综掘工作面热环境作业人体热反应及损伤改善研究
发布时间：2021-10-07 04:24
随着煤炭开采深度的增加,矿井热害现象愈发严重,威胁作业人员的安全健康,导致人员作业效率严重下降。通过设计热环境人体作业热症状及人体工效反应问卷,得出热环境作业人员存在的主要热症状及疲劳特征。进一步进行热环境作业人体生理特征实验研究,得出作业人员生理、耐受度、舒适度的变化规律。结合综掘工作面热环境限值分析,为张双楼煤矿综掘工作面作业提出热损伤改善措施。研究内容如下:（1）通过发放热症状及人体工效反应问卷,得出热环境人体热症状排序为出汗、呼吸加快、其他热症状、肌痛无力、胸闷、头晕,且其严重程度随着采深的增加而加重;人体出现疲劳的作业时长随着采深的增加而缩短;同一采深,出现疲劳的作业时长从长到短依次为8点班、16点班、0点班。（2）综掘工作面热环境作业人体生理特征实验研究。通过实验得出环境参数对心率、口腔温度的影响先后顺序为温度、湿度、风速;随着采深的增加,人体耐受程度逐渐加重,且达到稳定耐受程度的时间在缩短;采深不超过750m时,适度增加心率、口腔温度有助于提高人体舒适感。（3）通过综掘工作面热环境两种临界状态限值分析,得出环境的相对湿度高于50%时,临界舒适指数状态下所能达到的最大环境温...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
工程硕士专业学位论文10图2-1综掘工作面综掘工艺流程Figure2-1Fullymechanizedexcavationprocess2.1.2综掘工作面热环境来源综掘工作面作业环境恶劣、地质条件特殊，近似于半封闭空间。由于地温梯度的存在、井下机械化程度的提高，加之半封闭的环境空间，导致工作面内的热量不能及时排出，以致综掘工作面环境温度随着采深的增加而增加。综掘工作面热源来自以下七方面：（1）空气自压缩热沿着井巷往下流动的空气受到地球重力场的影响，导致空气压强和温度升高的过程称为空气自压缩过程。风流绝热压缩过程中的焓增与风流前后高度差呈现正比关系。根据热力学原理，焓变的结果表现为温度的变化，计算公式为：pchhgtt/)(2112（2-1）其中：21,tt分别为风流初态干球温度和终态干球温度℃，21,hh为风流初态标高和终态标高，m，g为重力加速度，2/sm，pc为空气的定压比热容，一般取KKgJ)/(1005根据公式可知，空气在绝热压缩过程中深度每增加100m，温度升高约1℃；反之，当空气上升时，深度每减少100m，温度降低约1℃。在实际中，风流的自压缩热部分用于巷道水分的蒸发，所以风流的温升比理论计算值略小，比如在倾斜巷道和回采工作面中，风流的自压缩热并不是重要热源。但是压缩热是无法消除的，比如在超深矿井中，风流的自压缩热不容忽视。（2）围岩散热井下未被扰动岩石的温度（原始岩温）随着埋藏深度的增加而上升。原始岩温取决于地温梯度和埋藏深度。在高温矿井中，原岩温度是最重要的热源，其热流热值甚至高于其他热源热值总和。围岩主要通过热传导和热对流的方式向井巷传热。大部分情况下围岩散热通过热传导的形式将围岩热量传导给巷道壁，当裂隙水量大，温度高时，才主要以对流传热的形式进行。在恒温带以下，原岩温度随?
2综掘工作面热环境作业人体反应及症状研究13由于人员本身是一个热源体，其散热量的大小由劳动强度和持续工作时间决定，散热量可按下式计算。nqQ（2-9）其中:Q为散热量，kW，n为人员数量，q为人均发热量，kW，静止取12.0~09.0kW；轻度体力劳动取2.0kW；中等体力劳动取275.0kW；重体力劳动取47.0kW。2.1.3综掘工作面热环境分布由于综掘工作面受所处地质条件的影响，导致不同综掘工作面的热环境的主要来源不一致，但从综掘工作面整体来看，可将综掘工作面热环境划分成三个热区域，如图2-2所示。图2-2综掘工作面示意图Figure2-2Fullymechanizedexcavationface区域1：在紧挨掘进机器及设备到掘进头区域，由于刚掘出的围岩散热，加之掘进机器及设备本身的散热以及热水的涌出，使得这以区域风流的焓值与含湿量大幅的增加。区域2：在风筒与掘进机器之间的区域，由于此区域需要将破碎的岩石转运到皮带运输机或者转载机上，此部分主要的热源来自破碎的岩石，转载机的散热，由于喷雾洒水使得这部分风流含湿量增加幅度较大，焓值增加的幅度减校区域3：在掘进巷道到风筒这段区域，由于岩壁的冷却，使得岩壁与风流间对流散热量减少，从而风流的焓值与含湿量增加的幅度较校
【参考文献】：
期刊论文
[1]冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究[J]. 杨志刚,徐鑫,赵兰萍,林赵敏. 同济大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]载人潜水器深海作业舱室热舒适性分析[J]. 张帅,余隋怀,陈登凯,叶聪,樊皓. 哈尔滨工业大学学报. 2019(04)
[3]夏季常规温度对人体局部散热热流及温度的影响[J]. 田宇飞,狄育慧,王丽娟. 西安工程大学学报. 2018(05)
[4]煤矿井下作业场所湿度对工人身心健康的影响[J]. 王鹏. 职业与健康. 2018(07)
[5]我国深部矿井热环境研究现状与进展[J]. 姚韦靖,庞建勇. 矿业安全与环保. 2018(01)
[6]煤炭消耗、污染排放与区域经济增长[J]. 田时中,赵鹏大. 经济问题探索. 2017(03)
[7]高温密闭舱室作业人员生理负荷评估[J]. 王静,马强,王景峰,赵小玲,李超,牛超,王涛,刘颖,王尚,王新兴. 解放军预防医学杂志. 2016(02)
[8]我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J]. 蓝航,陈东科,毛德兵. 煤炭科学技术. 2016(01)
[9]高温环境下不同体力劳动强度对心血管负荷指数影响研究[J]. 朱慧,张超,唐仕川,邢娟娟. 中国安全生产科学技术. 2015(08)
[10]矿井季节性热害治理技术探讨[J]. 易欣,王振平,宋先明,冯小平,孙庆峰. 工业安全与环保. 2015(08)
博士论文
[1]夏季相对湿度和风速对人体热感觉的影响研究[D]. 谈美兰.重庆大学 2012
[2]高温高湿低氧环境下人体热耐受性研究[D]. 李国建.天津大学 2008
[3]人体热舒适客观评价指标研究[D]. 刘蔚巍.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]考虑力学效应和热学效应的风环境人体舒适度研究[D]. 雪原.北京交通大学 2019
[2]高温掘进工作面冷负荷逆热力算法研究与应用[D]. 屈永良.山东科技大学 2017
[3]矿井高温高湿环境人员热应激反应实验研究[D]. 高俊勇.华北科技学院 2017
[4]空气湿度与个性送风风速对人体整体舒适感的影响研究[D]. 廖桦浚.重庆大学 2017
[5]低湿对人体舒适感影响的实验研究[D]. 徐昆仑.重庆大学 2016
[6]高温环境对矿工生理及行为影响实验研究[D]. 白煜坤.西安科技大学 2015
[7]高温掘进巷道热环境及降温冷负荷分析计算研究[D]. 秦帆.中国矿业大学 2015
[8]干热和湿热环境下人体热反应差异研究[D]. 彭怀玉.天津大学 2014
[9]高峰矿热危害治理技术研究[D]. 刘栋.中南大学 2014
[10]深矿井热环境下人体降温机理及空调方法研究[D]. 郑海坤.河南理工大学 2014
本文编号：3421353
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
工程硕士专业学位论文10图2-1综掘工作面综掘工艺流程Figure2-1Fullymechanizedexcavationprocess2.1.2综掘工作面热环境来源综掘工作面作业环境恶劣、地质条件特殊，近似于半封闭空间。由于地温梯度的存在、井下机械化程度的提高，加之半封闭的环境空间，导致工作面内的热量不能及时排出，以致综掘工作面环境温度随着采深的增加而增加。综掘工作面热源来自以下七方面：（1）空气自压缩热沿着井巷往下流动的空气受到地球重力场的影响，导致空气压强和温度升高的过程称为空气自压缩过程。风流绝热压缩过程中的焓增与风流前后高度差呈现正比关系。根据热力学原理，焓变的结果表现为温度的变化，计算公式为：pchhgtt/)(2112（2-1）其中：21,tt分别为风流初态干球温度和终态干球温度℃，21,hh为风流初态标高和终态标高，m，g为重力加速度，2/sm，pc为空气的定压比热容，一般取KKgJ)/(1005根据公式可知，空气在绝热压缩过程中深度每增加100m，温度升高约1℃；反之，当空气上升时，深度每减少100m，温度降低约1℃。在实际中，风流的自压缩热部分用于巷道水分的蒸发，所以风流的温升比理论计算值略小，比如在倾斜巷道和回采工作面中，风流的自压缩热并不是重要热源。但是压缩热是无法消除的，比如在超深矿井中，风流的自压缩热不容忽视。（2）围岩散热井下未被扰动岩石的温度（原始岩温）随着埋藏深度的增加而上升。原始岩温取决于地温梯度和埋藏深度。在高温矿井中，原岩温度是最重要的热源，其热流热值甚至高于其他热源热值总和。围岩主要通过热传导和热对流的方式向井巷传热。大部分情况下围岩散热通过热传导的形式将围岩热量传导给巷道壁，当裂隙水量大，温度高时，才主要以对流传热的形式进行。在恒温带以下，原岩温度随?
2综掘工作面热环境作业人体反应及症状研究13由于人员本身是一个热源体，其散热量的大小由劳动强度和持续工作时间决定，散热量可按下式计算。nqQ（2-9）其中:Q为散热量，kW，n为人员数量，q为人均发热量，kW，静止取12.0~09.0kW；轻度体力劳动取2.0kW；中等体力劳动取275.0kW；重体力劳动取47.0kW。2.1.3综掘工作面热环境分布由于综掘工作面受所处地质条件的影响，导致不同综掘工作面的热环境的主要来源不一致，但从综掘工作面整体来看，可将综掘工作面热环境划分成三个热区域，如图2-2所示。图2-2综掘工作面示意图Figure2-2Fullymechanizedexcavationface区域1：在紧挨掘进机器及设备到掘进头区域，由于刚掘出的围岩散热，加之掘进机器及设备本身的散热以及热水的涌出，使得这以区域风流的焓值与含湿量大幅的增加。区域2：在风筒与掘进机器之间的区域，由于此区域需要将破碎的岩石转运到皮带运输机或者转载机上，此部分主要的热源来自破碎的岩石，转载机的散热，由于喷雾洒水使得这部分风流含湿量增加幅度较大，焓值增加的幅度减校区域3：在掘进巷道到风筒这段区域，由于岩壁的冷却，使得岩壁与风流间对流散热量减少，从而风流的焓值与含湿量增加的幅度较校
【参考文献】：
期刊论文
[1]冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究[J]. 杨志刚,徐鑫,赵兰萍,林赵敏. 同济大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]载人潜水器深海作业舱室热舒适性分析[J]. 张帅,余隋怀,陈登凯,叶聪,樊皓. 哈尔滨工业大学学报. 2019(04)
[3]夏季常规温度对人体局部散热热流及温度的影响[J]. 田宇飞,狄育慧,王丽娟. 西安工程大学学报. 2018(05)
[4]煤矿井下作业场所湿度对工人身心健康的影响[J]. 王鹏. 职业与健康. 2018(07)
[5]我国深部矿井热环境研究现状与进展[J]. 姚韦靖,庞建勇. 矿业安全与环保. 2018(01)
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[7]高温密闭舱室作业人员生理负荷评估[J]. 王静,马强,王景峰,赵小玲,李超,牛超,王涛,刘颖,王尚,王新兴. 解放军预防医学杂志. 2016(02)
[8]我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J]. 蓝航,陈东科,毛德兵. 煤炭科学技术. 2016(01)
[9]高温环境下不同体力劳动强度对心血管负荷指数影响研究[J]. 朱慧,张超,唐仕川,邢娟娟. 中国安全生产科学技术. 2015(08)
[10]矿井季节性热害治理技术探讨[J]. 易欣,王振平,宋先明,冯小平,孙庆峰. 工业安全与环保. 2015(08)
博士论文
[1]夏季相对湿度和风速对人体热感觉的影响研究[D]. 谈美兰.重庆大学 2012
[2]高温高湿低氧环境下人体热耐受性研究[D]. 李国建.天津大学 2008
[3]人体热舒适客观评价指标研究[D]. 刘蔚巍.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]考虑力学效应和热学效应的风环境人体舒适度研究[D]. 雪原.北京交通大学 2019
[2]高温掘进工作面冷负荷逆热力算法研究与应用[D]. 屈永良.山东科技大学 2017
[3]矿井高温高湿环境人员热应激反应实验研究[D]. 高俊勇.华北科技学院 2017
[4]空气湿度与个性送风风速对人体整体舒适感的影响研究[D]. 廖桦浚.重庆大学 2017
[5]低湿对人体舒适感影响的实验研究[D]. 徐昆仑.重庆大学 2016
[6]高温环境对矿工生理及行为影响实验研究[D]. 白煜坤.西安科技大学 2015
[7]高温掘进巷道热环境及降温冷负荷分析计算研究[D]. 秦帆.中国矿业大学 2015
[8]干热和湿热环境下人体热反应差异研究[D]. 彭怀玉.天津大学 2014
[9]高峰矿热危害治理技术研究[D]. 刘栋.中南大学 2014
[10]深矿井热环境下人体降温机理及空调方法研究[D]. 郑海坤.河南理工大学 2014
本文编号：3421353
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