第一章 矿内大气精选PPT.ppt
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1、第一章 矿内大气第1页,本讲稿共32页矿井通风防尘矿井通风防尘一、学习该课程的目的一、学习该课程的目的二、该课程的学习方法二、该课程的学习方法三、该课程的学习的重点和难点三、该课程的学习的重点和难点 四、该课程学时分配四、该课程学时分配五、成绩评定五、成绩评定六、纪律要求六、纪律要求第2页,本讲稿共32页矿井通风防尘矿井通风防尘主要参考书主要参考书1.1.矿井通风防尘矿井通风防尘汪德淇汪德淇 主编主编冶金工业出版社冶金工业出版社2.2.金属矿井通风防尘金属矿井通风防尘周洵远周洵远 主编主编冶金工业出版社冶金工业出版社第3页,本讲稿共32页第一章 矿井空气矿井空气 利用机械或自然通风动力,使地面
2、空气进入井下,并在井巷中作定向和定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量地流动,最后排出矿井的全过程称为矿井通风矿井通风。目的、主要任务目的、主要任务保证矿井空气的质量符合要求。保证矿井空气的质量符合要求。第一第一 节节 矿内空气的主要成分及其变化矿内空气的主要成分及其变化定义:定义:地面空气进入矿井以后即称为地面空气进入矿井以后即称为矿井空气矿井空气。一、地面空气的组成一、地面空气的组成地面空气是由地面空气是由干空气干空气和和水蒸汽水蒸汽组成的混合气体,亦称为组成的混合气体,亦称为湿空气湿空气。干空气干空气是指完全不含有水蒸汽的空
3、气,由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一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。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。第4页,本讲稿共32页 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。性质和状态变化。二、矿井空气的主要成分及基本性质二、矿井空气的主要成分及基本性质 新鲜空气: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,的空气,污浊空
4、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通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。的空气。气体成分气体成分按体积计按体积计按重量计按重量计备备 注注氧气(氧气(O2)20.9623.28二氧化碳(二氧化碳(CO2)0.040.08第5页,本讲稿共32页1 1氧气氧气(O(O2 2)氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体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。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人体输氧量与劳动强度的关系 劳动强度劳动强
5、度 呼吸空气量(呼吸空气量(L/minL/min)氧气消耗量(氧气消耗量(L/minL/min)休休 息息 6-15 0.26-15 0.20.40.4 轻轻 劳劳 动动 20-25 0.6-1.020-25 0.6-1.0 中度劳动中度劳动 30-40 1.2-2.630-40 1.2-2.6 重重 劳劳 动动 40-60 1.8-2.440-60 1.8-2.4 极重劳动极重劳动 40-80 2.5-3.140-80 2.5-3.1 第6页,本讲稿共32页 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
6、的症状,严重时可能导致缺氧死亡。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: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;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。使空气中的氧浓度相对降低。2 2二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2)二二氧氧化化碳碳不不助助燃燃,也也不不能能供供人人呼呼吸吸,略略带带酸酸臭臭味味。二二氧氧化化碳碳比比空空气气重重(其其比比重重为为1.521.52),在在
7、风风速速较较小小的的巷巷道道中中底底板板附附近近浓浓度度较较大大;在在风风速速较较大大的的巷巷道道中中,一一般般能能与与空空气气均均匀匀地地混混合。合。矿矿井井空空气气中中二二氧氧化化碳碳的的主主要要来来源源是是:煤煤和和有有机机物物的的氧氧化化;人人员员呼呼吸吸;碳碳酸酸性性岩岩石石分分解解;炸炸药药爆破;煤炭自燃;瓦斯、煤尘爆炸等。爆破;煤炭自燃;瓦斯、煤尘爆炸等。第7页,本讲稿共32页 三、矿井空气主要成分的质量(浓度)标准三、矿井空气主要成分的质量(浓度)标准 采采掘掘工工作作面面进进风风流流中中的的氧氧气气浓浓度度不不得得低低于于2020;二二氧氧化化碳碳浓浓度度不不得得超超过过0.
8、50.5;总总回回风风流流中中不不得得超超过过0.750.75;当当采采掘掘工工作作面面风风流流中中二二氧氧化化碳碳浓浓度度达达到到1.51.5或或采采区区、采采掘掘工工作作面面回回风风道道风风流流中二氧化碳浓度超过中二氧化碳浓度超过1.51.5时,时,必须停工处理必须停工处理。第8页,本讲稿共32页第二节第二节 矿内空气中的主要有毒气体矿内空气中的主要有毒气体 空气中常见有害气体:空气中常见有害气体:COCO、NONO2 2、SOSO2 2 、H H2 2 一、爆破及内燃设备产生的主要有毒气体一、爆破及内燃设备产生的主要有毒气体 爆破是矿山生产的主要作业之一。爆破后不能立即进入工爆破是矿山生
9、产的主要作业之一。爆破后不能立即进入工作面,因为现代各种工业炸药的爆破分解都是建立在可燃物作面,因为现代各种工业炸药的爆破分解都是建立在可燃物质质(如碳、氢、氧等如碳、氢、氧等)气化的基础上。当炸药爆炸时除产生水蒸气化的基础上。当炸药爆炸时除产生水蒸气和氮外,还产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有毒有气和氮外,还产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体,统称为炮烟。它会直接危害矿工的健康和安全。害气体,统称为炮烟。它会直接危害矿工的健康和安全。第9页,本讲稿共32页 、一氧化碳(、一氧化碳(COCO)一氧化碳是一种无色、一氧化碳是一种无色、无味、无味、无臭的气体。相对密度为无臭的气体。相
10、对密度为0.970.97,微溶于水,能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧,当空,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气中一氧化碳浓度在13137575范围内时有爆炸的危险。范围内时有爆炸的危险。主要危害主要危害:血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的: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细胞。一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250250300300倍。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
11、素失去输氧的功能,从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,从而造成人体血液而造成人体血液“窒息窒息”。0.08%0.08%,4040分钟引起头痛眩晕和恶心,分钟引起头痛眩晕和恶心,0.32%0.32%,510510分钟引起头痛、眩晕,分钟引起头痛、眩晕,3030分钟引起昏迷,死亡。分钟引起昏迷,死亡。主要来源主要来源:爆破;矿井火灾;煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事:爆破;矿井火灾;煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。故等。第10页,本讲稿共32页、硫化氢(、硫化氢(H H2 2S S)硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味,当空气中浓度达到硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味,当空气中浓度达
12、到0.00010.0001即可嗅到,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1.191.19,易溶,易溶于水,在常温、常压下一个体积的水可溶解于水,在常温、常压下一个体积的水可溶解2.52.5个体积的硫化氢,所以它可能积存于个体积的硫化氢,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旧巷的积水中。硫化氢能燃烧,空气中硫化氢浓度为4.34.345.545.5时有爆炸危险。时有爆炸危险。主要危害主要危害: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:硫化氢剧毒,有强烈的
13、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。体迅速昏迷或死亡。0.0050.01%0.0050.01%,1212小时后出现眼及呼吸道刺激,小时后出现眼及呼吸道刺激,0.0150.02%0.0150.02%主要来源: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。中放出。第11页,本讲稿共32页 、二氧化氮(、二氧化氮(NO2NO2)二氧化氮是一种褐红色
14、的气体,有强烈的刺激气味,相对二氧化氮是一种褐红色的气体,有强烈的刺激气味,相对密度为密度为1.59,易溶于水。,易溶于水。主要危害:主要危害:二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸,对眼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。毒有潜伏期,中毒者指头出现黄色斑点。0.01%出现严重中毒。出现严重中毒。主要来源:主要来源:井下爆破工作。井下爆破工作。第12页,本讲稿共32页 4.4.二氧化硫二氧化硫(SO2)(SO2)二二氧氧化化硫硫无无色色、有有强强烈
15、烈的的硫硫磺磺气气味味及及酸酸味味,空空气气中中浓浓度度达达到到0.00050.0005即可嗅到。其相对密度为即可嗅到。其相对密度为2.222.22,易溶于水。,易溶于水。主主要要危危害害:遇遇水水后后生生成成硫硫酸酸,对对眼眼睛睛及及呼呼吸吸系系统统粘粘膜膜有有强强烈烈的的刺刺激激作作用用,可可引引起起喉喉炎炎和和肺肺水水肿肿。当当浓浓度度达达到到 0.0020.002时时,眼眼及及呼呼吸吸器器官官即即感感到到有有强强烈烈的的刺刺激激;浓浓度度达达0.050.05时时,短短时时间间内内即即有有致致命危险。命危险。主主要要来来源源:含含硫硫矿矿物物的的氧氧化化与与自自燃燃;在在含含硫硫矿矿物物
16、中中爆爆破破;以以及及从从含含硫硫矿矿层中涌出。层中涌出。第13页,本讲稿共32页 6.6.氢气氢气(H(H2 2)无色、无味、无毒,相对密度为无色、无味、无毒,相对密度为0.070.07。氢气能自燃,其点燃温度比沼气低。氢气能自燃,其点燃温度比沼气低100100200200,主要危害主要危害:当空气中氢气浓度为:当空气中氢气浓度为4 47474时有爆炸危险。时有爆炸危险。主要来源: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。涌出、或煤氧化。二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准二、矿井空气中有害气体的
17、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,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,规程规程对常对常见有害气体的安全标准做了明确的规定,见有害气体的安全标准做了明确的规定,第14页,本讲稿共32页安全规程规定矿井空气中有害气体的最高容许浓度安全规程规定矿井空气中有害气体的最高容许浓度有害气体名称有害气体名称符号符号最高容许浓度最高容许浓度/%一氧化碳一氧化碳CO0.0024氧化氮氧化氮(折算成二氧化氮)(折算成二氧化氮)NO20.00025二氧化硫二氧化硫SO20.0005硫化氢硫化氢H2S0.00066第15页,本讲稿共32页第三节第三节 放射性
18、元素产生的有害物质放射性元素产生的有害物质一、氡及其危害一、氡及其危害 氡是一种惰性气体,对人体无直接危害,但氡子体是呈固体微粒形式,大小为氡是一种惰性气体,对人体无直接危害,但氡子体是呈固体微粒形式,大小为0.001-0.050.001-0.05m m,有一定的荷电性,具有很强的附着能力,因此在空气中很容易与粉尘结合形成有一定的荷电性,具有很强的附着能力,因此在空气中很容易与粉尘结合形成“放射性气放射性气溶胶溶胶”。被吸入人体后,氡及其子体继续衰变放出。被吸入人体后,氡及其子体继续衰变放出射线,长期作用能使支气管和肺组射线,长期作用能使支气管和肺组织产生慢性损伤,引起病变,故认为它是产生矿工
19、肺癌的原因之一。织产生慢性损伤,引起病变,故认为它是产生矿工肺癌的原因之一。二、矿内大气中氡的来源二、矿内大气中氡的来源 岩石中普遍存在着铀,铀不断地衰变,不断产生氧气,并从岩石的裸露表面进入空气中。岩石中普遍存在着铀,铀不断地衰变,不断产生氧气,并从岩石的裸露表面进入空气中。氧在水中的溶解度不大,但由于岩石裂隙中存在高浓度的氡,使地下水中溶解大量的氡,氧在水中的溶解度不大,但由于岩石裂隙中存在高浓度的氡,使地下水中溶解大量的氡,一经流入矿井,氡便从水中析出。一经流入矿井,氡便从水中析出。采矿及掘进都在不断地破碎矿岩。随着矿岩裸露面的增加,也增加了矿井的氡析出量。采矿及掘进都在不断地破碎矿岩。
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