东荣二矿井下雾气成因分析与治理技术

东荣二矿井下雾气成因分析与治理技术CONTENTS目录01矿井雾气问题概述02雾气出现规律与特征03雾气成因影响因素分析04现场气象参数测定CONTENTS目录05除雾技术原理与应用06巷道除雾风门装置设计07综合治理措施与效果01矿井雾气问题概述井下雾气的危害与影响威胁井下运输与行人安全雾气导致巷道能见度显著降低，东荣二矿夏季雾气严重时能见度不足2m，乌兰木伦煤矿四盘区辅运上山能见度仅5米，易引发运输事故和人员伤亡。影响电气设备正常运行雾气形成的饱和湿空气及凝结水滴，会对井下中央及采区变电所高压开关柜的正常供电、大巷架线机车运行造成不良影响，增加设备故障风险。降低工作环境舒适度与效率雾气弥漫环境影响作业人员视野和心情，导致劳动效率下降，同时高湿度环境可能加重人体不适，对长期井下作业人员健康产生潜在危害。干扰无轨设备安全运行在人员往来频繁的矿井斜坡道等区域，低能见度下无轨设备运行易发生碰撞事故，威胁设备操作人员及周边人员安全，影响矿井正常生产调度。国内外矿井雾气案例分析

国外矿井雾气案例芬兰Pyhasalmi矿、Louhi矿、Orivesi矿均出现矿井起雾现象，雾气成因与矿井内温湿度变化、粉尘浓度以及柴油设备尾气等因素相关。

国内矿井雾气案例——东荣二矿东荣二矿开拓水平标高-500m，中一上采区2条暗绞车道、主要入风石门在夏季雾气严重，能见度常不足2m，起雾点位于进风大巷主、辅绞车道分岔点以上约20m处，至-325m标高高一工作面入风顺槽变电站止雾气弥漫。

国内矿井雾气案例——乌兰木伦煤矿乌兰木伦煤矿四盘区辅运上山为上行风，夏季雾气最大时能见度仅5米且煤壁挂水挂汗，与其平行的北翼回风上山巷道由上行风改为下行风后，雾气显著减少。

国内矿井雾气案例——其他煤矿我国新庄煤矿、高庄煤矿、酸刺沟煤矿等矿井同样存在矿井起雾问题，起雾地点雾气呈乳白色，无色无味，各矿井均未出现中毒现象。东荣二矿雾气问题现状

雾气发生区域中一上采区2条暗绞车道、主要入风石门等运输行人频繁的主要生产巷道。

雾气严重程度夏季雾气较大，能见度很低，严重时不足2m，煤壁挂水挂汗。

对生产的影响影响视野和心情，劳动效率下降，干扰行人与运输安全，形成潜在事故隐患。02雾气出现规律与特征季节变化对雾气的影响

夏季雾气现象东荣二矿中一上采区2条暗绞车道、主要入风石门夏季雾气较大，能见度严重时不足2m，煤壁挂水挂汗。

秋季雾气现象东荣二矿中一上采区相关巷道秋季雾气较夏季次之。

冬季雾气现象东荣二矿中一上采区相关巷道冬季雾气较小甚至没有。

季节变化与温度关系夏季地面空气温度高，进入井下低温潮湿巷道时，空气中水蒸气分压力大、绝对湿度高，水分易析出形成雾气；冬季则相反。巷道高度与雾气分布关系

进风大巷无雾现象东荣二矿进风大巷内未出现雾气，空气流通顺畅，湿度处于不饱和状态，未达到雾气形成条件。

起雾点高度特征起雾点位于进风大巷主、辅绞车道分岔点以上约20m处，表明巷道高度变化是雾气形成的重要空间标志。

雾气垂直分布范围雾气从分岔点以上20m处开始，持续至-325m标高的高一工作面入风顺槽中变电站止，垂直高度范围内雾气弥漫。风流温度与雾气消散规律

温度升高对雾气消散的直接影响东荣二矿-325m标高高一工作面入风顺槽变电站处，因变电站和泵站设备运行产生较高温度，该区域雾气明显减少，变电站后20m雾气完全消失，表明高温环境可有效促进雾气中水滴蒸发，降低空气湿度。

风流温度变化与雾气再生成的关联风流经过高温工作面和回风巷后，进入回风上山时因温度下降，空气饱和能力降低，多余水汽再次凝结形成雾气，呈现“升温消散-降温再生”的循环规律。

入回风流温差对雾气浓度的影响乌兰木伦煤矿实测数据显示，当巷道入回风流两端气体温差较大时，雾气浓度显著增加；温差较小时，雾气浓度降低，揭示风流沿途吸热降温过程是雾气生成的关键驱动因素。风门状态对雾气的影响风门开启状态与雾气关联现象矿井进风大巷与中一上采区辅助绞车道（回风上山）之间的二道风门，若同时打开，回风上山巷道内的雾气立即增大。风门对风流交换的调控作用风门作为井下风流控制的关键设施，其关闭状态可有效阻隔不同区域风流的直接交换，减少因风流混合导致的温湿度变化，从而抑制雾气生成；开启状态则破坏这种阻隔，加剧风流扰动。风门管理对雾气防控的意义合理控制风门开启状态是矿井雾气治理的重要管理措施之一，通过规范风门使用，可避免因风流异常交换引发的雾气加剧问题，保障巷道能见度和通行安全。03雾气成因影响因素分析空气温湿度变化机理01温度变化对空气饱和能力的影响空气中水蒸气接近饱和状态时，若温度降低，空气饱和能力下降。当实际含湿量超过饱和极限，多余水分凝结成细小水滴形成雾。夏季地面高温高湿空气进入井下低温巷道，温度骤降导致水汽大量析出。02湿度与雾气形成的临界条件当巷道内相对湿度达到95%以上且存在温度波动时，易引发雾气。东荣二矿中一上采区巷道实测显示，高湿空气流经低温区段时，饱和能力持续下降，导致水分不断析出形成雾气。03风流温度差的驱动作用巷道入回风流两端温差较大时，雾气现象加剧。如乌兰木伦煤矿四盘区辅运上山因上行风导致风流沿途吸热降温，温差增大促使水汽凝结，能见度最低仅5米。04围岩与风流的热交换效应东荣二矿-500m水平围岩温度约19℃，低于夏季入风温度，风流经热交换后温度降低。当风流温度降至露点以下，水汽在巷道壁面及空气中凝结，形成乳白色雾状环境。围岩温度与传热特性东荣二矿地温基本参数

根据东荣二矿精查地质报告，该矿区恒温带深度为20m，恒温带温度为＋5.6℃，地温梯度为2.8℃/hm，地温率35.7m/℃。-500m平均地温计算值为19.0℃，与-500m南翼岩巷掘进工作面测温孔实际测定的18.8～19.0℃基本相符。巷道沿程岩壁温度变化规律

现场观测显示，从北翼辅运巷至四盘区辅运上山沿途围岩温度逐渐降低，岩壁温度依次下降。风流在流动过程中与围岩发生热交换，持续散热导致风流温度降低，饱和能力下降，促使水分析出形成雾气。风流与围岩的传热对雾气形成的影响

夏季地面高温高湿空气进入井下后，流经低温巷道时与围岩发生热量交换，空气温度逐渐降低。当空气温度降至露点以下，其容纳水蒸气的能力减弱，多余水蒸气凝结成细小水滴，形成巷道雾气。此过程在巷道高差大、长度长的区域更为显著。大气压力变化影响

压力变化对空气吸湿能力的影响地面空气进入矿井时，若不考虑热交换等因素，高差增加使静压加大，风流被压缩增温，吸湿能力增加；当巷道压力突然降低，空气绝热膨胀，温度下降，易导致水分析出形成雾气。

矿井压力波动与雾气形成的关联压力变化会改变空气饱和能力，当压力降低导致温度下降时，空气中水蒸气容纳量减少，多余水分凝结成雾滴，尤其在巷道断面变化或通风系统调整时，压力波动可能加剧雾气现象。矿井大气成分分析

主要气体组成矿井大气主要由氮气、氧气和二氧化碳组成，其中氧气浓度需维持在20%以上，采掘面二氧化碳浓度不得超过0.5%。

有害气体来源有害气体包括一氧化碳、甲烷、二氧化硫、硫化氢及氧化氮等，主要来源于煤岩氧化、爆破作业、有机物分解及煤岩层涌出。

东荣二矿雾气成分特性东荣二矿现场气体分析表明，雾气成分与正常空气接近，无有毒有害气体及特殊成分，在灯光下呈乳白色。

气体分析方法常用直接取样法（注射器、塑料袋等）、富集取样法（溶液吸收）和远距离自动取样法，便携式微型气相色谱仪可用于应急监测氧气、氮气、甲烷等气体。04现场气象参数测定测定方案与仪器设备

01测定方案设计原则基于东荣二矿雾气季节性特征，测定方案重点覆盖夏、秋两季雾气高发期，针对中一上采区暗绞车道、主要入风石门等典型起雾巷道，系统采集气象参数与气体成分数据。

02关键参数测定内容测定指标包括空气温度、相对湿度、大气压力及风流速度，同步记录巷道标高、风流方向等环境参数，重点分析起雾点与变电站等温度异常区域的参数差异。

03气体成分分析方法采用直接取样法采集雾气样本，通过气相色谱仪分析组分，结果显示雾气成分与正常空气接近，无有毒有害气体，灯光下呈乳白色，排除化学污染成因。

04主要仪器设备配置配备温湿度计（精度±0.5℃/±5%RH）、气压计、便携式气体分析仪及风流测速仪，确保数据采集精度满足成因分析需求，为后续治理措施制定提供科学依据。夏秋季温度湿度数据夏季温度湿度特征夏季地面空气温度较高、绝对湿度大，进入井下低温巷道后，温度降低导致饱和能力下降，多余水分析出形成雾气，东荣二矿夏季中一上采区暗绞车道能见度严重时不足2m。秋季温度湿度变化秋季雾气较夏季次之，随气温逐渐降低，地面空气进入井下后温湿度变化幅度减小，雾气生成量相应减少，但仍对巷道能见度产生一定影响。关键监测数据结论夏秋季井下雾气出现地点相对湿度可达95%-100%，风流温度沿程降低，当实际含湿量超过饱和极限时，水汽凝结形成乳白色雾气，成分与正常空气接近且无有毒有害气体。气压与能见度关联分析气压变化对雾气形成的作用机制地面空气进入矿井时，若不考虑热交换等因素影响，由于高差增加静压加大，气压增加使风流被压缩增温，吸湿能力提升；当巷道压力突然降低，空气绝热膨胀导致温度下降，空气饱和能力降低，多余水分析出形成雾气，进而降低能见度。气压与能见度的负相关性表现在东荣二矿、乌兰木伦矿等矿井中，当巷道内气压降低、温度下降时，雾气浓度显著增加，如乌兰木伦矿四盘区辅运上山在夏季气压变化导致能见度最低仅5米；而气压相对稳定区域，雾气较少，能见度保持较高水平。气压调控在雾气治理中的应用潜力通过优化通风系统，如调整风流方向（将上行风改为下行风）可改变气压分布，减少因气压骤变导致的雾气生成。例如乌兰木伦矿北翼回风上山改下行风后，雾气明显减小，间接证明气压调控对提升能见度的积极作用。05除雾技术原理与应用工业除雾技术对比

折流板除雾器结构简单，制造成本低，对中、大尺寸雾滴的捕获效率较高，是目前应用最为广泛的除雾器类型之一。

丝网除雾器通常由丝网、丝网格栅组成，具有较大的比表面积，可捕获较小雾滴，但易堵塞，维护成本相对较高。

旋流板除雾器通过使气流旋转产生离心力分离雾滴，除雾效率较高，但阻力较大，能耗相对较高，适用于特定工况。

静电除雾器利用高压电场使雾滴荷电后沉降分离，对微小雾滴有较好的去除效果，但设备复杂，投资和运行成本较高，且需考虑防爆等安全要求。折流板除雾器工作原理

惯性碰撞分离机制含雾气流流经折流板时，气流方向突然改变，雾粒因惯性偏离气流轨迹，撞击在折流板表面而被捕集。不同粒径雾粒惯性差异显著，中、大尺寸雾滴捕获效率更高。

V形折流板结构作用折流板片横截面为V形，厚度0.8～1.2mm，宽度180～220mm，相邻板间距25～40mm，倾角60°垂直安装。该结构可增强气流扰动，延长雾粒运动路径，提升碰撞概率。

液滴凝结与排放流程雾粒撞击板片后凝结成水膜，在重力作用下沿垂直安装的板片向下流动，落入下方引流渠。引流渠以中间高两侧低的坡度设计，将凝结水导入排水渠排出，防止巷道积水。

风流流动协同设计折流板垂直布置与巷道水平风流方向配合，确保气流均匀通过板片间隙，同时避免凝结水滴被气流二次夹带。不锈钢材质的板片连接杆与固定卡条保证结构稳定性与耐腐蚀性。V形折流板结构参数设计折流板片横截面形状折流板片横截面为V形，该结构在综合除雾效率与通风阻力等因素方面可行性更强，在风速为5m/s时除雾效率可达90％以上，可有效提升巷道内能见度。折流板厚度与宽度折流板厚度设计为0.8～1.2mm，宽度为180～220mm，此参数范围兼顾了结构强度与除雾效果需求。相邻折流板间距与板片倾角相邻两块折流板之间的距离设定为25mm～40mm，板片倾角为60°，该间距和倾角设计有利于雾粒在惯性作用下撞击折流板实现分离，同时保障气流顺畅通过。折流板片安装方式折流板片垂直安装，巷道内风流水平流动，这种安装方式方便凝结水滴在重力作用下向下流动，便于后续收集排出。除雾效率与通风阻力平衡不同折流板结构性能对比梯形折流板压降最低，通风阻力最小，但除雾效率最低；带钩梯形折流板除雾效率最高，但压降值过高导致通风阻力过大，增加井下通风成本。V形折流板的综合优势综合除雾效率与通风阻力等因素，V形除雾风门可行性更强，在风速为5m/s时除雾效率可达90％以上，基本达到除雾效果，可有效提升巷道内能见度。矿井应用的关键考量在井工矿山巷道除雾方案选择中，需平衡除雾效果与通风成本，V形折流板结构在保证较高除雾效率的同时，能将通风阻力控制在合理范围，符合井下安全生产需求。06巷道除雾风门装置设计装置整体结构组成巷道与风门墙体巷道内设有风门墙体，风门墙体内设置门框，门框内安装两道风门门扇，构成除雾装置的基础框架。风门门扇结构由除雾门板和门板框通过固定卡条焊接而成，固定卡条为四块钢板焊接结构，固定于除雾门板四周；门板框外侧上下各设门轴，分别与门框内及地面镶嵌的轴承吻合，实现门扇灵活转动。除雾门板构成由板片连接杆横向连接的折流板片平行排列组成，折流板片横截面为V形，垂直安装以利凝结水滴向下流动，巷道内风流水平流经折流板片实现除雾。排水系统配置风门门扇正下方开设与门扇平行的引流渠，引流渠呈中间高两侧低的坡度设计，截面优选矩形；靠近巷道两帮的地面设置排水渠，凝结水滴经引流渠汇入排水渠后排出。不锈钢构件与防腐设计

核心构件材质选择门板框、折流板片、固定卡条和板片连接杆均采用不锈钢材质，具备优异的耐腐蚀性和机械强度，适应井下潮湿多水汽环境。

折流板片结构参数折流板厚度为0.8～1.2mm，宽度180～220mm，相邻板间距25～40mm，板片倾角60°，垂直安装设计确保凝结水滴受重力自然下落。

焊接工艺与结构稳定性固定卡条由四块钢板焊接而成，通过焊接工艺将除雾门板与门板框牢固连接，保证风流冲击下的结构稳定性和使用寿命。引流排水系统设计

引流渠结构与布局引流渠开设在风门门扇正下方，与门扇平行，截面优选矩形，具有中间高两侧低的坡度走向，便于凝结水滴向两侧流动。

排水渠连接与功能排水渠开设在靠近巷道两帮的地面，凝结水滴通过引流渠汇集后流入排水渠，最终排出巷道，防止地面积水。

与除雾门板的协同设计折流板片垂直安装，凝结水膜在重力作用下垂直下落至下方引流渠，实现除雾与排水的无缝衔接，提升系统除雾效率。安全与交通便利性保障快速通行设计风门门扇采用门轴与轴承配合结构，行人或车辆通过时可快速打开，不阻碍正常交通，确保井下运输和人员往来顺畅。防爆阻燃材质门板框、折流板片等关键部件均采用不锈钢材质，具备良好的防爆性和阻燃性，符合井下安全使用标准，保障作业环境安全。能见度提升效果在风速5m/s时除雾效率可达90%以上，有效提升巷道能见度，减少因雾气导致的运输事故和人员伤亡隐患，保障矿井安全生产。排水防积水设计通过引流渠和排水渠及时排除凝结水滴，防止巷道地面积水，避免人员滑倒和设备受潮损坏，进一步提升井下作业安全性。07综合治理措施与效果通风系统优化方案

风流方向调整策略针对倾斜巷道雾气问题，可将上行风巷道调整为下行风，减少风流沿途吸热降温导致的水汽凝结。如乌兰木伦煤矿北翼回风上山改下行风后，雾气显著减少。

进风温度预处理措施在进风井口安装空调系统，将地面高温空气预冷至井下日常温度（如东荣二矿-500m水平原岩温度