項目一 礦井空氣成分.

1、描述礦井空氣主要成分及其基本性質(zhì)描述礦井空氣主要成分及其基本性質(zhì) 列舉礦井空氣主要成分的檢測方法列舉礦井空氣主要成分的檢測方法 描述礦井空氣中有害有毒氣體及其基本性質(zhì)描述礦井空氣中有害有毒氣體及其基本性質(zhì) 列舉礦井空氣中有害有毒氣體的檢測方法列舉礦井空氣中有害有毒氣體的檢測方法 一、地面空氣與礦井空氣一、地面空氣與礦井空氣 （一）（一） 地面空氣組成（干空氣）地面空氣組成（干空氣） 1.1.氧氣氧氣：20.96% 2. 2.氮氣氮氣:79%:79% 3. 3.二氧化碳：二氧化碳：0.04%0.04% （二）礦井空氣與地面空氣異同（二）礦井空氣與地面空氣異同 1.1.氧氣含量減少氧氣含量減少 2

2、.2.二氧化碳含量增加二氧化碳含量增加 3.3.混入了各種有毒、有害氣體和礦塵混入了各種有毒、有害氣體和礦塵 4.4.空氣的溫度、濕度、壓力等物理參數(shù)變化空氣的溫度、濕度、壓力等物理參數(shù)變化（三）新風(fēng)與污風(fēng)（三）新風(fēng)與污風(fēng) 新風(fēng)：新風(fēng)：進(jìn)入采掘工作面、硐室等用風(fēng)地點之前，空氣成進(jìn)入采掘工作面、硐室等用風(fēng)地點之前，空氣成 分或狀態(tài)變化較小的風(fēng)流。分或狀態(tài)變化較小的風(fēng)流。 污風(fēng)：經(jīng)過采掘工作面、硐室等用風(fēng)地點之后，空氣成污風(fēng)：經(jīng)過采掘工作面、硐室等用風(fēng)地點之后，空氣成 分或狀態(tài)變化較大的風(fēng)流。分或狀態(tài)變化較大的風(fēng)流。 二、礦井空氣主要成分及安全標(biāo)準(zhǔn)二、礦井空氣主要成分及安全標(biāo)準(zhǔn) （一）氧氣（一）氧

3、氣 無色、無味、無臭，略重于空氣。氧是很活躍的化學(xué)元無色、無味、無臭，略重于空氣。氧是很活躍的化學(xué)元素，易使多種元素氧化，能助燃。更重要的是，人類之所素，易使多種元素氧化，能助燃。更重要的是，人類之所以能夠在地球上生存，就要不斷地吸入氧氣，呼出二氧化以能夠在地球上生存，就要不斷地吸入氧氣，呼出二氧化碳。碳。 人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質(zhì)、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。精神狀態(tài)和勞動強(qiáng)度等。 表表1-1 1-1 人體需氧量與勞動強(qiáng)度的關(guān)系人體需氧量與勞動強(qiáng)度的關(guān)系 表表1-2 1-2 人體缺氧癥狀與空氣中氧氣濃度的關(guān)系人體缺氧癥狀與空

4、氣中氧氣濃度的關(guān)系 氧氣濃度降低原因：人員呼吸；煤巖、坑木和其它有機(jī)氧氣濃度降低原因：人員呼吸；煤巖、坑木和其它有機(jī)物的緩慢氧化；爆破工作；井下火災(zāi)和瓦斯、煤塵爆炸。此物的緩慢氧化；爆破工作；井下火災(zāi)和瓦斯、煤塵爆炸。此外，煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生有毒有害氣體，也會相對降低氧外，煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生有毒有害氣體，也會相對降低氧濃度。濃度。 在井下通風(fēng)不良的巷道中，應(yīng)特別注意對氧氣濃度的檢在井下通風(fēng)不良的巷道中，應(yīng)特別注意對氧氣濃度的檢查，嚴(yán)禁貿(mào)然進(jìn)入，以防發(fā)生缺氧窒息事故。查，嚴(yán)禁貿(mào)然進(jìn)入，以防發(fā)生缺氧窒息事故。 （二）二氧化碳（二）二氧化碳 無色、略帶酸臭味，不助燃也不能供人呼吸，易溶于無色、略

5、帶酸臭味，不助燃也不能供人呼吸，易溶于水。二氧化碳比空氣重，常積聚在風(fēng)速較小的巷道底板、水。二氧化碳比空氣重，常積聚在風(fēng)速較小的巷道底板、水倉、溜煤眼、盲巷、采空區(qū)等通風(fēng)不良處；在風(fēng)速較大水倉、溜煤眼、盲巷、采空區(qū)等通風(fēng)不良處；在風(fēng)速較大的巷道內(nèi)，一般能與空氣均勻混合。的巷道內(nèi)，一般能與空氣均勻混合。 新鮮空氣中微量二氧化碳對人體是有利的。它對呼吸新鮮空氣中微量二氧化碳對人體是有利的。它對呼吸中樞神經(jīng)有刺激作用，若空氣中完全不含二氧化碳，則正中樞神經(jīng)有刺激作用，若空氣中完全不含二氧化碳，則正常的呼吸功能就不能維持。常的呼吸功能就不能維持。 但是，當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度過高時，將使空氣中但是，當(dāng)

6、空氣中的二氧化碳濃度過高時，將使空氣中的氧氣含量相對降低，對人體是不利的?？諝庵卸趸嫉难鯕夂肯鄬档?，對人體是不利的?？諝庵卸趸紝θ梭w的危害程度與濃度的關(guān)系如表對人體的危害程度與濃度的關(guān)系如表1-3所示所示 表表1-3 1-3 人體缺氧癥狀與空氣中氧氣濃度的關(guān)系人體缺氧癥狀與空氣中氧氣濃度的關(guān)系主要來源有：煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；爆破；火災(zāi)；主要來源有：煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；爆破；火災(zāi)；瓦斯、煤塵爆炸等。此外，在個別煤層和巖層中也能涌出，瓦斯、煤塵爆炸等。此外，在個別煤層和巖層中也能涌出，甚至與煤或巖石一起突然噴出。甚至與煤或巖石一起突然噴出。（三）氮氣（三）氮氣 無色、無

7、味、無臭，略輕于空氣，微溶于水，不助燃，無色、無味、無臭，略輕于空氣，微溶于水，不助燃，無毒，不能供人呼吸。當(dāng)空氣中的氮氣濃度增加時，會相無毒，不能供人呼吸。當(dāng)空氣中的氮氣濃度增加時，會相應(yīng)降低氧氣濃度，人會因缺氧而窒息。應(yīng)降低氧氣濃度，人會因缺氧而窒息。 在井下廢棄舊巷或封閉的采空區(qū)中，有可能積存氮氣。在井下廢棄舊巷或封閉的采空區(qū)中，有可能積存氮氣。 利用氮氣的惰性，可將其用于井下防滅火。實踐證明，氮利用氮氣的惰性，可將其用于井下防滅火。實踐證明，氮氣防滅火是防治煤炭自燃的一項十分有效的技術(shù)，并得到氣防滅火是防治煤炭自燃的一項十分有效的技術(shù)，并得到廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。 主要來源：井下爆破和有

8、機(jī)物的腐爛；個別煤巖層中主要來源：井下爆破和有機(jī)物的腐爛；個別煤巖層中也會有氮氣涌出。也會有氮氣涌出。 （四）安全標(biāo)準(zhǔn)（四）安全標(biāo)準(zhǔn) 由于氧氣和二氧化碳對人體健康和安全生產(chǎn)影響很大，由于氧氣和二氧化碳對人體健康和安全生產(chǎn)影響很大， 所以所以煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程對其濃度標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定：對其濃度標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定：1、采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中，按體積計算，氧氣濃度不低于、采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中，按體積計算，氧氣濃度不低于 20%，二氧化碳濃度不超過，二氧化碳濃度不超過0.5%；2、礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷風(fēng)流中，二氧化碳超、礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷風(fēng)流中，二氧化碳超0.75% 時，必須立即查明原因，進(jìn)行

9、處理；時，必須立即查明原因，進(jìn)行處理；3、采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中二氧化碳超、采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中二氧化碳超1.5% 時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進(jìn)行處理。時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進(jìn)行處理。三、礦井空氣中有害氣體及安全標(biāo)準(zhǔn)三、礦井空氣中有害氣體及安全標(biāo)準(zhǔn) 礦井空氣中常見的有害氣體主要有：一氧化碳（礦井空氣中常見的有害氣體主要有：一氧化碳（CO）硫化氫（硫化氫（H2S）、二氧化硫（）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（）、二氧化氮（NO2）、）、氨氣（氨氣（NH3）、氫氣（）、氫氣（H2）、甲烷（）、甲烷（CH4）等。）等。（一）（一）一氧化碳一氧化碳

10、 無色、無味、無臭，略輕于空氣，微溶于水，能與空氣無色、無味、無臭，略輕于空氣，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，有爆炸性。均勻地混合。一氧化碳能燃燒，有爆炸性。 一氧化碳有劇毒，要熟知中毒機(jī)理。一氧化碳中毒最顯一氧化碳有劇毒，要熟知中毒機(jī)理。一氧化碳中毒最顯著的特征是中毒者粘膜和皮膚呈現(xiàn)櫻桃紅色。一氧化碳的中著的特征是中毒者粘膜和皮膚呈現(xiàn)櫻桃紅色。一氧化碳的中毒程度與一氧化碳濃度、時間及人的體質(zhì)有關(guān)，毒程度與一氧化碳濃度、時間及人的體質(zhì)有關(guān)， 如表如表1-4所所示。示。表表1-4 一氧化碳中毒癥狀與濃度關(guān)系一氧化碳中毒癥狀與濃度關(guān)系(二二) 硫化氫硫化氫 無色、微甜、有濃烈的臭雞

11、蛋氣味，與空氣相對密度為無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋氣味，與空氣相對密度為1.19，易溶于水，能燃燒，當(dāng)濃度達(dá)，易溶于水，能燃燒，當(dāng)濃度達(dá)4.3%45.5%時具有時具有爆炸性。爆炸性。 硫化氫有劇毒。它不但能使人體血液缺氧中毒，同時對硫化氫有劇毒。它不但能使人體血液缺氧中毒，同時對眼睛及呼吸道的粘膜具有強(qiáng)烈的刺激作用，能引起鼻炎、眼睛及呼吸道的粘膜具有強(qiáng)烈的刺激作用，能引起鼻炎、氣管炎和肺水腫。當(dāng)空氣中濃度達(dá)到氣管炎和肺水腫。當(dāng)空氣中濃度達(dá)到0.0001%時可嗅到臭時可嗅到臭味，但當(dāng)濃度較高時（味，但當(dāng)濃度較高時（0.0050.01%），因嗅覺神經(jīng)中毒），因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。麻痹，反

12、而嗅不到。 硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系如表硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系如表1-5所示。所示。表表1-5 硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系 （三）二氧化硫（三）二氧化硫 無色、有強(qiáng)烈硫磺氣味及酸味，易溶于水，比空氣無色、有強(qiáng)烈硫磺氣味及酸味，易溶于水，比空氣重，當(dāng)風(fēng)速較小時，常常積聚在巷道的底部。重，當(dāng)風(fēng)速較小時，常常積聚在巷道的底部。 二氧化硫有劇毒，遇水后生成亞硫酸、硫酸，對眼二氧化硫有劇毒，遇水后生成亞硫酸、硫酸，對眼睛和呼吸粘膜有強(qiáng)烈刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。睛和呼吸粘膜有強(qiáng)烈刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。 主要來源有：含硫礦物的氧化與自燃；在含硫礦物主要來

13、源有：含硫礦物的氧化與自燃；在含硫礦物中爆破；從含硫煤體中涌出。中爆破；從含硫煤體中涌出。表表1-6二氧化硫的中毒程度與濃度的關(guān)系二氧化硫的中毒程度與濃度的關(guān)系（四）二氧化氮（四）二氧化氮 紅褐色氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，比空氣重（相對紅褐色氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，比空氣重（相對密度密度1.59），易溶于水。二氧化氮遇水后生成硝酸，對眼），易溶于水。二氧化氮遇水后生成硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強(qiáng)烈的刺激及腐蝕作用，嚴(yán)睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強(qiáng)烈的刺激及腐蝕作用，嚴(yán)重時可引起肺水腫。重時可引起肺水腫。 二氧化氮的中毒有潛伏期，容易被人忽視。中毒初期二氧化氮的中毒有潛伏期，容易被人忽

14、視。中毒初期僅是眼睛和喉嚨有輕微的刺激癥狀，常不被注意，有的在僅是眼睛和喉嚨有輕微的刺激癥狀，常不被注意，有的在嚴(yán)重中毒時尚無明顯感覺，還可堅持工作，但經(jīng)過嚴(yán)重中毒時尚無明顯感覺，還可堅持工作，但經(jīng)過624h后才出現(xiàn)中毒征兆。主要特征是指頭及皮膚出現(xiàn)黃色后才出現(xiàn)中毒征兆。主要特征是指頭及皮膚出現(xiàn)黃色斑點，吐黃色痰液，甚至死亡。二氧化氮的中毒程度與濃斑點，吐黃色痰液，甚至死亡。二氧化氮的中毒程度與濃度的關(guān)系如表度的關(guān)系如表1-7所示。所示。表表1-7 二氧化氮的中毒程度與濃度的關(guān)系二氧化氮的中毒程度與濃度的關(guān)系 （五）氨氣（五）氨氣 無色、有濃烈臭味的氣體，比空氣輕（相對密度為無色、有濃烈臭味的

15、氣體，比空氣輕（相對密度為0.6），易溶于水。當(dāng)空氣中的氨氣濃度達(dá)），易溶于水。當(dāng)空氣中的氨氣濃度達(dá)30%時具有爆時具有爆炸危險。氨氣有劇毒。它對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，炸危險。氨氣有劇毒。它對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫，嚴(yán)重時失去知覺，以致死亡。可引起喉頭水腫，嚴(yán)重時失去知覺，以致死亡。 氨氣主要來源：爆破工作；用水滅火時產(chǎn)生；部分巖氨氣主要來源：爆破工作；用水滅火時產(chǎn)生；部分巖層中也有氨氣涌出。層中也有氨氣涌出。 （六）氫氣（六）氫氣 無色、無味、無毒，比空氣輕，是井下最輕的有害氣體無色、無味、無毒，比空氣輕，是井下最輕的有害氣體空氣中氫氣濃度達(dá)到空氣中氫氣濃度達(dá)到4%

16、74%時具有爆炸危險。時具有爆炸危險。 主要來源：井下蓄電池充電；有些中等變質(zhì)的煤層中也主要來源：井下蓄電池充電；有些中等變質(zhì)的煤層中也有氫氣涌出。有氫氣涌出。（七）安全標(biāo)準(zhǔn)（七）安全標(biāo)準(zhǔn)1.有害氣體安全標(biāo)準(zhǔn)有害氣體安全標(biāo)準(zhǔn)表表1-8 礦井空氣中有害氣體最高允許濃度礦井空氣中有害氣體最高允許濃度 規(guī)程規(guī)程還規(guī)定：井下充電硐室風(fēng)流中以及局部積聚處的還規(guī)定：井下充電硐室風(fēng)流中以及局部積聚處的氫氣濃度不得超過氫氣濃度不得超過0.5%。通過上述有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)。通過上述有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)可以看出，最高允許濃度的制定都留有較大的安全系數(shù)?？梢钥闯?，最高允許濃度的制定都留有較大的安全系數(shù)。 2.

17、礦井空氣主要成分安全標(biāo)準(zhǔn)礦井空氣主要成分安全標(biāo)準(zhǔn) 礦井空氣的主要成分中，由于氧氣和二氧化碳對人體礦井空氣的主要成分中，由于氧氣和二氧化碳對人體健康和安全生產(chǎn)影響很大，所以健康和安全生產(chǎn)影響很大，所以煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程（以下（以下簡稱簡稱規(guī)程規(guī)程）對其濃度標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定。）對其濃度標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定。 采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中，按體積計算，氧氣濃度不低于采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中，按體積計算，氧氣濃度不低于20%，二氧化碳濃度不超過，二氧化碳濃度不超過0.5%；礦井總回風(fēng)巷或一翼；礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷風(fēng)流中，二氧化碳超過回風(fēng)巷風(fēng)流中，二氧化碳超過0.75%時，必須立即查明原時，必須立即查明原因，進(jìn)行

18、處理；采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中二因，進(jìn)行處理；采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中二氧化碳超過氧化碳超過1.5%時，必須停止工作，撤出人員，采取措時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進(jìn)行處理。施，進(jìn)行處理。1. 大氣壓力大氣壓力 礦井通風(fēng)中，習(xí)慣將壓強(qiáng)稱為壓力。由于空氣分子的礦井通風(fēng)中，習(xí)慣將壓強(qiáng)稱為壓力。由于空氣分子的熱運動，分子之間不斷碰撞，同時氣體分子也不斷地和容器熱運動，分子之間不斷碰撞，同時氣體分子也不斷地和容器壁碰撞，形成了氣體對容器壁的壓力。氣體作用在單位面積壁碰撞，形成了氣體對容器壁的壓力。氣體作用在單位面積上的力稱為空氣的壓力，用上的力稱為空氣的壓力，用P表示。表示

19、。 地面空氣壓力習(xí)慣稱為大氣壓，在不同標(biāo)高處其大小地面空氣壓力習(xí)慣稱為大氣壓，在不同標(biāo)高處其大小是不同的。地球周圍大氣層的厚度高達(dá)數(shù)千千米，越靠近地是不同的。地球周圍大氣層的厚度高達(dá)數(shù)千千米，越靠近地表空氣密度越大，空氣分子數(shù)越多，分子熱運動的平均動能表空氣密度越大，空氣分子數(shù)越多，分子熱運動的平均動能越大，所以大氣壓力也越大。此外，大氣壓力還與當(dāng)?shù)氐臍庠酱?，所以大氣壓力也越大。此外，大氣壓力還與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)，即便是同一地區(qū)，也會隨季節(jié)不同而變化，甚候條件有關(guān)，即便是同一地區(qū)，也會隨季節(jié)不同而變化，甚至一晝夜內(nèi)都有波動。至一晝夜內(nèi)都有波動。測定大氣壓力的儀器常用空測定大氣壓力的儀器常用空

20、盒氣壓計，空氣壓力的單位盒氣壓計，空氣壓力的單位為帕斯卡（為帕斯卡（Pa），簡稱帕，），簡稱帕，1 Pa=1N/m2。壓力較大時還。壓力較大時還有千帕（有千帕（KPa）、兆帕（）、兆帕（MPa）1MPa=1000KPa=1000000 Pa有的壓力儀器也用百帕（有的壓力儀器也用百帕（hPa）表 示 ，表 示 ， 1 h P a = 1 0 0 P a 。 2. 空氣密度空氣密度VM=)PP378.01(00348.0飽濕TPP空氣的壓力，空氣的壓力，Pa；T熱力學(xué)溫度（熱力學(xué)溫度（T273+t），），K； t 空氣的溫度，空氣的溫度，； 相對濕度，相對濕度，%；P飽飽溫度為溫度為t時的飽和水蒸

21、氣壓力（差表可得），時的飽和水蒸氣壓力（差表可得），pa。3.氣體檢測儀器儀表氣體檢測儀器儀表（1）氣體檢定管）氣體檢定管比長式比長式CO檢定管結(jié)構(gòu)示意圖檢定管結(jié)構(gòu)示意圖1堵塞物；堵塞物；2活性炭；活性炭；3硅膠；硅膠；4消除劑；消除劑；5玻璃粉；玻璃粉；6指示劑指示劑（2）氣體采樣器）氣體采樣器手動采樣器結(jié)構(gòu)示意圖手動采樣器結(jié)構(gòu)示意圖 1氣嘴氣嘴 2接頭膠管接頭膠管 3閥門把閥門把 4變換閥變換閥 5墊圈墊圈 6活塞筒活塞筒 7拉桿拉桿 8手柄手柄（3）氧氣檢測儀）氧氣檢測儀1氧氣濃度顯示器；氧氣濃度顯示器； 2 儀器銘牌；儀器銘牌；3示值調(diào)準(zhǔn)電位器旋鈕；示值調(diào)準(zhǔn)電位器旋鈕；4氧氣擴(kuò)散氧氣擴(kuò)

22、散孔；孔；5提手；提手；6密封蓋；密封蓋；7開關(guān)開關(guān)（4）光學(xué)瓦斯鑒定器）光學(xué)瓦斯鑒定器 礦井空氣中二氧化碳的測定主要使用光學(xué)瓦斯鑒定礦井空氣中二氧化碳的測定主要使用光學(xué)瓦斯鑒定器，檢查方法詳見器，檢查方法詳見“礦井瓦斯防治技術(shù)礦井瓦斯防治技術(shù)”。也可利用比長。也可利用比長式檢測管法檢測。式檢測管法檢測。 煤礦生產(chǎn)為地下作業(yè)，煤（巖）內(nèi)又賦存著以甲烷為主的煤礦生產(chǎn)為地下作業(yè)，煤（巖）內(nèi)又賦存著以甲烷為主的有毒有害氣體，因此，決定了搞好煤礦安全工作的艱巨性。有毒有害氣體，因此，決定了搞好煤礦安全工作的艱巨性。礦井空氣是礦井空氣是礦井通風(fēng)技術(shù)礦井通風(fēng)技術(shù)課程的基礎(chǔ)，又與礦工的身課程的基礎(chǔ)，又與礦工的身心健康密切相關(guān)。經(jīng)過該模塊的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，將掌握礦井空心健康密切相關(guān)。經(jīng)過該模塊的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，將掌握礦井空氣的檢測方法、濃度標(biāo)準(zhǔn)及防治措施，對從事煤礦生產(chǎn)和氣的檢測方法、濃度標(biāo)準(zhǔn)及防治措施，對從事煤礦生產(chǎn)和管理的人員是大有幫助的。管理的人員是大有幫助的。 本模塊緊緊圍繞本模塊緊緊圍繞