氡子体的潜能值不超过6.4 u J / m3。二、矿井有害气体的检测方法概述矿井有害气体检测是防止有害气体危害的前提，也是矿井通风安全测量的重要内

17、容。检测的目的是把握矿井有害气体的规律及其浓度，确定其是否符合规定。若不符合规定要求，则必须采取措施进行处理。另外，通 过气体检测还能够分析通风质量，检查漏风，推测井下 煤炭自燃及分析火区状态等。那个地点只对有害气体的 检测方法进行概述。矿山有害气体检测有化验室分析、现场测试两种方 式。1化验室分析 采纳气相色谱仪、红外光谱仪等设 备对采集的气样进行测定分析，能够准确检测井下空气 的各种成分，一样用于全面分析测定气体成分或者检测 微量气体。2现场测试 用便携式检测仪器到井下检测地点进 行测定。金属矿山常用的是检定管快速检测法和数字式 便携检测仪检测法。(1)检定管检测法。检定管是内部装有吸附了

18、化学试 剂的颗粒状指示胶的玻璃管。测定不同气体的检定管， 其指示胶吸附的化学试剂不同。测定时，用吸气装置在 一定时刻内定量地抽取被测气样，并流经检定管，当含 有被测气体的空气以通过检定管时，被测气体与吸附的 化学试剂发生化学反应，使指示胶改变颜色。按照检定 管内指示剂变色的程度或变色的长度来确定气体的浓 度。前者称为比色式，后者称为比长式。由于比色式检 定管存在颜色不易辨认，定量测定准确性差等缺点，目 前要紧采纳比长式检定管。检定管法一样用于测定化学 爽朗性高的气体，测定速度快，方法简单。矿山常用的 检定管有一氧化碳、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、二 氧化氮、氨气、氢气和氧气，常用的规格如表 1

19、-4 。表 1-4 矿山常用检定管的规格检定管名称型号测量范畴/%采样体 积/ml送气时 刻/s颜色变化一型100200二型50100一氧化碳三型50100白色f棕色四型0.2-550100A型50100二氧化碳B型0.5-1550100蓝色f白色一型100100硫化氢二型100100白色f褐色二氧化硫85型50100紫色f土黄二氧化氮79型5025白色f绿色氧气86型1-213060白色f褐色数字式便携检测仪检测法。按照被测气体的物理、化学特性制成敏锐元件，将被测气体的浓度大小转 换到电信号上，以数字形式显示出来。数字式便携检测 仪操作方便，能够实现连续检测，并有超限报警功能， 但应注意环境

20、及其它气体的阻碍。常用的有单一气体检 测仪（如瓦斯检测仪、氧气检测仪、一氧化碳检测仪、 二氧化碳检测仪等）和多种气体检测仪（如瓦斯、氧气 一氧化碳复合检测仪） 。氡气检测。氡及其子体的测量方法专门多，测氡 要紧有静电计法、活性碳浓缩法、闪耀室法、双滤膜法 等。测氡子体方法有季夫格劳三点法、托马斯三段法、 马兹等的a谱仪法、马尔科夫法和部分计数法等。常 用仪器为氡气检测仪。三、防止矿井有害气体危害的差不多措施 加大检查监测是防止井下有害气体危害的前提，在 此基础上，防止有害气体危害的技术措施有：1加大通风。矿井通风是保证井下风流质量的差 不多措施，关于防治矿井有害气体的作用为稀释排出 有害气体，

21、使之符合规程要求。生产井巷必须有 足够的风速，防止有害气体积聚。合理可靠的通风系 统能够操纵有害气体的漏出。2关于放炮作业等产生的有害气体，应加大喷雾 洒水和湿式作业，使有害气体溶解在水中。水炮泥对减 少放炮产生二氧化氮等有害气体有专门明显的成效。关 于有二氧化碳涌出时，若在水中加入适量的石灰或一些 药剂，成效会更好。3井下通风不良的地区或不通风的巷道，应该及 时封闭或设置栅栏，并挂上“禁止入内”等明显标志， 以防人员误入发生缺氧窒息事故。关于采空区或废弃巷 道要及时密闭，防止有害气体涌出及发生其他灾难。4加大对含氡矿井水、水仓的治理，凡有大量含 氡污水涌出的巷道要设置排水沟并加盖板。井下污水

22、仓 要加盖板，同时要有专门的回风系统。含有氡的污水， 不得在井下地面循环使用。防止有害气体危害，是矿井通风安全工作的要紧任 务。第三节 矿井气候条件一、矿井气候条件及其对人体热平稳的阻碍 矿井气候条件是指矿井空气温度、湿度、大气压力 和风速等参数所反映的综合状态，反映的是人体对井下 环境的热感受。人不论在休息或在工作时，躯体持续地 产生热量和散失热量，以保持热平稳，人体产生热量的 多少取决于体质、年龄和劳动强度的大小。劳动强度越 大，产生热量越多，成年人进行轻微劳动时每小时产生 的热量约为 500KJ ，进行繁重劳动时每小时产生的热量 约为 1100KJ 。人体产生热量的一部分用来坚持人体自身

23、 的生理机能活动以及满足对外做功的需要，其余部分必 须通过散热的方式排出体外。人体散热要紧是通过人体 皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发这三种形式进 行的，呼吸和排泄也散发少量的热。对流散热要紧取决 于周围空气的温度和流速；辐射散热要紧取决于周围环 境的温度；蒸发散热要紧取决于周围空气的相对湿度， 人体每蒸发 1 克汗液，能够散热 2.42KJ 。当空气的温度 达到人的皮肤温度（3334。0 时，出汗蒸发几乎成为 人体唯独的散热方式。即工作环境的温度、湿度和风速 三者的综合状态决定着人体的散热条件。三者在一定的 范畴内，人体能够依靠自身的调剂机能，使散热量和产热量之间保持相对平稳，体温保持在

24、36.537C之间,坚持人的正常生理活动。在井下生产的劳动强度情形下，比较适宜的空气温 度为20C左右，风速为lm/s左右。此条件适合人体的 对流和辐射散热，人的感受会比较舒服。空气温度超过 25 C将不利于劳动状态下人体的散热。空气的湿度决定 着蒸发的成效。湿度低于 30%，属于干燥空气，蒸发过 快，会感到干燥；湿度高于 80%，属于高湿空气，蒸发 困难；湿度达到100%，蒸发停止，人体感受适宜的湿 度为 5060%。井下环境中，空气的湿度难以调剂，往 往是通过温度和风速的合理调剂给工作环境制造一个 比较舒服的工作气候条件，这也是矿井通风的一个差不 多任务。当矿井气候条件不能满足人体的产热和

25、散热的平 稳时，则会对人体产生危害。例如，冰冷地区，气温低、 风速大的环境，潮湿空气会带走人体过多的热量，人体 就会发冷，甚至感冒。而高温、高湿的空气，会使人感 到闷热。当温湿度过高的时候，会使人体的对流和辐射 和蒸发散热大大减低，人体的热量不能及时散出，甚至 超过人体的热承担能力，会给人体健康和矿井安全生产 带来危害即所谓的矿井热害。 矿井高温热环境的危 害要紧表现在人长时刻处在高温热环境中生理调剂 机能将发生障碍，显现体温升高，代谢紊乱，心跳加快， 心律失常，血压升高等现象，甚至虚脱中暑，严峻时可 导致昏迷或死亡。髙温髙湿的作业环境中会使作业人 员精神烦躁、疲乏乏力、精力不集中，增加了事故

26、的发 生率。阻碍着作业人员劳动生产效率。易引发其它 灾难，如增大瓦斯涌出量， 煤层自然着火危险性增加等。规程对矿井气候的规定为：采掘作业地点的气 象条件应符合下表（表 1-5）7 的规定，否则，应采取降 温或其他防护措施。表 1-5 采掘作业地点气象条件规定干球温度C相对湿度%风速m/s备注28不规定0 . 51. 0上限26不规定0 . 30 . 5至适18不规定0 . 3增加工作服保暖量另外，进风井巷冬季的空气温度，应髙于 2 C；低于2C时，应有暖风设施。不应采纳明火直截了当加 热进入矿井的空气。 有放射性的矿山， 不应利用老窿 （巷） 预热和降温。二、矿井的气候特点1矿井空气的温度 空

27、气温度是阻碍矿井气候最敏锐的因素，矿内风 流的气温，除机电硐室外承诺在 226 C的范畴内变化， 超出此范畴就得采取加热和降温措施。1）井下空气温度的变化要紧受下列因素的阻碍： 地面空气温度矿井空气来自地面，地面空气温度对井下气温有 直截了当的阻碍。专门在冬、夏两季和开采深度较浅的 矿井，阻碍较为明显。冬季地面空气温度专门低，冷空 气流入矿井后，使井下气温降低。夏季地面空气温度专 门高，热空气进入井下后，使井下气温升高，如南方地 区有的矿井的井下或工作面每年有12个月处在髙温热害之中。昼夜温差也会对井下产生阻碍。关于开采深 度大的矿井，由于受到围岩温度的调剂作用，地面气温 对进风段阻碍较大，而

28、对采区及回风区域的空气温度变 化阻碍较小。 围岩温度 岩石温度对井下空气温度有专门大阻碍。井巷围岩 向风流的传热要紧取决于围岩与风流之间的温度差和 传热系数的大小。在地面以下，一样在 25 30 米深度 的地带，岩石的温度差不多上是常年恒定，这一地带被 称为恒温带。恒温带的岩石温度近似为该地区的年平均 温度。在恒温带以上，岩石温度随地面气候而改变，在 恒温带以下，岩石温度随深度的增加而升髙，岩层温度 增加11时所增加的垂直深度（m）叫地温率。各地区的地温增加率是有所差异的，在含煤地层中地温率一样为3035米/C。按照但温带的温度与地温率就能够运 算出不同深度地层的温度。1-1式中t 深度为Z米

29、处的岩层温度，C； t恒恒温带的岩层温度，1;Z 恒恒温带深度， m；g温地温率，m/CO井巷围岩向风流的传热要紧取决于围岩与风流之 间的温度差和传热系数的大小。例如矿井深度不大，岩 石温度不太高时，冬季冷空气进入井下，将从岩石吸取 热量，使空气温度升高；而在夏季则相反，故井下有冬 暖夏凉的感受。即围岩对空气的温度具有一定的调剂作 用。这种作用在进风区域比较明显， 随通风路线的增长， 风流温度变化趋于稳固下。一样深井热害要紧是由于岩 温引起的，有的矿井岩石温度已达 40 C以上。 机电设备散热 井下机电设备所消耗的能量 均可转换为热能，使风流温度升髙。机电设备散热要紧 是在机电设备比较集中的生

30、产巷道、采掘工作面以机电 硐室。然而，提升及排水机械用于增加位能的那部分功 率不转化为热。 地下热水 矿井地层中如有髙温热泉或有地热水 涌出时，能使地下岩层温度升髙，或直截了当向风流散 热；相反，若低温的地下水活动强烈，则地下岩层温度 降低。 空气的压缩与膨胀 当空气沿井筒向下流淌时， 因空气受到压缩作用而产生热量，一样垂深每增加 100 m，其温度升髙1C左右；相反，空气向上流淌时，则 因膨胀作用而降温，平均每升髙 100m，温度下降0.8 0.9 C。 水分蒸发吸热矿井通风的过程能够带走井下大 量的水蒸气，矿井水分的持续蒸发，将从空气中吸取热 量，使空气温度降低。每蒸发 1kg 水可吸取

31、2.5kJ 的热 量，能使 1m3 空气的温度降低 1.9C。 其他热源 要紧有井下煤炭等氧化生热、风流的 摩擦热及人体散热等。2）井下空气温度的变化规律 按照以上热源的综合作用，井下风流温度的变化大 致有以下规律：在进风区段 （是指从进风井、 进风石门、 进风大巷 直到采区入口的通风路线 ） 风流温度要紧受到地面气 温、围岩温度、空气自压缩、水分蒸发等因素阻碍。冬 季井巷围岩向风流散热，风流温度逐步升髙；夏季与冬 季的情形相反，风流温度逐步降低。因此，在进风路线 上，矿井空气温度随四季而变，和地表气温相比较，有 冬暖夏凉的现象，阻碍比较明显的范畴取决于通风强 度，围岩的散热条件等。风流到达采

32、区时地面气温的阻 碍已不明显，巷道风温差不多达到稳固。采区段（是指从采区入口、进风巷、采掘工作面、 回风巷到采区出口的通风路线） 采区是矿井的生产区 域，机电设备多，原岩及采落煤岩放热量大，人员劳动强度大，放热多，以及爆破工作、矿岩氧化生热等，对风流起着加热作用，气温逐步升高，一样到采掘工作面 风流达到最高温度。到采区回风巷，由于围岩散热已趋 稳固，加之漏风等，风流温度会有所下降。风硐的通漏风，风流向上流淌体所降低。这一卒热源较少，要紧是风流摩擦，水蒸气 凝聚热等流温度分布比较恒定，而且常年变化较小。矿井风流温度分布及变化规律如图1-3-1所示。进現段I采区段遡回风段（是指从采区出口、回风大巷

33、、回风井到 路线），由于围岩散热比较稳固，加之矿井 使风流温度比采区有图 1-1 矿井风流温度分布及变化规律2矿井空气湿度1 ）空气湿度的表示方法空气湿度是指空气中所合的水蒸汽量多少而言，空气中含的水蒸汽量越多则湿度越大。表示空气湿 度的方法有多种如绝对湿度、相对湿度、含湿量、露点 温度等，那个地点介绍绝对湿度和相对湿度：绝对湿度 单位体积的湿空气中所含水蒸汽质量，用符号P v表示:vV1-2式中Mv 水蒸气的质量， kgV 空气的体积，m3。在一定的温度和压力下，单位体积空气所能 容纳的水蒸气量是有极限的，超过这一极限值，余外的 水蒸气就会凝聚出来。这种含有极限值水蒸气的湿空气 叫饱和空气，

34、其含有的水蒸气量叫饱和湿度，用P s表示。饱和湿度是确定值，能够查表得出。相对湿度单位体积空气中实际含有的水蒸气量（P V）与其同温度下的饱和水蒸气含量 （P S）之比的百 分数可用下式表示：X100%Ps1-3相对湿度d的大小反映了空气接近饱和的程 度。d值小表示空气干燥，吸取水分的能力强；反之， d值大则空气潮湿，吸取水分能力弱。d =0，即为干空 气；d =l即为饱和空气。例如：甲地：空气温度 t = 18 C，v = 0.0107Kg/m3 ；乙地：空气温度 t = 30C， v = 0.0154 Kg/ m3，试求两地的相对湿度。解：查表得，当 t 为 18 C， s = 0.015

35、4 Kg/m3 ； 当 t 为 30 C， s = 0.03037 Kg/m3。/. 甲地：d=v / s = 0.7 = 70 %乙地：d=v / s = 0.51 = 51 %乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度大于 乙地，故乙地的空气吸湿能力强，更利于蒸发散热。水 分向空气中蒸发的快慢和相对湿度直截了当有关，因 此，矿井气候条件中指的是相对湿度。关于不饱和空气 随温度的下降其相对湿度逐步增大，冷却达到e =100%时的温度称为露点。再连续冷却，空气中的水蒸气就会 因过饱和而凝聚成水。反之，当空气温度升高时，空气 的相对湿度将会减小。例题：某矿井风量为 6000m3/min ，进风口空

36、气相对 湿度为30%，温度为12C；出风井口空气相对湿度为 1 00%，温度为22C。试求一昼夜由矿井风流带出的水量。解：由进风流温度12 C,可查得空气的饱和湿度为P s = 0.010 kg/m3 ，则空气的绝对湿度为：P v= exP s = 0.003 kg/m3 ;同理求得矿井出风流绝对湿度为0.0193 kg/m3。则一昼夜由矿井风流带出的水量为：6000 x (0.0193- 0.003) x 60 x 24= 140832 Kg/d = 140.8 (t/d)即矿井风流每天从井下排出 140.8 吨水。3风速 矿井风速的大小取决于巷道的段面积和流过风量 的大小。一样，矿井的总进

37、、总回风巷道由于风量集中， 风速往往比较大；而采区巷道，风量比较分散，风速较小。风速过大，会使人员感受不舒服，通风阻力大，还 会吹气矿尘，污染作业环境；风速过小，不利于散热， 且容易造成有害气体积聚。因此，井巷风速必须在规定 的合理范畴，如表 1-6 。表 1-6 井巷断面平均最高风速规定井巷名称最高风速m/ s专用风井，专用总进、回风道专用物料提升井风桥提升人员和物料的井筒，中段的要紧进、回风 道，修理中的井筒，要紧斜坡道运输巷道，采区进风道采场151210864由于矿井空气有粘性以及流淌中与巷道壁面的摩 擦作用，使得巷道断面上风速的分布是不平均的，巷道 断面中间的风速大，越靠近巷道的边壁风

38、速越小。一样 讲巷道风速指的是巷道断面的平均风速。三、衡量矿井气候条件的指标矿井气候条件是由温度、湿度和风速三者的综合作 用所决定的，要找到一项能够完全准确地反映矿井气候 条件适宜程度的指标是专门困难的。长期以来，人们提 出了多种指标用来衡量气候条件，要紧有干球温度、湿 球温度、同感温度、卡他度等。此外还有四小时出汗量 比冷力、热强指标等，那个地点仅介绍前几种指标。1. 干球温度干球温度是我国现行的评判矿井气候条件的要紧 指标。一样来讲，由于矿井空气的相对湿度变化不大， 因此干球温度能在一定程度上直截了当反映出矿井气 候条件的好坏。而且那个指标比较简单，使用方便。但 那个指标只反映了气温对矿井

39、气候条件的阻碍，而没有 反映出气候条件中湿度和风速对人体热平稳的综合作 用，因而存在较大的局限性。2. 湿球温度在相同的气温 （干球温度 ）下，若湿球温度较低，则 相对湿度较小；反之，若湿球温度与气温相接近，则相 对湿度较大。因此用湿球温度那个指标能够反映空气温 度和相对湿度对人体热平稳的阻碍，比干球温度要合理 些。但那个指标仍没有反映风速对人体热平稳的阻碍。3. 同感温度同感温度 （也称有效温度 ）是1923 年由美国采暖工程 师协会提出的。那个指标是通过实验，凭受试者对环境 的感受而得出的。实验时，他们先将三个受试者置于一 个温度为t相对湿度为e、风速为v的已知环境里，并 记下他们的感受；

40、然后让他们到另一个温度 （用 t1 表示 ） 可调，相对湿度为 100，风速为 0 的环境里，通过调 剂温度 t1 使他们的感受与第一个环境相同，那么则称 t 1 为第一个环境的同感温度。 那个指标能够反映出温度、 湿度和风速这三者对人体热平稳的综合作用。明显，同 感温度越高，人体舒服感就越差。颁J环境的同感温度。 了干球温度、湿球温度 作地点黒候参数分不按照上述一系列实验，能够绘制出同感温度运算 图，如图1.3 所示。利用该图，只要测J知空气的干球温 度、湿球温度和口风速，即可查了堪 -同感温度的和风速的综合作为：温度7.71。即有.同-?sLI -歹，风速0m / s； ，风速 0.5m

41、/ s； 风速2.5 m / 1-円輝度100 9对湿度70 %寸湿度20 %, 得它们的同感温度温度差不多上湿度0图 1-3 同感温度运算图同感温度是以人的主观感受为基础确定的，其客观 性和准确性存在不足。例题：测得某一采煤工作面风流的干球温度为 2 5C，湿球温度为23C，风速为1.5 m/s，求其同感温度。解 在图1.3的左右温度标尺线上分不找出25C和23C两点A、B，并连成虚直线，该直线与风速为15m/s 的风速曲线相交，由此交点，即可从同感温度标尺 上查得同感温度为 18.3C。4. 卡他度卡他度是1916年由英国L.希尔等人提出的。卡他 度用卡他计测定。卡他计是一种酒精温度计，如

42、图 1.4所示。卡他计下端有一个比一般温度计大的贮液球，上端有一个 这两个温5 C)。测 上升至小 后将其悬 开始下降、空腔，玻璃管上只有 35C和38C两个刻度，F的平均值恰好等于人体的正常体温 (36.W时，先把贮液球置于热水中加热，当酒精柱呂腔的一半时取出，擦干贮液球表面水分，然E于待测空气中，现在由于液球散热，酒精柱 用秒表记下从 38C降到35C所需时刻t，即 可用下式求得干卡他度Kd。图 1-4 卡他计K 41.868 ,W / m2dt1-4式中 F卡他常数，每只卡他计玻璃管上都标有 F 值。干卡他度反映了气温顺风速对气候条件的阻碍，但 没有反映空气湿度的阻碍。为测出温度、湿度和

43、风速三 者的综合作用成效，需要采纳湿卡他度Kw。湿卡他度是在卡他计贮液球上包裹上一层湿纱布时测得的卡他 度，事实上测和运算方法完全与干卡他度相同。对高温、高湿矿井用湿卡他度来衡量矿井气候条件 比干卡他度更合适。按照研究，不同劳动强度时较适宜 的卡他度值如表 1-11 所列。表 1-11 不同劳动强度时适宜的卡他度值劳动强度干卡他度Kd湿卡他度KW坐或轻劳动618中等劳动825重劳动1030卡他计的设计者是想利用贮液球来模拟人体的散 热成效，并取 1 卡他度等于 1.868W/m2 ，即相当于每小 时从 l m2 的表面积上散失掉 150.7KJ 的热量，而成年男 子的体表面积约等于 1.7m

44、2，因此 1 卡他度就约等于每 小时从体内散发掉 256.2kJ 的热量。作为一个评判矿井气候条件的指标，卡他度比用一 个单一的温度指标要好一些。但与人体相比，它的尺寸 太小，其散热成效和人体有专门大的差不，有的研究资 料表明，空气对卡他计的冷却能力是空气对人体冷却能 力的两至三倍。尽管有专门多学者都试图从量上来描述 卡他度同人体生理反应间的关系，但都没有得到中意的 结果。四、井下气候条件的改善 改善井下气候条件的目的是将井下专门是采掘工 作面的空气温度、湿度和风速调配得当，以制造良好的 劳动环境，保证矿工的身心健康。1. 空气的预热冬季气温较低，为爱护矿工的躯体健康和防止进风 井筒、井底结冰

45、造成提升、运输事故，必须对空气预先 加热。通常采纳的预热方法是使用蒸气或水暖设备，将 一部分风量预热，并使其进入井筒与冷空气混合，以使混合后的空气温度不低于 21。还有采纳地温预热空气 的方法。利用地温预热应注意以下事项：(1) 具有大量废旧巷道和采空区的矿山， 可充分 利用采空区和废旧巷道进行预热，采空区具有预热面积 大，风速低，预热成效好的优点。但有放射性的矿山， 采空区的氡及其子体的浓度较高，不能利用废旧巷道和 采空区进行预热，以免人井新奇风流受到含氡及其子体 的空气污染。(2) 对新建矿山，投产初期可采取临时措施，进 行预热，在上部中段部分巷道和采空区废弃后，可调整 为地温预热巷道。(

46、3) 所选预热井巷应尽量成并联网路， 以降低通 风阻力，增强预热成效。并联分支的风量以不超过 20m 3 s 为宜。(4) 为提升预热成效，所选预热巷道的岩石温 度越高越好，因此，在条件承诺时，应选距地表深的中 段巷道。(5) 全矿通风系统采纳压人式通风时，主扇可 兼作预热风机。但主扇的风压要能克服全矿通风系统的 通风阻力和预热巷道的附加通风阻力。主扇风量应加大 10-20。(6) 预热巷道使用前，应对巷道的粉尘进行清洗。(7) 预热巷道通过冬季冷却后，散失大量热能。 为了保持巷道的预热成效，在夏季应封闭与主风路的联 络道，开动预热风机，使地表热空气进入预热巷道，使 岩体温度增高。春、秋季停止

47、预热风机，封闭预热巷道。2. 降温目前采纳的降温手段和方法有： 1)通风降温。建立合理的通风系统，尽量躲开或 减少进风路线的热源， 缩短进风路线； 提升矿井进风量， 加大巷道和采掘工作面的风速以改善气候条件。2)制冷降温。使用机械制冷设备强制制冷来降低 工作面气温。目前机械制冷方法有三种：地面集中制冷 机制冷；井下集中制冷机制冷； 井下移动式冷冻机制冷。此外还有利用低温岩层降温、地层恒温水降温、制 冰降温、压气降温等技术已在部分矿井应用或研究。3. 加大空气湿度操纵实践表明，井巷内滴水，能使矿内湿度增至9095。一样应该防止井巷内的滴水。井筒内有淋水时， 可在含水层下部修建积水圈等设施。为防止巷道内滴 水，可在滴水处设置挡水板，减少风流与滴水的直截了 当接触，减少水分的蒸发。尽量减少进风流的尘源，从 而减少喷雾洒水等增湿环节。减少排水系统的蒸发，及 时清除积水，防止水沟放开和管道泄漏等。