郭忠凱，王傳兵，余國鋒，程海燕，李琰慶，任 波，陳本良

(淮南礦業(yè)集團平安工程院公司，安徽 淮南 232001)

0 引言

礦井粉塵、高溫等對井下工作人員的安全和身體健康危害極大，懸浮于礦井空氣環(huán)境中的礦塵細微顆粒會對眼睛造成傷害，粉塵和有毒有害氣體被人體吸入呼吸道后基本無法排出，使人體產(chǎn)生不同程度的病變。有關(guān)研究表明，顆粒度小于7 μm的礦塵，人體長期吸入后會造成肺部組織纖維化病變，使人體呼吸功能減弱甚至失去呼吸能力。研究又表明，礦井高溫危害極大，工作面氣溫每增加1℃，礦井生產(chǎn)效率則會降低6%～8%，造成作業(yè)人員身體機能指標下降。

煤礦綜掘工作面綜掘機掘進切割作業(yè)時，產(chǎn)塵量最大、散熱量最大、最劇烈，這是礦井生產(chǎn)最大的產(chǎn)塵源之一，也是瞬間峰值釋放的時期。對于現(xiàn)在絕大多數(shù)采用壓入式通風(fēng)方式的綜掘工作面，工作面綜掘機附近20 m前后范圍內(nèi)能見度不足2 m。為此，很多礦井巖巷綜掘工作面采用除塵風(fēng)機降塵，煤巷工作面施工人員則多以佩戴防塵口罩進行防護，這雖然取得一定防塵降塵效果，但還不足以達到安全有效的水平。經(jīng)常使用防塵口罩者知道，防塵口罩處在綜掘機掘進切割的環(huán)境內(nèi)一定時間后，佩戴者呼吸阻力會變大明顯，防塵口罩使用一個作業(yè)班后，佩戴者會發(fā)現(xiàn)鼻腔內(nèi)積存不少黑灰和臟污，防塵口罩內(nèi)已集聚較多黑灰，可見除塵效果并不理想。另外，掘進工作面高溫環(huán)境危害，特別是深部開采的礦井地?zé)岣邷刈屓穗y以忍耐，以至出現(xiàn)身體不適，無法作業(yè)等，而現(xiàn)行的降溫措施并不能達到理想效果。同時，綜掘機切割擾動釋放出的有毒有害氣體也是不可避免的危害源，這些都極大地威脅著作業(yè)人員的人身安全和健康。因此，如果能提供一個讓現(xiàn)場人員與綜掘機切割時高塵高有害氣體環(huán)境隔絕的干凈的臨時空間，使得人員既能不必離開工作面現(xiàn)場惡劣環(huán)境來回奔勞，又能供人員進入其內(nèi)休息輪換，既改善了個體防護效果又提高了勞動生產(chǎn)效率，安全經(jīng)濟一體化效益和意義明顯。

1 隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型原理與設(shè)計

1.1 原理及方法

煤礦壓入式通風(fēng)的綜掘工作面，綜掘機掘進切割時產(chǎn)塵量最大，散熱量最大，時間段集中，強度大，對人體危害嚴重。在綜掘機切割時，工作面作業(yè)人員除綜掘機司機外，大部分施工人員此時不需要同步作業(yè)，有些礦工暴露在塵霧等環(huán)境中休息，有的需要在此惡劣環(huán)境中就餐，此時個體防護效果最差；那么，大部分不進行作業(yè)的人員和不必要的輔助作業(yè)人員，這段時間可以進入相對封閉隔離的無塵臨時空間里暫避，避開礦塵產(chǎn)出和高溫危害的峰值；通過壓風(fēng)管三通和連接管件實現(xiàn)對密閉環(huán)境的新鮮空氣供給，通過直通出氣口定量排氣，產(chǎn)生干凈涼爽的正壓空氣空間，避免作業(yè)人員在峰值時段直接暴露，這樣做可以使得個體防護效果得到最大效果的提高。依據(jù)以上思路和原理，在綜掘機掘進工作面設(shè)計組裝一種隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型，具體規(guī)格尺寸根據(jù)實際需求制訂，以實現(xiàn)點位式防塵和降溫防護的效果。

1-隔離房；2-房門；3-供氣口；4-排氣口；5-固定板；6-安裝孔

1.2 設(shè)計要求

隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型在地面加工，規(guī)格尺寸根據(jù)現(xiàn)場人員需求情況來定制。一般可按照2 m×1.8 m×0.7 m(長×高×寬)加工制作，材料規(guī)格為50 mm、5 mm(或3 mm)鋼板等，使用50 mm角鐵做框架，一面做門，其他5面使用5 mm(或3 mm)鋼板焊實，要求關(guān)門后具有一定密封性，密封不漏氣。工作站頂部焊制安裝4個φ19 mm直通供氣口，底部四周焊制安裝6個φ25 mm直通出氣口，幫部距離頂部200 mm的左右焊制4個φ19 mm直通作為備用供氣口，工作站內(nèi)直通進出氣口均安裝相應(yīng)的可控球閥開關(guān)，便于控制氣流量。

另外，為了增加工作站低溫隔熱功能，其四周根據(jù)需要加設(shè)保溫層，用3 mm鋼板焊制內(nèi)留5 cm左右的夾層為宜，夾層焊設(shè)完畢向夾層內(nèi)充填保溫材料即可。隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站加工完畢后，為了保證現(xiàn)場安裝的牢固性，工作站兩側(cè)和底部需焊制供固定(打錨桿)用的固定板，固定板為有孔10 mm厚鋼板8塊以上，底部最少4個，固定側(cè)面左右各2個。

加工好的整體隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型，運輸?shù)焦ぷ髅婧螅话銘?yīng)安裝在距離綜掘機向外10～50 m的位置，或放置附近的巷道硐室內(nèi)。隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站安裝方式分為兩種：一種是靠幫放置在巷道平整的底板上即可，不需要安裝固定，隨時可以挪移。另一種是固定式安裝，固定板上打錨桿將其固定在巷道幫部、底板上，掘進施工一定距離后，拆除固定錨桿向掘進工作面拉近距離后再次打錨桿固定即可。使用礦用高壓膠管，將工作站上部進氣閥連接到壓風(fēng)管上，打開壓風(fēng)管三通開關(guān)、打開工作站內(nèi)進氣開關(guān)和出氣口開關(guān)，工作站就能正常使用了，內(nèi)部人員可以適當(dāng)調(diào)節(jié)控制球閥，實現(xiàn)工作站內(nèi)部氣壓穩(wěn)定舒適。

2 功能作用

隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型使用壓風(fēng)供風(fēng)，通過排氣口在正壓作用下排氣，最終形成正壓空間，進出氣口控制閥可調(diào)，不用時可以全部關(guān)閉，進入隔絕空間內(nèi)隔絕了礦塵，一定程度避開高溫輻射環(huán)境，在綜掘機切割施工的惡劣環(huán)境中，為工作人員提供一個較獨立的安全干凈的空間。

需要時，工作人員即可進入工作站臨時躲避，避開礦塵產(chǎn)出和高溫危害的峰值，減少其對人員的傷害。綜掘機停止切割數(shù)分鐘后，大量粉塵、有毒有害氣體被局扇風(fēng)吹走，溫度有一定幅度降低，工作站內(nèi)人員即可關(guān)閉控制閥出站，關(guān)閉工作站門外出作業(yè)。工作站還可充分利用，一些零星施工準備工作等可在其內(nèi)部完成，盡可能把礦塵等對人體的危害減到最低，同時提高了勞動效率。

隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型使用的供氣來源是壓風(fēng)內(nèi)新鮮空氣，一般壓風(fēng)溫度低于工作面氣溫較多；工作站空間相對密封，較低溫度的供風(fēng)配合站內(nèi)放置冰塊等冷卻輔助技術(shù)，能夠使工作站形成比工作面溫度低得多的小環(huán)境冷氣室，對于防治掘進工作面高溫危害作用比較明顯。綜掘機掘進工作面溫度相對較高，尤其夏季高溫時節(jié)，熱傷害不容忽視；利用工作站，人員可以輪流進入短時休息，躲避危害、防止中暑。

隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型投入生產(chǎn)應(yīng)用后，為解決深部開采掘進高溫治理等問題提供了有效可行的技術(shù)思路。在一定程度上，為礦井深部開采高地?zé)峋蜻M，提供了一個新途徑的可能性。

隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型底部、幫部設(shè)計固定板，固定板上預(yù)留固定孔，用以打錨桿固定安裝。

隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站模型采用壓風(fēng)獨立供給新鮮空氣，加之其自身鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，還可以改進作為“移動式避難硐室”在煤礦井下巷道內(nèi)推廣使用，在掘進工作面發(fā)生煤與瓦斯(二氧化碳)突出等突發(fā)事故時，作為距離最近、條件最好的避難室，能很大程度上降低人員傷亡率。

1-隔離房；2-房門；3-供氣口；4-排氣口；5-固定板；6-安裝孔；7-錨桿；8-螺母

3 結(jié)語

國內(nèi)外最新研究結(jié)果表明，礦井高溫危害極大，隨著礦井工作面地溫的增加，生產(chǎn)效率會明顯降低；而煤礦粉塵危害更大，井下粉塵是造成礦工塵肺病的根源；塵肺病是煤礦最常見，危害最嚴重的職業(yè)病，是礦井作業(yè)人員的夢魘?？梢?，搞好防塵、降溫和防護工作是煤礦職業(yè)病防治的最重要的內(nèi)容，對保護廣大煤礦工人的職業(yè)健康具有重要意義。

綜掘面隔離式防塵壓風(fēng)降溫可移動工作站技術(shù)簡單實用，利用幾平方米鋼板、幾十米角鐵，即可為綜掘機掘進工作面建立一個有效的防塵壓風(fēng)降溫工作站。在綜掘機切割時高礦塵環(huán)境中，人員可以進入其內(nèi)呼吸到等同于地面的新鮮空氣；防塵壓風(fēng)降溫工作站隔絕了礦塵及多種有害氣體，避免瞬間攝入大量危害物的傷害，防塵壓風(fēng)降溫工作站也是一個冷氣室，在惡劣環(huán)境中提供了一個臨時安全場所。該工作站簡便并且可移動，易拆裝，取材方便，經(jīng)濟實用。最大限度地提高勞動效率，比目前正在使用的煤礦井下防塵、煤礦工作面降溫技術(shù)及設(shè)備成本低，而且實用性強，經(jīng)礦井綜掘工作面現(xiàn)場試用，效果很好，經(jīng)濟和社會效益明顯，是一項值得推廣的煤礦安全防護技術(shù)。