礦井空氣成分及有毒有害氣體的檢測

礦井空氣成分及有毒有害氣體的檢測一、教學(xué)內(nèi)容:1、礦井空氣主要成分及其根本性質(zhì)、質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)、檢測儀器與方法;2、礦井空氣主要有害氣體及其根本性質(zhì)、質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)、檢測儀器3、礦井氣候條件標(biāo)準(zhǔn)、改善方法,二、重點(diǎn)難點(diǎn):1、礦井空氣主要有害氣體的質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn);2、氣體檢測儀器與檢測方法;3、防止有害氣體危害的措施;4、礦井氣候條件各三、教學(xué)要求:參數(shù)的測定儀表及測定方法。1、了解礦井空氣各主要成分的根本性質(zhì);2、了解礦井氣候條件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及改善辦法;3、把握礦井空氣各主要成分的質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)、檢測儀表及方法;4、把握礦井氣候條件各參數(shù)的測定儀表及方法。第一節(jié)礦井空氣成分區(qū)地面空氣又稱為大氣,是混合氣體,和季節(jié)變化較大以外,其余化學(xué)組成成分相對穩(wěn)定。一般將大不氣中除了水蒸氣的比例隨地含水蒸汽的空氣稱為干空氣,它的組成成分和體積百分比分別為氧氣(20.96%氣79%和二氧化碳0.04%。等。在礦井通風(fēng)中,習(xí)慣上把風(fēng)流分作穎風(fēng)流(風(fēng))和污風(fēng)風(fēng)流(污風(fēng)(一)氧氣(O2)氧氣是一種無色、無味、無臭的氣體,對空氣的相對密度為1.105能助燃。氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所不可缺少0.2~0.4L/min;在工作時(shí)為1~3L/min。1-1表1-1人體缺氧病癥與空氣中氧氣濃度的關(guān)系氧氣濃度(體積)/%人體主要病癥靜止?fàn)顟B(tài)無影響,工作時(shí)會感到喘息、呼吸困難和強(qiáng)烈心跳171510~126~9地面空氣進(jìn)入井下后,氧氣濃度要有所降低,氧氣濃度降低的主要其他有機(jī)物的緩慢氧化;爆破工作;井下火災(zāi)和瓦斯、煤塵爆炸;煤巖盲巷、通風(fēng)不良的巷道中或發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故后,應(yīng)特別留意對氧(二)氮?dú)?N2)氮?dú)馐菬o色、無味、無臭的惰性氣體,相對密度為0.97,微溶于水,氮?dú)庠谡顩r下對人體無害,但當(dāng)空氣中的氮?dú)鉂舛仍黾訒r(shí),會相應(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?dú)?。?982年9月7日,我國某礦因礦井主要通風(fēng)機(jī)停風(fēng),井下采空區(qū)的氮?dú)獯罅坑砍?致使采煤工作面支架安裝人員缺礦井中的氮?dú)庵饕獊碓从?井下爆破;有機(jī)物的腐爛;自然生成的氮?dú)?三)二氧化碳(CO2)1.52常常要在氧氣中參加5%的1-2所示。1-2二氧化碳濃度(體積)/%人體主要病癥1呼吸加深,急促3呼吸急促,心跳加快,頭痛,很快疲乏5呼吸困難,頭痛,惡心,耳鳴10頭痛,頭昏,呼吸困難,昏迷10~2020~25二氧化碳比空氣重,常常積聚在煤礦井下的巷道底板、水倉、溜煤良處。礦,曾在1975年611000m3。二氧化碳窒息同缺氧窒息一樣,都是造成礦井人員傷亡的重要原因之一。礦井空氣的主要成分中,由于氧氣和二氧化碳對人員身體安康和安采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中,按體積計(jì)算,氧氣濃度不低于20%;二氧化碳濃0.5%。礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷風(fēng)流中,二氧化碳超過0.75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1.5%風(fēng)流中二氧化碳濃度到達(dá)1.5%三、礦井空氣主要成分的檢測方法礦井空氣主要成分的檢測方法可分為兩大類:一是取樣分析法,二是(一)取樣分析法利用取樣瓶或吸氣球等容器提取井下空氣式樣,送往地面化驗(yàn)室進(jìn)展合。(二)快速測定法利用便攜式儀器在井下就地檢測,快速測定出主要?dú)怏w成分,是目前(1)利用氧氣檢測儀檢測CYH30型,它普遍使CYH30型氧氣檢測儀承受的是電化學(xué)“隔膜式伽伐尼電池”原理。氧氣傳感元件(隔膜式伽伐尼電池)分別由鉑、鉛兩種不同金屬做陰極和陽極,堿性溶液做電解液,通過聚四氯乙烯薄膜將其封閉構(gòu)成,如圖1-1a所示。當(dāng)氧氣透過隔膜在電極上發(fā)生電化學(xué)反響時(shí),在(2)利用比長式氧氣檢測管檢測2、二氧化碳濃度的快速檢測方法礦井空氣中二氧化碳的測定主要使用光學(xué)瓦斯鑒定器,檢查方法詳見其次節(jié)礦井空氣中的有害氣體及其檢測(一)一氧化碳(CO)0.97,13%~75%時(shí)遇火源有爆炸性。一氧化碳有劇毒。人體血液中的血紅素與一250~300倍。一氧化碳的中毒程度與中毒濃度、中毒時(shí)間、呼吸頻和中毒時(shí)間的關(guān)系如表1-3所示。1-3一氧化碳濃度(體積)/%人體主要病癥0.0160.0481h可引起稍微中毒癥狀0.1280.5~1h0.40短30min一氧化碳中毒除上述病癥外,最顯著的特征是中毒者粘膜和皮膚呈櫻礦井中一氧化碳的主要來源有:爆破工作;礦井火災(zāi);瓦斯及煤70~75%的死亡人員都是因一氧(二)硫化氫(H2S)硫化氫是無色、微甜、略帶臭雞蛋味的氣體,相對密度為1.194.3%~46%時(shí)具有爆炸性。氣管炎和肺水腫。當(dāng)空氣中濃度到達(dá)0.0001%時(shí)可嗅到臭味,但當(dāng)濃度較0.005~0.01%),因嗅覺神1-4所示。1-4硫化氫濃度(體積)/%人體主要病癥01有猛烈臭雞蛋味流唾液和清鼻涕、瞳孔放大、呼吸困難0.050.5~1h嚴(yán)峻中毒,失去知覺、抽筋、瞳孔變大,甚至死亡0.1短時(shí)間內(nèi)死亡礦井中硫化氫的主要來源有:坑木等有機(jī)物腐爛;含硫礦物的水化;1971現(xiàn)場了解透水狀況,被涌出的硫化氫熏倒致死。有些礦區(qū)的煤層中也(三)二氧化硫(SO2)二氧化硫是無色、有猛烈硫磺氣味及酸味的氣體,當(dāng)空氣中二氧化硫0.0005%時(shí)即可嗅到刺激氣味。它易溶于水,相對密度為2.32,是井下有害氣體中密度最大1-5所示。表1-5二氧化硫二氧化硫濃度(體積)/%人體主要病癥0.0005嗅到刺激性氣味0.002頭痛、眼睛紅腫、流淚、喉痛0.05引起急性支氣管炎和肺水腫,短時(shí)間內(nèi)有生命危急礦井中二氧化硫的主要來源有:含硫礦物的氧化與燃燒;在含硫礦物(四)二氧化氮(NO2)二氧化氮是一種紅褐色氣體,有猛烈的刺激性氣味,相對密度1.59二氧化氮是井下毒性最強(qiáng)的有害氣體。它遇水后生成硝酸,對眼刺激及腐蝕作用,嚴(yán)峻時(shí)可引起肺水腫。6h甚至更長時(shí)間后才消滅中毒征兆。主要特征是手指尖及皮膚出現(xiàn)黃色斑點(diǎn),頭發(fā)發(fā)黃,吐黃色痰液,發(fā)生肺水毒程度與濃度的關(guān)系如表1-6所示。1-6二氧化氮濃度(體積)/%人體主要病癥0.0042~4h內(nèi)不致顯著中毒,6h后消滅中毒病癥,咳嗽0.006短時(shí)間內(nèi)喉嚨感到刺激、咳嗽,胸痛5短時(shí)間即可致死礦井中二氧化氮的主要來源是爆破工作。炸藥爆破時(shí)會產(chǎn)生一系列轉(zhuǎn)化為二氧化氮)、二氧化氮等,是炮煙的主要成分。我國某礦1972枯燥,工人們放炮后馬上迎著炮煙進(jìn)入,結(jié)果因吸入炮煙過多,造2名工人于次日死亡。因此在爆破工作中,肯定要加強(qiáng)通風(fēng),防止炮煙熏人事故。(五)氨氣(NH3)0.6,30%時(shí)遇火有爆炸性。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,(六)氫氣(H2)0.074%~74%時(shí)具有爆炸危急。井下氫氣的主要來源是蓄電池充電。此外,礦井發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故CH4又稱沼氣。它是一種具有窒息性和爆炸性的氣體,對煤礦安全生產(chǎn)的威逼最大,關(guān)于它的主要二、礦井空氣中有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)(允許濃度)標(biāo)準(zhǔn)做了明確1-7表1-7礦井空氣中有害氣體最高允許濃度一氧化碳CO0.0024NO0.000252二氧化硫SO0.00052硫化氫HS0.000662氨NH0.00430.5%。的。三、有害氣體的檢測方法(一)瓦斯(CH4)的快速檢測方法方法將在《煤礦安全》教材中介紹。(二)CONOHSSONHH22232CONOHSSONHH22232它是根據(jù)待測氣體同檢測管中的指示粉發(fā)生化學(xué)反響后指示粉的變比長式CO檢測管為例說明檢測原理及檢測方法。圖1-2比長式CO檢測管構(gòu)造示意圖1?堵塞物;2?活性炭;3?硅膠;4?消退劑;5?玻璃粉;6?指示粉1-2CO檢測管是一支4~6mm150mm化學(xué)試劑碘酸鉀和發(fā)煙硫酸充填于管中,當(dāng)CO氣體通過時(shí),與指示色環(huán),棕色環(huán)隨著氣體通過向前移動(dòng),移動(dòng)的長度與氣樣中所含COCO的濃度值。其他有害氣體的比長式檢測管構(gòu)造及工作原理與CO根本一樣,只是檢顏色變化各有差異。與比長式檢測管配套使用的還有圓筒形壓入式手動(dòng)采樣器。采樣器由變換閥和活塞筒等部分組成。活塞筒用來抽取氣樣,變換45°位置時(shí),變換閥將活塞筒與外界ml使用時(shí)先將閥門把手轉(zhuǎn)到水平位置,在待測地點(diǎn)拉動(dòng)活塞拉桿往復(fù)抽送氣2~3活塞筒,再將把手扳至45°位置;將檢測管兩端用小砂輪片翻開,按將把手扳至垂直位置,按檢測管上規(guī)定的送氣時(shí)間(一般100s)把氣樣以均勻的速度送入檢測管,然后,拔出檢測管讀數(shù)。在優(yōu)先考慮測定人員的防毒措施后,可先將待測氣體稀釋后再進(jìn)行測定,但測定結(jié)果要依據(jù)四、防止有害氣體危害的措施全標(biāo)準(zhǔn)以下,這是目前防止有害氣體危害的主要措施之一。、加強(qiáng)對有害氣體的檢查。依據(jù)規(guī)定的檢查制度,承受合理的檢查方法和手段,準(zhǔn)時(shí)覺察存在的隱患和問題,實(shí)行有效措施進(jìn)展處理。、瓦斯抽放。對煤層或圍巖中存在的大量高濃度瓦斯,可以承受抽放的方法加以解決,既可以削減井下瓦斯涌出,減輕通風(fēng)壓力,抽到地面的瓦斯還能加以利用。中的二氧化氮、二氧化碳等有害氣體,降低其濃度,方法簡潔有效。、加強(qiáng)對通風(fēng)不良處和井下盲巷的治理。工作面采空區(qū)應(yīng)提醒警標(biāo),需要進(jìn)入時(shí)必需首先進(jìn)展有害氣體檢查,確認(rèn)無害時(shí)方可進(jìn)入。人員可快速使用自救器撤離危險(xiǎn)區(qū)。依據(jù)具體狀況實(shí)行人工NO2H2S第三節(jié)礦井氣候條件及改善礦井氣候是指礦井空氣的溫度、濕度和風(fēng)速等參數(shù)的綜合作用狀了不同的礦井氣候條件。礦井氣候條件同人體的熱平衡狀態(tài)有親熱安康和勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。一、礦井氣候?qū)θ梭w熱平衡的影響人體無論在靜止?fàn)顟B(tài)下還是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,都要進(jìn)展陳代謝。人體散熱的方式主要通過皮膚外表與外界的對流、輻射和汗液蒸發(fā)相對濕度和風(fēng)速。著人體的對流散熱和蒸發(fā)的效果。總之,礦井氣候條件對人體熱平衡的影響是一種綜合作用,各參數(shù)之(一)礦井空氣的溫度空氣的溫度是影響礦井氣候的重要因素。最適宜的礦井空氣溫度為15~20在進(jìn)風(fēng)路線上,礦井空氣的溫度主要受地面氣溫順圍巖溫度的影響,工作面溫度根本上不受地面季節(jié)氣溫的影響,且常年變化不大。年根本穩(wěn)定。(二)礦井空氣的濕度空氣的濕度是指空氣中所含的水蒸氣量或潮濕程度。有兩種表示方法:g/m3f空氣在某一溫度下所能容納的最大水蒸氣量稱為飽和水蒸氣量,用F飽表示。溫度越高,空氣的飽和水蒸氣量越大。f50~60%對人體最為適宜。一般情況下,在礦井進(jìn)風(fēng)路線上,有冬干夏濕之感。在采掘工作面和回風(fēng)系統(tǒng),因空氣溫度較高且常年變化不大,空氣濕度也根本穩(wěn)定,一般都在90%以上,甚至接近100(三)井巷中的風(fēng)速8m/s無瓦斯涌出的架線電機(jī)車巷道中的最低風(fēng)速可低于上表的規(guī)定值,但0.5m/s。值,但不得超過5m/s。(一)衡量礦井氣候條件的指標(biāo)干球溫度是我國現(xiàn)行的最簡潔的評價(jià)礦井氣候條件指標(biāo)之一,但它響,不太全面,其它評價(jià)指標(biāo)也都有肯定的局限性。1923,憑受試者對環(huán)境的感1000原來的環(huán)境一樣的感覺,此時(shí)的溫度值就稱為原環(huán)境的有效溫度。下,濕度與風(fēng)速對氣候條件的影響反映不足,也沒有考慮輻射換熱的溫度,再用風(fēng)表測出該地點(diǎn)風(fēng)流的風(fēng)速,然后從等效溫度計(jì)算圖上查(二)礦井氣候條件的安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)井口以下的空氣溫度必需在2℃以上。生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃,機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不30℃;當(dāng)空氣溫度超過時(shí),必需縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間,并賜予高溫保健待遇。采掘工作面的空氣溫度超過30℃、機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度超過34(一)礦井空氣溫度的測定測溫儀器可使用最小分度 一般在8:00?16:00h的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。測定溫度的地點(diǎn)應(yīng)符合以下要求:1、掘進(jìn)工作面空氣的溫度測點(diǎn),應(yīng)設(shè)在工作面距迎頭2m處的回風(fēng)流中。2、長壁式采煤工作面空氣溫度的測點(diǎn),應(yīng)在工作面內(nèi)運(yùn)輸?shù)揽臻g中心15m處的風(fēng)流中。采煤工作面串聯(lián)通風(fēng)時(shí),應(yīng)分別測定。3、機(jī)電硐室空氣溫度的測點(diǎn),應(yīng)選在硐室回風(fēng)道口的回風(fēng)流中。此外,測定氣溫時(shí)應(yīng)將溫度計(jì)放置在肯定地點(diǎn)10min后讀數(shù),讀0.5m(二)空氣濕度的測定中一只溫度計(jì)的水銀液球上包有濕紗布,稱為濕溫度計(jì),另一只溫度計(jì)稱為干溫度計(jì),兩只溫屬保護(hù)管,以防熱輻射的影響;通風(fēng)器6內(nèi)裝有風(fēng)扇和發(fā)條,上緊氣流,干、濕溫度計(jì)的水銀球處在同一風(fēng)速下。7由上部排出。濕度值,空氣的相對濕度越小,蒸發(fā)吸熱作用越顯著,干濕溫度差就越大。依據(jù)濕溫度計(jì)的讀數(shù)(′,℃)1-12即可查出空氣的相五、礦井氣候條件的改善改善礦井氣候主要是從調(diào)整空氣溫度和調(diào)整風(fēng)速入手。其中,常用的70℃~802℃井筒、井口房混合式三種。2m以下,在井筒內(nèi)進(jìn)展熱風(fēng)和冷風(fēng)的混合。2℃以上后再進(jìn)入井筒。、井口房、井筒混合式。這種布置方式是前兩種方式的結(jié)合,它將大局部熱風(fēng)送入井筒內(nèi)混合,將(二)降溫措施1、通風(fēng)降溫(1)增加風(fēng)量。當(dāng)熱害不太嚴(yán)峻時(shí),用提高通風(fēng)強(qiáng)度即增大風(fēng)量的方法來降施。風(fēng)流的路線長度,并使進(jìn)風(fēng)巷道位于熱源溫度較低的層位中,以減少風(fēng)流被加熱的時(shí)機(jī);(3)改革采煤工作面通風(fēng)方式。傳統(tǒng)的采煤工作面通風(fēng)方式為一進(jìn)一U型通風(fēng),假設(shè)視情況改低。2、改革采煤方法和頂板治理(2)傾斜長壁式采煤法的通風(fēng)路線短,風(fēng)阻小,風(fēng)量大,工作面入口風(fēng)流溫度相應(yīng)較低,對改善工作面的氣候有利。(3區(qū)冒落巖石的散熱和采3、削減各種熱源散熱如削減煤炭在井下的暴露時(shí)間;在高溫巖壁與巷道支架之間充填隔4、制冷降溫當(dāng)承受通常的降溫措施不能有效地解決采掘工作面等局部地點(diǎn)的高冷;井下集中制冷機(jī)制冷;井下移動(dòng)冷凍機(jī)制冷。第四節(jié)井巷中風(fēng)速與風(fēng)量的測定單位時(shí)間內(nèi)通過井巷斷面的空氣體積叫做風(fēng)量,它等于井巷的斷面治理中的根底性工作。10工作面和其它用風(fēng)地點(diǎn),應(yīng)依據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)測風(fēng),每次測風(fēng)結(jié)果應(yīng)記錄并寫在測風(fēng)地點(diǎn)礦井應(yīng)依據(jù)測風(fēng)結(jié)果實(shí)行措施,進(jìn)展風(fēng)量調(diào)整。一、井巷斷面上的風(fēng)速分布空氣在井巷中流淌時(shí),風(fēng)速在巷道斷面上的分布是不均勻的。一般v均。平均風(fēng)速v均與最大風(fēng)速v大的比值叫做巷道的風(fēng)速分布系數(shù)(速度場系數(shù)),用K速表壁越光滑,K速就越大,即斷面上的風(fēng)速分布越均勻。據(jù)調(diào)查,對K0.68~0.82K速0.74~0.81。二、測風(fēng)儀表(一)機(jī)械式風(fēng)表機(jī)械式風(fēng)表是目前煤礦使用最廣泛的風(fēng)表。它全部承受機(jī)械構(gòu)造,也可用于煤礦井下;葉輪式在煤礦中應(yīng)用廣泛,是本節(jié)介紹的重點(diǎn)。機(jī)850.8~25m/s)、中速0.3~5m/s起動(dòng)風(fēng)速有差異。速(指示風(fēng)速)vv真的關(guān)系可用風(fēng)表校正曲線來表示。風(fēng)表出廠時(shí)都附有該風(fēng)表的校正曲線,風(fēng)表使用一段時(shí)間后,還必需按規(guī)定重進(jìn)展檢修和風(fēng)表的校正曲線可用下面的表達(dá)式來表示:v真=a+bv表(1-2)式中v真??真風(fēng)速,m/s;a??說明風(fēng)表啟動(dòng)初速的常數(shù),決定于風(fēng)表轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣性和摩擦;b??校正常數(shù),打算于風(fēng)表的構(gòu)造尺寸;v表??風(fēng)表的指示風(fēng)速,m/s。(二)熱效式風(fēng)表我國目前生產(chǎn)的主要是熱球式風(fēng)速計(jì)。它的測風(fēng)原理是,一個(gè)被加熱的物體置于風(fēng)流中,其溫度隨風(fēng)速大小和散熱多少而變化,通過測量物體在風(fēng)流中的溫度便可風(fēng)環(huán)境中的灰塵及空氣濕度等對它也有一定的影響,所以這種風(fēng)表使(三)電子葉輪式風(fēng)表葉輪在風(fēng)流的作用下旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比,利用葉輪上安裝的一些附件,根據(jù)光量,利用電子線路實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的自動(dòng)記錄和數(shù)字顯示。它的特點(diǎn)是讀數(shù)(四)超聲波風(fēng)速計(jì)測量范圍大。(一)測風(fēng)地點(diǎn)度和分布合理的固定測風(fēng)站。對測風(fēng)站的要求如下:各用風(fēng)地點(diǎn)的進(jìn)、回風(fēng)巷中設(shè)置測風(fēng)站,但要避開重復(fù)設(shè)置。測風(fēng)站應(yīng)設(shè)在平直的巷道中,其前后各10m范圍內(nèi)不得有風(fēng)流分等局部阻力。(3)假設(shè)測風(fēng)站位于巷道斷面不規(guī)整處,其四壁應(yīng)用其它材料襯壁4m。(4但必需隨工作面的推動(dòng)選擇支護(hù)完好、前后無局部阻力物的斷面上測風(fēng)。(5)測風(fēng)站內(nèi)應(yīng)懸掛測風(fēng)記錄板(牌),記錄板上寫明測風(fēng)站的(二)測風(fēng)方法為了測得平均風(fēng)速,可承受線路法或定點(diǎn)法。線路法是風(fēng)表按