1 前 言
機掘工作面通風是為了稀釋和排出掘進過程中煤(巖)體涌出的有害氣體、礦塵及保持良好的氣候條件。根據(jù)文獻[1],目前,機械化掘進工作面的通風量主要是按斷面風速來給機掘工作面配風,而對于評價掘進工作面通風質量好壞還沒有一個評價指標。機掘工作面工人作業(yè)時間長,勞動強度大,如果長時間呼吸質量較差的井下空氣,勢必對健康有嚴重的影響。一個成年人平均每天要呼吸一萬升空氣,如按每天井下工作8小時計,一天要呼吸3330升井下空氣,這些井下空氣直接進入表面積為(60~80)m2的肺泡里進行體內(nèi)交換??梢?,在礦井內(nèi),礦工在如此長的呼吸時間,如此大的接觸面積,其空氣質量對人體健康的影響是非常重要的問題。本文提出了保證機掘工作面有效通風的評價指標——換氣效率(air exchange efficiency)、排污效率
(ventilation efficiency)和空氣品質(air quality),為評價機掘工作面通風有效性提供了一種新的理論依據(jù)?! ?2 有效通風指標概念及其計算
從職業(yè)安全與衛(wèi)生和勞動保護的角度出發(fā),機掘工作面通風不僅要滿足稀釋和排出掘進過程中煤(巖)體涌出的有害氣體,并要使礦塵達到安全濃度,而且要保證掘進工作面作業(yè)空間環(huán)境有良好的空氣品質。掘進作業(yè)空間空氣更新的快慢如何?掘進作業(yè)空間污染物質被轉移出去的迅速程度如何?怎樣保證掘進作業(yè)空間良好的空氣品質?這都涉及通風有效性問題。有效通風,是從傳統(tǒng)的“以環(huán)境安全為本”轉向“以人的健康為本”的戰(zhàn)略問題。有效通風是指保證掘進作業(yè)空間環(huán)境安全而衛(wèi)生的通風,評價有效通風的指標主要有換氣效率、排污效率和空氣品質。而它們主要取決于掘進作業(yè)空間的氣流分布特性、污染物散布特性及二者之間的相互關系。換氣效率和排污效率首先決定于氣流分布,而氣流分布特性是用掘進作業(yè)空間某點空氣或全部空氣被更新的時間為其評價指標,該指標即是空氣年齡(air age)[2]。
2.1 空氣年齡 2.1.1 空氣質點的空氣年齡(簡稱空氣年齡)t 空氣質點的空氣年齡是指空氣質點自進入掘進作業(yè)空間起至到達作業(yè)空間某點所途經(jīng)的時間。因此,空氣質點的空氣年齡是空氣質點與作業(yè)空間點的雙重函數(shù)。
2.1.2 局部平均空氣年齡
局部平均空氣年齡是同時到達某空間微小區(qū)域P(簡稱某空間點)的所有空氣質點的空氣年齡的平均值。同時到達某空間點的所有空氣質點的空氣年齡各不相同,長短