空气的主要成份Word格式.docx
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采空区注氮气：
1、采空区注氮改变了空区的漏风风流的流态，
2、氮气稀释了采空区风流中的氧气浓度
3、注氮后以氮气等量抵消工作面漏向采空区的一部分风量，减少了向采空区的供氧。
4、注氮必须考虑利用采空区漏风流态进行顺风注氮，管口位置设置在靠进风侧的冷却带内，
5、注氮相当于在采空区内的自燃氧化带施加了氮气浓度，阻止煤与氧发生氧化自燃反应
氮气置换法：
向采空区先注入一定量的氮气再进行瓦斯抽放抽放的同时连续向采容区注氮，为防止向采空区漏风，保障氮气平稳向采空区深部推进，要控制抽放量原则上注入氮气量大于瓦斯抽放量的1.1倍
N2：
（1）将N2压入到采空区氧化带内阻止煤炭的氧化。
（2）使采空区压力增高，减少杜绝空气进入采空区。
（3）降低采空区的气体的温度和周围介质温度。
（4）N2加入到瓦斯混合气体中可使瓦斯爆炸下限提高，上限降低，N2每增加1%时爆炸下限即提高0.017%，上限下降0.54%。
二氧化碳：
是一种无色无臭略带酸味的气体，不助燃不助呼吸，易溶于水无爆炸性，密度为1.965公斤/米3，相对密度为1.52，分子式是CO2，二氧化碳随无毒，但CO2的增加会使氧含量相对减少，使人窒息。
如果在高瓦斯区内加入25.5%的CO2会使任何浓度的瓦斯失去爆炸性
《规程》规定采掘工作面的风流及回风流的CO2的浓度不得超过1.5%，入风流不得超过0.5%总回风巷和一翼回风巷不得超过0.75%。
二氧化碳的增加对人体的影响：
CO2的含量对人体的反应
1%呼吸急促
3%呼吸量增加2倍，很快使人疲劳
5%感觉血流加快，心脏跳动加快，头昏脑胀
6%发生喘息极度虚弱无力，10%时出现昏迷状态
10-20%呼吸处于停顿状态，失去知觉
20-25%短时间即可窒息死亡
二氧化碳含量的增加会对人体的呼吸神经中枢有刺激作
用，增加人体的呼吸量及吸氧量，引起喘息。
CO2分子量为44.00995
二氧化氮：
是一种棕红色，带有刺激性臭味，极易溶解于水，无爆炸性，有强烈毒性的气体，分子式为NO2，密度为2.05公斤/米3，相对密度为1.59，能和水结合成硝酸，对肺组织起破坏作用，造成肺浮肿，对眼睛，鼻腔，呼吸道等有强烈刺激作用。
矿井NO2的来源多为爆破工作，1公斤硝酸炸药爆破后可产生10升的NO2。
在空气中NO2浓度不高时，最初无明显感觉，经6-24小时后才出现中毒症状，在危险的浓度下，最初也只是感觉呼吸道受刺激，咳嗽，吐黄痰经6-24小时后才出现肺部水肿，呕吐，呼吸困难，很快就会死亡，NO2中毒者的症状为手指和头发变黄，《规程》规定：
井下工作地点NO2浓度不得超过0.00025%。
NO2对人体的影响
NO2％
对人体的影响
0.004
2-4小时不会引起明显的中毒
0.006
短时间内对呼吸器官有刺激作用
0.025
短时间内就会使人中毒死亡
二氧化硫：
是一种无色酸味带硫磺臭味的易溶于水，无爆炸性有剧毒的气体，分子式为SO2，密度为2.86公斤/米3，相对密度为2.22，遇水即变成硫酸，对人的眼睛有强烈的刺激作用，故称之为“害眼气体”而且对呼吸器官也有强烈的腐蚀作用，能引起肺水肿，矿井SO2的主要来源是含硫矿物的氧化，含硫矿物中爆破工作。
SO2对人体的影响
0.0005%能闻到刺激味
0.002%能引起流泪，眼睛红肿，咳嗽，头痛，喉头发痒
0.05%可引起急性支气管炎，肺水肿，短时间内就可中毒死亡
《规程》规定：
井下有人工作地点，SO2的最高允许浓度为0.00055%
硫化氢：
是一种无色，微甜，有臭鸡蛋味，有强烈毒性，易溶于水，有爆炸性，分子式为H2S，密度为1.52公斤/米3，相对密度为1.17，空气中按体积计算达到4.3-46%之间可以爆炸，能使人中枢神经中毒，并能对眼睛，呼吸器官产生强烈的刺激作用。
井下H2S的主要来源于有机物的腐烂，硫化矿物水解，煤岩中放出。
H2S对人体的影响
0.002%
对人体没有什么危害
0.01%
数小时后发生轻微中毒
0.015%
流唾液和清鼻涕瞳孔放大，呼吸困难
0.02%
5-8小时后对眼，鼻，喉粘膜有强烈刺激性，很快出现头痛，呕吐，昏睡，四肢无力
0.05%
30分钟后失去知觉，并出现痉挛，脸色苍白，不急救就会中毒死亡
0.08%
很短时间内就会引起中毒死亡
井下有人工作地点H2S不得超过0.00066%。
措施：
向煤体内注石灰水，水采时在水中加石灰。
氢：
是一种无色无味无臭无毒，难溶于水，有爆炸性的气体，分子式为H2，密度为0.09公斤/米3，相对密度为0.0695，按体积计算空气中氧含量达到4-74%之间可以爆炸。
矿井氢气的来源主要是蓄电池充电时放出
井下有人工作地点H2不得超过5%
氨：
是一种无色无味剧臭，剧毒极易溶于水，有爆炸性气体。
分子式为NH3，密度为1.16公斤/米3，相对密度为0.9，当氨含量达到30%时能爆炸。
氨对人的皮肤和呼吸道有强烈的刺激作用，能引起咳嗽，流泪，头晕，空气中含量高时会使人失去知觉以致死亡。
有人工作地点氨气含量不得大于0.004%，用水熄灭燃着的煤炭也能生气氨气。
一氧化碳：
是一种无色，无味，无臭，无刺激性，剧毒气体，它微溶于水，有爆炸性，分子式为CO，密度为1.25公斤/米3，相对密度为0.97，与氮气的密度相同，所以CO可以均匀的扩散在井下的巷道中，当CO含量达到12.5—75%之间时可以爆炸。
空气中CO浓度超过0.04%时就会使人轻度中毒，CO有一种特性，因为CO经呼吸道进入人体后，与人体内血液中的血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，CO与血红蛋白的亲和能力是O2与血红蛋白亲合能力的250一300倍，而且，CO与血红蛋白的解离速度要比O2与血红蛋白的解离速度慢3600倍，所以CO阻碍了血红蛋与O2的正常结合，造成人体内部组织和细胞大量缺氧而引起中毒死亡。
CO中毒程度可大致分为三种程度：
一、轻微中毒：
CO达到0.048%时，1小时内头晕、头痛、耳鸣、心必，此时人体碳氧血红蛋白量约为10—20%。
二、严重中毒：
CO达到0.128%时约半小时到1小时除轻微中毒症状外出现肌肉疼痛，四肢无力、恶心呕吐、感觉迟钝，短时昏厥，丧失行动能力，同时皮肤和粘膜呈桃红色，尤其是脸部两颊、前胸和大腿内侧最为明显，严重中毒时血液中碳氧血红蛋白约30—40%，吸入新鲜空气或氧气后则能较快地清醒，数日可以恢复正常一般无后遗症。
三、致命中毒：
CO达到0.4时20—30分钟即可使人中毒死亡，若CO达到1%时，经过几次吸气就会失去知觉，经过1—2分钟就会引起致命中毒。
致命中毒的碳氧血红蛋白达到了50%以上，《规程》规定井下空气中，CO最高允许浓度为<
0.0024%.
CO中毒对人体的影响：
2-3小时轻微头痛
0.04%
1-2小时眩晕、头痛
45分钟耳鸣、心跳、心悸、头痛
0.16%
半小时—2小时四肢无力、恶心、呕吐、感觉迟钝、昏厥、失去行动能力
0.32%
20—30分钟，丧失知觉、心脏停顿、以致死亡
1.28%
1—3分钟死亡
井下CO的主要来源是煤碳的氧化、自燃发火、火药的爆破，瓦斯与煤尘爆炸，井下火灭等都能产生大量的CO气体，比如：
1公斤的煤尘燃烧后可产生1.5米3的CO气体，如果只有瓦斯爆炸，CO浓度可达2%但若有煤尘掺入爆炸、产生的CO量可达3—4%以上。
井下发生火灭时，生成的CO量则会更大，据推算、井下一架木质棚架，其体积为0.168米3燃烧后可产生96米3的CO，可使长1920米，断面为5米2的巷道中的CO浓度达到1%以上，这样的浓度人只需要吸几口气便会中毒死亡。
井下煤炭氧化自然会产生大量的CO气体，通过CO气体生成的多少可以判断煤体是否已经自燃，经过大量的实际观测结果表明当CO绝对涌出量>
0.0059米3/分时就会发火，当CO绝对涌出量<
0.0049米3/分时就不会发火，所以我们把CO绝对量>
0.0059米3/分定为火灭预报临界值，把CO绝对量<
0.0049米3分定为无发火的安全值。
沼气：
是一种无色、无味、无臭、无毒、无刺激性的气体，难溶于水，热容量大，扩散性和渗透力强，有爆炸性，分子式为CH4，密度为0.714公斤/米3，相对密度0.552，CH4：
国标编号：
（危险货物编号）21007
熔点：
-182.5℃
沸点：
—161.5℃
闪点：
—188℃
引燃温度：
538℃
分子量：
16.04
当沼气含量达到5—16%之间时可以爆炸，沼气虽无毒，但空气中沼气含量的增加，会使氧含量相对减少，使人窒息，化学名称甲烷，沼气是煤在形成过程中的一种伴生气本，亿万年以前的森林和其他古代植物经过地壳运动被埋在地下与空气隔绝，在一种叫“厌氧菌”的细菌分解发酵作用下，就生成了沼气。
植物在炭化过程中，生成的沼气量是很大的，每生成1吨煤就可伴生大约1000米3以上的沼气，只是在漫长的地质年代里，大部分的沼气逸散到大气中去了，只有一小部分被保留在煤体和岩体中，这一小部分是以三种状态附存在煤体或岩体中的。
一种是：
游离状态，它是以自由的气体状态存在的，它可以自由运动扩散并表现出沼气的压力，有的煤层中沼气的压力可达60—70个大气压。
二种是：
吸附状态的它吸附在煤层、岩层的裂隙孔洞表面上，形成一层薄膜状，保持着平衡状态通常并没有沼气压力。
三种是：
吸收状态，这种沼气状态中的沼气分子渗透到煤的分子团内部，就象气体溶解到液体中一样，也是保持平衡状态，当外界压力降低温度升高时，部分吸附状态的沼气转化为游离状态，这种现象叫做沼气的解吸。
沼气的解吸是因为地壳的变动或人为的形采行为，破坏了它的平衡状态，沼气就向压力低的部位运动或向采掘空间不断的涌出，因为沼气的扩散性强，它的渗透力和扩散性是空气的1.6倍，所以能从煤岩层的微小孔隙中渗透并能迅速扩散到巷道空间。
沼气的涌出大致分两种形式，一是从煤岩层的暴露面上经常地、均匀地，缓慢地涌出，这种涌出形式范围广，面积大，时间长是矿井中沼气的主要涌出形式，叫普通涌出形式。
二是喷出，和煤炭与沼气突出，叫特殊涌出形式，其特点是带有突然性，在很短的时间内甚至几秒中内突然大量的沼气从工作面的煤体或岩体中涌出，并拌有大量的碎煤或岩石，有的会有达到几吨至几万吨以上，沼气也会涌出几米3几十万米3，并伴有很大的声响和强大的动力效应。
计算沼气的涌出量从单位时间内，涌出的沼气来计算叫绝对涌出量，矿井沼气涌出量是确定矿井沼气等级，计算矿井总风量以及确定以及确定矿井沼气管理制度的主要依据。
矿井正常生产的情况下，平均月产一吨煤的沼气涌出量叫相对涌出量。
在矿井中，只要有一个煤层，岩层中发现过一次沼气，该矿井即定为沼气矿井，沼气矿井又按等级分为低沼气矿井10米3/吨以下，而且绝对涌出量小于40米3/分，10米3/吨以上或绝对涌出量大于40米3/分的为高沼气矿井，《规程》133条新增规定，还有煤岩与瓦斯突出矿井。
矿井沼气等级的鉴定一般在7月到8月份间进行，因为这时候的沼气和气温以及地壳运动变化较大，沼气涌出量也会增加，通常是在一个月中的5号、15、25号三天中的早、中、晚三班生产进入正常时进行各项测定。
测定应根据矿井的具体情况布置，以能够真实地反映测定区域的风景及沼气涌出量的原则，应在各采区的回风道中和矿井总回风道中布置测点，分别测定各采区和全矿井的风量和沼气浓度。
沼气爆炸必须具备的三个条件：
1浓度在5-16%之间。
2引爆火源在650-750℃以上，且火焰存在的时间大于沼气爆炸的感应期。
因为沼气的热容量很大，是空气的2.5倍，它遇到火焰时不是立即爆炸，而是有一段极短的延迟性，这段极短的延迟性叫做瓦斯爆炸感应期，。
感应期又因点火温度的高低不同来决定感应期的长短，大约为十分之几秒到百分之几秒不等。
在井下爆破工作中，尽管爆破时产生的温度可达2000℃左右，但火焰仅能存在千分之几秒，所以不能引起瓦斯爆炸，但如果炸药的质量以及不按规定违章放炮，同样会引爆瓦斯。
3是氧气的含量必须大于12%，如果氧含量低于12%，瓦斯将失去爆炸性。
沼气浓度在5%以下时，遇火不能爆炸只能燃烧，火焰呈淡蓝色而沼气浓度16%以上时沼气即不燃燃烧也不爆炸，因为空气中的氧含量不够，但如遇到新鲜空气时，如有火焰存在它将在与空气接触面上产生一个燃烧点，所以人们利用沼气的这个特性来供热，发电取暖做饭等。
但利用瓦斯时的浓度不得低于30%，不利用瓦斯时采用干式抽放时，抽放的瓦斯浓度不得低于25%《规程》148条规定，沼气浓度在7%-8%时最容易爆炸，9.5%时爆炸威力最强，因这这时的空气中的氧含量正好与沼气达到9.5%时爆炸所需要的氧气含量相同。
当有爆炸煤尘混入时，沼气的爆炸下限就会降低，增加了沼气爆炸的危险性，根据实验表明，空气中煤尘浓度达到5克/米3时，沼气3%就可以爆炸，煤尘浓度达到8克/米3时沼气达到2.5%就可以爆炸，同样当空气中沼气含量每增加1%，煤尘的爆炸下限将会下降12克/米3。
空气温度超过700℃（发火点附近，火区内等）时，瓦斯爆炸下限浓度降到3.25%等
沼气矿井在开采过程中，不同深度的开采，瓦斯的涌出量也会不同，开采的深度越深，沼气的涌出量就越大，计算开采不同深度的沼气涌出量，用沼气涌出量梯度来计算其公式为：
a
n=
瓦斯涌出量的梯度：
就是矿井相对涌出量每增加1米3/吨，开采所增加深度，单位是米/米3/吨n=指数，通常是1
沼气浓度达到19%时氧含量为17%，沼气达到43%时氧含量下降到12%就能使人窒息，所以沼气爆炸的条件中氧含量降到12%时，沼气就会失去了爆炸性，当沼气达到57%时氧含量只有9%，人在这种条件下，很短的时间就会窒息死亡。
感应期（秒）瓦斯在不同温度下的感应斯
浓度
火源温度℃
%
775℃
875℃
975℃
1075℃
6
1.08
0.35
0.12
0.039
7
1.15
0.36
0.13
0.041
8
1.25
0.37
0.14
0.042
9
1.30
0.39
0.15
0.044
10
1.40
0.41
0.16
0.049
12
1.60
0.44
0.17
0.055
1、一般情况下，瓦斯爆炸反应区的气体长度是爆炸前预混气体长度的5-12倍。
甲烷中若加入了乙烯气体成分会使甲烷＋乙烯的气体比纯甲烷气体更危险易爆性会更强，
2、二氧化碳的惰化效果比氮气的惰化效果要好，
井下常见爆炸性气体
名称
分子式
密度
相对密度
爆炸界线%
甲烷
CH4
0.714
0.552
5-16
乙烷
C2H6
3.22-12.45
丙烷
C3H8
2.4-9.5
戊烷
C5H12
1.4-7.8
已烷
有爆炸性的气体还有：
乙烷：
分子式为C2H6乙烯：
分子式为C2H4
爆炸界线：
3.22-12.45%界线2.75-28.6%
戊烷：
分子式为C5H12已烷：
分子式为C6H14
爆炸界线1.4-7.8%界线1.2-7%
矿尘：
较长时间悬浮在空气中的矿尘叫浮尘。
从空气中沉降下来工，落在支架巷道壁的矿尘叫落尘，也叫沉积煤尘，单位体积空气中悬浮的矿尘量，叫做矿尘浓度，也叫含尘量。
表示方法有二种：
1重量法：
1米3空气中含有浮尘的重量毫克/米3。
2计数法：
1厘米3空气中含有浮尘的颗粒数，颗/厘米3。
我国规定采用重量法表示和测定矿尘浓度。
煤尘具有爆炸性，对矿井的破坏性很大，尤其煤尘爆炸后会产生大量的CO气体，使人中毒死亡。
另一方面，矿尘能引起矿工的职业病，矽肺和煤矽肺病，所以80年煤炭部颂布了《煤矿安全规程》其中规定井下有人工作地点和人行道的空气中，粉尘浓度不得超过含游离二氧化硅<
10%时最大允许浓度为10毫克/米3，含游离二氧化硅>
10%时最大允许浓度为2毫克/米3。
煤尘爆炸就是煤尘颗粒度小，单位重量的煤体与氧的接触面积大大增加，加快了氧化过程，当煤尘受热后能放出可然性气体，这些可燃性气体遇到火源时，极易点燃而快速释放能量，由其是漂浮在空间的煤尘达到一定的浓度，一般为30一2000克/米3之间，也就是说煤尘爆炸就是煤尘遇到火源后快速释放能量的过程。
煤尘爆炸的强弱由煤尘爆炸指数来决定，煤尘爆炸指数就是煤体的挥发分与可燃物之比，其公式为
Vr=
我国对煤尘鉴定的挥发分指数Vr指标如下：
Vr<
10%时煤尘不爆炸，属于无烟煤。
Vr=10-15%时爆炸性较弱，属于贫煤。
Vr=15-28%时有爆炸性，属于焦煤，肥煤
Vr>
28%以上时爆炸性较强，属于气煤，长焰煤和褐煤。
根据Vr可以粗略判断煤尘的爆炸性，Vr不是衡量煤尘爆炸性的唯一指标，必须通过煤尘爆炸试验来确定。
煤尘爆炸必须具备以下四个条件：
1、煤尘本身必须具有爆炸性
2、在空气中悬浮的煤尘达到一定的浓度，45-2000克/米3之间。
3、有火源存在温度在650-1050℃以上。
4、氧含量不低于18%，有瓦斯混入时其混合体爆炸时氧含量达17%时也不能完全防止爆炸。
沼气的存在对煤尘爆炸起着很大的影响，能使煤尘爆炸的下限降低，扩大了爆炸危险性，比如：
当空气中沼气浓度达到0.5%时，煤尘爆炸下限为34.5克/米3，cH4每增1%，煤尘爆炸下线下降12克/米3。
达到1.4%时，煤尘爆炸下限为26.4克/米3，达到2.5%时，煤尘爆炸下限为15.5克/米3，达到3.5时，煤尘爆炸下限为6.1克/米3。
煤尘爆炸性的强弱与煤尘的颗粒度大小也有关系，粒度越小爆炸性越强，因为粒度越小，单位重量的煤体表面积越大，越易点燃，受热后挥发分迅速的释放出来，所以当直径小于75微米的煤尘越多时，爆炸性就越强，但直径小于10微米的煤尘比重增加后，煤尘的爆炸威力反而减弱，这是因为太微小的尘粒很快的氧化成为灰烬。
当煤尘浓度在300-400克/米3之间时，煤尘的颗粒度若在10-75微米之间时，爆起炸来最为猛烈。
《规程》规定，矿井入风流中含尘量不能大于0.25毫克/米3，采区入风流中的含尘量不应大于0.5毫克/米3，如超规定必须净化风流，经验表明最佳的排尘风速为1.5-2米/秒，最佳的防尘风速为1.2-1.6m/s，最佳排尘风速为1.5-2m/s。
开采有爆炸危险的矿井，隔绝煤尘的传播可采用水棚，岩粉棚，撒布岩粉，喷雾洒水等措施，水棚和岩粉棚按隔绝煤尘爆炸的保护范围，可分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚，
主要隔爆棚应设在1矿井两翼与井筒相连通的主要运输大巷和回风大巷。
2相邻采区之间的集中运输巷和回风巷道。
3相邻煤层这间的运输石门和回风石门。
辅助隔爆棚应设在1采煤工作面的进回风巷。
2采区内的煤层掘进巷道。
3采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其它巷道。
水棚：
包括水槽棚和水袋棚，但水袋棚不得作主要隔爆棚。
水棚按布置形式可分为：
集中式布置和分散式布置，但分散式布置的水棚只能用作辅助隔爆棚，不能用作主要隔爆棚，主要隔爆水棚按断面积计算不少于400L/m2。
辅助隔爆水棚按断面积计算不少于200L/m2。
分散式隔爆水棚按水棚所占空间计算1.2公斤/米3水棚区长不小于120米，分散式隔爆水棚的前列水棚距工作面应保持30-60米，主要水棚的棚区长度不小于30米。
辅助水棚的水棚区长度小于20米。
水棚距顶梁（无支架时为顶板）两帮的空隙不小于100毫米。
水棚距轨道面不小于1.8米，水棚应保持同一高度，需要挑顶时水棚区内的巷道断面与其前后各20米长的巷道断面一致，首列水棚与工作面的距离应保持60-200米之间，水棚与巷道交叉口，转弯处的距离应保持50-75m之间。
水棚排与排间距离为1.2一3m。
煤碳自燃发火
煤燃烧须达到;
{无烟煤大于400℃，烟煤320℃-380℃，褐煤小于300℃}后就会燃烧起来。
煤中的剩余瓦斯含量大于5m3/t时煤炭自燃就难以发生，前苏联研究还表明，在瓦斯量过大，即在0.4ml/（gh）-0.5ml/（gh）的情况下，实际上不发生煤的氧化，当瓦斯量涌出小，有0.04ml/（gh）——0.05ml/（gh）时，对氧化过程也没有影响。
经实验证明：
煤的粉沫粒径在0.198-0.246mm的颗粒状粉沫最易升温氧化。
采空区（自燃三带）散热带，氧化升温带，窒息带
煤层的最短发火期是怎样确定的？
巷道中煤层自燃发火期是以自然发
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