《矿井空气》PPT课件.ppt
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1、矿井空气矿井通风矿井通风矿井通风目的:矿井通风就是把地面新鲜空气连续不断地送入井下各用风地点,其目的是稀释和排除有害气体及矿尘,提供井下人员呼吸所需要的氧气,同时创造一个良好的气候条件。本章重点:矿井空气成分;矿井空气中有害气体;矿井气候条件改善;井巷中风速与风量的确定。矿矿 井井 空空 气气1、矿井空气的主要成分地面空气与井下空气1、地面空气由干空气和水蒸气组成的混合气体,称为湿空气。其的主要成分 氧气:20.96%;氮气:79%;二氧化碳:0.03%;稀有气体:0.01。2、井下空气与地面空气的不同 (1)氧气含量减少;(2)有毒有害气体含量增加;(3)粉尘浓度增大;(4)空气的温度、湿度
2、、压力等发生变化。3、新风与污风 新鲜风流(新风):到达用风地点以前的风流,空气成分变化不大。污风风流(污风):经过用风地点以后的风流。矿矿 井井 空空 气气氧气浓度(体积)/%人体主要症状1715101269静止状态无影响,工作时会感到喘息、呼吸困难和强烈心跳。呼吸及心跳急促,无力进行劳动。失去知觉,昏迷,有生命危险。短时间内失去知觉,呼吸停止,可能导致死亡。表表1.1 人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系1、矿井空气的主要成分1、氧气(O2)无色、无嗅、无味;对空气的相对密度 1.105;能助燃。氧气是维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。人在休息时的需氧量
3、为0.20.4L/min;在工作时为13 L/min。氧气浓度降低的主要原因有:人员呼吸;煤岩、坑木和其他有机物的缓慢氧化;爆破工作;井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸;煤岩和生产中产生其他有害气体等。矿矿 井井 空空 气气1、矿井空气的主要成分2、氮气(N2)无色、无味、无臭的惰性气体,相对密度为0.97,微溶于水,不助燃,无毒,不能供人呼吸。氮气在正常情况下对人体无害,但当空气中的氮气浓度增加时,会相应降低氧气浓度,人会因缺氧而窒息。矿井中的氮气主要来源于:井下爆破;有机物的腐烂;天然生成的氮气从煤岩中涌出等。矿矿 井井 空空 气气1、矿井空气的主要成分3、二氧化碳(CO2)无色、略带酸臭味的气体,
4、相对密度为1.52,不助燃也不能供人呼吸,略带毒性,易溶于水。当空气中的二氧化碳浓度过高时,将使空气中的氧气含量相对降低,轻则使人呼吸加快,呼吸量增加,严重时也能造成人员中毒或窒息。表表1.2 空气中二氧化碳浓度对人体的影响空气中二氧化碳浓度对人体的影响二氧化碳浓度(体积)/%人体主要症状1351010202025呼吸加深,急促。呼吸急促,心跳加快,头痛,很快疲劳。呼吸困难,头痛,恶心,耳鸣。头痛,头昏,呼吸困难,昏迷。呼吸停顿,失去知觉,时间稍长会死亡。短时间中毒死亡。矿矿 井井 空空 气气1、矿井空气的主要成分3、二氧化碳(CO2)二氧化碳比空气重,常常积聚在煤矿井下的巷道底板、水仓、溜煤
5、眼、下山尽头、盲巷、采空区及通风不良处。矿井中二氧化碳的主要来源有:煤和有机物的氧化;人员呼吸;井下爆破;井下火灾;瓦斯、煤尘爆炸等。矿矿 井井 空空 气气1、矿井空气的主要成分4、矿井空气主要成分的质量(浓度)标准1、采掘工作面进风流中,按体积计算,氧气浓度不低于20%;二氧化碳浓度 不超过0.5%。2、矿井总回风巷或一翼回风巷风流中,二氧化碳超过0.75%时,必须立即查 明原因,进行处理。3、采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳超过1.5%时,采掘工作面 风流中二氧化碳浓度达到1.5%时,都必须停止工作,撤出人员,进行处理。矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测一、主
6、要有毒有害气体的种类及其性质 一氧化碳是无色、无味、无臭的气体,相对密度0.97,微溶于水,能燃烧,当体积浓度达到13%75%时遇火源有爆炸性。一氧化碳有剧毒。血红素是人体血液中携带氧气和排除二氧化碳的细胞,人体血液中的血红素与一氧化碳的亲和力比它与氧气的亲和力大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,阻碍血红素与氧气的正常结合,使血红素失去输氧的功能,从而造成人体血液缺氧引起窒息和中毒。一氧化碳中毒最显著的特征是:中毒者粘膜和皮肤呈樱桃红色。矿井中一氧化碳的主要来源有:爆破工作;矿井火灾;瓦斯及煤尘爆炸等。1、一氧化碳(CO)矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中
7、的有害气体及其检测表表1.3 一氧化碳的中毒程度与其浓度的关系一氧化碳的中毒程度与其浓度的关系一氧化碳浓度(体积)/%主 要 症 状0.016数小时后有头痛、心跳、耳鸣等轻微中毒症状0.0481h可引起轻微中毒症状 0.1280.51h引起意识迟钝、丧失行动能力等严重中毒症状0.40短时间失去知觉、抽筋、假死。30min内即可死亡矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测一、主要有毒有害气体的种类及其性质2、硫化氢(H2S)硫化氢是无色、微甜、略带臭鸡蛋味的气体,相对密度为1.19,易溶于水,当浓度达4.3%46%时具有爆炸性。硫化氢有剧毒。它不但能使人体血液缺氧中毒,同时对眼睛及
8、呼吸道的粘膜具有强烈的刺激作用,能引起鼻炎、气管炎和肺水肿。矿井中硫化氢的主要来源有:坑木等有机物腐烂;含硫矿物的水化;从老空区和旧巷积水中放出。矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测表表1.4 硫化氢的中毒程度与其浓度的关系硫化氢的中毒程度与其浓度的关系硫化氢浓度(体积)/%主 要 症 状0.0001有强烈臭鸡蛋味0.01流唾液和清鼻涕、瞳孔放大、呼吸困难0.050.51h严重中毒,失去知觉、抽筋、瞳孔变大,甚至死亡0.1短时间内死亡矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测一、主要有毒有害气体的种类及其性质3、二氧化硫(SO2)无色、有强烈硫磺气味及酸味的气体,
9、当空气中二氧化硫浓度达到0.0005%时即可嗅到刺激气味。易溶于水,相对密度为2.32,是井下有害气体中密度最大的,常常积聚在井下巷道的底部。二氧化硫有剧毒。空气中的二氧化硫遇水后生成硫酸,对眼睛有刺激作用,矿工们将其称之为“瞎眼气体”。此外,也能对呼吸道的粘膜产生强烈的刺激作用,引起喉炎和肺水肿。矿井中二氧化硫的主要来源有:含硫矿物的氧化与燃烧;在含硫矿物中爆破;从含硫煤体中涌出。矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测表表1.5 二氧化硫的中毒程度与其浓度的关系二氧化硫的中毒程度与其浓度的关系二氧化硫浓度(体积)/%主 要 症 状0.0005嗅到刺激性气味0.002头痛、眼睛
10、红肿、流泪、喉痛0.05引起急性支气管炎和肺水肿,短时间内有生命危险矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测一、主要有毒有害气体的种类及其性质4、二氧化氮(NO2)二氧化氮是一种红褐色气体,有强烈的刺激性气味,相对密度1.59,易溶于水。二氧化氮是井下毒性最强的有害气体。二氧化氮是井下毒性最强的有害气体。它遇水后生成硝酸,对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用,严重时可引起肺水肿。矿井中二氧化氮的主要来源是爆破工作。矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测表表1.6 二氧化氮的中毒程度与其浓度的关系二氧化氮的中毒程度与其浓度的关系二氧化氮浓度(体积)/%
11、主 要 症 状0.00424h内不致显著中毒,6h后出现中毒症状,咳嗽0.006短时间内喉咙感到刺激、咳嗽,胸痛0.01强烈刺激呼吸器官,严重咳嗽,呕吐、腹泻,神经麻木0.025短时间即可致死矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测一、主要有毒有害气体的种类及其性质5、氨气(NH3)氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体,相对密度为0.6,易溶于水。当空气中的氨气浓度达到30%时遇火有爆炸性。氨气有剧毒。它对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用,可引起喉头水肿,严重时失去知觉,以致死亡。氨气主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测一、主要有毒有
12、害气体的种类及其性质6、氢气(H2)氢气无色、无味、无毒,相对密度为0.07,是井下最轻的有害气体。空气中氢气浓度达到4%74%时具有爆炸危险。井下氢气的主要来源是蓄电池充电。此外,矿井发生火灾和爆炸事故中也会产生。矿矿 井井 空空 气气 除了上述有害气体之外,矿井空气中最主要的有害气体是甲烷(CH4),又称沼气。它是一种具有窒息性和爆炸性的气体,对煤矿安全生产的威胁最大。在煤矿生产中,通常把以甲烷为主的这些有毒有害气体总称为瓦斯。2、矿井空气中的有害气体及其检测二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准表表1.7 矿井空气中有害气体最高允许浓度矿井空气中有害气体最高允许浓度有害气体名称符号最高允许
13、浓度(%)一氧化碳CO0.0024氧化氮(换算成二氧化氮)NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004氢H20.5矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测三、矿井有毒有害气体的检测方法1、瓦斯(CH4)煤矿中用于检测瓦斯的仪器有光学瓦斯检定器、瓦斯检测报警仪、瓦斯断电仪等。矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测三、矿井有毒有害气体的检测方法2、CO、NO2、H2S、SO2、NH3、H2普遍采用比长式检测管法 它是根据待测气体同检测管中的指示粉发生化学反应后指示粉的变色长度来确定待测气体浓度的。图图1.1 比长式比长式C
14、OCO检测管结构示意图检测管结构示意图 1-堵塞物;2-活性炭;3-硅胶;4-消除剂;5-玻璃粉;6-指示粉矿矿 井井 空空 气气2、矿井空气中的有害气体及其检测三、矿井有毒有害气体的检测方法2、CO、NO2、H2S、SO2、NH3、H2图图1.2 抽气唧筒结构示意图抽气唧筒结构示意图 1-气嘴;2-接头胶管;3-阀门把;4-变换阀;5-垫圈;6-活塞筒;7-拉杆;8-手柄 矿矿 井井 空空 气气四、四、防止有害气体危害的措施防止有害气体危害的措施1、加强通风。用通风的方法将各种有害气体浓度稀释到煤矿安全规程规定的安全标准下,这是目前防止有害气体危害的主要措施之一。2、加强对有害气体的检查。按
15、照规定的检查制度,采用合理的检查方法和手段,及时发现存在的隐患和问题,采取有效措施进行处理。3、瓦斯抽放。对煤层或围岩中存在的大量瓦斯,可以采取抽放的方法加以解决,这既可以减少生产矿井的瓦斯涌出,减轻通风负担,抽到地面的瓦斯还可以加以利用,变废为宝。4、放炮喷雾或使用水炮泥。喷雾器以及水泡泥爆破后产生的水雾能溶解炮烟中的二氧化氮、二氧化碳等水溶性好的有害气体,降低其浓度,且方法简单有效。2、矿井空气中的有害气体及其检测矿矿 井井 空空 气气四、四、防止有害气体危害的措施防止有害气体危害的措施5、加强对通风不良处和井下盲巷的管理。工作面采空区,盲巷等应及时封闭;临时停风的巷道要切断电源,设置栅栏
16、和警标,需要进入时必须首先进行有害气体检测,确认无害时方可进入。6、井下人员必须随身佩带自救器。一旦矿井发生火灾、瓦斯煤尘爆炸等事故,人员可以迅速使用自救器撤离危险区。7、对缺氧窒息或中毒人员及时进行急救。一般是先将伤员移到新鲜风流中,根据具体情况采取人工呼吸(NO2、H2S中毒除外)或其它急救措施。2、矿井空气中的有害气体及其检测矿矿 井井 空空 气气3、矿井气候条件的改善矿井气候:指矿井空气的温度、湿度和风速等参数的综合作用状态,其参数的不同组合构成不同的矿井气候条件,直接影响作业人员的身心健康和劳动生产效率。一、矿井空气的温度、湿度和风速(一)矿井空气的温度影响因素:地面空气温度、岩层温
17、度、机电设备散热、煤炭等有机物的氧化、人体散热、水分蒸发、空气的压缩及膨胀、通风强度。最适宜的矿井空气温度为1520。在不同矿井、不同的通风地点,影响因素和影响大小也不尽相同,但总的来看,升温作用大于降温作用,因此,随着井下通风路线的延长,空气温度逐渐升高。与地面空气相比,井下空气有冬暖夏凉的感觉。矿矿 井井 空空 气气3、矿井气候条件的改善 在进风路线上,矿井空气的温度主要受地面气温和围岩温度的影响。冬季地面气温低于围岩温度,围岩放热使空气升温;夏季则相反,围岩吸热使空气降温,因此有冬暖夏凉之感。当然,根据矿井深浅的不同,影响大小也不相同 在采区和采掘工作面内,由于受煤炭氧化、人体和设备散热
18、等影响,空气温度往往是矿井中最高的,特别是垂深较深的矿井,由于风流在进风路线上与围岩充分进行了热交换,工作面温度基本上不受地面季节气温的影响,且常年变化不大。在回风路线上,因通风强度较大,加上水分蒸发和风流上升膨胀吸热等因素影响,温度有所下降,常年基本稳定。矿矿 井井 空空 气气3、矿井气候条件的改善(二)矿井空气的湿度定义:空气的湿度是指空气中所含的水蒸气量或潮湿程度。1.绝对湿度:指单位体积湿空气中所含水蒸气的质量(g/m3),用f表示。2.相对湿度:指空气中水蒸气的实际含量(f)与同温度下饱和水蒸气量(F饱)比值的百分数,用公式表示如下:式中 相对湿度,%;f空气中所含水蒸气量(即绝对湿
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