不可忽视的煤矿热害问题

魏乐平，魏培旺

（1.江西煤矿安全监察局赣中监察分局，江西 新余 338000；2.丰龙矿业有限责任公司，江西 丰城 331131）

1 概述

人们熟知的煤矿水、火、瓦斯、粉尘、顶板称为煤矿五大灾害，这些灾害给煤矿生产带来了严重的安全威胁，并导致了大量的人员伤亡事故。然而，在没能杜绝和控制这些灾害事故的情况下，煤矿又面临新的安全问题，这就是随着矿井开采深度增加而越来越突出的热害问题。所谓矿井热害是指矿井作业环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度，对作业人员和生产环境产生的危害。笔者曾撰文《地热——不可忽视的安全问题》刊登在2006年8月30日《中国煤炭报》。当时，江西丰城曲江煤炭开发有限公司井下，在夏秋两季，矿井进风流中的气温就达到26℃，最高时到34℃～35℃。时过近8 年之久，国内煤矿热害问题没有引起各方足够的重视，基本没有采取有效的措施来解决。到目前，国内很多矿井井下作业环境温度超标，许多矿工在井下裸体或半裸体作业，不少矿井采掘工作进风流中达到30℃，回风流中达到40℃，但是实施矿井降温的矿井寥寥无几。如湖南、福建等省份没有一个矿井建立了矿井降温系统，江西除了丰城矿务局尚庄、丰龙、曲江建立了局部降温系统外，其它矿井没有建立降温系统。

1）从国家层面出台的法律法规、文件与及《煤矿安全规程》，对矿井热害问题没有提出更高或强制性的要求。2001年版《煤矿安全规程》第一百零二条规定，采掘工作面气温的不得超过26℃，机电设备硐室温度不得超过30℃，当采掘工作面气温超过30℃，机电设备硐室温度超过34℃，必须停止工作。对新建、改建矿井设计时，必须进行风温预测计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。此后，《煤矿安全规程》进行过多次修订，本条款仍没有任何改变。

2）高温热源不会直接导致人员死亡，矿井降温技术也尚不成熟，投入大，且增加煤炭吨煤成本，鉴于以上各方面原因，多数煤矿不愿投入。

3）具有热害矿井多数发生在开采深度较大的国有煤矿，停产直接影响矿井所在地区煤炭供应，政府部门难于下达因高温热害停产的决定，煤矿安全监察监管部门也基本未能因此作出过行政处罚。

然而，其危害是不容忽视的，无论是现生产矿井还是改扩建矿井。

2 高温环境对煤矿安全生产的影响

1）直接危害作业人员身体健康

在煤矿井下最适宜工作的温度是15～20℃，湿度50%～60%，当矿井作业环境超过26℃时，井下行走时常常大汗淋漓，湿透衣襟，长时间在此环境中作业，直接影响人的循环系统、消化系统和分泌系统。对于具有心脏病、胃病、肾脏病人或高血压等病人，势必加重病情或中暑，如抢救不及时，会导致人员死亡。据江西某煤矿反映，每年数十人在井下中暑，个别人住院后，发现其他病情后死亡。

2）降低大脑反应，躲避事故能力下降

人在高温及热辐射的作用下，肌肉的工作能力、动作准确性、协调性，大脑反应速度及其注意能力降低，在发生事故时躲避不及，造成人身伤害或死亡。煤矿发生顶板、机械运输、透水事故预兆逃生时，体现尤为明显。

3）加速煤炭氧化自燃，缩短自然发火期

煤炭自燃是一个复杂的过程，受多种因素的影响，不同矿井，不同煤层、不同煤种，自然发火期各不相同。尽管如此，煤炭自燃必须具备以下条件：一是煤有自燃倾向性，且以破碎状态存在；二是有连续的供氧条件；三是有积聚氧化热的环境，煤在氧化的过程中当放出的热量大于散发掉的热量使热量聚集温度上升达到煤的着火点时就会自燃；四是前述三个条件持续足够长的时间。

在同样的条件下，由于环境温度增大，给煤炭氧化提供了更好的聚热条件，加速了煤炭自然发火进程，缩短了自然发火期，增加了自然发火的防治难度。

实践证明，煤矿开采深度的增加，使环境温度增加，自然发火期缩短（有资料认为开采深度增加，增加煤炭破碎程度导致的自然发火期缩短，没有考虑环境温度的问题）。例如，丰城矿务局坪湖、建新、曲江均在-600m 以下水平开采，自然发火期较10年前明显缩短，有的从6个月缩短到半个月，有的不到10天，尤其是高温热害严重的丰城曲江煤炭开发有限责任公司在掘进煤巷或进风顺槽时居然也发生自燃。尚庄煤矿多年来，基本无自然发火，2013年503工作面上隅角也出现CO 和高温。

4）促进了煤尘、瓦斯燃烧和爆炸发生条件

煤尘、瓦斯燃烧或爆炸有个共同的条件，就是要达到引燃煤尘、瓦斯燃烧或爆炸火源的燃烧温度。燃烧和爆炸依其燃烧时产生的热量是否充分扩散而区分，能扩散时即为燃烧，否则就是爆炸。

在同等条件下，环境温度增加，势必增加瓦斯、煤尘燃烧爆炸的危险。不仅如此，由于环境温度增大影响了瓦斯和煤尘燃烧爆炸的范围（一般情况下，瓦斯爆炸浓度范围在5%～16%），有科学研究表明，常温下瓦斯浓度在2.5%时，瓦斯不可能发生爆炸，但是在高温火区就能发生爆炸。这样也正好诠释了为何在封闭火区和瓦斯爆炸区域抢险救灾时，短时间内重复发生瓦斯、煤尘爆炸的原因。

1.金融业特殊政策优势减弱。近几年，中央政府把国家区域经济发展的重点调整到了中西部地区，以求全国范围内经济发展平衡。因此，深圳利用体制落差吸引人才和资本的优势明显减弱，从而也相对弱化了深圳金融业特殊政策的优势。

3 矿井热害产生的主要原因

导致矿井热害的主要原因，是热源的存在。一是随矿井开采深度增加的地热，一般在开采深度500m 以上逐渐显现出来。在我国，开采深度达到500m 以上的矿井达到1000多处，超过1000m 深的矿井有50多处（仅山西省超过800m 深矿井就有18处，超过1000m 深有8处）；国内开采深度达到700m 以上，煤岩原始温度达40℃以上（如丰城丰龙公司-900m 处测得原始岩温41℃，到目前国内有测定矿井岩温达到53℃）。在深井，采空区密闭前即使没有自然发火，气温也达到40℃以上（我国防灭火规范中把35℃作为自然防火的标志是不科学的）。二是矿井气候变化的影响。煤矿靠机械通风实现井上下空气交换，达到供氧和排污目的；大气气候条件的变化直接影响矿井气候条件的变化，全球气候变暖，全国各省都有一定影响，然而，在南方夏秋两季，高温持久，尤其突出。三是井下机电设备运行时产生的热量。如采掘机、变压器、电机、开关以及机械设备摩擦热等。四是采掘工作面煤炭氧化热，回采工作面老塘和自然发火矿井更为明显。

上述热源的存在，热量相互叠加，导致高温热害的产生。

4 矿井热害防治对策

1）健全有关煤矿热害防治法规和规章

国家应出台更为完善的法律法规，规范煤矿热害治理工作。煤矿热害的存在，不能有效治理，在某种程度上说，是法律法规和规章的不完善。无论是《煤炭法》、《煤矿安全监察条例》，还是《安全生产法》，包括相关煤矿安全生产行政处罚规定、文件等，对矿井热害基本没有提及，也不像瓦斯治理、水害防治等，有明确的处理处罚要求。《煤矿安全规程》不应只是对超温的新建和改扩建矿井提出降温要求，对超温的生产矿井也应提出降温要求。

2）依靠科技进步，采取治本措施

（1）优化矿井通风系统。对于开采深度不大，气温超标不严重的矿井，可通过优化通风系统来解决热害的问题。一是通过调节或更换主扇、局扇和通风设施等增加采掘工作面的供风量。二是机械设备峒室和采掘工作面实行独立通风，如中央变电所、采区变电所（煤矿井下禁止建与煤矿现场生产无关峒室）、水泵房等实行独立通风，采掘工作面尽量避免串联通风。三是缩短供风线路，尽量避免下山采区开采，通风线路长的尽量改造中央并列式通风为对角式通风。在优化通风系统的同时可辅之简单喷雾降温措施。

（2）建立机械制冷降温系统。当通风降温能力达到极限，不能解决高温时，矿井应考虑机械制冷降温。机械制冷降温通常采用集中降温和局部降温。

目前，国内矿井多数采用集中降温，以德国、美国的制冷设备居多。这种降温方式投资大、维护费用高，从国内外实施降温矿井的效果来看，集中式降温效果并不理想。丰城曲江煤炭开发有限责任公司曾采用地面集中式降温，中途流产。

对于个别采掘工作面超温的矿井，可以采取局部降温。即对个别采掘工作面有选择地进行降温。近年来，有的矿井还采用了直冷式局部通风机，对掘进工作面进行降温，取得一定的效果。这种方式投资小、安装方便、适应超温区域不大的中小型矿井。近年来，丰城矿务局的尚庄、丰龙、曲江煤矿采用的都是局部降温技术。

（3）矿井热源综合利用。矿井高温不予治理自然是一种灾害，同时高温也是一种热能。近年来，中国矿业大学和有关煤矿，做了研究试验，可对矿井高温热源进行回收利用。有报道，冀中和安徽等地的部分煤矿取得了成功。它采用了热泵技术和井下制冷技术，在冬天利用热泵技术将高温热源转换为矿井所需，如取暖、加热矿工洗澡水，夏天集中用来井下降温或加热热水等。实施这种方案的矿井，可取消矿井锅炉取暖，一举多得，这是世界各国矿井热害治理发展的方向，对于热害严重的矿井，必将取代单纯性的矿井制冷降温技术。

3）提高矿井热害防治意识

首先，煤矿企业应重视煤矿热害的防治。无论是现生产矿井还是改扩建矿井，只要温度超过规定就应采取相应的措施来解决。

其二，应提高从业人员的健康意识。在我国，绝大部分采掘一线矿工是农民工或者文化程度较低的矿工，他们长期疲于繁重的体力劳动。为了生计，甘愿苦作，然而对自己的身体，往往是因无知把健康置之度外。只有加强热害安全培训，提高他们的健康和安全意识，才能在温度超标时，自觉拒绝高温作业，保障他们的身体健康。

4）开展矿井热害安全监管监察

煤矿安全监管监察部门应开展热害矿井的监管监察，依法依规对有热害不治理或治理不到位的违法行为实施行政处罚，从而督促煤矿热害的治理工作。采掘工作面温度超过规定的，煤矿安全监察监管部门应责令其停产或全矿性停产整顿；对拒不执行监管监察指令，热害不治理，导致重大伤亡事故的煤矿，应提请政府强制关闭，确保矿工的生命安全。

矿井热害也是煤矿灾害，对煤矿安全生产带来的影响是不可忽视的。通过完善有关法律法规，依靠科技进步采取治本措施等可达到治理热害之目的，为矿工创造一个良好的安全工作环境。