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1、,矿山通风防尘技术,中南大学 资源与安全工程学院,第一节 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,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。干空气指完全不含有水蒸汽的空气，由O2、N2、CO2、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，主要成分如下:湿空气是含有水蒸气的空气，含量变化与大气状态有关气体成分 按体积计() 按质量计() 备 注 氧气（O2） 2
2、0.96 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,新鲜空气：井巷中用风地点前、受污染程度轻的进风巷道内的空气，污浊空气：通过用风地点后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，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
3、 1.8-2.4极重劳动 40-80 2.5-3.1,矿井空气的主要成份,空气中氧浓度降低时，人体的生理反应与不适症状，缺氧死亡。矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：人员呼吸；矿岩和其他有机物的缓慢氧化；矿岩自燃；瓦斯、煤尘爆炸；柴油设备燃烧;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(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。矿井空气中二氧化碳的主要来源是：矿岩和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭与矿岩自燃；瓦斯、煤尘
4、爆炸等。,矿井空气的主要成份,3氮气(N2)氮气是惰性气体，是空气中主要成分，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。因氮气惰性，可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。 空气主要成分质量（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。,矿井空气的主要成份,有害气体：CO、NO2、S
5、O2 、NH3 、H2 、NOX。、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
6、煤尘瓦斯爆炸事故等。,矿井空气的主要有害成份,、硫化氢（H2S）无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当浓度达到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
7、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。,矿井空气的主要有害成份,、二氧化氮（NO2）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,矿井空气的主要有害成份,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
8、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。,矿井空气的主要有害成份,5、氨气(NH3) 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(H2)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
9、电时放出氢气；中等变质煤层中有氢气涌出、或煤氧化。,矿井空气的主要有害成份,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氮氧化物（折算） NO2 0.00025二氧化硫 SO2 0.0005硫化氢 H2S 0.00066氨 NH3 0.004,矿井空气安全标准,矿井气候参数：温度、湿度和流速三个参数的综合作用。简称三要素。气压未考虑一、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。人体散热三种基本形式：对流、辐射和汗液蒸发
10、。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。,矿井气候,人体热平衡关系式：qm-qw=qd+qz+qf+qchqm新陈代谢中产热量，取决于人体活动量；qW用于做功而消耗的热量，qm-qw人体排出的多余热量；qd对流散热量，低于人体表面温度，为负，否则，为正；qz汗液蒸发或呼出水蒸气所带出的热量；qf与周围物体表面的辐谢散热量，可正,可负；Q 由热量转化而没有排出体外的能量；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,矿井气候,矿井气候条件的三要素是影响人体热平衡的主要因素。空
11、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。,矿井气候,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。,矿井气候衡量指标,3、等效温度
12、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。,矿井气候衡量指标,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，Kd=41.868F/t W/m2 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
13、。,矿井气候衡量指标,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全条例第53条规定，矿井空气最高容许干球温度为28。,第二节 矿山防尘,1、矿尘及其性质 2、尘肺病 3、矿尘爆炸及预防 4、综合防尘,一、矿尘的产生及分类矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。几种常用的分类方法。1、按矿尘粒径划分(1)粗尘40m，空气中易沉降；(2)细尘1040m，肉眼可见，在静止空气加速沉降；(3)微尘0.2510m，光学显微镜可见，在静止空气等速沉降；(4)超微尘0.25m，电子显微镜观察，扩散动力。,矿尘及其性质,2按矿尘的存在状
14、态划分(1) 浮游矿尘：悬浮于矿内空气中(2) 沉积矿尘：从矿内空气沉降下来的矿尘3按矿尘的粒径组成范围划分(1) 全尘(总粉尘)：各种粒径的矿尘之和，1mm以下；(2) 呼吸性粉尘：5m二、矿尘的危害矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：(1) 污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。(2) 某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。(3) 加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。(4) 降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。,矿尘及其性质,1、矿尘浓度两种计量法：(1) 质量法：每立方米空气所含浮尘的毫克数，mg/m3(2) 计数法：每立方米空气所含浮尘的个数，个/m32、产尘强度
15、生产过程中，采落矿岩中所含的粉尘量，g/t。3、相对产尘强度指每采掘1t或1m3矿岩所产生的矿尘量，mg/t或mg/m3。4、矿尘沉积量单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/m2d。,矿尘及其性质,1、矿尘中游离SiO2的含量矿尘中游离SiO2是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量多在20%50%，煤尘中的含量一般不超过5%。2、矿尘的粒度与比表面积矿尘粒度：矿尘粒度平均直径，m矿尘比表面积：单位质量矿尘的总表面积；m2/kg；cm2/g矿尘的比表面积与粒度成反比。两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。,矿尘及其性质,3、矿尘的分散度：矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比。两种表示方法：(1)重量百分比：各粒级重量所占总重量的百分比；(2)数量百分比：各粒级颗粒数所占总颗粒百分比；粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定，我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级：小于2m、25m、510m和大于10m。矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标。矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘；反之，如果矿尘中粗大颗粒多，所占比例大，就称作低分散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。,
