第一章 采煤机械.doc

矿井空气
矿井通风的主要任务就是把地面新鲜空气源源不断地送入井下,供给人员呼吸,排除各种有害气体和矿尘,创造一个良好的矿内气候条件,从而保障井下人员的身体健康和安全生产。所以,矿井空气的质量和数量是反映矿井通风效果的主要指标。本章重点阐述矿井空气的主要成分,井下常见的有害气体,空气成分和有害气体的安全标准及测定方法,矿井的气候条件,风速、风量测定等主要内容,为进一步学习矿井通风理论奠定基础。
第一节矿井空气成分
地面空气又称为大气,是由多种气体组成的混合气体。大气中除了水蒸气的比例随地区和季节变化较大以外,其余化学组成成分相对稳定,尽管随时间、地点和海拔高度有所变化,但变化不大。一般将不含水蒸气的空气称为干空气,它的组成成分和体积百分比分别为氧气(%)、氮气(79%)和二氧化碳(%).
地面空气从井筒进入井下就成了矿井空气。由于受井下各种自然因素和人为生产因素的影响,与地面空气相比,矿井空气将发生一系列变化。主要有:氧气含量减少;有毒有害气体含量增加;粉尘浓度增大;空气的温度、湿度、压力等物理状态变化等。
在矿井通风中,习惯上把进入采掘工作面等用风地点之前,空气成分或状态变化不大的风流叫做新鲜风流,简称新风,如进风井筒、水平进风大巷、采区进风上山等处;经过用风地点后,空气成分或状态变化较大的风流叫做污风风流,简称污风或乏风,如采掘工作面回风巷、矿井回风大巷、回风井筒等处。
尽管矿井中的空气成分有了一定的变化,但主要成分仍同地面一样,由氧气、氮气和二氧化碳等组成。
一、矿井空气的主要成分及其基本性质
氧气(O2)
氧气是一种无色、无味、无臭的气体,。氧气是很活跃的化学元素,易使多种元素氧化,能助燃。
氧气是维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。人类之所以能够在地球上生存,是因为人体内不断汲取食物和吸入氧气,通过氧化作用,进行细胞的新陈代谢作用而维持的。人体维持正常生命过程所需的氧气量,取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。一般情况下,~;在工作时为1~3 L/min。
空气中的氧气浓度直接影响着人体健康和生命安全,当氧气浓度降低时,人体就会产生不良反应,严重者会缺氧窒息甚至死亡。人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系如表1-1所示。
表1-1 人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系
氧气浓度(体积)/%
人体主要症状
17
15
10~12
6~9
静止状态无影响,工作时会感到喘息、呼吸困难和强烈心跳
呼吸及心跳急促,无力进行劳动
失去知觉,昏迷,有生命危险
短时间内失去知觉,呼吸停止,可能导致死亡
地面空气进入井下后,氧气浓度要有所降低,氧气浓度降低的主要原因有:人员呼吸;煤岩、坑木和其他有机物的缓慢氧化;爆破工作;井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸;煤岩和生产中产生其他有害气体等。
在正常通风的井巷和工作面中,氧气浓度与地面相比一般变化不大,不会对人体造成太大影响。但在井下盲巷、通风不良的巷道中或发生火灾、爆炸事故后,应特别注意对氧气浓度的检查,以防发生窒息事故。
氮气(N2)
氮气是无色、无味、无臭的惰性气体,,微溶于水,不助燃,无毒,不能供人呼吸。
氮气在正常情况下对人体无害,但当空气中的氮气浓度增加时,会相应降低氧气浓度,人会因缺氧而窒息。在井下废弃旧巷或封闭的采空区中,有可能积存氮气。如1982年9月7日,我国某矿因矿井主要通风机停风,井下采空区的氮气大量涌出,致使采煤工作面支架安装人员缺氧窒息,造成多人伤亡事故。
矿井中的氮气主要来源于:井下爆破;有机物的腐烂;天然生成的氮气从煤岩中涌出等。
二氧化碳(CO2)
二氧化碳是无色、略带酸臭味的气体,,不助燃也不能供人呼吸,略带毒性,易溶于水。
新鲜空气中含有的微量二氧化碳对人是无害的,但二氧化碳对人体的呼吸有刺激作用,所以在为中毒或窒息的人员输氧时,常常要在氧气中加入5%的二氧化碳,以促使患者加强呼吸。当空气中的二氧化碳浓度过高时,将使空气中的氧气含量相对降低,轻则使人呼吸加快,呼吸量增加,严重时也能造成人员中毒或窒息。空气中二氧化碳浓度对人体的危害程度如表1-2所示。
表1-2 空气中二氧化碳浓度对人体的影响
二氧化碳浓度(体积)/%
人体主要症状
1
3
5
10
10~20
20~25
呼吸加深,急促
呼吸急促,心跳加快,头痛,很快疲劳
呼吸困难,头痛,恶心,耳鸣
头痛,头昏,呼吸困难,昏迷
呼吸停顿,失去知觉,时间稍长会死亡
短时间中毒死亡
二氧化碳比空气重,常常积聚在煤矿井下的巷道底板、水仓、溜煤眼、下山尽头、盲巷、采空区及通风不良处。
矿井中二氧化碳的