礦井通風防塵

1、礦井通風防塵,主講人: 王育軍,礦井通風防塵,一、學習該課程的目的二、該課程的學習方法三、該課程的學習的重點和難點 四、該課程學時分配五、成績評定六、紀律要求,礦井通風防塵,主要參考書1.《礦井通風防塵》汪德淇 主編冶金工業(yè)出版社2.《金屬礦井通風防塵》周洵遠 主編冶金工業(yè)出版社,第一章 礦井空氣,利用機械或自然通風動力，使地面空氣進入井下，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。目的、主要

2、任務—保證礦井空氣的質量符合要求。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和狀態(tài)變化。

3、二、礦井空氣的主要成分及基本性質 新鮮空氣：井巷中用風地點以前、受污染程度較輕的進風巷道內(nèi)的空氣， 污濁空氣：通過用風地點以后、受污染程度較重的回風巷道內(nèi)的空氣。,1．氧氣(O2) 氧氣是維持人體正常生理機能所需要的氣體,人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質、精神狀態(tài)和勞動強度等。 人體輸氧量與勞動強度的關系 勞動強度 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,,,,當空氣中的氧濃度降低時，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴重時可能導致缺氧死亡。 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），在風速較小的巷道中底板附近濃度較大；在風速較大的巷道中，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量（濃度）標準 采掘工作面進風流中的氧氣濃度不得低于20％；二氧化碳濃度不得超過0.5％；總回風流中不得超過0.75％；當采掘工作面風流中二氧化碳濃度達

7、到1.5％或采區(qū)、采掘工作面回風道風流中二氧化碳濃度超過1.5％時，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。爆破后不能立即進入工作面，因為現(xiàn)代各種工業(yè)炸藥的爆破分解都是建立在可燃物質(如碳、氫、氧等)氣化的基礎上。當炸藥爆炸時除產(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，當空氣中一氧化碳濃度在13～75％范圍內(nèi)時有爆炸的危險。 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。一旦一氧化碳進入人體后，首先就與血液中的血紅素

9、相結合，因而減少了血紅素與氧結合的機會，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；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，當空氣中濃度達到0.0001％即可嗅到，但當濃度較高時，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％時有爆炸危險。 主要危害：硫化氫劇毒，有強烈的刺激作用；能阻礙生物氧化過程，使人體缺氧。當空氣中硫化氫濃度較低時主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激，0.015~0.02% 主要來源：有機

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的硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強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。0.01%出現(xiàn)嚴重中毒。 主要來源：井下爆破工作。,4.二氧化硫(SO2)

12、 二氧化硫無色、有強烈的硫磺氣味及酸味，空氣中濃度達到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)粘膜有強烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當濃度達到 0.002％時，眼及呼吸器官即感到有強烈的刺激；濃度達0.05％時，短時間內(nèi)即有致命危險。 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，其點燃溫度比沼氣低100～200℃， 主要危害：當空氣中氫氣濃度為4～74％時有爆炸危險。 主要來源：井下蓄電池充電時可放出氫氣；有些中等變質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準 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準做了明確的規(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，具有很強的附著能力，因此在空氣中很容易與粉塵結合形成“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間以及人的體質等。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；進風巷道與采掘工作面的風源含塵量

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、礦井氣候對人體熱平衡的影響 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，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； qch——人體由熱量轉化而沒有

19、排出體外的能量；人體熱平衡時，qch=0； 當外界環(huán)境影響人體熱平衡時，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。 風速：影響人體的對流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。對流換熱強度隨風速而增大。同時濕交換效果也隨風速增大而加強。如有風的天氣，涼衣服干得快

20、。,二、衡量礦井氣候條件的指標 1.干球溫度 干球溫度是我國現(xiàn)行的評價礦井氣候條件的指標之一。 特點：在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。指標比較簡單，使用方便。但這個指標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。但這個指標仍沒有

21、反映風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來評價礦井氣候條件的指標。 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。這個指標是通過實驗，憑受試者對環(huán)境的感覺而得出的同感溫度計算圖。,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嫓y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）：是在卡他計貯液球上包裹上一層濕紗布時測得的卡他度，其實測和計算方法完全與干卡他度相同。,三、礦井氣候條件的安全標準 我國現(xiàn)行評價礦井氣候條件的指標是干球溫度。國務院頒布的《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，使三通開關把手轉到水平位置，

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;然后把三通開關把手轉到垂直位置，用100s的時間壓送唧筒活塞，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;當含有一氧化碳的氣體通過檢定管時，檢定管中的指示劑與一氧化碳相接觸并起化學反應，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、卡達計 為了評定空氣的溫度、濕度及風速對人體的綜合作用，一般采用卡達

26、計。它是一種用來測定在溫度、濕度、風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。每支卡達計上標有一個常數(shù)，它表示在該卡達計的酒精容器每平方厘米的表面積上，當溫度從38 ℃降到35℃時，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，當酒精上升到上面擴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 ℃的時間，即可求出干卡達度。干卡達度表示溫度及風速綜

27、合作用的散熱效果。測定時，若從熱水中取出后，在灑精容器表而包上濕紗布，則側出的是濕卡達度，表示溫度、濕度及風速綜合作用下的散熱效果。,2、濕度計 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。 濕度溫度計表面熱的傳導和水分蒸發(fā)有關，濕球溫度又受濕球周圍風速的影響，但實踐表明風速達到2m/s以上，就不再受影響;同時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，氣溫應在流動空氣中

28、側定。測定濕度時，將濕球置于2m/s以上的風速中測定，這樣可以減少誤差。根據(jù)這種要求，制成了吸風式濕度計。,第七節(jié) 小結 對于礦井中的各種有害因素都必須同時具備三個必要的條件，即: （1）空氣中有這些物質存在，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間。 只有同時滿足這三個條件，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存在，就能達到“無害”的目的。目前，礦井通風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，使之達到無害程度，并排出礦外。所以，礦井通風仍然是同礦內(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。,礦井通風包括三個任務: (1)保證井下工作地點有足夠氧氣; (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;