矿井通风与安全+-+

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1、2021/7/24安全与环境工程系166教学模块Ⅰ矿井空气及调节1.1矿井空气成分、性质和变化规律1.1.1矿井空气的成分矿井空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下以后会发生物理和化学两种变化，变化，因而矿井空气在成分、质量和数量都和地面空气有着程度不同的区别。1.1.1.1地面空气成分的种类和数量地面空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，通常称为湿空气。在正常情况下，干空气由氧、氮及二氧化碳等成分组成，而且这些成分的数量基本不变．干空气成分的数量用体积浓度或质量浓度来表示，前者为某种气体的体积在干空气的总体积中所占的

2、百分数，后者为某种气体的质量在干空气的总质量中所占的百分数。在混合气体中，水蒸气的浓度随地区和季节而变化，其平均的体积浓度约为1%；此外还含有尘埃和烟雾等杂质，有时能污染局部地区的地面空气。2021/7/24安全与环境工程系167教学模块Ⅰ矿井空气及调节1.1.1.2矿井空气的主要成分及生成上面提到，地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分的浓度也发生改变。1.矿井空气的主要成分就煤矿而官，井下空气的成分种类共有O2、CH4、CO2、CO、H2S、SO2、N2、N02、H2、NH3、水蒸气和

3、浮尘十二种。由于各矿的具体条件不同，各矿的井下空气成分种类和浓度都有一定的差异。在上述成分中，氧是井下人员呼吸所必需的，必须保持足够的浓度，其余九种(水蒸气除外)气体和浮尘，超过一定浓度时，对人体都是有害的，必须把它们的浓度降低到没有危害的程度．在这九种气体中CO、H2S、SO2和N02超过一定浓度时，还能使人体中毒。故称这九种气体为有害有毒气体，又名为广义的矿井瓦斯，而狭义的矿井瓦斯则专指CH4。CH4是煤矿井下昔遍存在的气体，在一定浓度范围内，具有爆炸性。所以，CH4是煤矿井下最危险的气体。煤矿井下经常出现且数量较多的

4、气体是CH4和CO2，它们是计算矿井所需风量的主要根据。2021/7/24安全与环境工程系168教学模块Ⅰ矿井空气及调节1.1.1.3井下空气成分的基本性质1.氧(O2)氧是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体，比重为1.105，是人呼吸所必须的物质，故须供给井下足够的风量，以保证井下空气中有足够的氧量．因为氧是很活跃的元素，易使其它物质氧化,并能助燃，产生CO2和CO，故应阻止空气进入采空区和火区，以防止氧对煤炭氧化而自燃。氧对人体的影响：人们吸入空气中的氧，供体内食物氧化，产生新细胞，以维持生命，并全部或部分变成CO2而

5、呼出。人的耗氧量大小随劳动强度及体质强弱而异。当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，若空气中氧的体积浓度降低到15％，就会使人呼吸急促,脉膊加快，灯焰熄灭，降到10%，就可能使人休克，严重时可能导致缺氧死亡。2021/7/24安全与环境工程系169教学模块Ⅰ矿井空气及调节2.二氧化碳(co2)二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重(与空气的相对密度为1.52)，在风速较小的巷道中，底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中一般能与空气均匀地混合。在新鲜空气中含有微量的

6、二氧化碳对人体是无害的。二氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用，如果空气中完全不含有二氧化碳，则人体的正常呼吸功能就不能维持。所以在抢救遇难者进行人工输氧时，往往要在氧气中加入5％的二氧化碳，以刺激遇难者的呼吸机能。3．氮气(N2)氮气是一种惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中若氮气浓度升高，则势必造成氧浓度相对降低，从而也可能导致人员的窒息性伤害。正因为氮气为惰性气体，因此又可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。矿井空气中氮气主要来源是：井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌

7、出。2021/7/24安全与环境工程系170教学模块Ⅰ矿井空气及调节1.1.2矿井空气主要物理参量气体的分子具有体积和相互吸引力，但在分析气体的一般问题时，这两个因素的影响很小。为了便于分析和计算，一般可把多种气体看成是没有这两个因素的理想气体，因此，井下空气也可视为理想气体。气体的分子作永不停息的不规则运动，这种运动产生热能，故气体分子运动是热运动，气体的物理参量较多，其中比容、压力、温度是三个基本参量。1.1.2.1空气的密度、比容及温度1.空气的密度空气和其他物质一样具有质量。单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，

8、用符号表示。空气可以看作是均质流体，故：式中—空气的密度，kg/m3；M—空气的质量，kg；Ｖ—空气的体积，m3。2021/7/24安全与环境工程系171教学模块Ⅰ矿井空气及调节2.空气的比容质量为M(kg)的空气占有的空间(或容积)为Ｖ(m3)，则空气的比容(又名容积度)就是容积Ｖ和质量M之比。或者说