礦井通風(fēng)與安全PPT電子課件教案-第8章 礦井熱害

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1、礦井通風(fēng)與安全中國礦業(yè)大學(xué)8.1概述隨著礦井開采深度逐漸增加，綜合機(jī)械化程度不斷提高，地?zé)岷途略O(shè)備向井下空氣散發(fā)的熱量顯著增加；地處溫泉地帶的礦井，由于從巖石裂隙中涌出的熱水或與熱水接觸的高溫圍巖放熱，也都能使礦內(nèi)氣溫升高，濕度增大。礦內(nèi)高溫、高濕環(huán)境嚴(yán)重影響井下作業(yè)人員的身體健康和生產(chǎn)效率，已造成災(zāi)害——熱害。礦井熱害最終將成為制約礦物開采深度的決定性因素。8.2礦井主要熱源及其散熱量能引起礦井氣溫值升高的環(huán)境因素統(tǒng)稱為礦井熱源。礦井熱源包括：井巷圍巖傳熱、機(jī)電設(shè)備放熱、煤炭與矸石放熱、礦物及其它有機(jī)物放熱、人員放熱和熱水放熱等。一、井巷圍巖傳熱1．圍巖原始溫度的測

2、算圍巖原始溫度是指井巷周圍未被通風(fēng)冷卻的原始巖層溫度。由于在地表大氣和大地?zé)崃鲌龅墓餐饔孟?，巖層原始溫度沿垂直方向上大致可劃分為三個層帶：變溫帶：在地表淺部由于受地表大氣的影響，巖層原始溫度隨地表大氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱變溫帶。恒溫帶：隨著深度的增加，巖溫常年基本保持不變，這一層帶稱為恒溫帶，恒溫帶的溫度約比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗?～2℃。增溫帶：在恒溫帶以下，由于受大地?zé)崃鲌龅挠绊?，在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，巖層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化規(guī)律，這一層帶稱為增溫帶。地溫率：指恒溫帶以下巖層溫度每增加1℃所增加垂直深度，即：m/℃地溫梯度：指恒溫帶以下，

3、垂直深度每增加100m時，原始巖溫的升高值，它與地溫率之間的關(guān)系為：Gr=100/gr℃/100m式中g(shù)r─地溫率，m/℃；Gr─地溫梯度，℃/100m；Z0、Z─恒溫帶深度和巖層溫度測算處的深度，m；tr0、tr─恒溫帶溫度和巖層原始溫度，℃。礦區(qū)名稱恒溫帶深度Z0(m)恒溫帶溫度tr0(℃)地溫率gr(m/℃)遼寧撫順山東棗莊平頂山礦區(qū)羅河鐵礦區(qū)安徽淮南潘集遼寧北票臺吉廣西合山浙江長廣湖北黃石25～30402525252720313110.517.017.218.916.810.623.118.918.8304531～2159～2533.740～37404443.3

4、～39.8表1我國部分礦區(qū)恒溫帶參數(shù)2．圍巖與風(fēng)流間傳熱量井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱是一個復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過程。常將復(fù)雜的影響因素歸結(jié)到傳熱系數(shù)中討論。因此，井巷圍巖與風(fēng)流間的傳熱量可按下式計算：Qr＝KτUL(trm-t)，kW式中Qr─井巷圍巖傳熱量，kW；Kτ─圍巖與風(fēng)流間的不穩(wěn)定換熱系數(shù)，kW/(m2·℃)；U─井巷周長，m；L─井巷長度，m；trm─平均原始巖溫，℃；t─井巷中平均風(fēng)溫，℃。二、機(jī)電設(shè)備放熱1.采掘設(shè)備放熱采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電能最終都將轉(zhuǎn)化為熱能，其中大部分將被采掘工作面風(fēng)流所吸收。風(fēng)流所吸收的熱能中小部分能引起風(fēng)流的溫升，其中大部分轉(zhuǎn)化成汽化潛

5、熱引起焓增。采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱一般可按下式計算：Qc＝ψN，kW其中Qc─風(fēng)流所吸收的熱量，kW；ψ─采掘設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱中風(fēng)流的吸熱比例系數(shù)；ψ值可通過實測統(tǒng)計來確定。N─采掘設(shè)備實耗功率，kW。2.其它電動設(shè)備放熱電動設(shè)備放熱量一般可按下式計算：Qe＝(1-ηt)ηmN，kW其中Qe─電動設(shè)備放熱量，KW；N─電動機(jī)的額定功率，kW；ηt─提升設(shè)備的機(jī)械效率，非提升設(shè)備或下放物料ηt=0；ηm─電動機(jī)的綜合效率，包括負(fù)荷率、每日運(yùn)轉(zhuǎn)時間和電動機(jī)效率等因素。三、運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱在以運(yùn)輸機(jī)巷作為進(jìn)風(fēng)巷的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)中，運(yùn)輸中煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源，其放熱量

6、一般可用下式近似計算：KWQk─運(yùn)輸中煤炭或矸石的放熱量，KW；m─煤炭或矸石的運(yùn)輸量，Kg/s；Cm─煤炭或矸石的比熱，KJ/(Kg·℃)；Δt─煤或矸石與空氣溫差，℃?？捎蓪崪y確定，也可用下式估算：L─運(yùn)輸距離，m；tr─運(yùn)輸中煤炭或矸石的平均溫度，一般較回采工作面的原始巖溫低4～8℃；twm─運(yùn)輸巷道中風(fēng)流的平均濕球溫度，℃。四、礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱井下礦物及其它有機(jī)物的氧化放熱是一個十分復(fù)雜的過程，很難將它與其它熱源分離開來單獨(dú)計算，現(xiàn)一般采用下式估算：kW式中Q0─氧化放熱量，kWV─巷道中平均風(fēng)速，m/s；q0─當(dāng)V＝1m/s時單位面積氧化放熱量，kW

7、/m2；在無實測資料時，可取3～4.6×10-3kW/m2。五、人員放熱在人員比較集中的采掘工作面，人員放熱對工作面的氣候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動強(qiáng)度和個人體質(zhì)有關(guān)，現(xiàn)一般按下式進(jìn)行計算：kWQw0─人員放熱量，kWn─工作面總?cè)藬?shù)；q─每人發(fā)熱量，一般參考以下數(shù)據(jù)取值；靜止?fàn)顟B(tài)時取0.09～0.12kW；輕度體力勞動時取0.2kW；中等體力勞動時取0.275kW；繁重體力勞動時取0.47kW。六、熱水放熱井下熱水放熱主要取決于水溫、水量和排水方式。當(dāng)采用有蓋水溝或管道排水時，其傳熱量可按下式計算：kWQw─熱水傳熱量，J；Kw