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现代化矿井通风技术管理与灾害防治——现代化矿井通风基础基本内容第一节矿井气体危害分析与控制第二节矿井通风阻力第三节矿井通风动力第四节矿井通风网络第五节矿井局部通风技术第一节矿井气体危害分析与控制一、有害气体的作用途径和危害机理（一）、有害气体的作用途径在作业环境空间中，有害气体通常按如下途径作用于人体而引起中毒。1、吸入2、作用皮肤3、吞入第一节矿井气体危害分析与控制一、有害气体的作用途径和危害机理（二）有害气体的危害机理1、浓度与复因子有害物质浓度与复因子的学说有下列两点：（1）若有害物质浓度按算术级数增加，其毒性按几何级数递增；第一节矿井气体危害分析与控制一、有害气体的作用途径和危害机理（二）有害气体的危害机理（2）若有害物质为复数，则其毒性为各因子毒性的乘积，而且，与不同浓度的毒性比较，一般认为是各个浓度值中扣除允许浓度值后，再进行毒性的比较是正确的。第一节矿井气体危害分析与控制一、有害气体的作用途径和危害机理（二）有害气体的危害机理2、暴露时间很明显，长时间的暴露要比短时间暴露更有害，但是在浓度相同的情况下，连续暴露30h与间断地暴露30h相比较时，可能前者所受的影响显著。另外，当吸入的有害物质的绝对量大致相同时，也不能笼统地给出高浓度短时间暴露与低浓度长时间暴露的比较。一般认为高浓度短时间暴露与低浓度长时间暴露都是有害的。第一节矿井气体危害分析与控制一、有害气体的作用途径和危害机理（二）有害气体的危害机理3、作业强度若作业强度加大时，人体对氧的需要量也增大，因此呼吸量显著增加。在作业环境中呼吸量与作业强度之间的关系由下式得出：呼吸量（L·min-1）=7.9+3.2R式中R为能量代谢率。因此，重体力劳动要比安静时的呼吸量高达10倍以上。若增大作业强度，往往会使大量有害气体吸入体内。同时，由于大量出汗，也容易使水溶性的有害物质经皮肤渗入体内。其他如气象条件也能影响有害物质的中毒效果，不仅高温使有害物质的产生增加，而且身体的状况也与从事重体力劳动时情况相近似。第一节矿井气体危害分析与控制一、有害气体的作用途径和危害机理（二）有害气体的危害机理4、人体的不同正因为人是属于生物学的问题，所以也会有很大差别（1）民族：一般说，有色人种比白种人耐受毒性强。（2）年龄：青少年耐受毒性能力相对差。（3）性别：一般妇女耐受毒性差，特别是妊娠期，生理期耐受毒性能力更显著降低。（4）习惯：对于具有吸烟、饮酒习惯的，生活不规律的人耐毒性差。（5）疾病：特别是患有解毒性器官、排泄器官疾病的人耐毒性更差。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分地面空气又称为大气，是混合气体，大气中除了水蒸气的比例随地区和季节变化较大以外，其余化学组成成分相对稳定。一般将不含水蒸汽的空气称为干空气，它的组成成分和体积百分比分别为氧气（20.96%）、氮气(79%)和二氧化碳(0.04%).第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分地面空气从井筒进入井下就成了矿井空气，将发生一系列变化。主要有：氧气含量减少；有毒有害气体含量增加；粉尘浓度增大；空气的温度、湿度、压力等物理状态变化等。在矿井通风中，习惯上把风流分作新鲜风流（新风）和污风风流（污风或乏风）。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质（一）氧气（O2）氧气是维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。一般情况下，人在休息时的需氧量为0.2~0.4L/min；在工作时为1~3L/min。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质氧气浓度（体积）/%人体主要症状171510~126~9静止状态无影响，工作时会感到喘息、呼吸困难和强烈心跳；呼吸及心跳急促，无力进行劳动；失去知觉，昏迷，有生命危险；短时间内失去知觉，呼吸停止，可能导致死亡。人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质地面空气进入井下后，氧气浓度要有所降低，氧气浓度降低的主要原因有：人员呼吸；煤岩、坑木和其他有机物的缓慢氧化；爆破工作；井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸；煤岩和生产中产生其他有害气体等。在井下盲巷、通风不良的巷道中或发生火灾、爆炸事故后，应特别注意对氧气浓度的检查，以防发生窒息事故。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质（二）氮气（N2）在井下废弃旧巷或封闭的采空区中，有可能积存氮气。矿井中的氮气主要来源于：井下爆破；有机物的腐烂；天然生成的氮气从煤岩中涌出等。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质（三）二氧化碳（CO2）二氧化碳对人体的呼吸有刺激作用，所以在为中毒或窒息的人员输氧时，常常要在氧气中加入5%的二氧化碳，以促使患者加强呼吸。当空气中的二氧化碳浓度过高时，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也能造成人员中毒或窒息。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质二氧化碳浓度（体积）/%人体主要症状1351010~2020~25呼吸加深，急促；呼吸急促，心跳加快，头痛，很快疲劳；呼吸困难，头痛，恶心，耳鸣；头痛，头昏，呼吸困难，昏迷；呼吸停顿，失去知觉，时间稍长会死亡；短时间中毒死亡。空气中二氧化碳浓度对人体的影响第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质二氧化碳比空气重，常常积聚在煤矿井下的巷道底板、水仓、溜煤眼、下山尽头、盲巷、采空区及通风不良处。矿井中二氧化碳的主要来源有：煤和有机物的氧化；人员呼吸；井下爆破；井下火灾；瓦斯、煤尘爆炸等。有时也能从煤岩中大量涌出，甚至与煤或岩石一起突然喷出，给安全生产造成重大影响。第一节矿井气体危害分析与控制二、矿井空气成分2、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准采掘工作面进风流中，按体积计算，氧气浓度不低于20%；二氧化碳浓度不超过0.5%。矿井总回风巷或一翼回风巷风流中，二氧化碳超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳超过1.5%时，采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，都必须停止工作，撤出人员，进行处理。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质（一）一氧化碳（CO）一氧化碳有剧毒。人体血液中的血红素与一氧化碳的亲和力比它与氧气的亲和力大250~300倍。一氧化碳的中毒程度与中毒浓度、中毒时间、呼吸频率和深度及人的体质有关。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质一氧化碳的中毒程度与浓度的关系一氧化碳浓度（体积）/%主要症状0.016数小时后有头痛、心跳、耳鸣等轻微中毒症状0.0481h可引起轻微中毒症状0.1280.5~1h引起意识迟钝、丧失行动能力等严重中毒症状0.40短时间失去知觉、抽筋、假死。30min内即可死亡第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质一氧化碳中毒除上述症状外，最显著的特征是中毒者粘膜和皮肤呈樱桃红色。矿井中一氧化碳的主要来源有：爆破工作；矿井火灾；瓦斯及煤尘爆炸等。据统计，在煤矿发生的瓦斯爆炸、煤尘爆炸及火灾事故中，约70～75%的死亡人员都是因一氧化碳中毒所致。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质（二）硫化氢（H2S）硫化氢有剧毒。它能使人体血液缺氧中毒，对眼睛及呼吸道的粘膜具有强烈的刺激作用，能引起鼻炎、气管炎和肺水肿。当空气中浓度达到0.0001%时可嗅到臭味，但当浓度较高时（0.005-0.01%），因嗅觉神经中毒麻痹，臭味“减弱”或“消失”，反而嗅不到。矿井中硫化氢的主要来源有：坑木等有机物腐烂；含硫矿物的水化；从老空区和旧巷积水中放出。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质硫化氢的中毒程度与浓度的关系硫化氢浓度（体积）/%主要症状0.0001有强烈臭鸡蛋味0.01流唾液和清鼻涕、瞳孔放大、呼吸困难0.050.5~1h严重中毒，失去知觉、抽筋、瞳孔变大，甚至死亡0.1短时间内死亡第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质（三）二氧化硫（SO2）二氧化硫有剧毒。空气中的二氧化硫遇水后生成硫酸，对眼睛有刺激作用，矿工们将其称之为“瞎眼气体”。此外，也能对呼吸道的粘膜产生强烈的刺激作用，引起喉炎和肺水肿。矿井中二氧化硫的主要来源有：含硫矿物的氧化与燃烧；在含硫矿物中爆破；从含硫煤体中涌出。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质二氧化硫的中毒程度与浓度的关系二氧化硫浓度（体积）/%主要症状0.0005嗅到刺激性气味0.002头痛、眼睛红肿、流泪、喉痛0.05引起急性支气管炎和肺水肿，短时间内有生命危险第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质（四）二氧化氮（NO2）二氧化氮是井下毒性最强的有害气体。它遇水后生成硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。二氧化氮的中毒有潜伏期，容易被人忽视。中毒初期仅是眼睛和喉咙有轻微的刺激症状，常不被注意，有的在严重中毒时尚无明显感觉，还可坚持工作，但经过6h甚至更长时间后才出现中毒征兆。主要特征是手指尖及皮肤出现黄色斑点，头发发黄，吐黄色痰液，发生肺水肿，引起呕吐甚至死亡。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质二氧化氮的中毒程度与浓度的关系二氧化氮浓度（体积）/%主要症状0.0042~4h内不致显著中毒，6h后出现中毒症状，咳嗽0.006短时间内喉咙感到刺激、咳嗽，胸痛0.01强烈刺激呼吸器官，严重咳嗽，呕吐、腹泻，神经麻木0.025短时间即可致死第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质矿井中二氧化氮的主要来源是爆破工作。炸药爆破时会产生一系列氮氧化物，如一氧化氮（遇空气即转化为二氧化氮）、二氧化氮等，是炮烟的主要成分。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质（五）氨气（NH3）氨气有剧毒。它对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉，以致死亡。氨气主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质（六）氢气（H2）氢气无色、无味、无毒，相对密度为0.07，是井下最轻的有害气体。空气中氢气浓度达到4%~74%时具有爆炸危险。井下氢气的主要来源是蓄电池充电。此外，矿井发生火灾和爆炸事故中也会产生。除了上述有害气体之外，矿井空气中最主要的有害气体是甲烷（CH4），又称沼气。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体2、矿井空气中有害气体的安全浓度标准为了防止有害气体对人体和安全生产造成危害，《规程》中对其安全浓度（允许浓度）标准做了明确规定。矿井空气中有害气体最高允许浓度有害气体名称符号最高允许浓度（%）一氧化碳CO0.0024氧化氮（换算成二氧化氮）NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体2、矿井空气中有害气体的安全浓度标准此外，《规程》还规定：井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得超过0.5%。通过上述有害气体的安全浓度标准可以看出，最高允许浓度的制定都留有较大的安全系数，只要在矿井生产中严格遵守《规程》规定，不违章作业，人身安全是完全有保障的。第一节矿井气体危害分析与控制三、矿井空气中的有害气体