矿井通风与安全-1矿井空气及调节.doc

-22-教学模块Ⅰ矿井空气及调节1.1矿井空气成分、性质和变化规律1.1.1矿井空气的成分矿井空气的主要来源是地面空气但地面空气进入井下以后会发生物理和化学两种变化变化因而矿井空气在成分、质量和数量都和地面空气有着程度不同的区别。1.1.1.1地面空气成分的种类和数量地面空气是干空气和水蒸气组成的混合气体通常称为湿空气。在混合气体中水蒸气的浓度随地区和季节而变化其平均的体积浓度约为1%；此外还含有尘埃和烟雾等杂质有时能污染局部地区的地面空气。新鲜空气无色无味和无臭是维持生命所必需的并能助燃。1.1.1.2矿井空气的主要成分及生成上面提到地面空气进入井下后因发生物理和化学两种变化使其成分种类增多各种成分的浓度也发生改变。1.矿井空气的主要成分就煤矿而官井下空气的成分种类共有O2、CH4、CO2、CO、H2S、SO2、N2、N02、H2、NH3、水蒸气和浮尘十二种。由于各矿的具体条件不同各矿的井下空气成分种类和浓度都有一定的差异。在上述成分中氧是井下人员呼吸所必需的必须保持足够的浓度其余九种(水蒸气除外)气体和浮尘超过一定浓度时对人体都是有害的必须把它们的浓度降低到没有危害的程度．在这九种气体中CO、H2S、SO2和N02超过一定浓度时还能使人体中毒。故称这九种气体为有害有毒气体又名为广义的矿井瓦斯而狭义的矿井瓦斯则专指CH4。CH4是煤矿井下昔遍存在的气体在一定浓度范围内具有爆炸性。所以CH4是煤矿井下最危险的气体。煤矿井下经常出现且数量较多的气体是CH4和CO2它们是计算矿井所需风量的主要根据。2.物理变化井下的物理变化有：气体混入：沼气(CH4)、二氧化碳和硫化氢(H2S)等气体从地层中涌出到井下空气中。多数矿井有沼气涌出现象沼气涌出量的大小各矿不同有些矿井沼气涌出量高达40～50m3/min有些矿井还伴随沼气涌出氮(N2)二氧化硫(SO2)和氢(H2)等气体。固体混入：井下各种作业所产生的微小的岩尘、煤尘和其他杂尘浮游在井下空气之中。气象变化：主要是由于井下空气的温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。以上物理变化的结果不仅使井下空气的成分种类增多而且各种成分的浓度亦发生变化。3.化学变化井下的化学变化有：井下一切物质(煤、岩石、坑木、……等)的缓慢、氧化、爆破工作、火区氧化和人员的呼吸等都会产生二氧化碳；井下的爆破工作、火区氧化和机械润滑油高温分解等都能产生一氧化碳(CO)；井下火区氧化和含硫煤的水解都能产生硫化氢；井下火区氧化和含硫煤的缓慢氧化都能产生二氧化硫井下爆破工作能产生氧化氮；井下充电硐室的电解能产生氢；井下火区氧化能产生氨。1.1.1.3井下空气成分的基本性质1.氧(O2)氧是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体比重为1.105是人呼吸所必须的物质故须供给井下足够的风量以保证井下空气中有足够的氧量．因为氧是很活跃的元素易使其它物质氧化并能助燃产生CO2和CO故应阻止空气进入采空区和火区以防止氧对煤炭氧化而自燃。造成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；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。缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一。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(与空气的相对密度为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。在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的。二氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用如果空气中完全不含有二氧化碳则人体的正常呼吸功能就不能维持。所以在抢救遇难者进行人工输氧时往往要在氧气中加入5％的二氧化碳以刺激遇难者的呼吸机能。但当空气中二氧化碳的浓度过高时也将使空气中的氧浓度相对降低轻则使人呼吸加快呼吸量增加严重时也可能造成人员中毒或窒息。3．氮气(N2)氮气是一种惰性气体是新鲜空气中的主要成分它本身无毒、不助燃也不供呼吸。但空气中若氮气浓度升高则势必造成氧浓度相对降低从而也可能导致人员的窒息性伤害。正因为氮气为惰性气体因此又可将其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。1.1.1.4井下常见有毒有害气体的基本性质有毒有害气体的性质可分为以下几方面：臭、味和色方面—有臭的气体有四种即NH3(剧臭)SO2(强烈硫躏臭)H2S(臭鸡蛋味浓度为0.0001％时便可嗅出来)CO2(微酸臭)；有色气体只有一种即N02(浅红褐色)。可根据以上性质察觉这些气体的存在。