矿井通风技术 项目九：矿井通风技术课程资源包 《矿井通风技术》校本教材.doc

PAGE 10 项目一 矿井空气成分 【知识点】 1.描述矿井空气主要成分及其基本性质 2.列举矿井空气主要成分的检测方法 3.描述矿井空气中的有害有毒气体及其基本性质 4.列举矿井空气中的有害有毒气体的检测方法 【技能点】 1.能使用仪器检测空气主要成分的浓度，并判断其是否符合《煤矿安全规程》规定的安全标准 2.能使用仪器检测矿井空气中的有害有毒气体的浓度，并判断其是否符合《煤矿安全规程》规定的安全标准 任务1 矿井空气主要成分 【相关知识】 1.地面空气组成 地面空气又称为地表大气，是由干空气和水蒸气组成的混合气体，通常称为湿空气。一般将不含水蒸气的空气称为干空气。地面空气中水蒸气所占比例随地区和季节变化较大，但干空气组分相对稳定，其主要组分如表1-1所示。 表1-1 干空气的组成成分 气体成分 按体积计/% 按质量计/% 备注 氧气（O2） 20.96 23.32 惰性稀有气体氦、氖、氩、氪、氙等计在氮气中。 氮气（N2） 79.00 76.71 二氧化碳（CO2） 0.04 0.06 2.矿井空气主要成分及其基本性质 进入井下后的地面空气即称为矿井空气，由于受井下各种自然因素和人为因素的影响，与地面空气相比，其成分和状态将发生一系列变化。如氧气含量减少；二氧化碳含量增加；混入了各种有毒、有害气体和矿尘；空气的温度、湿度、压力等物理参数变化等。 在矿井通风中，一般把进入采掘工作面、硐室等用风地点之前，空气成分或状态变化较小的风流称为新鲜风流，简称新风，如进风井筒、水平进风大巷、采区进风上（下）山等处；经过用风地点后，空气成分或状态变化较大的风流称为污风风流，简称污风或乏风，如采掘工作面回风巷、采区回风上（下）山、矿井回风大巷、回风井筒等处。 尽管矿井中的空气成分有了一定的变化，但主要成分仍同地面一样，由氧气、氮气和二氧化碳等组成。 （1） 氧气（O2） 氧气是一种无色、无味、无臭的气体，略重于空气（与空气的相对密度为1.105）。氧是很活跃的化学元素，易使多种元素氧化，能助燃。更重要的是，人类之所以能够在地球上生存，就要不断地吸入氧气，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。 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 6～15 0.2～0.4 轻 劳 动 20～25 0.6～1.0 中度劳动 30～40 1.2～1.6 重 劳 动 40～60 1.8～2.4 极重劳动 40～80 2.5～3.0 空气中的氧浓度直接影响着人体健康和生命安全，当氧浓度降低时，人体就会产生不良反应，出现种种不舒服的症状，严重时会引起缺氧死亡。人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系如表1-3所示。 表1-3 人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系 氧浓度(体积)/% 人体主要症状 17 15 10～12 6～9 静止状态无影响，工作时会感到喘息，呼吸困难。 呼吸心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力降低，失去劳动能力。 失去知觉，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。 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、坑木和其它有机物的缓慢氧化；爆破工作；井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸。此外，煤岩和生产过程中产生有毒有害气体，也会相对降低氧浓度。 在井下通风不良的巷道中，应特别注意对氧气浓度的检查，严禁贸然进入，以防发生缺氧窒息事故。如平顶山矿区某小煤窑，因废弃巷道未及时密闭，一名矿工误入其中，导致缺氧窒息死亡。 （2） 二氧化碳（CO2） 二氧化碳无色、略带酸臭味，不助燃也不能供人呼吸，易溶于水。二氧化碳比空气重（与空气的相对密度为1.52），常积聚在风速较小的巷道底板、水仓、溜煤眼、盲巷、采空区等通风不良处；在风速较大的巷道内，一般能与空气均匀混合。 新鲜空气中微量二氧化碳对人体是有利的。二氧化碳对呼吸中枢神经有刺激作用，若空气中完全不含二氧化碳，则正常的呼吸功能就不能维持。所以为中毒或窒息人员输氧时，要在氧气中加入5%的二氧化碳，以刺激遇难者的呼吸机能。但是，当空气中的二氧化碳浓度过高时，将使空气中的氧气含量相对降低，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。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关系 二氧化碳浓度（体积）/% 人体主要症状 1 3 5 6 7～9 9～11 呼吸加深，急促，但对工作效率无明显影响。 呼吸急促，心跳加快，头痛，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，大约十分钟发生昏迷。 几分钟