郝英杰，王春龙

（山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司，山东 烟台 261442）

某矿区拥有几十年的开采历史，作为大型金矿投产后，经过多次扩建，生产能力不断提升，经数据测算，自新中国成立以来该金矿的扩建规模达三倍以上。在日常开掘过程中由于开掘深度不断的延伸，开掘地温逐年增高，在炎热季节的开掘工作面温度和湿度逐渐增高的过程中，给开掘人员的工作带来了极大的影响，严重时工作面的温度可达30℃～35℃以上，而湿度高达90%～95%以上，这对于工人的身心健康有极大的影响，必须加以解决和改善。

1 深部高温开掘工作面高温高湿因素分析

1.1 地温随埋深增大而不断升高

金矿内部的地温梯度平均值为2.95℃/hm，金矿煤层底板在-450m 标准高度进入到37℃温度区域，经过测量和平均值的测算，可以发现此时地面深部开掘温度，因为埋深的不断增大，而逐渐呈现出二级热害区的特征[1]。尤其是井田的西北部地区，最高地面温度可达44℃，如果实现煤层底板综合测算可以发现，井田西部地区的低温平均值为42℃到46℃之间。在这样的高温值区间之内开掘工作，将会因为地温深埋的逐渐增大而面临着困难。

1.2 通风系统存在着一定问题

局部通风系统的布局不够合理，或者由于金矿开采的时间较长，通风设备和通风系统的升级换代速度较慢，配备的整体分量不够，回风系统不够畅通等因素，都影响着深部开掘工作面的降温情况。经过现场调查，可以发现在金矿深部的地温不断的增长，而此时的通风系统有多年的应用历史，虽然定期检修和维护，但是整体通风量不大[2]。与国内外综合数值相比，通风量仅为平均值的95%左右，这给工作人员和现场维护人员带来了一定的难度，通风系统的不够畅通会使得金矿深部开掘工作面温度降低、速度变慢。

1.3 设备功率大，散热比较多

随着机械化升级改造和地质条件的复杂度不断提升，设备的功率变大、散热也变得更多，工作面设备配备功率将不断的增加，这在很大程度上增加了散热量，使得原本就温度和湿度较高的工作面地温工作温度更加增加，大功率的设备和通风系统的出风口温度过高，甚至有时能达到45℃～48℃以上，这给工作面的开采工作也带来了很大的难题。随着目前开掘设备和装备的不断升级，随着金矿开掘巷道的设计断面不断增加，随着风速的不断降低，开采工作的员工工作舒适度也出现了下降的情况。

2 金矿深部高温开掘工作面降温的重要性

2.1 维护员工身心健康的需要

通过国内外的大量研究文献调查显示，当矿井下的作业温度空气平均温度超过28℃以上，已经对于员工的身心健康有所影响，而超过35℃以上，对于员工的身体健康将会有非常明显的危害。为了保证特种作业工作人员的身心健康，我国专门出台了《矿山安全条例》，其中对于矿井下的平均温度做出了明确规定，井下工作地点的空气温度整体不应超过28℃。而如果深度测量后的机电设备超过30℃，可能会缩短超地温地点工作人员的工作时间，而且也会造成开采人员身体不适的情况[3]。虽然目前大部分金矿在深部高温开掘工作面温度超标时，会给予工作人员适当的工作补贴，高温保健待遇以及轮班及缩短工作时间等一系列的特殊安排，但是有热害的金矿矿井还是应当在温度超过35℃时停止作业、适当整改，或采用非机械式制冷降温设备，尽可能达到环境温度的要求，并在适当的时候使用机械制冷降温措施予以辅助，切实保证开采工作人员的身心健康。

2.2 提高矿井开采人员劳动生产率的需要

大型金矿矿产开采地区需要考虑开采利润，但是当开采工人在高温矿井作业时，人体的热平衡遭到严重破坏，不仅将会损害开采人员的身体健康，而且还会对于对流、辐射和蒸发等方式有高温人体反应，这些人体体温自动调节及消化系统失衡的情况将会大大影响高温环境下工人的生理和心理健康。为了能够使得工人的动作更加具有准确性，反应速度保持正常，肌肉的工作协调能力足以应付矿山开采的需要，考虑到人体在高温情况下的神经中枢运行规律，降低深部高温开掘工作面的温度势在必行，因为只有这样，才会避免人在高温情况下感到神经恍惚、精神疲劳、周身无力、昏昏沉沉，改善工人的工作环境才使得劳动生产率维持正常或不断提高，杜绝安全事故的发生。有关数据显示，矿井开掘工作面的温度过高将会大大降低劳动生产率，当温度区间在17℃到23℃之时，开采事故发生频率最低，而超过这个范围的事故频率明显增加，呈现出非常显著的波动数值规律。

3 深部高温开掘工作面降温技术及方法

3.1 通风系统的优化

为了使得开掘工作面的温度降低，可以适当的增加风量，通过局部通风机的选型以及适当升级，根据地温及生产条件的情况配置大功率的对旋风机，风机功率配备为2×45kw×2，这个配置可以直接将通风孔径的直径增加至1000mm 当工作面有配备风机，可以使风速提高到每分钟600m3～800m3，从而保证回风系统的通畅。此时如果金矿的深部开掘掘进面回风系统正常、通风切面合理、局部通风机位置摆放得当，那么风量足、低温度、低湿度的巷道将非常适用于通风机的摆放。工作人员可以选择局部通风机布置合理点位，减少皮带机运行散热对于进风风流温度的影响，可以把皮带机向道作为局部通风机摆放的首选位置。

3.2 优化掘进技术

在金矿开掘的巷道条件下，开采人员可以优先采用炮掘工艺。之所以选择该工艺，是因为机械化作业线的散热因素影响较大，如果能够基于正常的机械工艺背景、尽量降低设备功率，采取通风和降低功率同步进行的办法，就可以优先采用风动设备来控制人为的巷道温度[4]。炮掘工艺的作用是短时间内选取合理的散热点位，可以使得金矿掘进工作呈现出阶段性的温度变化，这种波动的温度变化很容易通过通风和散热设备予以改善，巷道温度不会在持续的工作中达到一个相对最大值。

3.3 采用机械制冷系统除温除湿

为了降低深度高温工作面的温度，在优化通风系统和决定工艺的基础之上，考虑到机械降温除湿系统的辅助性作用，比如：在金矿开掘地下1000m 左右，开掘面的垂直深度达到1070m，工作面净断面达到25m2，此时采用炮掘施工工艺并加入注浆支护，在矿井井筒和井底段的通风线路长达近2000m。此时矿井内的总体负压以局部通风机增加风量的方式来辅助温度控制。由于巷道的影响，整体风速和通风线路的长度受到了限制，通过模型进行预测算并估算出需要机械制冷设备除湿除温的长度，为了降低工作面的温度，可以选用矿用制冷降温系统，持续进行气温调节。如：ZLF-600 矿用制冷降温系统就成为比较适用的气温调节首选设备。

图1 矿用降温设备示意图

ZLF-600 矿用制冷设备主要由制冷机蒸发器矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风器组成，在通风机的作用之下，蒸发器内产生了制冷剂的蒸发效用，其蒸发所需要的热量达到了冷却空气的目的蒸发的气体状态，制冷剂被吸入到压缩机之后，气态的制冷剂在高压作用下被重新液化[5]。ZLF-600 矿用制冷设备能够很好的起到降温作用，将制冷主机放置在皮带上方的支架上，采用两台蒸发器，吊装使蒸发器与地面下1000m 左右的回风大缸，控制掘进工作面温度，保持供风筒连接状态冷却后的风流状态，通过风筒将降温后的风量送至金矿掘进工作面，从而能够使得并联联通的风筒对专用换热器实行强制对流通风，最终达到降温及除湿的良好效果。

4 结论

综上所述，在金矿深部高温开掘工作面的工作环节内，采用合理的通风系统配合掘进工地，可以完成工作面高温状况的良好改善，为了提高工作的安全系数，使工人的出勤率和工人的身心健康都得以保证，并切实保证金矿掘进的工作效率，应有效地采用矿井降温除湿设备，缓解矿井的采掘接替难题等。金矿通风除湿系统的设计打破常规，并且对于矿井热害的预防给予了技术上的支持。