矿井通风与安全55

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单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,矿井通风与安全,主讲人:戴广龙,Ventilation,&,Safety,矿井通风与安全,一、学习该课程的目的,二、该课程的学习方法,三、该课程的学习的重点和难点,空气流动基本理论、通风阻力和动力、矿井瓦斯、火灾、粉尘和水灾,三、该课程学时分配,总共48学时,计划课内44学时,习题4学时,四、成绩评定,平时成绩占20%,考试占80%,考教分离,矿井通风与安全,五、主要参考书,1.矿井通风与安全吴中立 主编,中国矿大出版社,2.通风安全学张国枢主编,中国矿业大学出版社,3煤矿安全规程,目 录,一部分 通风工程,章 矿井空气,1,矿井空气成份,2,矿井空气中有害气体,3,矿井气候,章 矿井空气流动基本理论,1,空气主要物理参数,2,风流能量与压力,3,通风能量方程,4,能量方程在矿井通风中的应用,章 井巷通风阻力,1,井巷断面上的风速分布,2,摩擦风阻与阻力,3,局部风阻与阻力,4,矿井总风阻与矿井等积孔,5,降低矿井通风阻力的措施,第,4,章 通风动力,1,自然风压,2,通风机类型及构造,3,主要通风机附属装置,4,主要通风机实际特性曲线,5,主要通风机工况点及其经济运行,6,通风机联合运转,7,矿井通风设备选型,章 矿井通风网络中风量分配与调节,1,风量分配的基本规律,2,简单网络特性,3,通风网络动态特性分析,4,矿井风量调节,5,应用计算机解复杂通风网路,第,6,章 局部通风,1,局部通风方法,2,掘进工作面风量分配,3,局部通风设备,4,局部通风系统设计,第,7,章 通风系统与通风设计,1,矿井通风系统和局部通风系统,2,通风构筑物与漏风,2,通风设计,第 8 章 矿井空调技术概论,1 环境气候与人体的热平衡,2 影响矿井气温的因素,3 矿井降温措施,4 矿井制冷空调,第二部分 安全工程,第9章 矿井瓦斯,1 概述,2 煤层瓦斯赋存与含量,3 矿井瓦斯涌出,4 煤与瓦斯突出,5 瓦斯爆炸与预防,6,瓦斯抽放,第10章 火灾防治,1 概述,2 外因火灾及其预防,3 煤炭自燃理论基础,4,火灾预测与预报,5 开采技术防火措施,6,灌桨与阻化剂灭火,7 均压防灭火,8 惰气防灭火,9 火灾时期通风,10,矿井火灾处理与控制,第 11 章 矿尘防治,1 矿尘及其性质、尘肺病,2 煤尘爆炸及其预防,3 综合防尘措施,第12 章 矿山防水,地面防水、井下防水及其处理,第 13 章 矿山救护,1 矿山救护队,2 矿工自救,3 现场急救,第一章 矿井空气,本章重点:,1、空气成分;,2、矿井有害气体、来源及最高允许浓度;,3、矿井气候条件,第一章,矿井空气,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,最后排出矿井的全过程称为,矿井通风,。,目的、主要任务保证矿井空气的质量符合要求。,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,其主要成分如下。,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。,气体成分 按体积计 按质量计 备 注,氧气(O2)20.96 23.32 惰性稀有气体氦、,氮气(N2)79.0 76.71 氖、氩、氪、,二氧化碳(CO2)0.04 0.06 氙等计在氮气中,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。,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,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。,矿井空气中氧浓度降低的主要原因有:,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;此外,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。,2二氧化碳(CO,2,),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。,矿井空气中二氧化碳的主要来源是,: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,),氮气是一种惰性气体,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。,矿井空气中氮气主要来源是,: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。,三、矿井空气主要成分的质量(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,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,。,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),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。,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”。0.08%,40分钟引起头痛眩晕和恶心,0.32%,510分钟引起头痛、眩晕,30分钟引起昏迷,死亡。,主要来源,:爆破;矿井火灾;煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。,、硫化氢(H,2,S),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。硫化氢相对密度为1.19,易溶于水,在常温、常压下一个体积的水可溶解,2.5,个体积的硫化氢,所以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。0.0050.01%,12小时后出现眼及呼吸道刺激,0.0150.02%,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。,、二氧化氮(NO,2,),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。0.01%出现严重中毒。,主要来源,:井下爆破工作。,4.二氧化硫(SO2),二氧化硫无色、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。,5.氨气(NH,3,),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,:氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用,可引起喉头水肿。,主要来源,:爆破工作,注凝胶、水灭火等;部分岩层中也有氨气涌出。,6.氢气(H,2,),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。,二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准,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,,矿井空气中有害气体的最高容许浓度,有害气体名称 符号 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,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衡的影响,新陈代谢是人类生命活动的基本过程之一。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,这三种基本形式进行的。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。,人体热平衡关系式:q,m,-q,w,=q,d,+q,z,+q,f,+q,ch,q,m,人体在新陈代谢中产热量,取决于人体活动量;,q,W,人体用于做功而消耗的热量,qm-qw,人体排出的多余热量;,q,d,人体对流散热量,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,可正,可负;,q,ch,人体由热量转化而没有排出体外的能量;人体热平衡时,q,ch,=0;,当外界环境影响人体热平衡时,人体温度升高q,ch,0,人体温度降低,q,ch,0,矿井气候条件的三要素是影响人体热平衡的主要因素。,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:,影响人体的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。,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,:在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。指标比较简单,使用方便。但这个指标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。,2.湿球温度,湿球温度是可以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响,比干球温度要合理些。但这个指标仍没有反映风速对人体热平衡的影响。,3.等效温度,等效温度定义为湿空气的焓与比热的比值。它是一个以能量为基础来评价矿井气候条件的指标。,4.同感温度,同感温度(也称有效温度)是1923年由美国采暖工程师协会提出的。这个指标是通过实验,凭受试者对环境的感觉而得出的同感温度计算图。,5.卡他度,卡他度是1916年由英国L.希尔等人提出的。卡他度用卡他计测定。,卡他度分为:干卡他度、湿卡他度,干卡他度,:反映了气温和风速对气候条件的影响,但没有反映空气湿度的影响。为了测出温度、湿度和风速三者的综合作用效果,,K,d,=41.868F/t W/m,2,湿卡他度(Kw,):是在卡他计贮液球上包裹上一层湿纱布时测得的卡他度,其实测和计算方法完全与干卡他度相同。,三、矿井气候条件的安全标准,我国现行评价矿井气候条件的指标是干球温度。1982年国务院颁布的矿山安
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