第一章矿井空气优质PPT.ppt
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3、掌握矿井空气各主要成分的质量浓度标准;
4、掌握矿井气候条件各参数的测定仪表及方法。
第一节矿井空气成分第一节矿井空气成分第二节矿井空气中的主要有害气体第二节矿井空气中的主要有害气体第三节矿井气候条件第三节矿井气候条件第一第一节节矿井空气成份矿井空气成份定义:
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)20.9623.32惰性稀有气体氦、氮气(N2)79.076.71氖、氩、氪、二氧化碳(CO2)0.040.06氙等计在氮气中二、矿井空气的主要成分及其基本性质二、矿井空气的主要成分及其基本性质二、矿井空气的主要成分及其基本性质二、矿井空气的主要成分及其基本性质地面空气矿井,由于受到污染,其成分和性质发生了如下变化:
(1)氧气的浓度减少.
(2)二氧化碳的浓度增加。
(3)混入了各种有毒、有害性气体。
(4)空气的状态参数(温度、湿度、压力等)发生改变。
新风:
未经过用风地点;
污风:
经过用风地点。
成份变化大或不大1.氧气(O2)无色、无味、无臭的气体,对空气的相对密度为1.105。
很活跃,易使多种元素氧化,能助燃。
维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。
一般情况下,人在休息时的需氧量为0.20.4L/min;
在工作时为13L/min。
地面空气进入井下后,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。
在井下盲巷、通风不良的巷道中或发生火灾、爆炸事故后,应特别注意对氧气浓度的检查,以防发生窒息事故。
劳动强度呼吸空气量Lmin1氧气消耗量Lmin1休息轻劳动中度劳动重劳动极重劳动6152025304040604080O.2O.4O.61.O1.21.61.82.42.53.O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氧浓度(体积)主要症状1715101269静止时无影响,工作时能引起喘息和呼吸困难呼吸及心跳急促,耳鸣目眩,感觉和判断能力降低,失去劳动能力失去理智,时间稍长有生命危险失去知觉,呼吸停止,如不及时抢救几分钟内可能导致死亡表13人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系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。
正常情况下对人体无害,但浓度增加时,会相应降低氧气浓度,人会因缺氧而窒息。
井下废弃旧巷或封闭的采空区中有可能积存氮气。
1982年9月7日,我国某矿因矿井主要通风机停风,井下采空区的氮气大量涌出,致使采煤工作面支架安装人员缺氧窒息,造成多人伤亡事故。
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。
3.二氧化碳(CO2)无色、略带酸臭味的气体,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。
对人体的呼吸有刺激作用,在为中毒或窒息的人员输氧时,常常要在氧气中加入5%的二氧化碳以促使患者加强呼吸。
当空气中的二氧化碳浓度过高时,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。
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;
井下火灾;
瓦斯、煤尘爆炸等。
如我国某矿,曾在1975年6月发生过一起二氧化碳和岩石突出事故,突出二氧化碳11000m3。
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表表表表1-21-2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)标准煤矿安全规程的规定主要如下:
采掘工作面进风流中,按体积计采掘工作面进风流中,按体积计算,氧气浓度不低于算,氧气浓度不低于20%;
二氧化碳;
二氧化碳浓度不超过浓度不超过0.5%。
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。
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。
第二节第二节矿井空气中的有害气体及其检测矿井空气中的有害气体及其检测一、矿井空气中的有害气体及其基本性质一、矿井空气中的有害气体及其基本性质1.一氧化碳(一氧化碳(CO)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%时遇火有爆炸性。
一氧化碳有剧毒。
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。
矿井中一氧化碳的主要来源有:
矿井火灾;
瓦斯及煤尘爆炸等。
据统计,在煤矿发生的瓦斯爆炸、煤尘爆炸及火灾事故中,约7075%的死亡人员都是因一氧化碳中毒所致。
表表1-3一氧化碳的中毒程度与浓度的关系一氧化碳的中毒程度与浓度的关系一氧化碳浓度(体积)/%主要症状0.020.080.321.2823小时内可能引起轻微头痛40分钟内出现头痛,眩晕和恶心。
2小时内发生体温和血压下降,脉搏微弱,出冷汗,可能出现昏迷510分钟内出现头痛、眩晕。
半小时内可能出现昏迷并有死亡危险几分钟内出现昏迷和死亡2.硫化氢(H2S)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。
它能使人体血液缺氧中毒,对眼睛及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。
当空气中浓度达到0.0001%时可嗅到臭味,但当浓度较高时(0.0050.01%),因嗅觉神经中毒麻痹,臭味“减弱”或“消失”,反而嗅不到。
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。
1971年,我国某矿一上山掘进工作面曾发生一起老空区透水事故,人员撤出后,矿调度室主任和一名技术员去现场了解透水情况,被涌出的硫化氢熏倒致死。
表表1-6硫化氢的中毒程度与浓度的关系硫化氢的中毒程度与浓度的关系硫化氢浓度(体积)/%主要症状0.00250.0030.0050.010.0150.020.0350.0450.060.07有强烈臭味12小时内出现眼及呼吸道刺激症状,臭味“减弱”或消失出现恶心,呕吐,头晕,四肢无力,反应迟钝。
眼及呼吸道有强烈刺激症状0.51小时内出现严重中毒,可发生肺炎、支气管炎及肺水肿,有死亡危险很快昏迷,短时间内死亡3.二氧化硫(SO2)无色、有强烈硫磺气味及酸味的气体,当空气中二氧化硫浓度达到0.0005%时即可嗅到刺激气味。
它易溶于水,相对密度为2.32,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。
4.二氧化氮(NO2)红褐色气体,有强烈的刺激性气味,相对密度1.59,易溶于水。
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。
二氧化氮的中毒有潜伏期,容易被人忽视。
中毒初期仅是眼睛和喉咙有轻微的刺激症状,常不被注意,有的在严重中毒时尚无明显感觉,还可坚持工作,但经过6h甚至更长时间后才出现中毒征兆。
主要特征是手指尖及皮肤出现黄色斑点,头发发黄,吐黄色痰液,发生肺水肿,引起呕吐甚至死亡。
矿井中二氧化氮的主要来源是爆破工作。
我国某矿1972年在煤层中掘进巷道时,工作面非常干燥,工人们放炮后立即迎着炮烟进入,结果因吸入炮烟过多,造成二氧化氮中毒,2名工人于次日死亡。
表表1-6二氧化氮的中毒程度与浓度的关系二氧化氮的中毒程度与浓度的关系5.氨气(NH3)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。
二氧化氮浓度(体积)主要症状O.004O.006O.01O.02524小时内可出现咳嗽症状短时间内感到喉咙刺激,咳嗽,胸疼短时间内出现严重中毒症状,神经麻痹,严重咳嗽,恶心,呕吐短时间内可能出现死亡6.氢气(H2)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。
规程规程规定常见有害气体浓度最高允许浓度值。
规定常见有害气体浓度最高允许浓度值。
表表1-8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此外,规程还规定:
井下充电硐室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得超过0.5%。
有害气体名称符号最高容许浓度一氧化碳氧化氮(换算成二氧化氮)二氧化硫硫化氢氨C0NO2SO2H2SNH3O.0024O.000250.0005O.00066O.004二、有害气体的检测方法二、有害气体的检测方法检测矿井空气中有害气体的浓度的目的是为了确定其是否符合规程的规定。
若不符合规定要求,则必须采取措施进行处理。
另外,检测井下空气中一氧化碳的浓度,还是预测井下自燃火灾及分析火区状况的可靠方法之一。
检测矿井有害气体浓度的方式有两种:
一种称之为取样化验分析法,即把在井下采取的气样送到地面化验室进行分析。
该方式所测得的数据准确度高、范围广(如用色谱仪可分析多种气体成分和浓度),但需要时间长,不能很快作出判断,不能根据具体情况及时采取有效的处理措施。
另一种称之为现场快速检测方式。
下面将介绍的检定管检测法便是现场快速检测方法之一。
用检定管检测矿井有害气体浓度的仪器由检定管及吸气装置两部分组成。
有害气体检测取样分析法快速检测法检定管(CO、H2S、SO2、NO2)吸气装置J1采样器DQJD1多种气体检定器XR1气体检定器
(一)检定管结构及检测原理1检查管的结构检查管的结构如图11所示。
它由外壳1、堵塞物2、保护胶3、隔离层4、及指示胶5等组成。
其中外壳是用中性玻璃管加工而成。
堵塞物用玻璃丝布、防声棉或耐酸涤纶,对管内物质起固定作用。
保护胶是用硅胶作载体吸附试剂制成,其作用是除去对指示胶有干扰的气体。
隔离层一般用有色玻璃粉或其它惰性有色颗粒物质,对指示胶起界限作用。
指示胶以活性硅胶为载体吸附化学试剂经加工处理而成。
图11比长式比长式CO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2检定管的工作原理当含有被检测气体
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