Аэрология

4.1. Микроклимат горных выработок
Среднее физическое состояние воздушной среды в горных выра­ботках определяет их микроклимат. Он зависит от температуры, влажности, скорости движения воздуха и его давления. Эти пара­метры в шахте различны. В главных входящих выработках они находятся под сильным влиянием климата на поверхности, а по мере удаления потока от поверхности на них все большее влияние оказывают горно-геологические факторы. В глубоких шахтах фи­зическое состояние воздуха практически не зависит от климата на поверхности. В них формируется собственный микроклимат, кото-
56
рый существенно зависит от тепло-влагообменных процессов, про­исходящих по пути движения шахтного воздуха. Шахтный микро­климат оказывает влияние на физико-механические свойства гор­ных пород и на безопасное состояние сооружений и выработок. Изменения шахтного микроклимата могут вызвать обмерзание шахтных стволов, штолен и каналов вентиляторных установок, разрушение вентиляционных сооружений и предохранительных; целиков в соляных шахтах, обвалы и пучение стенок выработок в зоне многолетней мерзлоты, обильную конденсацию пара и об­водненность вентиляционных стволов глубоких шахт и др. Микро­климат горных выработок влияет на физиологию и гигиену труда* подземных рабочих. В организме человека непрерывно образуется тепловая энергия (от 90 Дж/с при бодрствовании в покое до 500 Дж/с и больше при выполнении тяжелой физической работы). Теплоотдача тела человека (поддержание в нем постоянной тем­пературы 36,9 °С) является важным условием для нормального протекания жизненных процессов. Переохлаждение тела человека приводит к простудным заболеваниям, а задержка отдачи тепла — к перегреву и возникновению теплового стресса или удара, что вызывает ухудшение самочувствия человека, снижение произво­дительности труда, увеличение травматизма и может привести к серьезным заболеваниям.
Теплоотдача тела человека в окружающую среду осуще­ствляется конвекцией, теплоизлучением (радиацией) и испаре­нием пота. Конвективная теплоотдача происходит при обтекании тела человека воздушным потоком. Интенсивность охлаждения: обнаженной части тела зависит от разницы температур поверх­ности кожи и воздуха и от скорости обтекающего потока. Когда температура воздуха выше температуры кожи, воздушный поток обогревает человека. Одежда и неподвижные воздушные слои между одеждой и телом задерживают конвективный теплообмен. Перенос тепла в этом покрытии производится теплопроводностью и конвекцией просачивающегося воздуха. Количество тепла, кото­рое тело человека отдает окружающей среде излучением инфра­красных волн, зависит от коэффициента тепловой радиации, пло­щади обнаженной поверхности тела и разницы температур кожи и окружающей среды. При температуре поверхности горных выра­боток 30—35 °С теплоизлучение тела человека близко к нулю. При температуре поверхности выработок, большей температуры тела человека, возникает обратный поток лучистой энергии (от поверхности выработок к человеку). Часть этой энергии задержи­вается в поверхностных слоях кожи (инфракрасные лучи с длиной волны 6—14 мм), другая часть проникает в тело человека на не­сколько сантиметров (лучи с длиной волны 0,76—1,4 мм).
Потоотделение человека является важнейшим терморегуляци­онным механизмом. Охлаждение тела наступает при наличия условий для испарения отделяющегося пота. Испарительный процесс зависит прежде всего от относительной влажности воздуха. Потоотделение активизируется с увеличением наружной темпера-
57

Минима-	Допустимая темпер		атура
льная ско-	воздуха (°С) при относите-
рость дви-	льной его влажности, %
жения воз-
духа, м/с
	GO—75	76—90	90
0,25	24	23	22
0,50	25	24	23
1,5	26	25	24
2	26	26	25

Примечание. При температуре воздуха в очистных и подготовительных забоях <16 ' С скорость воздушного потока должна быть <0,75 м/с, если она является
достаточной для предотвращения опасно­сти загазования выработок.

Таблица 4.2

	Допустимая		температура
Скорость	воздуха	("С) при относи-
движения	тельной	его	влажности, %
воздуха, м/с
	60—75		| 76—90
0,5	18		19
1	19		20
1,5	20		21
2	21		22

туры. При выполнении тяжелой физической работы в неблаго­приятных климатических условиях человек может отделить в те­чение 1 ч пота 2,5 л и более. То теплоотача при испарении пота достигает допустимой максимальной величины для человека (в среднем 2500 кДж/ч). Такой расход энергии должен чередо­ваться в течение рабочего дня с меньшими нагрузками, чтобы об­щая энергоотдача была ^20 000 кДж.
Микроклимат, при котором терморегуляция человеческого ор­ганизма протекает оптимально, называется комфортным. В шахтных условиях трудно поддерживать комфортный микро­климат. Поэтому Правилами безопасности и Санитарными прави­лами для угольных шахт нашей страны нормируется допусти­мый микроклимат (табл. 4.1). При искусственном охлаждении воздуха в шахтах Санитарными правилами нормируется мини­мальная температура на рабочих местах (табл. 4.2) и макси­мальный перепад температуры на пути движения рабочих в гор­ных выработках (табл. 4.3).
Таблица 4.3

Максимальная температура воздуха, °С	Минимальная температура воздуха (°С) при скорости его движения, м/с
	I	2	3	4	5	6	7	8