地面气侯对井下气候的影响郭明明

地面气侯对井下气候的影响郭明明

郭明明

神华神东乌兰木伦煤矿内蒙古鄂尔多斯017205

摘要：地面气候影响着井下气候，井下气候与井下作业员工的身体健康和井下的安全生产息息相关，本文以地面和井下气候的实际监测数据为依据提出地面对井下气候的影响。

关键词：地面气侯；井下气候；大气压

随着我国对井下煤炭资源的不断开采，就井下井通风而言，由于巷道长度和深度的增加，对井下通风能力和井下气候条件造成极大的不良影响。根据现场的实践经历和多年的教育培训工作体验，对于调整优化井下气候环境，本文提及几点感发与思考。

1、井下气候条件现状

井下气候条件主要取决于井下空气温度、湿度和风速三者的综合作用。井下气候条件的好坏，直接影响到井下工人的安全健康和工作效率。为了保护工人的身体健康和提高工作效率，就要创造适宜的井下气候条件。

井下空气温度是影响井下气候条件的重要因素。空气温度过高，人体散热困难，会感到闷热难当；过低，则散热太快，畏寒、易感冒。对人体最适宜的温度为15～25℃。井下最高温度不得超过28℃，否则，应当采取降温或其他防护措施。如果进风井巷冬季结冰，对工人身体健康、提升安全会有不良影响。因此必须装设暖风设备。

空气湿度是指空气中水蒸气的含量，可用绝对湿度和相对湿度来表示。绝对湿度是指每立方米空气中所含有的水蒸气的质量。在某温度下空气中容纳的水蒸气的最大值称为饱和状态下的水蒸气含量。相对湿度就是指每立方米空气中含有的水蒸气的质量与同一温度下饱和水蒸气的质量之比。井下空气的湿度可用干湿温度计进行测定。空气湿度以40%～60%为宜。矿井中的湿度一般比较大，可达80%～90%，回风巷可达95%以上。

风速对人体散热有着明显的影响，风速过高或过低都会引起人的不良生理反应，还对矿井有毒有害气体积聚、煤尘飞扬有直接影响。因此，要保持井下适宜的气候条件，空气的温度、湿度和风速三者应相互匹配得当。一般说来，对井下空气的湿度很难控制，所以，调节矿井气候条件，主要是从调节温度和风速两方面着手。

2地面气候对井下气候的影响因素

2.1地面温度

地面气温对井下气温有直接影响，对于浅井影响更为显著。地面气温一年四季有周期性变化，甚至一日之内也发生周期性变化。井下气温受地面气温影响，也存在这种周期性变化，不过，随着距进风口距离的增加而逐渐减弱，达到某一定距离后，气温趋于稳定。

这是由于地面以下岩层温度的变化可分为三带：变温带：地温随地表气温而变化，夏季岩层从空气中吸热而使地温升高，冬季则相反；恒温带：地温不受地面空气温度的影响，而保持恒定不变。恒温带的地温近似等于当地年平均气温，其深度距地面约20～30m；增温带：恒温带以下岩石的温度随深度而增加。空气在井下流动时，由于热对流和热交换导致空气温度变化。所谓对流是指空气由于绝热压缩和水分蒸发时出现的温度变化。所谓换热升温，是指由于岩石和空气的热交换，而出现的温度的变化。

在我国北方，冬季地面气温低，冷空气使入风段气温降低，如不预热，进风段会出现结冰现象。而南方的夏季，热空气入井后，会使井下气温升高，恶化作业环境。

2.2地面湿度

湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做湿度。井下空气与地面空气一样，都是由空气和水蒸气混合而成的湿空气。

季节的变化对井下空气湿度的影响。夏季相对湿度较低，但气温较高，绝对湿度较大；冬季相对湿度较大，但气温较低，绝对湿度并不太高。

地理位置对井下空气湿度的影响。我国湿度分布，沿海地区较高（平均70%～80%），向内陆逐渐降低，西北地区最低值（平均30%～40%）。

井下湿度变化规律为：冬天地面空气温度较低，相对湿度高，进入井下后，温度不断升高，相对湿度不断下降，沿途不断吸收井壁水分，于是出现在进风段空气干燥现象。夏天则相反，地面空气温度高，相对湿度低，进入井下井后，温度逐渐降低，相对湿度不断升高，可能出现过饱和状态，致使其中部分水蒸气凝结成水珠，进风段显得很潮湿。这就事人们所见进风段“冬干夏湿”的现象。当然，在进风段有滴水时，即使是冬天仍是潮湿的。

如果开采深度比较大，进风线路比较长，回采工作面和回风道的空气温度常年变化不大，则其湿度常年变化也不大，相对湿度都在95%以上。

2.3地面大气压

2.3.1晴天大气压比阴天大气压高，井巷不易出现水气。我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气层．它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含有水汽和尘埃．我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称“干空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空气”。在晴天的时候，空气中水分含量少，属于“干空气”，密度大，所以大气压比较高。阴天（雨天）的时候，空气中水分含量多，属于“湿空气”，密度反而小，所以大气压比较低。空气从高气压地区（地面）向低气压地区（井下）流动。由于空气所受的压强减小而膨胀，温度降低，故井巷中湿度增加，有水汽凝结。

2.3.2冬天的气压比夏天高，井下易出现水气。当空气冷却时，空气收缩，密度增大，单位面积上承受的空气柱重量增加，气压也就升高。所以空气从低温地区（地面）向高温地区（井下）流动。由于空气温度的升高而膨胀，气压降低，故井巷中易有水汽凝结，湿度增加。

2.3.3早上和晚上的大气压比中午的高，。早上和晚上，气温相对较低，同时大气中的空气比较干燥，相对湿度较中午低，属于“干空气”，这两个原因造成了早上和晚上空气密度相对较大，所以在早上和晚上大气压比较高。而到中午的时候，大气不断的积累热量，使其温度升高，空气湿度增大。当温度升高后，大气逐渐向高空做上升辐散运动，在下午15～16时，大气上升辐散运动的速度达最大值，同时大气的湿度也达较大值，由于此二因素的影响，导致中午的大气压比早上、晚上的大气压低。所以在早上和晚上的时候，井巷中易有水汽凝结，湿度增加。

3井下气候的控制

3.1井下空气的温度控制

井下空气的温度是影响井下气候的主要因素。温度过高过低都会使人感觉不适，最适宜的井下空气温度为15～20℃。井下空气的温度受岩层温度、地面气温、机电设备散热、氧化生热、人体散热、水分蒸发、空气的压缩或膨胀、通风强度等多种因素的影响。随着井下通风路线的延长，空气温度会逐渐升高。采掘工作面温度基本上不受地面季节变化气温影响，且常年变化不大。但在井下回风路线上，因通风强度较大，再加上水分蒸发和风流上升膨胀吸热等因素影响，温度有降低现象。

3.2井下空气的湿度控制

空气的湿度是指空气中所含的水蒸气量或潮湿程度程度的指标。有两种表示方法：

（1）绝对湿度：是指单位体积空气中所含水蒸气的克数，用f（g/m3）表示。

（2）相对湿度：是指某一空气中水蒸气的实际含量（f）与同温度下的饱和蒸气量（F饱）比值的百分比。

（3）通常所说的湿度均指相对湿度，人体最为适宜的相对湿度在50～60%。一般情况下，在井下进风路线上，有冬干夏湿现象。在采掘工作面和回风系统中，空气湿度基本稳定，一般都在95%以上，且常年变化不大。

3.3井巷中的风速控制

风速是指风流的流动速度。风速过低过高都会影响工人的身体健康，井下采掘工作面和各类井巷中都要有一个合理的风速范围才可以保护工人的身体健康和提高工作效率。

结束语

地面的温度、湿度、大气压对井下的气候有着至关重要的影响，只有实时关注地面气候参数才能对井下气候进行调整，及时处理井下出现的各类问题，以确保煤炭行业的可持续发展。

参考文献：

［1］武强．煤井下区生态环境管理与可持续发展探讨［J］有色金属，2008（2）

［2］赵东．煤井下开采塌陷对生态环境的影响及治理措施［J］中州煤炭，2012（4）