矿井热害及防治技术培训

矿井热害及防治技术培训CONTENTS目录01矿井热害概述02矿井热害成因分析03热害评价指标与标准04通风降温技术CONTENTS目录05制冷降温技术06热源控制与隔离技术07热能回收利用技术08个体防护与健康管理CONTENTS目录09监测预警与智能调控01矿井热害概述矿井热害的定义与危害矿井热害的定义矿井热害是指矿井内环境气温超出人体正常热平衡承受范围，导致劳动效率下降、健康损害及安全事故的现象。国际通行将温度、湿度和风速作为核心评价指标。热害的核心评价指标与安全标准《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2020）规定：人员连续作业场所的湿球温度不高于27℃。我国《煤矿安全规程》规定，工作面环境温度超过26℃必须采取措施，超过30℃则必须停产。对矿工健康的直接危害高温环境导致矿工体温调节障碍，引发中暑、脱水、热衰竭等症状，严重时可危及生命。据南非金矿统计，1956～1961年，在湿球温度32.8～33.8℃下工作的工人，千人中暑死亡率为0.57。长期暴露还可能引发心血管、呼吸系统等慢性疾病。对生产效率与安全的影响高温环境使矿工疲劳、注意力不集中，导致劳动效率显著降低，操作失误增加，易引发安全事故。同时，高温会加速机电设备老化，影响设备正常运行，增加维护成本和故障率，甚至可能诱发瓦斯突出、围岩变形等次生灾害。国内外热害治理现状国际热害治理技术进展南非作为深井热害治理先行者，其罗宾孙金矿采用制冷能力达6.1×10⁵kcal/h的大型制冷系统，应对2700米开采深度、41.1℃岩石温度的极端环境。德国则以水冷技术为代表，将中央空调原理应用于井下，通过水循环系统输送冷凝热至地面冷却。国内热害治理技术突破中国在通风优化方面广泛应用W型通风系统，显著降低回采工作面气温；2025年，中国化学工程第三建设有限公司在安徽张集煤矿实施全国首例跨临界CO₂制冷与热能回收示范项目，实现"井下制冷、地面用热"协同模式。技术发展趋势与挑战当前技术呈现地面与井下结合的多元模式，如热源隔离、移动式空气冷却装置等。未来需应对开采深度增加导致的设备功率与井下空间有限的矛盾，通过新材料、模块化设计及智能化技术提升设备换热效率与适应性。热害治理技术发展历程0120世纪中期：基础探索阶段20世纪中期，南非、日本等国率先研发通风优化与制冷技术。南非金矿应用大型制冷系统，中国开发出移动式空气冷却装置，为早期热害治理奠定基础。0220世纪后期：技术多元化阶段随着开采深度增加，降温技术逐步形成地面与井下结合的多元模式。W型通风系统、热源隔离技术得到广泛应用，提升了热害治理的针对性和有效性。0321世纪初：综合利用阶段21世纪以来，结合热害治理与地热资源利用的综合系统逐渐推广。缓冲发电装置和热泵技术实现降温与能源回收双重目标，推动热害治理向资源化方向发展。042025年及以后：绿色创新阶段2025年，中国化学工程第三建设有限公司在安徽省淮南市凤台县张集煤矿实施全国首例跨临界CO₂制冷技术与煤矿热能回收利用示范项目，实现制冷与热能回收的协同模式，为煤矿行业绿色转型提供创新解决方案。02矿井热害成因分析地热来源与地温梯度地热的主要来源

地热主要源于地球内部放射性元素（铀、钍、钾）衰变产生的热量，占总热量的90%以上，通过传导和对流传递至地表。地温梯度的定义与特征

地温梯度是指恒温带以下垂深每增加100米的岩温增量，各地区不同，如抚顺矿区约为3.3℃/100m，吉林石咀子铜矿区约为2℃/100m。深部矿井地温现状

联邦德国鲁尔煤田采深1000～1200m处岩温已达50～60℃；我国部分深部矿井地热梯度普遍超过3℃/100m，地温异常值可达80℃以上。地热异常区的形成

当地下水通过断层、裂隙与地层深部热源发生联系时，可形成局部地热异常区，如中国平顶山八矿-273m东石门断层出水水温为37℃，日本常磐煤矿涌水温度高达75℃。机电设备散热特性散热机理与热转化效率机电设备运行时，全部无用功及部分有用功转化为热能，综合机械化采煤工作面设备功率常超过1000kW，截煤机械约80%能耗转化为热，可使工作面气温显著上升。运输作业的热释放规律下行运输时，所耗电能和势能变化量全部转化为热；上行运输时，部分电能转化为势能，剩余均转化为热，加剧井下热环境负担。高功率设备的局部热影响大型机电设备集中区域散热强度大，是机械化矿井的重要热源，其放热量与设备功率、运行时长正相关，易形成局部高温区，影响作业环境及设备自身可靠性。矿物氧化与热水活动影响

矿物氧化放热机理煤炭或硫化矿石与氧气接触发生氧化反应释放热量，部分高温工作面单位氧化放热量可达53.7kcal/(m·h)，占工作面风流带出热量的20%以上。

氧化热对作业环境的影响煤体裂隙网络结构导致氧化不均匀，局部区域温升速率可达2℃/h，易形成高温点，加速煤炭自燃风险，威胁工作面安全。

地下热水活动特征地下水通过断层、裂隙与深部热源接触形成地热异常区，如中国平顶山八矿-273m东石门断层出水水温37℃，日本常磐煤矿涌水温度高达75℃。

热水型热害的危害热水型高温矿井中，涌出的热水大量放热并增加空气湿度，加剧人体热应激，同时热水与岩体耦合传热系数达2.5-4.0W/(m·K)，显著提升井下环境温度。其他热源因素分析

入风气温过高入风气温过高是小型浅井和大型深井建井时期夏季高温的主要原因。中国南方大片地区七月平均最高气温超过33℃，有时高达40℃以上。

煤炭或硫化矿石氧化放热煤炭或硫化矿石氧化放热是采掘工作面高温的一个原因。有时这种放热量可占工作面风流带出热量的20%以上。中国向山硫铁矿分层崩落法采矿的工作面，单位氧化放热量约16kcal/(m·h)，个别高温工作面达53.7kcal/(m·h)。

人体散热人体散热是矿井热害的热源之一，其影响程度因具体条件而异，一般对矿井气温影响不大，但在人员密集区域会产生叠加效应。

爆破与生产用水放热井下采掘爆破会产生大量热量，通常将爆破时间与井下人员工作时间错开以减少影响；生产用水等也会释放一定热量，对矿井温度有一定影响。03热害评价指标与标准温度湿度风速核心指标

温度指标：湿球温度上限27℃《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2020）规定，人员连续作业场所的湿球温度不高于27℃。高温环境会导致矿工体温调节障碍，引发中暑等健康问题。

湿度指标：80%-90%高湿加剧热害矿井井巷壁面散湿、矿井水蒸发使井下相对湿度多为80%-90%。高湿环境会阻碍人体汗液蒸发散热，加重高温对矿工的危害。

风速指标：不低于0.25m/s保障散热为改善人体散热条件，采掘工作面人员相对集中的高温地点需提高风速。《金属非金属矿山安全规程》要求井下作业场所风速不低于0.25m/s。国内外安全规程要求

01中国《金属非金属矿山安全规程》规定《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2020）明确：人员连续作业场所的湿球温度不高于27℃。

02中国《煤矿安全规程》规定工作面环境温度超过26摄氏度必须采取措施，超过30摄氏度则必须停产。

03国际通行核心评价指标国际上普遍将温度、湿度和风速作为矿井热害评价的核心指标，综合评估作业环境的热舒适性与安全性。热害等级划分标准

国际通用核心评价指标国际通行将温度、湿度和风速作为矿井热害核心评价指标，综合反映井下环境对人体热平衡的影响。

中国行业安全规程标准《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2020）规定：人员连续作业场所的湿球温度不高于27℃。

基于湿球温度的热害等级划分据相关研究，湿球温度32.8～33.8℃下工作的工人，千人中暑死亡率为0.57；我国《煤矿安全规程》规定工作面环境温度超过26℃必须采取措施，超过30℃则必须停产。04通风降温技术通风系统优化设计

通风系统设计原则通风系统设计需遵循安全第一、有效通风、节能环保、可扩展性原则，确保新鲜空气输送至工作面，及时排出有害气体与热量，降低能耗并适应矿井未来发展需求。

风量与风速优化通过加大风量、提高风速增强散热效果，如回采工作面采用下行通风或W型通风系统，在《煤矿安全规程》允许条件下，增加局部地区风速至0.25m/s以上，改善人体散热条件。

风路与通风方式改进优化通风路径以减少风阻和风机功耗，缩短通风线路；发热量大的机电硐室实行独立通风，避免热量扩散至采掘工作面，确保风流合理分配。

通风设备选型与布局根据矿井规模和热害程度选择轴流、离心或混流风机，合理布置风机和风道。例如在采掘工作面人员集中高温地点，使用引射器或小型局扇吹风，增强局部通风降温效果。W型通风系统应用W型通风系统结构特点采用上下平巷进风、中间巷道回风的布置形式，通过双进风巷与单回风巷组合，缩短通风线路并优化风流分配，增强工作面散热效率。降温原理与核心优势通过增加工作面风量（最高可达常规系统1.5倍）和提高局部风速（0.25-1.5m/s），强化对流换热，降低工作面气温，中国《煤矿安全规程》推荐用于高温矿井回采工作面。工程应用案例国内某深井煤矿应用W型通风系统后，工作面湿球温度平均降低3-4℃，达到《金属非金属矿山安全规程》规定的27℃限值以下，劳动效率提升20%以上。适用条件与局限性适用于高瓦斯、高地温的长壁工作面，需配套独立通风的机电硐室；当热害超过通风降温能力（如地温梯度＞3℃/100m）时，需与制冷降温技术联合使用。局部通风强化措施优化通风系统布局采用W型通风系统，上下平巷进风、中间巷道回风，缩短通风线路，显著降低工作面气温；发热量大的机电硐室实行独立通风，避免热量扩散至采掘区域。局部引射器与小型局扇应用在采掘工作面人员集中的高温地点，使用各式引射器或小型局扇吹风，增加局部风速至0.25m/s以上，强化人体对流散热，改善作业环境舒适度。移动式空气冷却装置配置配置矿用移动式空气冷却设备（如武汉冷冻机厂产品，制冷量60Mcal/h，功率22kW），与局扇配套使用，随采掘工作面推进灵活移动，直接冷却局部风流。局部风速提升与风量调节在《煤矿安全规程》允许条件下，通过调整风窗、风障等设施，提高作业人员集中区域局部风速，确保风量满足降温需求，稀释并带走热源释放的热量。05制冷降温技术固定式制冷系统配置

地面集中式制冷系统制冷与冷却系统均设在地面，冷却总进风流。施工、维修和冷却水（用来冷却冷凝器中的致冷剂）处理都比较方便，但冷空气往井下输送途中吸收热量，降低冷却效果。

地面-井下联合制冷系统制冷系统设在地面，冷却系统设在井下。投资较大，但冷却水易于处理，冷却效果好，可用优质绝热材料防止冷水在输送过程中吸收热量，目前广泛采用。

井下集中式制冷系统制冷和冷却系统均设在井下，要求妥善解决冷却水的循环处理问题。适用于深部矿井，可减少冷量在输送过程中的损失。移动式制冷设备应用设备核心特点将制冷系统与冷却系统集成一体，结构紧凑且具备移动性，可随采掘工作面推进灵活迁移，适配井下狭小作业空间。适用场景主要用于采掘工作面等局部高温地点，尤其适用于作业地点分散、人员较少的高温矿井，作为集中降温系统的补充方案。国内应用案例中国武汉冷冻机厂制造的矿用移动式空气冷却设备，与局扇配套使用，制冷量可达60Mcal/h，功率22kW，能有效将冷却空气输送至工作面。运行优势安装运输便捷，可快速部署于需降温区域；针对局部高温精准降温，能耗相对较低，能灵活适应井下采掘动态变化的作业环境。跨临界CO₂制冷技术创新

技术原理与核心优势跨临界CO₂制冷技术利用液态CO₂在超临界状态下的热力学特性实现制冷，具有环保性好（ODP=0，GWP低）、制冷效率高的特点，尤其适用于矿井高温环境。

国内首例示范项目实践2025年，中国化学工程第三建设有限公司在安徽淮南张集煤矿实施全国首例跨临界CO₂制冷与热能回收利用示范项目，实现“井下降温”与“地面用热”协同。

能源回收与绿色转型价值该技术通过热泵系统回收矿井余热，可用于井口防冻、洗浴供热等，实现能源梯级利用。如张双楼煤矿应用类似技术替代燃煤锅炉，年节约燃煤约1.5万吨。

井下应用适应性设计系统采用模块化设计，可根据井下空间灵活组装，同时具备防爆、耐高湿特性，解决传统制冷设备体积大、散热难的问题，如华能庆阳新庄煤矿应用该技术将局部空气从29.1℃降至17.5℃。06热源控制与隔离技术围岩隔热材料应用

隔热材料核心作用通过在巷道壁面覆盖或喷涂隔热材料，可有效阻隔围岩向井下空气的热量传递，减少岩壁放热量，是矿井热害防治中减少热源放热量的关键技术措施之一。

常用隔热材料类型目前矿井中常用的围岩隔热材料包括隔热板、隔热涂料和隔热布等，这些材料需具备防火、防潮、隔气、无毒等特性，以适应井下特殊环境。

材料性能要求用于矿井的隔热材料应具有较低的导热系数，良好的耐高温性能和机械强度，同时还需考虑施工方便性和成本效益，确保在井下复杂条件下长期有效。

施工应用方式实际应用中，可采用直接覆盖巷壁、喷涂施工等方式，将隔热材料应用于高温巷道及机电硐室周边，形成有效的热屏障，降低围岩散热对作业环境的影响。机电硐室独立通风设计

独立通风系统设置原则机电硐室需采用独立通风系统，避免将设备散热带入采掘工作面，确保风流不与其他作业区域串联。

通风路径优化设计缩短通风线路，减少风阻，优先采用并联风路，确保硐室风量充足，满足设备散热与人员呼吸需求。

局部降温强化措施在硐室人员集中区域或高热设备附近，增设引射器或小型局扇，提高局部风速至1.5-2.0m/s，增强散热效果。

设备布局与通风匹配根据设备功率与散热特性，合理布置设备位置，保证通风断面均匀，大型设备与风流向平行排列，减少涡流区。热水超前疏排技术技术原理与核心目标热水超前疏排技术通过预先探测并疏导井下高温热水，减少其在采掘工作面的热量释放，从源头控制热水型高温矿井的热害。通过降低热水与巷道空气的热交换，可有效降低作业面环境温度。主要实施方法采用超前钻探技术查明热水来源及分布，设置专用疏排水巷道或钻孔，将高温热水直接引至回风井巷或地面处理。例如对热水型高温矿井采用超前疏干排水措施，用隔热材料覆盖或喷涂巷壁减少岩壁放热量。关键技术要点需对热水进行水质、水温监测，选择耐腐蚀、隔热的管材，确保疏排系统密闭性以减少沿途散热。同时，对疏排后的热水可考虑地面热能回收利用，实现变废为宝。应用案例与效果中国平顶山八矿-273m东石门断层出水水温达37℃，通过超前疏排及隔热处理，有效控制了热水对工作面温度的影响。该技术在减少矿井总热源放热量方面效果显著，尤其适用于地下热水活动形成的局部地热异常区。07热能回收利用技术矿井余热回收系统构建

余热回收技术路径采用热泵技术实现“井下制冷-地面用热”协同，如2025年张集煤矿跨临界CO₂制冷项目，通过缓冲发电装置和热泵技术实现降温与能源回收双重目标。

系统核心组件设计包含低温热源采集模块（如矿井涌水、回风）、换热装置（壳管式换热器）、能量提升系统（压缩机/热泵机组）及热用户管网，需满足井下防爆、防腐要求。

典型应用场景张双楼煤矿利用余热回收系统替代燃煤锅炉，年节约燃煤1.5万吨；华能庆阳新庄煤矿通过热泵系统回收机电设备与围岩余热，用于井口防冻及洗浴供热。

技术经济优势相比传统降温技术，余热回收系统可降低能耗30%-50%，同时减少碳排放。中国化学三化建示范项目显示，其投资回收期约4-6年，运行费用降低25%以上。张集煤矿示范项目案例

项目概况与技术突破2025年，中国化学工程第三建设有限公司在安徽省淮南市凤台县张集煤矿实施全国首例跨临界CO₂制冷技术与煤矿热能回收利用示范项目，实现制冷与热能回收的协同创新模式。

技术原理与系统构成该技术利用液态CO₂进行制冷，有效降低工作面温度，同时与矿井余热回收系统结合，将井下多余热量回收并用于地面供暖等场景，达成“井下制冷、地面用热”的能源梯级利用目标。

项目成效与行业价值项目不仅显著改善了井下作业环境，保障矿工安全健康，还通过余热回收实现节能降耗，减少环境污染，为煤矿行业绿色转型与深部开采热害治理提供了创新解决方案和示范经验。热害资源化利用前景

能源回收与绿色转型矿井热害治理与地热资源利用的综合系统逐渐推广，缓冲发电装置和热泵技术可实现降温与能源回收双重目标，为煤矿行业绿色转型提供创新解决方案。

供暖与工业用热热害资源化利用技术可将热能用于井口防冻、洗浴和供热等场景，如徐州市张双楼煤矿利用该系统替代燃煤锅炉，每年可节约燃煤约1.5万吨。

技术创新与应用拓展2025年，中国化学工程第三建设有限公司在安徽张集煤矿实施全国首例跨临界CO₂制冷技术与煤矿热能回收利用示范项目，实现制冷与热能回收协同，为行业提供范例。08个体防护与健康管理冷却防护装备研发

个体冷却防护装备的定位个体冷却防护装备是矿井热害防治中，针对分散作业场景的重要补充方案，为无法集中降温区域的矿工提供局部热防护。

典型个体冷却装备类型主要包括冷却头盔、冷却工作服等，通过内置冷却系统或相变材料，降低矿工头部或体表温度，改善人体散热条件。

国内移动式制冷装备应用中国武汉冷冻机厂制造的矿用移动式空气冷却设备，制冷量可达60Mcal/h，功率22kW，可与局扇配套使用，随采掘工作面推进移动，直接冷却局部空气。

装备研发趋势与方向未来研发将注重提升装备的便携性、续航能力和制冷效率，结合智能温控技术，实现个性化、高效化的个体热防护，进一步保障分散作业矿工的健康与安全。高温作业健康监护措施作业人员健康监测定期对矿工进行体温、心率等生理指标监测，及时发现异常情况并采取防护处理。对高温作业人员进行岗前、岗中及离岗健康体检，重点关注心血管、呼吸系统等功能。防暑降温用品保障为矿工配备透气、吸湿、散热的防暑服、降温头盔等个人防护装备，提供含盐清凉饮料等防暑饮品，确保高温环境下作业人员的基本防护需求。作业时间与休息调整根据井下温度和湿度变化，合理调整工作时间，避开高温时段作业，增加休息频次和时长。采用轮岗作业方式，减少个体在高温环境中的暴露时间。防暑知识培训与应急演练定期开展防暑降温知识培训，教育矿工掌握热害早期症状识别、中暑急救等技能。组织应急演练，提高矿工在热害事故中的自救互救能力，确保能快速应对突发情况。防暑降温培训与应急处置

高温作业健康风险识别培训培训内容应包括高温环境对人体生理影响，如体温升高、心率加快、脱水等机制，以及热痉挛、热衰竭、热射病的早期症状识别，如头晕、恶心、肌肉痉挛等。防暑降温措施操作培训针对通风系统使用、个体防护装备（如冷却背心、降温头盔）佩戴、防暑饮品（含电解质饮料）正确饮用方法等进行实操培训，确保矿工掌握降温设备的日常检查与简单故障排除。热害应急处置流程演练制定高温中暑应急响应预案，明确报警程序、现场急救步骤（如迅速移至阴凉处、物理降温、补充水分）、医疗救援衔接机制。定期