矿山安全技术第一章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/9/21,*,*,通 风 安 全 学,第一章 矿井空气,2021/9/21,1,矿井通风是指将空气输入矿井下，以增加矿井中氧气的浓度并排除矿井中有害的气体。矿井通风的基本任务是：,(1)供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要；(2)冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产；(3)调节井下气候，创造良好的工作环境。,2021/9/21,2,2021/9/21,3,第一章 矿井空气,2021/9/21,4,本章主要内容,第一节 矿井空气成份,一、地面空气的组成,二、矿井空气的主要成分及基本性质,三、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准,第二节 矿井空气中的有害气体,一、基本性性质,二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准,第三节 矿井气候,一、矿井气候对人体热平衡的影响,二、衡量矿井气候条件的指标,三、矿井气候条件的安全标准,2021/9/21,5,本章重点,矿内空气的主要成分、井下常见的有害气体、矿井的气候条件。,2021/9/21,6,第一 节 矿井空气成份,定义：,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。干空气的组成成分比较稳定,。,湿空气中含有水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。,2021/9/21,7,第一 节 矿井空气成份,二、矿井空气的主要成分及基本性质,新鲜空气：,井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气，,污浊空气：,通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，,1氧气(O,2,),氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,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。,2021/9/21,8,第一 节 矿井空气成份,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 0.20.4,轻 劳 动 20-25 0.6-1.0,中度劳动 30-40 1.2-2.6,重 劳 动 40-60 1.8-2.4,极重劳动 40-80 2.5-3.1,2021/9/21,9,第一 节 矿井空气成份,当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。,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,1012,失去理智，时间稍长有生命危险,69,失去知觉，呼吸停止，如有及时抢救几分钟内可能导致死亡,2021/9/21,10,第一 节 矿井空气成份,矿井空气中氧浓度降低的主要原因：,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；,煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。,2021/9/21,11,第一 节 矿井空气成份,2二氧化碳(CO,2,),（1）主要性质:,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1.52,），在风速较小的巷道中底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。,（2）对人呼吸的影响：,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机能。,当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使空气中的氧浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人员中毒或窒息。,2021/9/21,12,第一 节 矿井空气成份,（3）主要来源,：,煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。,3氮气(N,2,),性质：,一种惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性伤害。正因为氮气具有的惰性，因此可将其用于,井下防灭火和防止瓦斯爆炸,。,氮气主要来源,：井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出,灭火人为注氮。,2021/9/21,13,第一 节 矿井空气成份,三、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准,规程第100条，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,0.5；总回风流中,不得超过,0.75；,当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5时，,必须停工处理,。,2021/9/21,14,第二节 矿井空气中的有害气体,空气中常见有害气体：,CO、NO,2,、SO,2,、NH,3,、H,2,。,一、基本性性质,、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0.97，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,1375,范围内时有爆炸的危险。,2021/9/21,15,第二节 矿井空气中的有害气体,主要危害,：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,250300,倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。,主要来源,：爆破(NH,4,NO,3,和木粉)；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。,2021/9/21,16,第二节 矿井空气中的有害气体,CO（%）,主 要 症 状,0.02,23小时内可能引起轻微头痛,0.08,40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,0.32,510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。,1.28,几分钟内出现昏迷和死亡。,CO中毒症状与浓度的关系,2021/9/21,17,、硫化氢（H,2,S）,性质：,硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到,0.0001,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。,相对密度为1.19,，易溶于水。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为,4.345.5时有爆炸危险,。,主要危害,：硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。,主要来源：,有机物腐烂；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,。,第二节 矿井空气中的有害气体,2021/9/21,18,第二节 矿井空气中的有害气体,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,。,2021/9/21,19,第二节 矿井空气中的有害气体,、二氧化氮（NO,2,）,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1.59，易溶于水。,主要危害：,二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用，二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点。,主要来源,：井下爆破工作。,2021/9/21,20,第二节 矿井空气中的有害气体,中毒症状与浓度关系表,二氧化氮（体积）/%,主 要 症 状,0.004,24小时内可出现咳嗽症状。,0.006,短时间内感到喉咙刺激，咳嗽，胸疼。,0.01,短时间内出现严重中毒症状，神经麻痹，严惩咳嗽，恶心，呕吐。,0.025,短时间内可能出现死亡。,2021/9/21,21,第二节 矿井空气中的有害气体,4.二氧化硫(SO,2,),性质：,无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到0.0005即可嗅到。其相对密度为2.22，易溶于水。,主要危害：,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，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到 0.002时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达0.05时，短时间内即有致命危险。,主要来源：,含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；以及从含硫矿层中涌出。,2021/9/21,22,第二节 矿井空气中的有害气体,5.氨气(NH,3,),性质：,无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为0.596，易溶于水，空气浓度中达30时有爆炸危险。,主要危害,：对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，引起喉头水肿。,主要来源,：爆破工作，注凝胶、水灭火等；岩层中也涌出。,6.氢气(H,2,),性质：,无色、无味、无毒，相对密度为0.07。氢气能自燃，其点燃温度比沼气低100200。,主要危害,：当空气中氢气浓度为474时有爆炸危险。,主要来源：,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、或煤氧化。,2021/9/21,23,第二节 矿井空气中的有害气体,矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命安全危害极大，因此，规程对常见有害气体的安全标准做了明确的规定。,二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准,2021/9/21,24,第二节 矿井空气中的有害气体,有害气体名称,分子式,最高容许浓度/%,一氧化碳,CO,0.0024,氧化氮（折算成二氧化氮）,NO,2,0.00025,二氧化硫,SO,2,0.0005,硫化氢,H,2,S,0.00066,氨,NH,3,0.004,矿井空气中有害气体的最高容许浓度,2021/9/21,25,第三节 矿井气候,矿井空气的,温度,、,湿度,和,流速,三个参数为矿井气候条件的三要素。,一、矿井气候对人体热平衡的影响,人体散热,主要是通过人体皮肤表面与外界的,对流,、,辐射和汗液蒸发,这三种基本形式。,对流散热,取决于周围空气的温度和流速；,辐射散热,主要取决于环境温度；,蒸发散热,取决于周围空气的相对湿度和流速。,2021/9/21,26,第三节 矿井气候,人体热平衡关系式,：q,m,-q,w,=q,d,+q,z,+q,f,+q,ch,式中：,q,m,产热量，取决于人体活动量；,q,W,用于做功而消耗的热量，qm-qw,排出的多余热量；,q,d,对流散热量，低于人体表面温度，为负，否则，为正；,q,z,汗液蒸发或呼出水蒸气所带出的热量；,q,f,人体与周围物体表面的辐谢散热量；,q,ch,由热量转化而没有排出体外的能量,；,2021/9/21,27,第三节 矿井气候,人体热平衡时，qch=0；,当外界环境影响人体热平衡时，人体温度升高qch0，人体温度降低，qch0,空气温度：,对人体对流散热起着主要作用。,相对湿度：,影响人体蒸发散热的效果。,风速：,影响人体对流散热和蒸发散热的效果。对流换热强度随风速而增大。同时湿交换效果也随风速增大而加强。如有风的天气，凉衣服干得快。,2021/9/21,28,第三节 矿井气候,二、衡量矿井气候条件的指标,1.干球温度,干球温度,是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一。,特点,：直接反映出矿井气候条件的好坏。指标比较简单，使用方便。只反映了气温对矿井气候条件的影响，而没有反映出气候条件对人体热平衡的综合作用。,气温过高或过低，对人体都有不良的影响。最适宜的矿内空气温度是,1520。,2021/9/21,29,第三节 矿井气候,1),影响矿内空气温度的主要因素,(1）岩石温度-,岩层温度的三带,变温带,：随地面气温的变化而变化的地带；,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。,2021/9/21,30,第三节 矿井气候,不同深度处的岩层温度可按式计算：,tt,0,+G(ZZ,0,),式中：,t,0,恒温带处岩层的温度，；,G地温梯度，即岩层温度随深度变化率，/m，常用百米地温梯度，即/100m；,Z岩层的深度；,Z,0,恒温带的深度,.,2021/9/21,31,第三节 矿井气候,(2）空气的压缩与膨胀,空气向下流动时，空气受压缩产生热量，一般垂深每增加100m，温度升高1；相反