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矿井通风(一)

来源:233网校 2019年10月18日

第二章 矿井通风

第5讲 矿井通风(一)

煤矿安全技术

第一章  煤矿安全基础知识

第二章  矿井通风

第三章  矿井瓦斯灾害治理

第四章  防灭火技术

第五章  防治水技术

第六章  顶板灾害防治技术

第七章  粉尘防治

第八章  机电运输安全技术

第九章  露天煤矿灾害防治技术

第十章  矿山救护

第十一章  煤矿安全类案例

第二章  矿井通风

第一节  矿井有害气体及气候条件

第二节  矿井通风阻力

第三节  矿井通风动力

第四节  矿井通风系统

第五节  通风管理

第一节  矿井有害气体及气候条件

 一、有害气体

(一)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(对空气的相对密度为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,一般能与空气均匀混合。

矿井中二氧化碳主要来源有煤和有机物氧化,人员呼吸,碳酸性岩石分解,炸药爆炸,煤炭自然,瓦斯、煤尘爆炸等。

(二)一氧化碳(CO)

一氧化碳无色、无味、无臭(不易察觉),相对空气密度为0.967,一氧化碳能燃烧,空气中一氧化碳浓度为13%~75%时有爆炸的危险。

一氧化碳与人体血液中血红素的亲和力比氧大 250~300倍,从而造成人体血液窒息

(三)硫化氢(H2S)

硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味,当空气中浓度达到0.0001%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。硫化氢能燃烧,空气中硫化氢浓度为4.3%~45.5%时有爆炸危险。

矿井空气中硫化氢的主要来源有有机物腐烂,含硫矿物水解,矿物氧化和燃烧,从采空区和旧巷积水中放出,个别矿区煤层中也有硫化氢涌出。

(四)氮气(N2

氮气在常况下是一种无色、无味的气体,且通常无毒。氮气占空气总量的78.12%(体积分数),相对空气密度为0.97,难溶于水,在常温、常压下, 1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。吸入高浓度氮气,患者可迅速昏迷,因呼吸和心跳停止而死亡。

习题1.关于矿井有害气体的说法,不正确的是(  )

A.二氧化碳比空气重,在风速较小的巷道中,底板附近浓度大

B.一氧化碳无色、无味、无臭,与人体血液中血红素的亲和力比氧大250--300倍,从而造成人体血液窒息

C.氮气通常无毒,故吸入高浓度氮气不会造成伤害

D.硫化氢有浓烈的臭鸡蛋味,且有爆炸的危险

233网校答案:C

233网校解析:氮气在常况下是无色、无味的气体,且通常无毒。吸入高浓度氮气,患者可迅速昏迷,因呼吸和心跳而死亡。故C不正确。

(五)二氧化氮(NO2

二氧化氮是一种红褐色的气体,有强烈的刺激气味,相对空气密度为1.59,易溶于水, 空气中二氧化氮最高允许浓度为0.00025% 。二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸,对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的剌激及腐蚀作用,严重时可引起肺水肿。 矿井空气中二氧化氮的主要来源为井下爆破作业。

(六)二氧化硫(SO2

二氧化硫无色、有强烈的硫黄气味及酸味,易溶于水,有毒性,空气中二氧化硫的最高允许浓度为0.0005%,当空气中二氧化硫浓度达到0.0005%即可嗅到。二氧化硫遇水后生成硫酸,对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的剌激作用,可引起喉炎、肺水肿。当空气中二氧化硫浓度达到0.002%时,眼及呼吸器官即感到有强烈的剌激;浓度达到0.05%时,短时间内即有生命危险。矿井空气中二氧化硫的主要来源有含硫矿物的氧化与自燃,在含硫矿物中爆破,从含硫矿层中涌出。

(七)氨气(NH3

氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体,相对空气密度为0.596,易溶于水,空气中氨气最高允许浓度0.004%,空气中浓度达30%时有爆炸危险。氨气对皮肤和呼吸道黏膜有刺激作用,可引起喉头水肿。矿井空气中氨气的主要来源为爆破作业、用水灭火等,部分岩层中也有氨气涌出。

(八)甲烷(CH4

甲烷是一种无色、无味、无臭的气体,相对空气密度为0.55,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。甲烷化学性质不活泼,不助燃也不能供人呼吸。通常情况下,甲烷比较稳定,与高锰酸钾等强氧化剂不反应,与强酸、强碱也不反应。

甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。当空气中甲烷浓度达25% ~30%时,可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离,可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷,可致冻伤。

(九)氢气(H2

氢气无色、无味、无毒,具有爆炸性,相对空气密度为0.07。氢气能自燃,其点燃温度比甲烷低100~200 ,当空气中氢气浓度为4%~74%时有爆炸危险。矿井空气中氢气的主要来源为井下蓄电池充电,有些中等变质的煤层中也有氢气涌出。

习题2.矿井有害气体的说法中,不正确的是(  )。

A.甲烷与空气混合能形成爆炸性混合物

B.氨气无色、有浓烈臭味的气体,但无爆炸危险

C.二氧化氮是一种红褐色的气体,有强烈剌激气味,主要来源为井下爆破作业

D.氢气无色、无味、无毒,具有爆炸性,主要来源于井下蓄电池充电

233网校答案:B

233网校解析:氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体,空气中浓度达到30%时有爆炸危险。故B不正确。

二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准

表2-1  矿井有害气体最高允许浓度

有害气体名称

符号

最高允许浓度/%

一氧化碳

CO

0.0024

氧化氮(换算成二氧化氮)

NO2

0.00025

二氧化硫

SO2

0.0005

硫化氢

H2S

0.00066

NH3

0.004

三、矿井气候条件及测定

矿井气候是指矿井空气的温度、湿度和流速这3个参数综合作用的状态。

(一)矿井气候对人体热平衡的影响

人体散热主要是通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和蒸发这3种基本形式进行的。

对流散热

主要取决于周围空气的温度和流速

辐射散热

主要取决于周围物体的表面温度

蒸发散热

主要取决于周围空气的相对湿度和流速

 

矿井气候条件的 3 个参数是影响人体热平衡的主要因素。

空气温度对人体对流散热起着主要作用。

当气温低于体温时

对流和辐射是人体的主要散热方式,温差越大,对流散热量越多;

当气温等于体温时

对流散热完全停止,蒸发成了人体的主要散热方式;

当气温高于体温时

人体依靠对流不仅不能散热,反而要从外界吸热,这时蒸发几乎成为人体唯一的散热方式。

相对湿度影响人体蒸发散热的效果

随着气温的升高,蒸发散热的作用越来越强。当气温较高时,人体主要依靠蒸发散热来维持人体热平衡。此时若相对湿度较大,汗液就难于蒸发,不能起到蒸发散热的作用,人体就会感到闷热,因为只有在汗液蒸发过程中才能带走较多的热量。

当气温较低时,若相对湿度较大,又由于空气潮湿增强了导热,会加剧空气对人体的冷感。

风速影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。

对流换热强度随风速增加而增大,同时蒸发散热、散湿的效果也随风速的增加而增强。

习题3.矿井空气的气候条件包括三个参数,以下不属于矿井空气气候条件参数的是(  )。

A.温度                     

B.湿度

C.浓度                     

D.流速

233网校答案:C

233网校解析:矿井气候是指矿井空气的温度、湿度和流速这3个参数综合作用的状态。这3个参数的不同组合,便构成了不同的矿井气候条件。矿井气候条件对井下作业人员的身体健康和劳动安全有着重要的影响。

习题4.人体散热主要通过皮肤与外界对流、辐射和蒸发3种形式进行,关于这三种形式不正确的是(  )。

A.对流散热主要取决于周围空气的温度和流速        

B.辐射散热主要取决于周围物体的表面湿度

C.蒸发散热主要取决于周围空气的相对湿度和流速

D.人体可通过自身的调节机能,使产热量和散热量之间保持静态的平衡

233网校答案:D

233网校解析:人体可通过自身的调节机能,使产热量和散热量之间保持着动平衡,体温维持在36.5--37之间,故D不正确。

(二)衡量矿井气候条件的指标

指标

定义

作用

不足

干球温度

温度计自由地被暴露在空气中所测量的温度

反映气温对矿井气候条件的影响。

没有反映出气候条件对人体热平衡的综合作用,因而存在较大的局限性。

湿球温度

空气中水蒸气达到饱和时的空气温度

在相同的气温(干球温度)下,若湿球温度较低,则相对湿度较小;若湿球湿度与气温相接近,则相对湿度较大。

但这个指标仍没有反映出风速对人体热平衡的影响,因而也存在一定的不足。

等效温度

为湿空气的焓与比热的比值

它是一个以能量为基础来评价矿井气候条件的指标

当气温在 25~36 的范围内时,等效温度和湿球温度基本上呈线性关系,所以两者具有同样的意义,因而也是不完善的。

同感温度

以人的主观感受为基础确定的

反映温度、湿度和风速这三者对人体热平衡的综合作用

不同人群感觉也会有一定的差异。

卡他度

评价劳动舒适程度的综合指数

分湿卡他度与干卡他度两种。卡他度的值愈大,散热条件愈好。

与人体相比,它的尺寸太小、散热效果和人体有很大的差别。

  矿井气候条件的安全标准

(一)我国现行的矿井气候条件安全标准

类别

最高允许干球温度/

煤矿

金属矿

化学矿

铀矿

采煤工作面

26

27

26

26

机电硐室

30

 

 

 

特殊条件

 

 

30

30

高硫矿井

 

27.5

 

 

(二)国外一些国家的矿井气候条件安全标准(略)

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