[科普中国]-气象与矿业

简介

工矿业生产同样要考虑气象条件，其中以下行业与气象的关系更加密切。第一类是在露天条件下作业的建筑业和石油钻并勘探业，第二类是与并下气象条件密切相关的采矿业，第三类是生产过程与工艺对气象条件要求严格的纺织业、建材业、精密仪器制造业等，第四类是与危险品生产有关的行业，如化工企业和易产生粉尘的产业。

根据国际劳工组织的报告，世界工矿企业每年发生各种工业本故5000万起，死亡200多万人，上千万人受伤致残。根据联合国资料，世界平均事故经济损失占国民生产总值的2.5%，预防事故和应急救援投人占3.5%，合计占国民生产总值的6%左右。我国2006年全年共发生各类安全生产事故627258起，比2005年下降12.6%死亡112822人，下降11.2%。亿元GDP生产事故死亡率0.558，下降20.3%。一次死亡30人以上的特别重大事故同比下降78%，初步估计2005年全国事故灾难共造成直接经济损失约890亿元。

生产事故的原因有四个人的不安全行为和动作、技术隐患和欠缺、不良生产环境、管理不善。气象是生产环境中极为重要的一个方面，虽然在大多数情况下不是事故的主要原因，但却是重要的诱发条件。

工矿业生产中的事故类型主要有机械伤害、电击、火灾、爆炸、粉尘、中毒、高坠、污染、中暑、冻伤、水、窒息、职业病等多种。绝大多数都与气象条件有一定的关系。以下我们按行业分别介绍。1

采矿生产与气象条件的关系石油勘探和钻井作业要避开各种恶劣天气，夏季要注意防暴雨、洪水、高温和台风，北方的冬季要注意防寒潮、暴风雪。采取地震勘探方法要求适宜的土壤水分含量，水分增多有利于提高地震波传播速度和增强信号，但积水可使电缆接头短路，检波器漏电。重力勘探要进行温度订正和气压补偿。钻井场要避免阳光直射影响司钻操作。井架浇注要考虑温度、湿度和降水对混凝土的影响。大风会影响焊接作业和井架装卸，7级以上大风天下钻易发生钻柱晃动，8级以上无法作业需停钻。沙尘暴污染泥浆会降低钻速，磨损钻具。雪暴则使泥浆变稀。冬季机器要注意防冻，-15℃为循环管泥浆易冻初始温度，30℃以下整套地面循环系统将全面冻结。采油的适宜生产时段为连续5天平均气温大于等于10℃，冬季生产低于10℃时如油温过低，黏度加大，结蜡严重，必须加热保温。最低气温持续低于-20℃时，生产受到严重影响常被迫关闭。由于我国产原油含蜡高、黏度大，长距离输送需要加热。输油管应埋在最大冻土层以下。

矿井生产的最适宜温度是20～25℃，最适宜湿度是50%～70%。矿井的气象条件，特别是气体成分、气温和通风状况，在很大程度上决定了矿工的生命安全。

露天矿的气温取决于太阳辐射和地热。露天开采场的岩壁具有一定聚焦作用，可使气温偏高2℃。开采场的自然通风取决于宽度与高度之比。无风和弱风天气开采场的对流风速小于0.8～1 m/s,低空有逆温层存在和无风条件下不利于有害气体的扩散，风速至少要求在1 m/s以上。若风速过小，要采取人工通风和酒水的措施。1

煤矿生产常见灾害事故与气象条件的关系煤矿是我国生产事故最频繁和最严重的行业，2001年我国煤矿事故百万吨煤死亡率为世界主要采煤国死亡总人数的4倍以上，为美国的126倍和印度的10.1倍。其中乡镇煤矿是国有煤矿的2.9倍。但2006年事故比上年减少了10.9%，死亡人数下降20.1%。主要事故有瓦斯爆炸、突水、冒顶塌方、煤尘爆炸、煤矿火灾和采空区垮塌地震等，这些事故都与气象条件有一定关系。1

瓦斯爆炸在煤矿事故中，以瓦斯爆炸发生最为频繁，通常要占到煤矿事故发生次数的一半以上。瓦斯的主要成分为甲烷，般占83,4%～96,5%，到并F空气中的瓦斯浓度达到5%～16%，含氧量下降到12%以下,再遇600～750'C的高温或明火时，就可引起爆炸。根据对江西竹萍乡市1988-1993年51例瓦斯爆炸的分析，有40次事故发生的前两日内均为高压、冷锋或静止锋控制。冷锋到来前，通常引下气温升高，气压降低，有利于深层瓦斯涌向工作面。在冷锋经过矿区时，气压处于谷底，使井下瓦斯继续累积，这时地面风向往往突然转换且风速较大，如与通风口方向相逆，会使井下瓦斯不易排出继续积聚直到浓度超限。在高气压控制下，由于风速小，增温快，有下沉气流不利于并下空气上升，瓦斯也容易堆积。降雨多可使井下的地下水位抬高，也有可能使瓦斯聚集于矿坑。调查1970-1992年的127例瓦斯爆炸事故，以6—10月最多，又多发生于16-17时。黑龙江省鸡西市调查了1960-1990年的30起瓦斯爆炸事故，在气压下降到最低以后趋升和最高气温上升到峰值趋于下降之时，瓦斯爆炸最容易发生。1

煤尘爆炸煤块中的可挥发成分越高危险就越大。如水分和灰分含量高到占30%～40%，爆炸性迅速下降。粒度在0.75um到1 mm的煤尘都有可能发生爆炸，但爆炸性最强的煤尘粒径是在75弘m以下。发生爆炸的煤尘浓度下限为45 g/m 3空气，一般为112 g/m 3，爆炸力最强的浓度是300～400 g/m3。如井下空气中瓦斯与煤尘的浓度都很高，则发生瓦斯爆炸时，可立即引发煤尘的同时爆炸，危害更大。煤尘爆炸的天气条件与瓦斯爆炸相似，主要靠加强井下通风来解决。1

煤炭自燃煤炭自燃除燃烧发热外还经常引发瓦斯爆炸。煤块的炭化程度越低，挥发组分越高，自燃性越强。煤的脆性越大越易自燃。丝煤在常温下的吸氧能力较强，燃点低于100℃，很容易发生自燃。煤堆自燃常发生于较大降水后的一定时期，尤其是几次降水干燥过程之后粒度变小，与空气的接触面积增大。当煤的缓慢氧化过程中生成并积蓄的热量难以及时散发，积累到一定程度就可以发生自燃。防止自燃的措施主要是调节风压以减少煤炭与氧气的接触。还需要经常测矿井的气温、围岩、煤层和煤堆的温度，当井下水温增高并出现雰气，氧气含量减小，一氧化碳浓度增加时，要警惕自燃的发生。1

矿井突水矿井突水指地下水突然冒出淹没矿坑，封堵巷道，无法采煤作业，基至导致矿工窒息和死亡的事故，这与地下水的数量与分布有关。未对矿区地下水分布进行必要的勘察，在地下水丰富的地方贸然掘进，容易发生这类灾害。虽然它主要与地下水文有关，但连降大雨的情况下，更容易发生突水事故。还有一种情况是暴雨引发的山洪，如1972年第3号台风从塘沽登陆后直扑北京，延庆县的一座黄铁矿就曾发生山洪与泥石流灌进矿井，导致十余名矿工死亡的事故。1