|
Читайте также: |
Сухой атмосферный воздух при нормальном давлении содержит по объему около 78 % азота, 21 % кислорода и 1 % других (преимущественно инертных) газов. В числе последних 0,03 % углекислого газа. В состав атмосферного воздуха входят также водяные пары (от 0,1 до 7,15 %). Плотность воздуха 1,29 кг/м3. Атмосферный воздух, поступая в подземные выработки, насыщается другими газами (оксидом углерода, метаном, сернистым газом и др.) и пылью, что приводит к изменению содержания в нем различных газов, в том, числе кислорода. Изменяется и давление воздуха. Воздух, заполняющий горные выработки, называется рудничным. Его называют свежим, если его состав существенно не отличается от атмосферного. К нему относят воздух, поступающий в подземные выработки до забоев и" рабочих мест. Воздух, прошедший объекты проветривания и насыщенный вредными газами и пылью, называют загрязненным (отработанным). Рассмотрим главные составные части рудничного воздуха.
Кислород (О2) - газ без цвета, запаха и вкуса, его плотность 1,43 кг/м3. В высокогорных районах вследствие низкого_ давления воздуха кровь человека недостаточно насыщается кислородом, возникает кислородное голодание. Потребление кислорода человеком зависит от интенсивности выполняемой им работы и составляет от 1 до 3,5 л/мин.
Снижение содержания кислорода до 17—18 % вызывает одышку и учащенное сердцебиение, до 12 % приводит к обморочному состоянию, которое может закончиться смертельным исходом. Согласно правилам безопасности содержание кислорода в рудничном воздухе должно быть не ниже 20 %. Уменьшение содержания кислорода в рудничной атмосфере происходит вследствие окисления полезного ископаемого, древесины, повышения содержания других газов.
Азот (N2) — газ без цвета, запаха и вкуса, его плотность 1,25 кг/м8. Азот химически инертен, но при высоких температурах (например, при ведении взрывных работ и др.) окисляется, образуя ядовитые газы. Дополнительными источниками его поступления в рудничный воздух являются взрывные работы и выделения из горных пород. Содержание азота в рудничной атмосфере не нормируется, но повышение его концентрации приводит к снижению концентрации кислорода.
Углекислый газ, или диоксид углерода (СО2) - бесцветный газ, имеющий слегка кисловатый запах и вкус, его плотность 1,96 кг/м3. Так как он тяжелее воздуха, то скапливается у почвы выработок. При повышении его концентрации до 5 % учащается дыхание и наступает одышка, при 10 % — наступает обморочное состояние. При дальнейшем повышении концентрации человеку угрожает смерть. По правилам безопасности концентрация углекислого газа у рабочих мест не должна превышать 0,5 %, а в исходящей струе — 0,75 %.
Концентрация углекислого газа повышается вследствие взрывных работ, пожаров, гниения органических веществ, выделения из горных пород.
Оксид углерода (угарный газ) (СО) — газ без цвета, запаха и вкуса, его плотность 1,25 кг/м3; он сильно ядовит. По сравнению с кислородом в 300 раз активнее соединяется с гемоглобином крови, в результате чего кровь теряет способность поглощать кислород. Способен вызывать легкое отравление при концентрации 0,02— 0,05 %. При концентрации оксида углерода в воздухе 1 % смерть наступает после нескольких вдохов. Предельно допустимая его концентрация 0,0017 %. Газ несколько легче воздуха, поэтому скапливается в верхних частях выработок. Образуется при взрывных работах, пожарах.
Диоксид азота (N02) — газ красно-бурого цвета с резким запахом, его плотность 2,06 кг/м3. Он вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и органов дыхания, удушающий кашель, в тяжелых случаях — отек легких, наступающий не сразу, а через 4—30 ч после вдыхания. При концентрации 0,025 % отравление наступет немедленно. Наряду с диоксидом азота при взрывных работах образуются другие оксиды (NO, N20).
Диоксид серы или сернистый газ (SО2) — бесцветный с раздражающим запахом горящей серы плотностью 2,86 кг/м3. Образуется при взрывных работах, окислении или горении сульфидных руд. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, отек легких. Предельно допустимое его содержание в воздухе 0,00038 %.
Сероводород (H2S) — бесцветный, с неприятным запахом газ, ощутимым при концентрации 0,0001 %. При длительном вдыхании угнетающе действует на органы обоняния, вследствие чего запах его не ощущается. Вызывает сильные головные боли, рвоту, заболевание печени и легких. Образуется при взрывных работах, гниении органических веществ, горении огнепроводного шнура. Максимально допустимое содержание в воздухе 0,00071 %.
Допуск людей в забой разрешается при концентрации вредных газов в пересчете на условный оксид углерода 0,008 % при условии дальнейшего проветривания и снижения их концентрации в течение 2 ч до указанных выше предельных норм.
Аммиак (NH3) — газ без цвета, с резким характерным запахом. Нормальная плотность его 0,77 кг/м3, хорошо растворяется в воде. Аммиак ядовит, раздражает слизистые оболочки и кожу. Воздух, при содержании в нем 30 % аммиака, взрывается. Образуется при разложении азотсодержащих соединений, при тушении пожаров, при взрывных работах. Допустимое содержание NH8 —0,0025%.
Водород (Н2) — бесцветный газ с нормальной плотностью 0,09 кг/м3. Водород горит и взрывается при содержании его в воздухе от 4 до 74 %, температура его воспламенения на 100—200°С ниже температуры воспламенения метана. Водород выделяется из пород, пластов угля, а также образуется в шахте при зарядке аккумуляторных батарей. Максимально допустимая концентрация Н2 в воздухе 0,5 %.
Компрессорные газы — продукты разложения смазочных масел компрессоров при высокой температуре. Они ядовиты и взрывоопасны. Чтобы предотвратить образование этих газов, необходимо для смазки компрессоров применять только минеральные масла, имеющие высокую температуру воспламенения и разложения; на пути транспортирования сжатого воздуха следует иметь маслоотстойники и фильтры.
Метан (СН4) — горючий газ без цвета, запаха и вкуса, легче воздуха (плотность 0,72 кг/м8). Выделяется при разложении органических веществ без доступа кислорода. Смесь метана с воздухом воспламеняется при температуре около 600 °С. При концентрации его в воздухе до 5 % сгорает голубым пламенем, при концентрации 5—16 % взрывается, при большей концентрации из-за недостатка кислорода не горит и не взрывается. При взрыве метана выделяется большая энергия, температура достигает 2500 °С, возникающая при этом ударная воздушная волна наносит большие повреждения в выработках.
Максимально допустимая концентрация метана в струе, исходящей из забоев, 1 %, а в общешахтной исходящей струе 0,75 %.
В результате буровых и взрывных работ, погрузки и разгрузки породы в шахте (и в карьере) образуется много пыли. Значительная часть ее оседает на почву и стенки горных выработок, но самые мелкие частицы (0,5—1 мкм и менее) длительное время находятся в воздухе во взвешенном состоянии.
Рудничная пыль является причиной профессиональных заболеваний, называемых пневмокониозами. Различают силикоз — заболевание от пыли, содержащей диоксид кремния SiOa, асбестоз — заболевание от асбестовой пыли, антракоз — заболевание от угольной пыли и др. Наиболее опасен силикоз, вызывающий в тяжелой стадии сильную одышку и кашель с выделением мокроты и крови, расстройство сердечной и легочной деятельности. Еще более опасна пыль, содержащая ядовитые вещества (мышьяк, ртуть, свинец и др.), вдыхание которых вызывает заболевания центральной нервной системы и других органов.
Пыль горючих веществ (угольная, сульфидная, серная и др.) при определенной концентрации является взрывоопасной. Сульфидная пыль взрывается при температуре 340—590 °С, угольная— при температуре 650 °С и выше. Взрыв пыли опасен как воздушной ударной волной, так и образованием ядовитых газов, а также возможностью возникновения пожаров.
Правила безопасности требуют создания определенных климатических условий в шахтах температуры и влажности воздуха, скорости движения вентиляционной струи.
Нагревание воздуха в шахте происходит в результате его сжатия при подаче по стволу (на 1 °С на каждые 100 м), теплопередачи от горных пород, тепловыделения от действующих машин и механизмов, из-за взрывных работ, окислительных процессов в горных породах. Максимальная температура рудничного воздуха не должна превышать 26 °С. В зимнее время для предотвращения обмерзания выработок подаваемый в шахту воздух должен быть подогрет не менее чем до 2 °С.
Влажность рудничного воздуха влияет на теплообмен организма человека. Сухим считается воздух с относительной влажностью менее 60 %, умеренно влажным — 60—80 % и сильно влажным — более 80 %.
Скорость движения воздуха должна обеспечивать комфортные условия для работающих. Высокая его скорость оказывает повышенное охлаждающее действие на организм человека и увеличивает запыленность из-за взвихрения осевшей пыли. При недостаточной скорости воздуха уменьшается теплоотдача организма человека и не обеспечивается должный вынос вредных газов и дисперсной пыли. Минимальная скорость движения воздушной струи установлена при температуре 20 °С в очистных забоях 0,25 м/с, в подготовительных — 0,15 м/с, максимальная скорость в очистных и подготовительных выработках 4 м/с, в главных откаточных выработках и стволах для спуска людей — 8 м/с.
Контроль состава рудничного воздуха осуществляют химико-аналитическим методом и экспресс-методом. В первом случае в шахте берут пробы воздуха, которые подвергают анализу в химической лаборатории. Этот метод точен, но требует значительного времени. Экспресс-метод основан на использовании переносных приборов — газоанализаторов, позволяющих получить результаты сразу во время измерения непосредственно в месте взятия пробы.
Основной метод определения запыленности воздуха — весовой, при котором определенный объем воздуха с помощью аспиратора пропускают через фильтр. Разницу в массе фильтра после и до пропускания воздуха делят на объем воздуха, прошедшего через фильтр, получая концентрацию пыли в мг/м8.
Скорость движения воздуха в выработках определяют анемометрами: крыльчатым (для скорости 0,1—5 м/с) и чашечным (для скорости 1—30 м/с).
Для измерения относительной влажности воздуха служат аспирационные психрометры и таблицы к ним.
Нормальный состав рудничной атмосферы и нормальные климатические условия в шахтах обеспечиваются вентиляцией, т. е. непрерывной подачей в подземные выработки достаточного количества свежего воздуха и удаления из них загрязненного.
Количество воздуха (м8/мин), необходимое для проветривания рудника, устанавливают по нескольким факторам:
наибольшему числу людей, находящихся в шахте. При расчете по этому фактору принимают норму воздуха на одного подземного абочего 6 м3/мин;
расходу ВВ (приближенно);
количеству газа метана.
Воздух по выработке будет двигаться в том случае, если между ее началом и концом будет иметься разность давлений, называемая в рудничной вентиляции депрессией. Чем больше депрессия между двумя пунктами, тем выше на этом участке скорость движения воздуха.
Депрессия может возникать естественным путем (естественная тяга) и создаваться искусственно вентиляторами.
Естественная тяга возникает в основном из-за разности температур атмосферного и рудничного воздуха при наличии разностей отметок устьев двух или более выработок, выходящих на поверхность, которые можно рассматривать как сообщающиеся между собой сосуды.
Если температура наружного и рудничного воздуха одинакова, что наблюдается чаще весной или осенью, естественная тяга почти отсутствует. Даже при благоприятных условиях она невелика и не обеспечивает поступления в шахту необходимого количества воздуха.
Для искусственного проветривания применяют центробежные и осевые вентиляторы.
Вентиляторы главного проветривания устанавливают в специальном здании на некотором расстоянии от устья вентиляционного ствола и соединяют с последним вентиляционным каналом. Устье ствола перекрывается.
Центробежные вентиляторы надежны в работе, обладают относительно невысоким уровнем шума и большим напором. К недостаткам этих вентиляторов относятся более низкий по сравнению с осевыми к.п.д., необходимость устройства специальных обводных каналов для реверсирования потока воздуха (изменение его направления на обратное). Необходимость реверсирования воздушной струи возникает при ликвидации в шахте пожаров.
Осевые вентиляторы более просты по устройству и реверсированию потока воздуха (путем изменения направления вращения рабочего колеса или поворотом лопаток). Их недостаток — высокий уровень шума.
Ф КГМУ 4/3-04/01
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 113 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |