矿井通风平安工程003.docx

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矿井通风平安工程003

第一章矿井空气

本章重点：

1．空气成份；

2．矿井有害气体、来源及最高许诺浓度；

3．矿井气候条件。

利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全进程称为矿井通风。

目的、要紧任务—保证矿井空气的质量符合要求。

第一节矿井空气成份

概念：

地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。

一、地面空气的组成

地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。

干空气是指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。

干空气的组成成份比较稳固，其要紧成份如下。

干空气的组成成份表

气体成分

按体积计／％

按质量计／％

备注

氧气（O2）

惰性稀有气体氦、

氮气（N2）

氖、氩、氪、

二氧化碳（CO2）

氙等计在氮气中

湿空气中含有水蒸气，但其含量的转变会引发湿空气的物理性质和状态转变。

二、矿井空气的要紧成份及大体性质

新鲜空气：

井巷顶用风地址以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气；

污浊空气：

通过用风地址以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。

1．氧气（O2）

氧气是维持人体正常生理性能所需要的气体,人体维持正常生命进程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。

人体输氧量与劳动强度的关系

劳动强度

呼吸空气量（L/min）

氧气消耗量（L/min）

休息

6-15

－

轻劳动

20-25

中度劳动

30-40

重劳动

40-60

极重劳动

40-80

当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反映，显现各类不舒适的病症，严峻时可能致使缺氧死亡。

氧浓度（体积）/%

主要症状

17

静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难

15

呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力降低，失去劳动能力

10～12

失去理智，时间稍长有生命危险

6～9

失去知觉，呼吸停止，如有及时抢救几分钟内可能导致死亡

矿井空气中氧浓度降低的要紧缘故有：

人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸；另外，煤岩和生产进程中产生的各类有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。

2．二氧化碳（CO2）

二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。

二氧化碳比空气重（其比重为），在风速较小的巷道中底板周围浓度较大；在风速较大的巷道中，一样能与空气均匀地混合。

（2）对人呼吸的阻碍：

•在抢救遇难者进行人工输氧时，往往要在氧气中加入5%的二氧化碳，以刺激遇难者的呼吸性能。

•当空气中二氧化碳的浓度太高时，也将使空气中的氧浓度相对降低，轻那么令人呼吸加速，呼吸量增加，严峻时也可能造成人员中毒或窒息。

矿井空气中二氧化碳的要紧来源是：

煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；火药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。

3．氮气（N2）

性质：

氮气是一种惰性气体，是新鲜空气中的要紧成份，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。

但空气中含氮量升高，那么必将造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性损害。

正因为氮气具有的惰性，因此可将其用于井下防灭火和避免瓦斯爆炸。

矿井空气中氮气要紧来源是：

井下爆破和生物的腐臭，有些煤岩层中也有氮气涌出。

三、矿井空气要紧成份的质量（浓度）标准

采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20％；二氧化碳浓度不得超过％；总回风流中不得超过％；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到％或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过％时，必需停工处置。

第二节矿井空气中的有害气体

空气中常见有害气体：

CO、NO2、SO2NH3H2。

一、大体性性质

1.一氧化碳（CO）

性质：

一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体。

相对密度为，微溶于水，能与空气均匀地混合。

一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在13～75％范围内时有爆炸的危险。

要紧危害：

血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞。

一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250～300倍。

一旦一氧化碳进入人体后，第一就与血液中的血红素相结合，因此减少了血红素与氧结合的机遇，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。

0.08%，40分钟引发头痛眩晕和恶心，%，5~10分钟引发头痛、眩晕，30分钟引发昏迷，死亡。

要紧来源：

爆破；矿井火灾；煤炭自燃和煤尘瓦斯爆炸事故等。

CO中毒病症与浓度的关系

CO（%）

主要症状

2～3小时内可能引起轻微头痛

40分钟内出现头痛,眩晕和恶心。

2小时内发生体温和血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷

5～10分钟内出现头痛，眩晕。

半小时内可能出现昏迷并有死亡危险。

几分钟内出现昏迷和死亡。

2.硫化氢（H2S）

性质：

硫化氢无色、微甜、有浓郁的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到％即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。

硫化氢相对密度为，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解个体积的硫化氢，因此它可能积存于旧巷的积水中。

硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为～％时有爆炸危险。

要紧危害：

硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化进程，令人体缺氧。

当空气中硫化氢浓度较低时要紧以侵蚀刺激作用为主，浓度较高时能引发人体迅速昏迷或死亡。

~%，1~2小时后显现眼及呼吸道刺激，~%。

2003年12月23日22时左右，重庆市开县高桥镇的川东北气矿16H井发生特大井喷事故，造成243人死亡。

要紧来源：

有机物腐臭；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和旧巷积水中放出。

3.二氧化氮（NO2）

性质：

二氧化氮是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为，易溶于水。

要紧危害：

二氧化氮溶于水后生成侵蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及侵蚀作用，二氧化氮中毒有暗藏期，中毒者指头显现黄色斑点。

%显现严峻中毒。

中毒病症与浓度关系表

二氧化氮（体积）/%

主要症状

2～4小时内可出现咳嗽症状。

短时间内感到喉咙刺激，咳嗽，胸疼。

短时间内出现严重中毒症状，神经麻痹，严惩咳嗽，恶心，呕吐。

短时间内可能出现死亡。

要紧来源：

井下爆破工作。

4.二氧化硫（SO2）

性质：

二氧化硫无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到％即可嗅到。

其相对密度为，易溶于水。

要紧危害：

遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引发喉炎和肺水肿。

当浓度达到％时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达％时，短时刻内即有致命危险。

要紧来源：

含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；和从含硫矿层中涌出。

5.氨气（NH3）

性质：

无色、有浓郁臭味的气体，相对密度为，易溶于水。

空气浓度中达30％时有爆炸危险。

要紧危害：

氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引发喉头水肿。

要紧来源：

爆破工作，用水灭火等；部份岩层中也有氨气涌出。

6.氢气（H2）

性质：

无色、无味、无毒，相对密度为。

氢气能自燃，其点燃温度比沼气低100～200℃，

要紧危害：

当空气中氢气浓度为4～74％时有爆炸危险。

要紧来源：

井下蓄电池充电时可放出氢气；有些中等变质的煤层中也有氢气涌出。

二、矿井空气中有害气体的平安浓度标准

矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命平安危害极大，因此，《规程》对常见有害气体的平安标准做了明确的规定。

矿井空气中有害气体的最高允许浓度

有害气体名称

符号

最高容许浓度/%

一氧化碳

CO

氧化氮（折算成二氧化氮）

NO2

二氧化硫

SO2

硫化氢

H2S

氨

NH3

第三节矿井气候

矿井气候：

矿井空气的温度、湿度和流速三个参数的综合作用。

这三个参数也称为矿井气候条件的三要素。

一、矿井气候对人体热平稳的阻碍

新陈代谢是人类生命活动的大体进程之一。

人体散热主若是通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发这三种大体形式进行的。

对流散热取决于周围空气的温度和流速；辐射散热要紧取决于环境温度；蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和流速。

人体热平稳关系式：

qm-qw=qd+qz+qf+qch

qm——人体在新陈代谢中产热量，取决于人体活动量；

qW——人体用于做功而消耗的热量，qm-qw人体排出的多余热量；

qd——人体对流散热量，低于人体表面温度，为负，不然，为正；

qz——汗液蒸发或呼出水蒸气所带出的热量；

qf——人体与周围物体表面的辐谢散热量，可正，可负；

qch——人体由热量转化而没有排出体外的能量；人体热平稳时，qch=0；

当外界环境阻碍人体热平稳时，人体温度升高qch>0，人体温度降低，qch<0

矿井气候条件的三要素是阻碍人体热平稳的要紧因素。

空气温度：

对人体对流散热起着要紧作用。

相对湿度：

阻碍人体蒸发散热的成效。

风速：

阻碍人体的对流散热和蒸发散热的成效。

对流换热强度随风速而增大。

同时湿互换成效也随风速增大而增强。

如有风的天气，凉衣服干得快。

二、衡量矿井气候条件的指标

1.干球温度干球温度是我国现行的评判矿井气候条件的指标之一。

特点：

在必然程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。

指标比较简单，利用方便。

但那个指标只反映了气温对矿井气候条件的阻碍，而没有反映出气候条件对人体热平稳的综合作用。

气温太高或太低，对人体都有不良的阻碍。

最适宜的矿内空气温度是15～20℃。

1）阻碍矿内空气温度的要紧因素

（1）岩石温度--岩层温度的三带：

变温带：

随地面气温的转变而转变的地带；恒温带：

地表下地温常年不变的地带；增温带：

恒温带以下地带。

不同深度处的岩层温度可按式计算：

　　　　　t＝t0+G（Z－Z0）

　　式中：

t0－恒温带处岩层的温度，℃；

　　　G－地温梯度，即岩层温度随深度转变率，℃/m，经常使用百米地温梯度，即℃/100m；

　　　　Z－岩层的深度；

　　　Z0－恒温带的深度。

（2）空气的紧缩与膨胀

空气向下流动时，空气受紧缩产生热量，一样垂深每增加100m，温度升高1℃；相反，空气向上流动时，那么因膨胀而降温，平均每升高100m，温度下降～0.9℃。

（3）氧化生热

矿井内的有机矿物、坑木、充填材料、油垢、布料等都能氧化发烧。

例如，经氧化生成2g二氧化碳时，可使1m3空气升温14.5℃。

在煤层中的采掘巷道，暴露煤面氧化产生的热量较大，故回采工作面是通风系统中温度最高的区段。

（4）水分蒸发

水分蒸发时从空气中吸收热量，使空气温度降低。

每蒸发1克水可吸收千卡的热量，能使1m3空气降温1.9℃，可见水的蒸发对降低气温起着重要的作用。

（5）通风强度

指单位时刻进入井巷的风量。

温度较低的空气流经巷道或工作面时，能够吸收热量，供风量越大，吸收热量越多。

因此，加大通风强度是降低矿井温度的要紧方法之一。

（6）地面空气温度的转变

地面气温对井下气温有直接阻碍，尤其是较浅的矿井，矿内空气温度受地面气温的阻碍更为显著。

（7）地下水的作用

矿井地层中若是有高温热泉，或有热水涌出时，能使地温升高，相反，假设地下水活动强烈，那么地温降低。

（8）其它因素

如机械运转和人体散热等都对井下气温有必然阻碍。

专门是随着机械化程度的不断提高，机械运转所产生的热量不能轻忽。

2）矿内空气温度的转变规律

在进风线路上矿内空气的温度与地面气温相较，有冬暖夏凉的现象。

回采工作面