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礦井通風(一)

來源:233網校 2019年10月18日

第二章 礦井通風

第5講 礦井通風(一)

煤礦安全技術

第一章  煤礦安全基礎知識

第二章  礦井通風

第三章  礦井瓦斯災害治理

第四章  防滅火技術

第五章  防治水技術

第六章  頂板災害防治技術

第七章  粉塵防治

第八章  機電運輸安全技術

第九章  露天煤礦災害防治技術

第十章  礦山救護

第十一章  煤礦安全類案例

第二章  礦井通風

第一節  礦井有害氣體及氣候條件

第二節  礦井通風阻力

第三節  礦井通風動力

第四節  礦井通風系統

第五節  通風管理

第一節  礦井有害氣體及氣候條件

 一、有害氣體

(一)二氧化碳(CO2

二氧化碳不助燃,也不能供人呼吸,略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重(對空氣的相對密度為1.52),在風速較小的巷道中,底板附近濃度較大;在風速較大的巷道中,一般能與空氣均勻混合。

礦井中二氧化碳主要來源有煤和有機物氧化,人員呼吸,碳酸性巖石分解,炸藥爆炸,煤炭自然,瓦斯、煤塵爆炸等。

(二)一氧化碳(CO)

一氧化碳無色、無味、無臭(不易察覺),相對空氣密度為0.967,一氧化碳能燃燒,空氣中一氧化碳濃度為13%~75%時有爆炸的危險。

一氧化碳與人體血液中血紅素的親和力比氧大 250~300倍,從而造成人體血液窒息

(三)硫化氫(H2S)

硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味,當空氣中濃度達到0.0001%即可嗅到,但當濃度較高時,因嗅覺神經中毒麻痹,反而嗅不到。硫化氫能燃燒,空氣中硫化氫濃度為4.3%~45.5%時有爆炸危險。

礦井空氣中硫化氫的主要來源有有機物腐爛,含硫礦物水解,礦物氧化和燃燒,從采空區和舊巷積水中放出,個別礦區煤層中也有硫化氫涌出。

(四)氮氣(N2

氮氣在常況下是一種無色、無味的氣體,且通常無毒。氮氣占空氣總量的78.12%(體積分數),相對空氣密度為0.97,難溶于水,在常溫、常壓下, 1體積水中大約只溶解0.02體積的氮氣。吸入高濃度氮氣,患者可迅速昏迷,因呼吸和心跳停止而死亡。

習題1.關于礦井有害氣體的說法,不正確的是(  )

A.二氧化碳比空氣重,在風速較小的巷道中,底板附近濃度大

B.一氧化碳無色、無味、無臭,與人體血液中血紅素的親和力比氧大250--300倍,從而造成人體血液窒息

C.氮氣通常無毒,故吸入高濃度氮氣不會造成傷害

D.硫化氫有濃烈的臭雞蛋味,且有爆炸的危險

233網校答案:C

233網校解析:氮氣在常況下是無色、無味的氣體,且通常無毒。吸入高濃度氮氣,患者可迅速昏迷,因呼吸和心跳而死亡。故C不正確。

(五)二氧化氮(NO2

二氧化氮是一種紅褐色的氣體,有強烈的刺激氣味,相對空氣密度為1.59,易溶于水, 空氣中二氧化氮最高允許濃度為0.00025% 。二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強的硝酸,對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強烈的剌激及腐蝕作用,嚴重時可引起肺水腫。 礦井空氣中二氧化氮的主要來源為井下爆破作業。

(六)二氧化硫(SO2

二氧化硫無色、有強烈的硫黃氣味及酸味,易溶于水,有毒性,空氣中二氧化硫的最高允許濃度為0.0005%,當空氣中二氧化硫濃度達到0.0005%即可嗅到。二氧化硫遇水后生成硫酸,對眼睛及呼吸系統粘膜有強烈的剌激作用,可引起喉炎、肺水腫。當空氣中二氧化硫濃度達到0.002%時,眼及呼吸器官即感到有強烈的剌激;濃度達到0.05%時,短時間內即有生命危險。礦井空氣中二氧化硫的主要來源有含硫礦物的氧化與自燃,在含硫礦物中爆破,從含硫礦層中涌出。

(七)氨氣(NH3

氨氣是一種無色、有濃烈臭味的氣體,相對空氣密度為0.596,易溶于水,空氣中氨氣最高允許濃度0.004%,空氣中濃度達30%時有爆炸危險。氨氣對皮膚和呼吸道黏膜有刺激作用,可引起喉頭水腫。礦井空氣中氨氣的主要來源為爆破作業、用水滅火等,部分巖層中也有氨氣涌出。

(八)甲烷(CH4

甲烷是一種無色、無味、無臭的氣體,相對空氣密度為0.55,與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。甲烷化學性質不活潑,不助燃也不能供人呼吸。通常情況下,甲烷比較穩定,與高錳酸鉀等強氧化劑不反應,與強酸、強堿也不反應。

甲烷對人基本無毒,但濃度過高時,使空氣中氧含量明顯降低,使人窒息。當空氣中甲烷濃度達25% ~30%時,可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調。若不及時遠離,可致窒息死亡。皮膚接觸液化的甲烷,可致凍傷。

(九)氫氣(H2

氫氣無色、無味、無毒,具有爆炸性,相對空氣密度為0.07。氫氣能自燃,其點燃溫度比甲烷低100~200 ,當空氣中氫氣濃度為4%~74%時有爆炸危險。礦井空氣中氫氣的主要來源為井下蓄電池充電,有些中等變質的煤層中也有氫氣涌出。

習題2.礦井有害氣體的說法中,不正確的是(  )。

A.甲烷與空氣混合能形成爆炸性混合物

B.氨氣無色、有濃烈臭味的氣體,但無爆炸危險

C.二氧化氮是一種紅褐色的氣體,有強烈剌激氣味,主要來源為井下爆破作業

D.氫氣無色、無味、無毒,具有爆炸性,主要來源于井下蓄電池充電

233網校答案:B

233網校解析:氨氣是一種無色、有濃烈臭味的氣體,空氣中濃度達到30%時有爆炸危險。故B不正確。

二、礦井空氣中有害氣體的安全濃度標準

表2-1  礦井有害氣體最高允許濃度

有害氣體名稱

符號

最高允許濃度/%

一氧化碳

CO

0.0024

氧化氮(換算成二氧化氮)

NO2

0.00025

二氧化硫

SO2

0.0005

硫化氫

H2S

0.00066

NH3

0.004

三、礦井氣候條件及測定

礦井氣候是指礦井空氣的溫度、濕度和流速這3個參數綜合作用的狀態。

(一)礦井氣候對人體熱平衡的影響

人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的對流、輻射和蒸發這3種基本形式進行的。

對流散熱

主要取決于周圍空氣的溫度和流速

輻射散熱

主要取決于周圍物體的表面溫度

蒸發散熱

主要取決于周圍空氣的相對濕度和流速

 

礦井氣候條件的 3 個參數是影響人體熱平衡的主要因素。

空氣溫度對人體對流散熱起著主要作用。

當氣溫低于體溫時

對流和輻射是人體的主要散熱方式,溫差越大,對流散熱量越多;

當氣溫等于體溫時

對流散熱完全停止,蒸發成了人體的主要散熱方式;

當氣溫高于體溫時

人體依靠對流不僅不能散熱,反而要從外界吸熱,這時蒸發幾乎成為人體唯一的散熱方式。

相對濕度影響人體蒸發散熱的效果

隨著氣溫的升高,蒸發散熱的作用越來越強。當氣溫較高時,人體主要依靠蒸發散熱來維持人體熱平衡。此時若相對濕度較大,汗液就難于蒸發,不能起到蒸發散熱的作用,人體就會感到悶熱,因為只有在汗液蒸發過程中才能帶走較多的熱量。

當氣溫較低時,若相對濕度較大,又由于空氣潮濕增強了導熱,會加劇空氣對人體的冷感。

風速影響人體的對流散熱和蒸發散熱的效果。

對流換熱強度隨風速增加而增大,同時蒸發散熱、散濕的效果也隨風速的增加而增強。

習題3.礦井空氣的氣候條件包括三個參數,以下不屬于礦井空氣氣候條件參數的是(  )。

A.溫度                     

B.濕度

C.濃度                     

D.流速

233網校答案:C

233網校解析:礦井氣候是指礦井空氣的溫度、濕度和流速這3個參數綜合作用的狀態。這3個參數的不同組合,便構成了不同的礦井氣候條件。礦井氣候條件對井下作業人員的身體健康和勞動安全有著重要的影響。

習題4.人體散熱主要通過皮膚與外界對流、輻射和蒸發3種形式進行,關于這三種形式不正確的是(  )。

A.對流散熱主要取決于周圍空氣的溫度和流速        

B.輻射散熱主要取決于周圍物體的表面濕度

C.蒸發散熱主要取決于周圍空氣的相對濕度和流速

D.人體可通過自身的調節機能,使產熱量和散熱量之間保持靜態的平衡

233網校答案:D

233網校解析:人體可通過自身的調節機能,使產熱量和散熱量之間保持著動平衡,體溫維持在36.5--37之間,故D不正確。

(二)衡量礦井氣候條件的指標

指標

定義

作用

不足

干球溫度

溫度計自由地被暴露在空氣中所測量的溫度

反映氣溫對礦井氣候條件的影響。

沒有反映出氣候條件對人體熱平衡的綜合作用,因而存在較大的局限性。

濕球溫度

空氣中水蒸氣達到飽和時的空氣溫度

在相同的氣溫(干球溫度)下,若濕球溫度較低,則相對濕度較小;若濕球濕度與氣溫相接近,則相對濕度較大。

但這個指標仍沒有反映出風速對人體熱平衡的影響,因而也存在一定的不足。

等效溫度

為濕空氣的焓與比熱的比值

它是一個以能量為基礎來評價礦井氣候條件的指標

當氣溫在 25~36 的范圍內時,等效溫度和濕球溫度基本上呈線性關系,所以兩者具有同樣的意義,因而也是不完善的。

同感溫度

以人的主觀感受為基礎確定的

反映溫度、濕度和風速這三者對人體熱平衡的綜合作用

不同人群感覺也會有一定的差異。

卡他度

評價勞動舒適程度的綜合指數

分濕卡他度與干卡他度兩種。卡他度的值愈大,散熱條件愈好。

與人體相比,它的尺寸太小、散熱效果和人體有很大的差別。

  礦井氣候條件的安全標準

(一)我國現行的礦井氣候條件安全標準

類別

最高允許干球溫度/

煤礦

金屬礦

化學礦

鈾礦

采煤工作面

26

27

26

26

機電硐室

30

 

 

 

特殊條件

 

 

30

30

高硫礦井

 

27.5

 

 

(二)國外一些國家的礦井氣候條件安全標準(略)

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