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的肺泡里進行體內交換。可見,在礦井內,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。 2 有效通風指標概念及其計算
從職業安全與衛生和勞動保護的角度出發,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空間環境有良好的空氣品質。掘進作業空間空氣更新的快慢如何?掘進作業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,是從傳統的“以環境安全為本”轉向“以人的健康為本”的戰略問題。有效通風是指保證掘進作業空間環境安全而衛生的通風,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空間起至到達作業空間某點所途經的時間。因此,空氣質點的空氣年齡是空氣質點與作業空間點的雙重函數。
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