礦井通風(fēng)防塵

1、礦井通風(fēng)防塵,主講人: 王育軍,礦井通風(fēng)防塵,一、學(xué)習(xí)該課程的目的二、該課程的學(xué)習(xí)方法三、該課程的學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 四、該課程學(xué)時(shí)分配五、成績評定六、紀(jì)律要求,礦井通風(fēng)防塵,主要參考書1.《礦井通風(fēng)防塵》汪德淇 主編冶金工業(yè)出版社2.《金屬礦井通風(fēng)防塵》周洵遠(yuǎn) 主編冶金工業(yè)出版社,第一章 礦井空氣,利用機(jī)械或自然通風(fēng)動力，使地面空氣進(jìn)入井下，并在井巷中作定向和定量地流動，最后排出礦井的全過程稱為礦井通風(fēng)。目的、主要

2、任務(wù)—保證礦井空氣的質(zhì)量符合要求。第一 節(jié) 礦內(nèi)空氣的主要成分及其變化定義：地面空氣進(jìn)入礦井以后即稱為礦井空氣。一、地面空氣的組成地面空氣是由干空氣和水蒸汽組成的混合氣體，亦稱為濕空氣。 干空氣是指完全不含有水蒸汽的空氣，由氧、氮、二氧化碳、氬、氖和其他一些微量氣體所組成的混合氣體。干空氣的組成成分比較穩(wěn)定，其主要成分如下。,濕空氣中含有水蒸氣，但其含量的變化會引起濕空氣的物理性質(zhì)和狀態(tài)變化。

3、二、礦井空氣的主要成分及基本性質(zhì) 新鮮空氣：井巷中用風(fēng)地點(diǎn)以前、受污染程度較輕的進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)的空氣， 污濁空氣：通過用風(fēng)地點(diǎn)以后、受污染程度較重的回風(fēng)巷道內(nèi)的空氣。,1．氧氣(O2) 氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所需要的氣體,人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質(zhì)、精神狀態(tài)和勞動強(qiáng)度等。 人體輸氧量與勞動強(qiáng)度的關(guān)系 勞動強(qiáng)度 呼吸空氣

4、量（L/min） 氧氣消耗量（L/min） 休 息 6-15 0.2－0.4 輕 勞 動 20-25 0.6-1.0 中度勞動 30-40 1.2-2.6 重 勞 動 40-60 1.8-2.4 極重勞動

5、 40-80 2.5-3.1,,,,當(dāng)空氣中的氧濃度降低時(shí)，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應(yīng)，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致缺氧死亡。 礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸；煤巖和其他有機(jī)物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸；此外，煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。2．二氧化碳(CO2) 二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略帶酸臭

6、味。二氧化碳比空氣重（其比重為1.52），在風(fēng)速較小的巷道中底板附近濃度較大；在風(fēng)速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。 礦井空氣中二氧化碳的主要來源是：煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；碳酸性巖石分解；炸藥爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸等。,三、礦井空氣主要成分的質(zhì)量（濃度）標(biāo)準(zhǔn) 采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度不得低于20％；二氧化碳濃度不得超過0.5％；總回風(fēng)流中不得超過0.75％；當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)

7、到1.5％或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃度超過1.5％時(shí)，必須停工處理。,第二節(jié) 礦內(nèi)空氣中的主要有毒氣體,空氣中常見有害氣體：CO、NO2、SO2 、H2 一、爆破及內(nèi)燃設(shè)備產(chǎn)生的主要有毒氣體 爆破是礦山生產(chǎn)的主要作業(yè)之一。爆破后不能立即進(jìn)入工作面，因?yàn)楝F(xiàn)代各種工業(yè)炸藥的爆破分解都是建立在可燃物質(zhì)(如碳、氫、氧等)氣化的基礎(chǔ)上。當(dāng)炸藥爆炸時(shí)除產(chǎn)生水蒸氣和氮外，還產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等

8、有毒有害氣體，統(tǒng)稱為炮煙。它會直接危害礦工的健康和安全。,１、一氧化碳（CO） 一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體。相對密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當(dāng)空氣中一氧化碳濃度在13～75％范圍內(nèi)時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)。 主要危害：血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細(xì)胞。一氧化碳與人體血液中血紅素的親合力比氧大250～300倍。一旦一氧化碳進(jìn)入人體后，首先就與血液中的血紅素

9、相結(jié)合，因而減少了血紅素與氧結(jié)合的機(jī)會，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。0 .08%，40分鐘引起頭痛眩暈和惡心，0.32%，5~10分鐘引起頭痛、眩暈，30分鐘引起昏迷，死亡。 主要來源：爆破；礦井火災(zāi)；煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。,２、硫化氫（H2S） 硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當(dāng)空氣中濃度達(dá)到0.0001％即可嗅到，但當(dāng)濃度較高時(shí)，因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對密

10、度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個體積的水可溶解2.5個體積的硫化氫，所以它可能積存于舊巷的積水中。硫化氫能燃燒，空氣中硫化氫濃度為4.3～45.5％時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。 主要危害：硫化氫劇毒，有強(qiáng)烈的刺激作用；能阻礙生物氧化過程，使人體缺氧。當(dāng)空氣中硫化氫濃度較低時(shí)主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時(shí)能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時(shí)后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激，0.015~0.02% 主要來源：有機(jī)

11、物腐爛；含硫礦物的水解；礦物氧化和燃燒；從老空區(qū)和舊巷積水中放出。,３、二氧化氮（NO2） 二氧化氮是一種褐紅色的氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味，相對密度為1.59，易溶于水。 主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強(qiáng)的硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強(qiáng)烈的刺激及腐蝕作用，二氧化氮中毒有潛伏期，中毒者指頭出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)。0.01%出現(xiàn)嚴(yán)重中毒。 主要來源：井下爆破工作。,4.二氧化硫(SO2)

12、 二氧化硫無色、有強(qiáng)烈的硫磺氣味及酸味，空氣中濃度達(dá)到0.0005％即可嗅到。其相對密度為2.22，易溶于水。 主要危害：遇水后生成硫酸，對眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當(dāng)濃度達(dá)到 0.002％時(shí)，眼及呼吸器官即感到有強(qiáng)烈的刺激；濃度達(dá)0.05％時(shí)，短時(shí)間內(nèi)即有致命危險(xiǎn)。 主要來源：含硫礦物的氧化與自燃；在含硫礦物中爆破；以及從含硫礦層中涌出。,6.氫氣(H2) 無色、無味、無毒，

13、相對密度為0.07。氫氣能自燃，其點(diǎn)燃溫度比沼氣低100～200℃， 主要危害：當(dāng)空氣中氫氣濃度為4～74％時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。 主要來源：井下蓄電池充電時(shí)可放出氫氣；有些中等變質(zhì)的煤層中也有氫氣涌出、或煤氧化。二、礦井空氣中有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn) 礦井空氣中有害氣體對井下作業(yè)人員的生命安全危害極大，因此，《規(guī)程》對常見有害氣體的安全標(biāo)準(zhǔn)做了明確的規(guī)定，,第三節(jié) 放射性元素產(chǎn)生的有害物質(zhì)一、氡及其危害 氡

14、是一種惰性氣體，對人體無直接危害，但氡子體是呈固體微粒形式，大小為0.001-0.05μm，有一定的荷電性，具有很強(qiáng)的附著能力，因此在空氣中很容易與粉塵結(jié)合形成“放射性氣溶膠”。被吸入人體后，氡及其子體繼續(xù)衰變放出α射線，長期作用能使支氣管和肺組織產(chǎn)生慢性損傷，引起病變，故認(rèn)為它是產(chǎn)生礦工肺癌的原因之一。二、礦內(nèi)大氣中氡的來源 巖石中普遍存在著鈾，鈾不斷地衰變，不斷產(chǎn)生氧氣，并從巖石的裸露表面進(jìn)入空氣中。 氧在水中的

15、溶解度不大，但由于巖石裂隙中存在高濃度的氡，使地下水中溶解大量的氡，一經(jīng)流入礦井，氡便從水中析出。采礦及掘進(jìn)都在不斷地破碎礦巖。隨著礦巖裸露面的增加，也增加了礦井的氡析出量。,三、氡及氡子體的最大允許度 我國制訂的《放射性防護(hù)規(guī)定》中指出，礦山井下工作場所空氣中氡及其子體最大允許濃度如下： 氡：1×10-10Ci/L=3.7kBq/m3 氡子體的α潛能值：4×104MeV/

16、L=6.4μJ/m3; 空氣中氡子體濃度的限值：8.3μJ/m3。第四節(jié) 矽塵及其危害 影響矽肺病發(fā)生和發(fā)展的因素有：粉塵含游離二氧化矽的多少、粉塵粒度、空氣含塵量、人接觸含塵空氣的時(shí)間以及人的體質(zhì)等。諸因素中空氣含塵量是主要因素。 為了保證工人的健康，安全規(guī)程規(guī)定:地下礦山(無論粉塵中游離二氧化矽含最在10%以上或以下)，作業(yè)場所空氣中粉塵的最高允許濃度為2mg/m3；進(jìn)風(fēng)巷道與采掘工作面的風(fēng)源含塵量

17、不得大于0.5 2mg/m3。,第五節(jié) 礦內(nèi)氣候條件 礦井氣候：礦井空氣的溫度、濕度和流速三個參數(shù)的綜合作用。這三個參數(shù)也稱為礦井氣候條件的三要素。一、礦井氣候?qū)θ梭w熱平衡的影響 新陳代謝是人類生命活動的基本過程之一。人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的對流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種基本形式進(jìn)行的。對流散熱取決于周圍空氣的溫度和流速；輻射散熱主要取決于環(huán)境溫度；蒸發(fā)散熱取決于周圍空氣的相對濕度和流速。,人體熱平衡關(guān)系式

18、：qm-qw=qd+qz+qf+qch qm ——人體在新陳代謝中產(chǎn)熱量，取決于人體活動量； qW——人體用于做功而消耗的熱量，qm-qw人體排出的多余熱量； qd ——人體對流散熱量，低于人體表面溫度，為負(fù)，否則，為正； qz ——汗液蒸發(fā)或呼出水蒸氣所帶出的熱量； qf ——人體與周圍物體表面的輻謝散熱量，可正，可負(fù)； qch——人體由熱量轉(zhuǎn)化而沒有

19、排出體外的能量；人體熱平衡時(shí)，qch=0； 當(dāng)外界環(huán)境影響人體熱平衡時(shí)，人體溫度升高qch>0，人體溫度降低， qch<0,礦井氣候條件的三要素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。 相對濕度：影響人體蒸發(fā)散熱的效果。 風(fēng)速：影響人體的對流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。對流換熱強(qiáng)度隨風(fēng)速而增大。同時(shí)濕交換效果也隨風(fēng)速增大而加強(qiáng)。如有風(fēng)的天氣，涼衣服干得快

20、。,二、衡量礦井氣候條件的指標(biāo) 1.干球溫度 干球溫度是我國現(xiàn)行的評價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)之一。 特點(diǎn)：在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。指標(biāo)比較簡單，使用方便。但這個指標(biāo)只反映了氣溫對礦井氣候條件的影響，而沒有反映出氣候條件對人體熱平衡的綜合作用。 2.濕球溫度 濕球溫度是可以反映空氣溫度和相對濕度對人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些。但這個指標(biāo)仍沒有

21、反映風(fēng)速對人體熱平衡的影響。,3.等效溫度 等效溫度定義為濕空氣的焓與比熱的比值。它是一個以能量為基礎(chǔ)來評價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)。 4.同感溫度 同感溫度（也稱有效溫度）是1923年由美國采暖工程師協(xié)會提出的。這個指標(biāo)是通過實(shí)驗(yàn)，憑受試者對環(huán)境的感覺而得出的同感溫度計(jì)算圖。,5.卡他度 卡他度是1916年由英國L.希爾等人提出的?？ㄋ扔每ㄋ?jì)測定。 卡他度分為：干卡他度、濕卡他度

22、 干卡他度：反映了氣溫和風(fēng)速對氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。為了測出溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合作用效果， K d=41.868F/t W/m2 濕卡他度（Kw）：是在卡他計(jì)貯液球上包裹上一層濕紗布時(shí)測得的卡他度，其實(shí)測和計(jì)算方法完全與干卡他度相同。,三、礦井氣候條件的安全標(biāo)準(zhǔn) 我國現(xiàn)行評價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)是干球溫度。國務(wù)院頒布的《礦山安全條例》第53條規(guī)定，礦井空氣最高容許

23、干球溫度為28℃。,第六節(jié) 有毒氣體、空氣含塵量和氣候條件的檢查 一、有毒氣體的檢測 利用各種檢定管測定空氣中各種有害氣體的原理是:根據(jù)各種待測氣體和檢定管中指示劑發(fā)生化學(xué)變化后指示劑變色的深淺或長度，來確定各種氣體的濃度。前者稱為比色法，后者稱為比長法。目前生產(chǎn)的有一氧化碳、硫化氫和氧化氮等幾種檢定管。使用的方法是: 比色法：先將檢定管的兩端玻璃封口打開，并插在抽氣唧筒的排氣口上，使三通開關(guān)把手轉(zhuǎn)到水平位置，

24、拉動}1筒的活塞把手，抽取一定體積(一般為50mL)的待測氣體;然后把三通開關(guān)把手轉(zhuǎn)到垂直位置，用100s的時(shí)間壓送唧筒活塞，使待測氣體均勻地通過檢定管。根據(jù)顏色改變的深淺或長度，即可讀出有害氣體的濃度。,比長法：利用吸附五氧化二碘(I2O5)和發(fā)煙硫酸的硅膠作指示劑，置于坡璃管中;當(dāng)含有一氧化碳的氣體通過檢定管時(shí)，檢定管中的指示劑與一氧化碳相接觸并起化學(xué)反應(yīng)，一氧化碳將五氧化二碘還原，產(chǎn)生一個棕色變色圈(游離碘)，變色圈的長度與通過檢

25、定管的氣體中的一氧化碳濃度成正比。因此，根據(jù)變色圈的長度就可以指示一氧化碳的濃度，井從檢定管的刻度上直接讀出被測氣體的一氧化碳濃度。,二、空氣含塵量的測定 在抽氣動力的作用下，含塵的空氣通過采樣器上的濾膜，粉塵被阻留在濾膜表面。根據(jù)濾膜增加的重量(即被阻留的粉塵量)和過濾的空氣量，就可按下式算出空氣中的粉塵濃度。,,三、礦井氣候條件的測定 1、卡達(dá)計(jì) 為了評定空氣的溫度、濕度及風(fēng)速對人體的綜合作用，一般采用卡達(dá)

26、計(jì)。它是一種用來測定在溫度、濕度、風(fēng)速的綜合作用下空氣散熱能力的儀器。它內(nèi)裝酒精，上面刻有35℃及38℃的刻度。每支卡達(dá)計(jì)上標(biāo)有一個常數(shù)，它表示在該卡達(dá)計(jì)的酒精容器每平方厘米的表面積上，當(dāng)溫度從38 ℃降到35℃時(shí)，損失了多少千分之一卡的熱量。 將酒精容器放入60 ℃－80 ℃的熱水中，當(dāng)酒精上升到上面擴(kuò)大部分的三分之一處，取出后擦干表面的水，記錄酒精液面從38℃降到35 ℃的時(shí)間，即可求出干卡達(dá)度。干卡達(dá)度表示溫度及風(fēng)速綜

27、合作用的散熱效果。測定時(shí)，若從熱水中取出后，在灑精容器表而包上濕紗布，則側(cè)出的是濕卡達(dá)度，表示溫度、濕度及風(fēng)速綜合作用下的散熱效果。,2、濕度計(jì) 空氣相對濕度影響蒸發(fā)水分的數(shù)量，故根據(jù)干濕溫度差及干溫度值即可求出空氣的相對濕度。 濕度溫度計(jì)表面熱的傳導(dǎo)和水分蒸發(fā)有關(guān)，濕球溫度又受濕球周圍風(fēng)速的影響，但實(shí)踐表明風(fēng)速達(dá)到2m/s以上，就不再受影響;同時(shí)在流動空氣中測定的氣溫，比在靜止空氣中測定氣溫誤差小，因此，氣溫應(yīng)在流動空氣中

28、側(cè)定。測定濕度時(shí)，將濕球置于2m/s以上的風(fēng)速中測定，這樣可以減少誤差。根據(jù)這種要求，制成了吸風(fēng)式濕度計(jì)。,第七節(jié) 小結(jié) 對于礦井中的各種有害因素都必須同時(shí)具備三個必要的條件，即: （1）空氣中有這些物質(zhì)存在，并超過一定的濃度; （2）被吸入人體; （3）對人體作用超過一定時(shí)間。 只有同時(shí)滿足這三個條件，它們才能對人體產(chǎn)生危害。若是缺少其中任何一個條件，就不會危害人體的健康。因此只要采取措施，破

29、壞這三個條件的同時(shí)存在，就能達(dá)到“無害”的目的。目前，礦井通風(fēng)仍然是最重要的措施，即不斷地用新鮮空氣去稀釋和沖淡這些有害物質(zhì)，使之達(dá)到無害程度，并排出礦外。所以，礦井通風(fēng)仍然是同礦內(nèi)空氣中有毒有害氣體、粉塵作斗爭的主要手段，也是改善礦井氣候條件的主要手段。,礦井通風(fēng)包括三個任務(wù): (1)保證井下工作地點(diǎn)有足夠氧氣; (2)把井下產(chǎn)生的各種有毒有害氣體及礦塵稀釋到無害的程度并排出礦外;