1、1 矿井空气矿井的空气主要来自地面空气，地面空气进入井下后，会发生一些物理、化学的变化，所以，矿井空气的组分无论在数量上还是质量上和地面空气都有较大的差别。11 矿井空气组分11 地面空气组分地面空气是干空气和水蒸气组成的混合气体。干空气一般由以下几种主要气体混合而成。其组分如表 1-1 所示。表 1-l 地面干空气组分在混合气体中，除水蒸气外，还有尘埃和烟雾等杂质。水蒸气的浓度随地区和季节而变化。112 矿井空气组分地面空气进入矿井后，因发生一些物理、化学的变化，使其组分发生较大变化。1121 物理变化(1)气体混人：沼气、碳氧化合物、硫化氢、氮氧化合物、碳氢化合物等气体混入井下空气中。(2
2、)固体混入：井下各种作业所产生的微细矿尘、岩尘和其他杂尘悬浮在井下空气中。(3)气象变化：主要由于井下空气的温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。井下空气物理变化的结果，不仅使井下空气成分种类增多，而且各种成分的浓度亦发生变化。1122 化学变化(1)井下物质的氧化：煤、坑木、硫化物矿物等的氧化产生碳氧化合物、硫化物等气体。(2)爆破作业：矿井内实施爆破作业，爆破产生大量的一氧化碳和氮氧化合物等有毒、有害气体。有毒、有害气体的种类和数量与炸药的性质、爆炸条件及介质有关。(3)井下火区：井下火区氧化和含硫矿物缓慢地氧化，会产生大量一氧化碳、二氧化硫、氨气等。(4)充电硐室电解：井下
3、充电硐室充电过程中，液体电解产生氢气。化学变化的结果，不仅使井下空气的成分种类和浓度发生变化，而且各种化学变化都要消耗空气中的氧气而产生二氧化碳，使井下空气中的氧含量减少，二氧化碳含量增加。综上所述，地面空气进入井下，由于发生一些物理、比学变化，使得空气组分发生变化，其组分种类通常包括：O 2、CH 4、CO 2、CO、H 2S、S0 2、N 2、NO x、H 2、NH 3、水蒸气和浮尘等十几种。井下空气的主要成分见表 1-2。表 1-2 井下空气的主要成分 12 矿井空气中常见的有害气体1.2.1 有害气体性质及其危害矿井空气中常见的有害气体有一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等。其来源通
4、常是爆破产生的炮烟、矿物氧化、火灾、爆炸以及柴油机工作产生的废气等。(1)一氧化碳(CO)：它无色、无臭、无味，不用专门仪器不易察觉。相对密度 097，故能均匀散布于空气中，微溶于水，能燃烧，当体积浓度达到 1375时可能爆炸。CO 有剧毒，人体血液中的血红素与 CO 的亲和力比它与 O2 的亲和力大 250300 倍。当空气中 CO 达到一定浓度时，人吸入后会使体内血液输氧能力迅速减弱或停止，引起缺氧窒息或死亡。当 CO 浓度为 0016时，人经数小时仅有轻微中毒症状；当浓度达到0048时，1h 即使人产生上述症状；浓度达到 0128时，经 051h，即出现严重中毒，致使人意识迟钝、丧失行动
5、能力；浓度达到 04时，人在短时间即失去知觉、抽筋、假死，经过 2030min即死亡。安全规程规定的 CO 最高允许浓度是 00024。人体内抵抗缺氧能力极差的是神经细胞，CO 中毒时，首先使神经细胞受到损害直至失去知觉。失去知觉并不意味死亡。发现患者有 CO 中毒症兆时，应立即转移到新鲜空气中，及时对患者进行人工呼吸或输氧抢救。(2)二氧化氮(NO 2)：爆破时产生一系列的氮氧化合物，如NO、N02 等。NO 遇到空气中的氧即氧化成 NO2。NO 2 是一种红褐色气体，相对密度 159，易溶于水而生成腐蚀性很强的硝酸，所以它有剧毒。对眼、鼻、呼吸道及肺有强烈刺激及腐蚀作用，可引起肺水肿。NO
6、 2 中毒有潜伏期，有的在严重中毒的当时无明显感觉，仍可坚持工作。但经过 624h 后发作，呈现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。空气中 NO2 的浓度达到 0004时，24h 尚不致人显著中毒，浓度达到 0006时，喉咙就感到刺激、咳嗽、胸痛，当浓度达到001时，强烈刺激呼吸器官，严重咳嗽、声带痉挛、呕吐、泄泻、神经麻木，浓度达到 0025时，短时间即可致人死亡。安全规程规定 NO2 的最高允许浓度是 000025。因其易溶于水，故爆破时使用水炮泥以及喷雾洒水能降低它在空气中的浓度，效果良好。NO2 中毒时，指头上出现黄色斑点。对于肺水肿患者，禁忌压迫或刺激肺部，可供给纯氧。做人工呼吸时，只能
7、用活动上肢法或用第三种人工呼吸法(轻轻地、反复地拉放舌头 )。眼睛可用硼酸水冲洗。(3)硫化氢(H 2S)：剧毒、无色、微甜而有臭鸡蛋味。相对密度为 119，易溶于水，在常温常压下，一个体积的水中能溶解 25个体积的 H2S，所以它可能积存在废旧井巷积水中，在受到搅动时易释放出来。它能燃烧，空气中含量为 43455时能爆炸。含量为 00001时就能嗅到臭鸡蛋味，浓度达到 002时强烈刺激眼及喉咙黏膜，并感到头痛、呕吐、乏力，浓度达到 005时，经051h 即致人严重中毒、失去知觉、抽筋、瞳孔变大甚至死亡。安全规程规定 H2S 的最高允许浓度是 000066。H2S 中毒的患者，应立即将其移至新
8、鲜空气中，进行人工呼吸，用漂白粉溶液浸湿毛巾置于口、鼻旁以吸入解毒，眼可用硼酸水冲洗。(4)二氧化硫(SO 2)：剧毒、无色、有强烈硫磺气味及酸味。空气中浓度达到 00005时，就能嗅到。相对密度为 222，易积聚在巷道底部，易溶于水，能强烈刺激眼及呼吸道黏膜。空气中浓度达到 005时，短时间即有致命危险。安全规程规定 SO2 的最高允许浓度是 00005。SO2 中毒患者应迅速送到新鲜空气中，进行人工呼吸或输氧，饮用牛奶、蜂蜜，用苏打水嗽喉能减轻对喉咙的刺激。(5)其他有害气体。1)矿内使用柴油机时，有柴油机废气排出，其主要成分为氧化氮、一氧化碳、醛类和油烟等。2)矿井内空气压缩机工作时，其
9、润滑油因高温分解，形成油蒸气及一氧化碳、沼气等。这些有害气体与压缩气体一起被送人工作面时，可能引起中毒或爆炸事故。3)矿井发生火灾或爆炸事故时，也可产生氢气 (H2)和氨气(NH3)等。井下充电硐室也产生氢气。4)钾盐矿放出的气体有 CH4(甲烷)、CO 2、H 2 等。氨气无色，有浓烈的臭味和剧毒，相对密度为 09，易溶于水，其最高允许浓度是 0004，浓度为 00011时即可闻到其特殊的臭味。氢气有爆炸性，其最高允许浓度是 05。沼气有爆炸性和窒息性，它是煤矿的主要有害气体。122 有害气体中毒时的急救当井下发生灾害，工作人员遇有毒气体中毒或缺氧时，应立即组织抢救，以便使其脱离危险，保障其
10、生命安全。中毒时的施救原则及措施：(1)立即将中毒者移至进风巷道新鲜空气处或地表。(2)将中毒者口中一切妨碍呼吸的东西，如假牙、黏液、泥土除去，将领结及腰带松开。(3)使患者保暖。(4)为促使患者体内毒物洗净和排除，给患者输氧。当 CO2、H2S 中毒时，最好在纯氧中加入 5的 CO2，以刺激呼吸中枢神经，增强呼吸能力，促使毒物排除体外。当 SO2 和 NO2 中毒时，进行人工呼吸应特别注意，因为患者中毒后会引起肺水肿，所以，施行人工呼吸时，应尽量避免对患者肺部的刺激，以免加剧肺部浮肿，特别是 NO2 中毒时，只能用拉舌头的人工呼吸法刺激神经引起呼吸，并在喉部注入碱性溶液，以减轻肺水肿现象。(
11、5) H2S 中毒时，用浸有氯水的棉花或手帕，放在患者的嘴或鼻旁，或者给中毒者喝稀氯水溶液，利用药物解毒。1.4 矿井粉尘在生产过程中产生和形成的、能较长时间在空气中悬浮的固体微粒被称为生产性粉尘。悬浮于空气中的粉尘称为浮尘，已沉落的粉尘称为积尘，我们检测和防治的重点就是浮尘。从胶体化学的观点来看，含有粉尘的空气是一种气溶胶，悬浮粉尘散布弥漫在空气中与空气混合，共同组成一个分散体系，分散介质是空气，分散相是悬浮在空气中的粉尘粒子。粉尘的危害是多方面的，首先是对人体的危害；其次是造成大气环境的污染；再次是影响产品质量、加速机械部件的磨损。粉尘除造成经济上的损失外，还有些易燃易爆的粉尘，可能会引起
12、爆炸事故发生，不利于安全生产。根据国务院颁布的关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定中规定，我国作业场所空气中粉尘允许浓度按粉尘中游离 SiO2 含量确定，如表 1-3 所示。表 1-3 空气中粉尘允许浓度15 放射性气体开采含铀、钍伴生的金属矿床时，必须注意对空气中的放射性气体氡、钍的防护。矿内空气中对人危害最大的是放射性气体，主要是氡及其子体。(1)氡的性质。氡是一种无色、无味、透明的放射性气体，它是一种惰性气体，一般不参加化学反应。氡能溶于水、油类、有机溶剂及其他液体，它在脂肪中的溶解度为在水中的 125 倍，氡也能被固体物质所吸附，吸附力最强的是活性炭。氡子体具有金属特性，具有荷电性，与物质
13、黏附性很强，易与矿尘结合、黏着，形成放射性气溶胶。(2)氡及其子体的危害。放射性物质在衰变过程中，会产生一定量的 、 、 射线。由于这三种射线的特性不同，对人类的损伤表现也不同。 射线穿透力差，但电离本领很强。当它从口腔、鼻腔进入体内进行照射时，这种照射称为内照射。内照射对人体组织的危害较大，这种损伤多表现为呼吸系统的疾病。 、 射线，由于它穿透力较强，它能穿透人的肌体，在体外就能对人体进行照射，这种照射称为外照射。外照射所引起的损伤多表现为神经系统和血液系统的疾病。当 射线剂量很高时，还会造成人死亡，但一般含铀金属矿山，外照射不是主要危害，主要放射性危害是内照射。井下天然放射性元素对人体的危
14、害，主要是氡及其子体衰变时所产生的射线。这些含氡空气进入肺部，大部分子体积存在上呼吸道内，此时具有 放射线的镭成为肺组织构成辐射剂量的直接来源。氡子体对肺部组织的危害，是由于沉积在支气管上的氡子体在很短的时间内把它。粒子的全部潜在能量释放出来，其射程正好可以轰击到支气管上皮基底细胞核上，这正是含铀矿山工人产生肺癌的主要原因之一。(3)最高允许浓度。氡及其子体对人体产生危害的条件为：1)空气中氡及其子体要超过一定浓度；2)氡及其子体能进入人体内；3)人体接受上述浓度的氡及其子体要超过一定时间。为了保证工人的身体健康，防氡工作的任务就是破坏上述几个条件。为此，我国“放射性防护规定”作了如下规定：矿
15、山井下工作场所氡在空气中的最高允许浓度为 37LBq m 3，氡子体的潜能值不超过 03 工作水平或 64 J m3。煤矿安全规程 、 金属非金属地下矿山安全规程规定，井下作业地点的空气，有害物质的最高允许浓度如表 1-4 所示。表 1-4 井下作业地点有害物质的最高允许浓度16 矿井气候条件矿井气候条件主要指矿井空气的温度、湿度和流速。矿工在生产劳动中，体内不断进行着新陈代谢作用而产生大量的热，所产生的热除少部分消耗于人体内部外，其余大部分通过辐射、对流和蒸发等方式向空气散发，当人体产生和散发的热量保持平衡，即体温保持在 36537时，身体就感到舒适。在闷热的环境中从事繁重劳动时，散热速率低
16、于人体产热速率时，人体温度将升高，并导致心率加快，身体不舒适，劳动生产率下降，严重时可导致中暑和死亡。为了保证工人的身体健康和提高劳动生产率，就需要给工人创 造、保持热平衡的条件。为保持人体的热平衡，需要从人体的生热和散热两方面考虑。人体的代谢发热量主要和劳动强度有关，人体散热主要通过对流、辐射和汗水蒸发来实现，人体代谢发热量主要决定于劳动强度，而影响人体散热的条件主要是空气的温度、湿度、风速三者的综合状态。气温较低时，人体以对流及辐射形式散发的热量较大。随着气温的升高，对流及辐射的散热量渐渐减少，以汗水蒸发形式散发的热量增加。辐射散热量取决于体温和气温之差值，对流散热量除与气温有关外，受风速
17、的影响也很大，蒸发散热量主要取决于风流的湿度和风速。所以风流的温度、湿度和速度是环境影响人体散热的三个要素，在三个要素的某些组合下，人员感觉舒适，在另外一些组合下则感到闷热。衡量环境气候的指标很多。一般采用卡他度评价劳动条件的舒适度。卡他度表示具有与人的体温接近的卡他温度计向外界散热的速度，是英国LHm 等人在 1916 年提出的。如图 1-3所示，卡他计是一种酒精温度计。下端有一个比普通温度计大的储液球。上端有一个小空腔，玻璃管上有 35和 38两个刻度。测定时，先把储液球浸于热水中加热，当酒精上升到充满小空腔一半时取出，擦干液球后，挂在待测空气中。此时酒精柱开始下降，记下由 38降至35所需时间 t，即可利用下式求算卡他度：H= （1-2）Ft式中 H卡他度； F卡他计常数；t由 38降至 35 所需时间。卡他度分湿卡他度与干卡他度两种。湿卡他度包括对流、辐射和蒸发三者综合的散热效果。干卡他度仅包括对流和辐射的散热效果。一般卡他度的值越大，散热条件越好，根据希尔的资料，不同劳动条件下对卡他度有如表 1-5 所列要求。表 1-5 适应于不同作业条件的卡他度
