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煤矿异温区科普
发布时间：2025-09-04 来源：地大华睿阅读: 0
/ 煤矿异温区科普：精准控温防风险，系统监测筑防线 /
异温区（温度异常区域）是煤矿安全生产中典型的“隐性风险点”——井工煤矿井下因煤自燃、地热形成的高温区，北方露天矿冬季因严寒形成的低温区，若管控不当，轻则导致设备故障、生产中断，重则引发火灾、冻融坍塌等重大事故。据国家矿山安全监察局数据，近五年全国煤矿因异温区管理疏漏引发的事故中，火灾占比 23%、冻融相关事故占比 18%。今天，我将结合《煤矿安全规程》《煤矿安全风险预控管理体系规范》《煤矿地质工作细则》等核心标准，从“风险识别-系统监测-精准防控”三个维度，重新解读煤矿异温区的安全管理要点，尤其聚焦温度监测系统的差异化设计与落地应用。
1
煤矿异温区并非单一类型的温度异常区域，而是根据温度偏离范围、形成场景分为“高温异温区”和“低温异温区”，两类区域的风险本质、影响范围差异显著，需按《煤矿安全规程》要求分类管控。
1.1
（一）高温异温区：煤自燃与设备过热的“风险源”
高温异温区指温度持续超过 30℃的井下区域（机电硐室超 34℃），多集中在井工煤矿采空区、煤巷掘进工作面、深部机电硐室，核心风险指向“火灾”，其形成与危害需结合地质条件和开采活动综合判断：
1.核心成因：
◦煤自燃主导型：采空区遗煤（厚度＞0.5m）与空气接触发生氧化反应，释放热量（Ⅰ类容易自燃煤层初期升温速率可达 1℃/天），若密闭漏风、热量无法散出，温度会逐步攀升至 60℃以上（自然发火临界值），如 2023 年山西某矿采空区，因遗煤氧化导致局部温度达 72℃，引发煤层冒烟；
◦设备散热型：井下变压器、综采设备变频器等大功率设备，长期超负荷运行会导致散热不良，周边环境温度升高，如河南某矿综采工作面变频器故障，导致周边 10 米范围内温度达 38℃，险些引燃电缆绝缘层；
◦地热源叠加型：开采深度超 800 米的矿井，受地热影响（每向下 100 米地温升高 2-3℃），叠加设备散热，易形成高温环境，如安徽某矿 1200 米水平工作面，原始地温达 31℃，夏季作业时温度超 33℃。
2.规范要求：《煤矿安全规程》第 260 条明确规定，井下采掘工作面空气温度超 30℃、机电硐室超 34℃时，必须立即停止作业；采空区温度超 60℃时，需按“自然发火隐患”启动专项处置程序，严禁冒险作业。
1.2
（二）低温异温区：冻融破坏与设备失效的“诱因”
低温异温区指温度持续低于 0℃的煤矿作业区域，主要集中在北方露天煤矿采场、排土场，以及井工煤矿井口、浅部通风巷道，核心风险指向“冻融破坏”，其影响需结合地域气候与工程特性分析：
1.核心成因：
◦自然环境主导型：我国东北、内蒙古等北方地区，冬季露天矿环境温度常降至-15℃以下，极端低温达-30℃，设备管路、液压系统易冻结，如 2022 年内蒙古某露天矿，-25℃低温导致 8 台矿用卡车柴油冻结，采剥作业中断 2 天；
◦通风散热叠加型：井工煤矿井口因冷热空气交换，冬季易形成“低温带”，浅部巷道（-200 米以上）受通风影响，温度可降至-5℃以下，巷道壁淋水结冰，如辽宁某矿-150 米水平巷道，冬季结冰厚度达 5 厘米，影响行人与设备通行。
2.规范要求：《煤矿安全规程》第 542 条强制规定，露天煤矿冬季作业环境温度低于-15℃时，必须采取设备保温、人员防寒等专项措施；井工煤矿井口需设置暖风装置，确保入井风温不低于 2℃，防止井口结冰堵塞巷道。
2
结合《煤矿安全风险预控管理体系规范》（AQ/T1093-2011）的风险分级标准，异温区的危害已远超“温度异常”本身，而是延伸至设备、人员、生产系统乃至生态环境，且均属于“重大风险”范畴，需重点防范。
2.1
（一）高温异温区：火灾与连锁灾害
1.煤自燃火灾：这是高温异温区最严重的危害，采空区遗煤自燃会释放一氧化碳（浓度可达 0.01%以上）、二氧化硫等有毒气体，同时引发煤层燃烧，烧毁井下电缆、设备，如 2022 年陕西某矿采空区高温异温区未及时处置，导致遗煤自燃，烧毁井下电缆 300 余米，停产 12 天，直接经济损失超 800 万元；
2.人员健康威胁：井下高温环境会导致人员中暑，出现头晕、恶心、意识模糊等症状，若未及时转移至阴凉区域，可能引发热射病（致死率超 50%），2021 年河南某矿工作面温度达 33℃，未启动降温措施，导致 2 名矿工中暑晕倒，其中 1 人确诊热射病；
3.设备性能衰减：高温会加速机电设备绝缘层老化，降低设备使用寿命，如井下变压器在 35℃环境下运行，绝缘寿命会缩短 40%，且易出现短路故障，引发电气火灾。
2.2
（二）低温异温区：冻融与衍生问题
1.设备冻损故障：露天矿设备液压管、水管在低温下会冻结破裂，发动机因柴油凝固无法启动，如 2023 年黑龙江某露天矿，-22℃低温导致 5 台挖掘机液压管冻裂，维修耗时 3 天，影响采剥量 1.2 万吨；
2.巷道冻融破坏：井工煤矿浅部巷道冬季结冰，春季升温后冰体融化，会导致巷道围岩淋水、强度降低，形成裂隙，如辽宁某矿-100 米水平巷道，因冻融循环出现 20 余处裂隙，最大宽度达 8 毫米，顶板稳定性显著下降，被迫停止掘进进行注浆加固；
3.人员安全隐患：低温环境下，人员暴露皮肤易冻伤（-10℃以下暴露 10 分钟即可造成轻度冻伤），巷道地面结冰会导致人员滑倒摔伤，2021 年内蒙古某矿，1 名矿工因井口路面结冰滑倒，造成股骨骨折，休养 3 个月。
3
异温区防控的关键在于“精准监测、提前预警”，但不同类型异温区的监测需求差异显著，不能采用“一刀切”的监测方案。需结合《煤矿安全规程》《安全监控》相关标准，针对高温、低温场景设计差异化的温度监测系统，确保数据精准、预警及时。
3.1
（一）高温异温区：“温度+气体”双参数监测系统
高温异温区的核心风险是煤自燃，因此监测系统需同时关注“温度变化”和“标志性气体浓度”，构建“双参数联动预警”机制，具体设计需符合以下要求：
1.监测点布设（各矿井情况不同，以下参数仅供参考）：
◦采空区：在采空区密闭墙外 1 米处布设“温度-一氧化碳复合传感器”，传感器需嵌入墙体 0.5 米（避免环境温度干扰），每 50 米布设 1 个，重点监测采空区内部温度（测量范围-20℃-120℃，精度±0.5℃）和一氧化碳浓度（测量范围 0-0.05%，精度±0.0005%）；
◦机电硐室：在变压器、变频器等大功率设备周边 1 米内布设“耐高温温度传感器”（测量范围-40℃-85℃，精度±0.3℃），每台设备对应 1 个传感器，同时在硐室回风巷布设 1 个总温度传感器，监测整体环境温度；
◦深部工作面：在工作面进、回风巷口，以及工作面中部布设温度传感器，测量范围-20℃-60℃，精度±0.5℃，实时监测工作面温度变化。
2.预警阈值设定：
◦黄色预警：采空区温度＞30℃或一氧化碳浓度＞0.0024%，机电硐室温度＞30℃，工作面温度＞28℃；
◦红色预警：采空区温度＞60℃或一氧化碳浓度＞0.005%，机电硐室温度＞34℃，工作面温度＞30℃；
◦预警触发后，系统需立即通过隐患排查预警平台推送信息至矿调度室、安全生产科，同时触发井下声光报警（如硐室红色警示灯闪烁、语音播报“高温预警，立即撤离”）。
3.数据传输与分析：
◦传感器数据需采用“有线+无线”双传输方式（井下复杂环境避免单一传输故障），每 3 分钟上传 1 次至平台；
◦平台需通过 AI 算法分析温度变化趋势，如采空区温度日均升幅＞0.5℃，即使未达预警阈值，也需推送“风险提示”，提前介入排查（如检查密闭是否漏风、遗煤是否过多）。
3.2
（二）低温异温区：“环境+设备”多维度监测系统
低温异温区的核心风险是设备冻损和巷道结冰，因此监测系统需同时关注“环境温度”“设备管路温度”和“巷道湿度”，构建“多维度协同监测”机制，具体设计需符合以下要求：
1.监测点布设（各矿井情况不同，以下参数仅供参考）：
◦露天矿采场：在采场作业面、排土场坡道、设备停车场布设“低温环境温度传感器”（测量范围-40℃-60℃，精度±0.5℃），每 100 米布设 1 个，同时在矿用卡车、挖掘机的液压管、水箱上粘贴“接触式温度传感器”（测量范围-55℃-125℃，精度±0.3℃），实时监测设备关键部位温度；
◦井工煤矿井口及浅部巷道：在井口房、-200 米水平巷道入口、巷道淋水点布设“温度-湿度复合传感器”（温度测量范围-40℃-60℃，湿度测量范围 0-100%RH，精度分别为±0.5℃、±3%RH），每 30 米布设 1 个，重点监测巷道壁是否存在结冰条件（温度＜0℃且湿度＞80%RH 时易结冰）。
2.预警阈值设定：
◦黄色预警：露天矿环境温度＜-10℃或设备管路温度＜-5℃，井口风温＜5℃或巷道温度＜2℃且湿度＞80%RH；
◦红色预警：露天矿环境温度＜-15℃或设备管路温度＜-10℃，井口风温＜2℃或巷道温度＜0℃且湿度＞80%RH；
◦预警触发后，系统需推送信息至设备管理科、运输队，提醒启动防冻措施（如设备预热、井口暖风房加大功率、巷道撒盐除冰）。
3.数据传输与分析：
◦露天矿传感器需采用“抗低温无线传输模块”（工作温度-40℃-70℃），避免低温导致传输故障，数据每 5 分钟上传 1 次；
◦平台需关联天气预报数据，当预测未来 24 小时环境温度＜-15℃时，提前 6 小时推送“防冻准备提示”，督促提前为设备添加防冻液、包裹保温棉。
4
温度监测系统是异温区防控的“眼睛”，但要真正消除风险，还需结合《煤矿安全规程》《煤矿安全风险预控管理体系规范》，构建“预防-治理-应急”全流程防控体系，确保每个环节都有标准可依、有措施可循。
4.1
（一）高温异温区：“防自燃、强散热、快降温”三重防控
1.预防措施：
◦煤自燃预防：采空区回采结束后 45 天内完成永久性封闭（符合《煤矿安全规程》第 259 条），密闭墙采用“双墙夹泥”结构（内墙 240mm 砖墙+50mm 防火泥+外墙 240mm 砖墙），减少漏风；易自燃煤层采空区需注入氮气（注氮量≥采空区体积的 1.5 倍），抑制氧化反应；
◦设备散热优化：机电硐室选用防爆耐高温设备（如变频器工作温度范围-10℃-55℃），安装工业空调（制冷量≥2.5kW/10㎡）或散热风扇，确保硐室温度稳定在 30℃以下；大功率设备避免超负荷运行（负载率不超过额定值的 80%），定期清理散热片灰尘；
◦深部降温：开采深度超 800 米的矿井，需在工作面安装“井下制冷机组”（制冷量≥500kW），通过冷风管道将工作面温度降至 28℃以下；同时优化通风系统，加大工作面配风量（掘进工作面≥20m³/min，回采工作面≥500m³/min），加速热量排出。
2.治理措施：
◦采空区温度＞30℃但＜60℃时，启动“注氮降温”，提高注氮量至 500m³/h，同时检查密闭墙是否漏风，对漏风点采用防火泥封堵；
◦采空区温度＞60℃或一氧化碳浓度＞0.005%时，立即启动“注浆灭火”，通过钻孔向采空区注入水泥-水玻璃双液浆（凝固时间 5-10 分钟），隔绝氧气，扑灭自燃煤层；
◦机电硐室温度＞30℃时，立即停止故障设备运行，启用备用设备，同时开启工业空调和排风扇，若温度仍超 34℃，撤离人员并封闭硐室，待温度降至安全范围后再检修。
4.2
（二）低温异温区：“设备保温、巷道防冻、人员防护”三位一体防控
1.预防措施：
◦设备保温：露天矿设备管路（液压管、水管）包裹 50mm 厚阻燃保温棉，水箱添加-35 号防冻液（温度＜-25℃时选用-45 号），柴油选用对应标号防冻柴油（-10℃以下用-20 号，-20℃以下用-35 号）；作业前对设备预热 30 分钟（怠速运转，待水温升至 40℃以上再作业）；
◦巷道防冻：井工煤矿井口建设暖风房，采用“蒸汽加热”或“电加热”装置，确保入井风温≥2℃；浅部巷道淋水点安装导水管，将水引至水仓，避免水流沿巷道壁流淌结冰；冬季每 3 天对巷道地面清理 1 次，防止结冰；
◦人员防护：为露天矿作业人员配备防寒服（保暖温度-30℃以下）、防寒靴（防砸、防刺穿、保暖）、防冻手套，每 2 小时轮换休息 1 次，避免长时间暴露在低温环境；井下井口附近作业人员需穿戴加绒安全帽、保暖工作服，防止头部、身体冻伤。
2.治理措施：
◦露天矿设备管路冻结时，采用“热水浇灌”（水温 40-50℃）或“电伴热毯加热”（功率 500W/m）解冻，严禁用明火烘烤（避免管路变形、漏油引发火灾）；解冻后检查管路密封性，如有渗漏立即更换；
◦井工煤矿巷道结冰时，用刮板清理冰块，在结冰区域撒布工业盐（每平方米撒盐量 50g），同时在巷道壁喷涂防水防冻涂料（如聚氨酯防水涂料），防止再次结冰；春季升温后，加强巷道淋水疏导，对出现裂隙的围岩采用水泥浆注浆加固（注浆压力 1.5-2MPa）。
4.3
（三）应急处置：“预案+演练+物资”保障底线安全
1.预案编制：
◦针对高温异温区，编制“煤自燃火灾应急救援预案”，明确火灾报警、人员撤离（沿新鲜风流方向撤离）、灭火处置（干粉灭火器、惰性气体灭火）流程；
◦针对低温异温区，编制“设备冻损应急处置预案”，明确设备解冻、故障维修、备用设备调配流程；
◦预案需每半年修订 1 次，确保与煤矿生产布局、设备更新情况匹配。
2.应急演练：
◦高温异温区每季度开展 1 次煤自燃火灾演练，模拟“采空区温度超标-一氧化碳浓度升高-人员撤离-注浆灭火”全流程，确保矿工掌握自救器使用方法（30 秒内完成佩戴）。
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