矿井空气及气候条件.doc

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1、第一章矿井空气及气候条件矿井生产过程中，必须持续不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有害气体和矿尘，创造良好矿井气候条件，确保井下作业人员的身体健康和劳动安全。第一节矿井空气成分一、地面空气地面空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，亦称为湿空气。干空气是指完全不含有水蒸气的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖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，成分的数量基本不变。干空气成分的数量用体积浓度或质量浓度来表示，前者为某种气体的体积在干空气的总体积中所占的百分数；后者为某种气体的质量在干空气的总质量

2、中所占的百分比。其主要成分如表1-1所示。表1-1干空气的组成成分表气体成分按体积计/%按质量计/%分子量氮气（N2）78.08875.52728.013氧气（O2）20.94923.14331.999二氧化碳（CO2）0.0300.04644.010其它气体0.9331.284备注：其它气体主要指的是氦、氖、氩、氪、氙等惰性稀有气体。工程计算中，干空气可近似地仅考虑氧气和氮气，组成按氧气（21%）、氮气（79%）来计算。干空气的物理参数如下：分子量28.97气体常数287.05J/kg.K空气密度（0℃，1atm）1.293kg/m3湿空气中含有水蒸气

3、，其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。地面空气中，水蒸气的浓度随地区和气候而变化，其体积浓度变化范围为0~4%。此外，实际空气中还含有微量的污染气体和尘埃。二、矿井空气的主要成分及其基本性质20/20矿井空气主要来源于地面空气，虽然发生了一系列变化，但其主要成分仍然是氧气和氮气。1.氧气（O2）氧气是一种无色、无味的气体，相对于空气的比重为1.105，化学性质活泼，易使其它物质氧化，能助燃，是矿井火灾以及瓦斯、煤尘爆炸的必要条件。氧气是人呼吸所必需的气体，人的生命主要是依靠吃进食物和不断吸入空气中的氧气，在体内进行新陈代谢来维持的。人对氧气的需

4、要量取决于人的体质、精神状态和劳动强度等，人的需氧量与劳动强度的关系如表1-2所示。表1-2人体输氧量与劳动强度的关系劳动强度呼吸空气量（L/min）氧气消耗量（L/min）休息6~150.2~0.4轻劳动20~250.6~1.0中等劳动30~401.2~2.6重劳动40~601.8~2.4极重劳动40~802.5~3.1空气中氧气浓度为21%左右对人的呼吸最为有利。空气中氧气浓度的降低会影响人的健康，甚至危及生命。空气中氧气浓度降低对人体的影响见表1-3。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171510~126~9静止时无影

5、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20/20矿井中由于有害气体的涌出、物质氧化、人员呼吸等消耗氧气，会导致井下空气中氧气浓度降低。在通风不良或停风的巷道，氧气的浓度可以降低到5%以下，冒然进入会导致窒息死亡，我国煤矿每年都发生多起因缺氧造成的窒息死亡事故。另一方面，对于井下瓦斯积聚区域或采空区，不可盲目送入空气，否则，会使之达到瓦斯爆炸的条件或引发煤炭自燃。考虑到井下作业，体力劳动强度较大，《金属非金属矿山安全规程》(GB

6、l6423—2006)(以后简称《规程》)规定：井下采掘工作面进风流中的空气成分(按体积计算)，氧气不低于20％，二氧化碳不高于0．5％。工作地点按照人数计算风量时，每人每分钟不得低于4m3。2.氮气氮气是一种无色、无味、无毒的气体，相对于空气的比重为0.97；化学性质稳定，一般不与其它物质起反应，在矿井生产中常被当作惰性气体用来灭火或惰化采空区。正常情况下，空气中的氮气对人体无害，但是在井下有限空间里，当空气中氮气浓度过高时，将相对降低氧气浓度而使人缺氧窒息。导致矿井空气中氮气浓度增大的原因主要有：①氧气的消耗，则氮气的浓度会相对增加。②从煤层或围岩中

7、涌出氮气。③在矿井防灭火中人为注氮，惰化采空区时泄漏的氮气。④炸药爆破以及含氮有机物的腐烂等产生一定量的氮气。由于氮气无毒，实际中可以通过检测氧气的浓度来防止氮气的危害。三、空气进入矿井后发生的变化地面空气进入矿井后，由于受到井巷围岩、生产活动以及矿岩中涌出气体的作用，空气的成分和状态会发生相应的变化：（一）混入了有害气体和矿尘1．爆破时所产生的炮烟炸药在井下爆炸后，产生大量的有害气体，种类和数量与炸药的性质、爆炸条件与介质有关。在一般情况下，产生的主要成分大部分为一氧化碳和氮氧化合物。1kg炸药爆破能产生的有毒气体相当于10~20L的二氧化氮。2．柴油

8、机工作时产生的废气柴油机的废气成分很复杂，它是柴油在高温高压下燃烧时所产生的各种