甘肃煤炭工业学校矿井通风技术（煤炭工业版）教案：第一章 矿井空气01.docVIP

第一章 矿井空气 第一节 矿井空气成分 地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。矿井空气由于受到井下各种自然因素和生产过程的影响，与地面空气在成分和质量上有着程度不同的区别。 一、地面空气的组成 地面空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，通常称为湿空气。 干空气是指完全不含有水蒸气的空气，它是由氧气、氮气、二氧化碳、氩气、氖气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，其主要成分如表1—1所示。 表1—1 地表大气组成成分 气体成分 按体积计／％ 按质量计／％ 备 注 氧气(02) 氮气(N2) 二氧化碳(C02) 20.96 79.OO O.04 23.23 76.71 O.06 惰性稀有气体氦、氖、氩、氪、氙等计人氮气中 湿空气中仅含有少量的水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态发生变化。 二、矿井空气的主要成分及基本性质 地面空气进入矿井以后，由于受到污染，其成分和性质要发生一系列的变化，如氧气浓度降低，二氧化碳浓度增加；混入各种有毒有害气体和矿尘；空气的状态参数(温度、湿度、压力等)发生改变等。一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气，称为新鲜空气；经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，称为污浊空气。 尽管矿井空气与地面空气相比，在性质上存在许多差异，但在新鲜空气中其主要成分仍然是氧气、氮气和二氧化碳。 1．氧气(O2) 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体。人类在生命活动过程中，必须不断吸人氧气，呼出二氧化碳。人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。一般情况下，人体需氧量与劳动强度的关系如表1—2所示。 当空气中的氧气浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系如表1—3所示。 表1—2 人体需氧量与劳动强度的关系 劳动强度 呼吸空气量／L·min－1 氧气消耗量／L·min－1 休 息 轻劳动 中度劳动 重劳动 极重劳动 6～15 20～25 30～40 40～60 40～80 O.2～O.4 O.6～1.O 1.2～1.6 1.8～2.4 2.5～3.O 表1—3 人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系 氧浓度(体积)／％ 主 要 症 状 17 15 10～12 6～9 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 造成矿井空气中氧气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，也使空气中氧气浓度相对降低。所以，在井下通风不良的地点，空气中的氧气浓度可能显著降低，如果不经检查而贸然进人，就可能引起人员的缺氧窒息。缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一。 2．二氧化碳(C02) 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。空气中二氧化碳对人体的危害程度与浓度的关系如表1—4所示。 表1—4 二氧化碳中毒症状与浓度的关系 二氧化碳浓度(体积)／％ 主 要 症 状 1 3 5 6 7～9 9～11 呼吸加深，但对工作效率无明显影响 呼吸急促，心跳加快，头痛，人体很快疲劳 呼吸困难，头痛，恶心，呕吐，耳鸣 严重喘息，极度虚弱无力 动作不协调，大约十分钟可发生昏迷 几分钟内可导致死亡 矿井空气中二氧化碳的主要来源是：煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。此外，有的煤层和岩层中也能长期连续地放出二氧化碳，有的甚至能与煤岩粉一起突然大量喷出，给矿井带来极大的危害。例如吉林省营城煤矿五井，曾在1975年6月发生过一起二氧化碳和岩石突出的事故，突出岩石1005 t，二氧化碳11000 m3。 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。利用氮气的惰性性质，可用于井下防灭火