矿井空气

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1、1/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 第一章 矿井空气 第一节 矿井空气成分 第二节 矿井空气中有害气体 第三节 矿井气候 1 2/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 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。 2 3/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 矿井通风经历过较长的发展过程。 约在1640年，人们开始把进风和回风路线分开，以利用自然通风 压力进行矿井通风。 为了加大通风压力，1650年在回风路线上设置火筐，1

2、787年又在 回风路线上设置火炉，使回风风流加热。 1807年风量约200m3min的活塞式空气泵、1849年转速约95rmi n风量约500m3min的蒸气铁质离心式扇风机、1898年电力初型轴流 式扇风机相继投入使用。 20世纪40年代以来，矿井已使用功率约1500kW和3000kw的电力轴 流式和离心式大型扇风机。 3 4/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 1672年入们只知道身穿潮湿衣帽，伏在底板上，手举一装有燃着 蜡烛的木棍，来点燃局部积存的沼气。出于危险，后来改用背上共 有燃着的蜡烛的骡马去点燃沼气。 1813年开始用安全油灯照明并检查沼气和二

3、气化碳的浓度。20世 纪40年代以来年种气体的检测技术有了较大的发展。特别是60年代 以来，风流中各参数(沼气和一氧化碳的浓度风速、压力、温度等 )已经实现了遥测和遥讯。 1745年，俄国科学家MBOMOHOCOB发表了空气在矿井流动的 理论，1764年法国采矿工程师JARS发表了关于矿井自然通风的理论 ，成为矿井通风学科史上奠基的两篇论文。20世纪以来，发表和出 版了许多关于矿井通风的论文和专著。现在矿井通风已成为内容丰 富的一门学科。 4 5/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 第一节 矿井空气成份 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

4、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。其主要成分如下。 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 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。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 5 6/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 二、矿井空气的主要成分及基本性质 地面空气进入井下

5、时，由于受到污染，其成分和性质要发 生变化。固有新鲜空气和污浊空所之分。 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。 尽管矿井空气与地面空气相比，在性质上存在许多差异， 但在新鲜空气中其主要成分仍然的氧、氮和二氧化碳。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 6 7/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 物理变化 气体混入（CH4,CO2,H2S) 固体混入(岩尘，煤尘，其他杂质） 气象变化

6、（温度、气压、湿度体积、浓度） 化学变化 井下一切物质的 缓慢氧化 爆破作业 火区氧化 （采空区自燃发火） 人员的呼吸 7 8/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 1氧气(O2) 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.

7、5-3.1 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 8 9/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 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。 人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系 氧浓度/% 主要症状 17 静止时无影响，工作时能产生喘息和呼吸困难 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

8、69 失去知觉，呼吸停止，如不及时抢救几分钟内 可能导致死亡 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 9 10/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 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。 在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体的无害的。二 氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用，所以在抢救遇难者 进行人工输氧时用。 矿井空气中二氧化碳

9、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。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 10 11/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 3氮气(N2) 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

10、些煤岩层中也有氮气涌出,灭火人为注氮。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 11 12/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 三、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准 煤矿安全规程依据其主要成分（O2、CO2）作 了明确的规定。 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。 国外规定，国际劳工局规定进风流中氧气

11、浓度 19%。俄罗斯、德国工作地点氧气浓度20%。美国、日 本规定行人巷道中氧气浓度19% 。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 地面空气地面空气 矿井空气矿井空气 质量标准质量标准 12 13/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 补充： 井下供风量大小问题 仅考虑人员耗氧： Q 20%=Q 20.9%-3 Q=0.333m3/min 人员消耗占总耗氧量的8.3%，则： D=0.333/8.3%=4m3/min 按人员计算的矿井需要总风量Q : Q=4NK 13 14/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿

12、井气候 目录 第二节 矿井空气中的有害气体 空气中常见有害气体：CO、H2S、NO2、SO2 、NH3 、H2 。 对人体造成各种危害 一、基本性质 、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：造成人体血液“窒息”。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 基本性质基本性质 浓度标准浓度标准 14 15/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 、一氧化碳（CO） CO中毒症状与浓度的关系

13、CO体积浓度 主要症状 0.02 23小时可能引起轻微头痛 0.048 1小时内出现轻微的中毒症状 0.08 40分钟内头痛，眩晕和恶心。2小时体温 和 血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能昏 迷 0.32 510分钟内头痛，眩晕。半小时可能出 现昏迷并有死亡危险 1.28 几分钟内出现昏迷和死亡 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。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 基本性质基本性质 浓度标准浓度标准 15 16/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 、硫化氢（H2S） 硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，

14、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。 uu空气成分空气成分 uu有害气体有害气体 uu矿井气候矿井气候 基本性质基本性质 浓度标准浓度标准 16 17/60 河南理工大学 安全学院 矿井空气 空气成分有害气体矿井气候 目录 、硫化氢（H2S） 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。浓度标准 0.00066% H2S中毒症状与浓度的关系 H2S浓度（体积）/% 主要症状 0.00250.003 有强烈臭味 0.0050.01 12小时内出现眼及呼吸道刺激症状，臭 味 “减弱”或“消失” 0.0150.02 出现恶心，呕吐，头晕，四肢无力，反 应 迟钝。眼及呼吸道有强烈刺激症状 0.0350.045 0.51小时内出现严重中毒，可发生肺