礦井有害氣體及檢測方法

礦井有害氣體及檢測方法礦井空氣成分及有毒有害氣體的檢測第一章 礦井空氣一、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)、檢測儀器與方法、防止有害氣體危害的措施；3、礦井氣候條件標(biāo)準(zhǔn)、改善方法，二、重點(diǎn)難點(diǎn)：123、防止有害氣體危害的措施；4、礦井氣候條件各參數(shù)的測定儀表及測定方法。三、教學(xué)要求：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)及改善方法；34、把握礦井氣候條件各參數(shù)的測定儀表及方法。第一節(jié)礦井空氣成分地面空氣又稱為大氣，是混合氣體，大氣中除了水蒸氣的比例隨地區(qū)和季節(jié)變化較大以外，其余化學(xué)組成成分相對穩(wěn)定。一般將不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%〕、氮?dú)?79%)和二氧化碳(0.04%).地面空氣從井筒進(jìn)入井下就成了礦井空氣，將發(fā)生一系列變化。主要有：氧氣含量減少；有毒有害氣體含量增加；粉塵濃度增大；空氣的溫度、濕度、壓力等物理狀態(tài)變化等。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)或乏風(fēng)〕?！惨弧逞鯕狻睴2〕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。氧氣很活潑，易使多種元素氧化，能助燃。氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所不行缺少的氣體。一般狀況下，人在休息時(shí)的需氧量0.2~0.4L/min1~3L/min。人體缺氧病癥與空氣中氧氣濃度的關(guān)系如表1-11-1人體缺氧病癥與空氣〔體積〕/%171510~126~9無力進(jìn)展勞動(dòng)失去知覺，昏迷，有生命危急所降低，氧氣濃度降低的主要緣由有：人員呼吸；煤巖、坑木和其他有機(jī)物的緩慢氧化；爆破工作；井下火災(zāi)和瓦斯、煤塵爆炸；煤巖和生產(chǎn)中產(chǎn)生其他有害氣體等。在正常通風(fēng)的井巷和工作面中，氧氣濃度與地面相比一般變化不大，不會(huì)對人體造成太大影響。但在井下盲巷、通風(fēng)不良的巷道中或發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故后，應(yīng)特別留意對氧氣濃度的檢查，以防發(fā)生窒息事故?！捕场睳2〕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，不助燃，無毒，不能供人呼吸。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(huì)相應(yīng)降低氧氣濃度，人會(huì)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)狻Ｈ?98297支架安裝人員缺氧窒息，造成多人傷亡事故。礦井中的氮?dú)庵饕獊碓从冢壕卤?；有機(jī)物的腐爛；自然生成的氮?dú)鈴拿簬r中涌出等?！踩扯趸肌睠O2〕1.52，不助燃也不能供人呼吸，略帶毒性，易溶于水。二氧化碳對人體的呼吸有刺激作用，所以在為中毒或窒息的人員輸氧時(shí)，常常要在氧5%的二氧化碳，以促使患者加強(qiáng)呼吸。當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度過高時(shí)，輕則使人呼吸加快，呼吸量增加，嚴(yán)峻時(shí)也能造成人員中毒或窒息?？諝庵卸趸紳舛葘θ梭w1-2表1-2 空氣中二氧化碳濃度對人體的影響二氧化碳濃度 〔體積〕/%1351010~2020~25稍長會(huì)死亡短時(shí)間中毒死亡二氧化碳比空氣重，常常積聚在煤礦井下的巷道底板、水倉、溜煤眼、下山終點(diǎn)、盲巷、采空區(qū)及通風(fēng)不良處。礦井中二氧化碳的主要來源有：煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；井下爆破；井下火災(zāi)；瓦斯、煤塵爆炸等。有時(shí)也能從煤巖中大量涌出，甚至與煤或巖石一起突然噴出，給安全1975611000m3。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緣由之一。二、礦井空氣主要成分的質(zhì)量〔濃度〕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員身體安康和安全生產(chǎn)影響很大，所以《煤礦安全規(guī)程》〔以下簡稱《規(guī)程》〕對其濃度標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定。主要如下：200.5%。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%時(shí)，必需馬上查明緣由，進(jìn)展處理。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1.5%時(shí)，采掘工作面風(fēng)流中二1.5%時(shí)，都必需停頓工作，撤出人員，進(jìn)展處理。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，二是快速測定法?！惨弧橙臃治龇ɡ萌悠炕蛭鼩馇虻热萜魈崛【驴諝馐綐?，送往地面化驗(yàn)室進(jìn)展分析。器多用氣相色譜儀，分析精度高，定性準(zhǔn)確，分析速度快，一次進(jìn)樣可以同時(shí)完成多種氣體的分析；但所需時(shí)間長，操作簡單，技術(shù)要求高。一般用于井下火區(qū)成分檢測或需準(zhǔn)確測定空氣成分的場合?！捕晨焖贉y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，是目前普遍承受的測定方法。1〔1〕利用氧氣檢測儀檢測檢測井下氧氣的便攜式儀器種類較多，主要有AY―1BJJY―1〔可測O2、CH4兩種氣體〕等。其中AY―1BAY―1B〔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1-1a時(shí)，在兩個(gè)電極間將形成同氧氣濃度成正比的電流值，通過測定電極間的電流值即可實(shí)現(xiàn)1-1bAY―1B〔a〕〔b〕1-1 AY―1B型氧氣檢測儀〔a〕〔b〕AY―1B1―氧氣濃度顯示器；2―儀器銘牌；3―示值調(diào)準(zhǔn)電位器旋鈕；4―氧氣集中孔；5―提手；6―密封蓋；7―〔2〕利用比長式氧氣檢測管檢測這種方法與礦井中主要有害氣體的檢測根本一樣〔詳見本章其次節(jié)〕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《煤礦安全》教材。其次節(jié)礦井空氣中的有害氣體及其檢測一、礦井空氣中的有害氣體及其根本性質(zhì)〔一〕一氧化碳〔CO〕一氧化碳是無色、無味、無臭的氣體，相對密度0.97，微溶于水，能燃燒，當(dāng)體積濃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氧化碳的250~300呼吸頻率和深度及人的體質(zhì)有關(guān)。與中毒濃度和中毒時(shí)間的關(guān)系如表1-31-3〔體積〕/%主要癥狀0.0160.0481h0.1280.5~1h0.40短時(shí)間失去知覺、抽筋、假死。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桃紅色。礦井中一氧化碳的主要來源有：爆破工作；礦井火災(zāi)；瓦斯及煤塵爆炸等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在煤礦發(fā)生的瓦斯爆炸、煤塵爆炸及火災(zāi)事故中，約70～75%的死亡人員都是因一氧化碳中毒所致?！捕沉蚧瘹洹睭2S〕1.19，4.3%~46%時(shí)具有爆炸性。硫化氫有劇毒。它能使人體血液缺氧中毒，對眼睛及呼吸道的粘膜具有猛烈的刺激作用，能引起鼻炎、氣管炎和肺水腫。當(dāng)空氣中濃度到達(dá)0.0001%時(shí)可嗅到臭味，但當(dāng)濃度較高時(shí)〔0.005~0.01%〕，因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，臭味“減弱”或“消逝”，反而嗅不到。1-41-4〔體積〕/%主要癥狀0.0001有猛烈臭雞蛋味0.01流唾液和清鼻涕、瞳孔放大、呼吸困難0.050.5~1h0.1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；從老空區(qū)和舊巷積水中放出。1971后，礦調(diào)度室主任和一名技術(shù)員去現(xiàn)場了解透水狀況，被涌出的硫化氫熏倒致死。有些礦區(qū)的煤層中也有硫化氫涌出。〔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)空氣中二氧化硫濃度到達(dá)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的，常常積聚在井下巷道的底部。二氧化硫有劇毒。空氣中的二氧化硫遇水后生成硫酸，對眼睛有刺激作用，礦工們將其稱之為“瞎眼氣體”。此外，也能對呼吸道的粘膜產(chǎn)生猛烈的刺激作用，引起喉炎和肺1-51-5二氧化硫的中毒程度與〔體積〕/%主要癥狀0.00050.002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；在含硫礦物中爆破；從含硫煤體中涌出。〔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，易溶于水。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，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有猛烈的刺激及腐蝕作用，嚴(yán)峻時(shí)可引起肺水腫。二氧化氮的中毒有埋伏期，簡潔被人無視。中毒初期僅是眼睛和喉嚨有稍微的刺激病癥，常不被留意，有的在嚴(yán)峻中毒時(shí)尚無明顯感覺，還可堅(jiān)持工作，但經(jīng)過6h時(shí)間后才消滅中毒征兆。主要特征是手指尖及皮膚消滅黃色斑點(diǎn)，頭發(fā)發(fā)黃，吐黃色痰液，發(fā)生肺水腫，引起嘔吐甚至死亡。二氧化氮的中毒程度與濃度的關(guān)系如表1-61-6〔體積〕/%主要癥狀0.0042~4h6h0.006短時(shí)間內(nèi)喉嚨感到刺激、咳嗽，胸痛0.010.025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(huì)產(chǎn)生一系列氮氧化物，如一氧化氮〔遇空氣即轉(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在煤層中掘進(jìn)巷道時(shí)，工作面格外枯燥，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，造成二氧化氮中毒，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?！参濉嘲睔狻睳H3〕氨氣是一種無色、有濃烈臭味的氣體，相對密度為0.6，易溶于水。當(dāng)空氣中的氨氣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，嚴(yán)峻時(shí)失去知覺，以致死亡。氨氣主要是在礦井發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故時(shí)產(chǎn)生?！擦硽錃狻睭2〕0.07，是井下最輕的有害氣體?？諝庵袣錃鉂舛?%~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)和爆炸事故中也會(huì)產(chǎn)生。除了上述有害氣體之外，礦井空氣中最主要的有害氣體是甲烷〔