矿井通风与安全(中国矿业大学 课件) 第1章 矿内空气

1.1.1 矿内空气的主要成分
（1） 氧气（O2）
• 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气 体。人类在生命活动过程中，必须不断吸 入氧气，呼出二氧化碳。人体维持正常生 命过程所需的氧气量，取决于人的体质、 精神状态和劳动强度等。
• 空气中氧的浓度对人的健康影响很大。最 有利于呼吸的氧浓度为21%左右；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，严 重时可能导致缺氧死亡。
1.1.1 矿内空气的主要成分
• （3）二氧化碳（CO2） • 二氧化碳是无色，略带酸臭味的气体，比重为
1.52，是一种较重的气体，很难与空气 均匀混合， 故常积存在巷道的底部，在静止的空气中有明显 的分界。二氧化碳不助然也不能供人呼吸，易溶 于水，生成碳酸，使水溶液成弱酸性，对眼、鼻、 喉粘膜有刺激作用。
气候参数的测定。
➢ 重点与难点 1、矿内空气主要成分及其性质 2、井下常见的有害气体、来源及最高允许浓度 3、矿井的气候条件（温度、湿度，风速）
1.1 矿内空气成分及其基本性质
• 1.1.1 矿内空气的主要成分 • 1.1.2 矿内空气中常见的有害气体
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1.1 矿内空气成分及其基本性质
• 1.1.1 矿内空气的主要成分 • 井下空气的主要来源是地面空气。地面空
稀有气体和微量的灰尘
与微生物等）
按体积计 /% 78.13 20.90 0.03 0.93 0.01
按质量计 /% 75.71 23.17 0.05 0.91
0.16
1.1.1 矿内空气的主要成分
• 地面空气进入矿井以后，由于受到污染，其成分和性质要 发生一系列的变化，如氧浓度降低，二氧化碳浓度增加。
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第1章 矿内空气
第1章 矿内空气
• 1.1 矿内空气成分及其基本性质
• 1.2 矿内空气的主要物理参数
• 1.3 矿井气候
• 1.4 矿内空气的热力变化过程
• 1.5 实际气体的状态方程
学习目标、重点与难点
➢ 学习目标 1、矿内空气的主要成分 2、井下常见的有害气体 3、矿内空气的主要物理参数 4、矿井的气候条件，矿内空气的温度、湿度，风速，矿内
气是由多种气体组成的干空气和水蒸汽组 合而成的混合气体。
• 通常状况下，干空气各组分的数量基本不 变。在混合气体中，水蒸汽的浓度随地区 和季节而变化，其平均浓度约为1 %；此外 还含有尘埃和烟雾等杂质。
表1-1-1 干空气主要成分
气体成分
氮气（N2） 氧气（O2）
二氧化碳（CO2） 氩气（Ar）
其它（水蒸汽、惰性
• 当空气中氧浓度降低时，人体就可能产生不良生理反
应，出现种种不适症状，严重时可能导致缺氧死亡。
氧浓度 （体积）/%
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主要症状
17
静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难
15
呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力 降低，失去劳动能力
10～12 失去理智，时间稍长有生命危险
6～9
失去知觉，呼吸停止，如不及时抢救几分钟内 可能导致死亡
（1） 氧气（O2）
• 矿内空气中氧浓度降低的主要原因 ✓ 人员呼吸 ✓ 煤岩和其他有机物的缓慢氧化 ✓ 煤炭自燃 ✓ 瓦斯、煤尘爆炸 ✓ 煤岩和生产过程中产生的各种有害气体稀释
在井下通风不良的地点，如果不经检查而贸然进入， 就可能引起人员的缺氧窒息。
• 《煤矿安全规程》规定，采掘工作面的进 风流中氧气浓度（按体积百分比计算）不 得低于20%。
• 在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害 的，但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。
（3）二氧化碳（CO2）
二氧化碳对人呼吸的影响 • 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。 • 当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使 空气中的氧浓度相对降低，轻则使人呼吸 加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人 员中毒或窒息。
• 为此，必须对矿井进行不断的通风，将适 量的新鲜空气源源不断地送到井下。这是 矿井通风最基本的任务之一。
1.1.1 矿内空气的主要成分
• （2）氮气（N2） • 氮气是无色、无味、无臭的惰性气体，是新鲜空
气中的主要成分，对空气的相对密度为0.97，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：地面大气、井下爆 破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出。
矿井通风与安全（中国矿业大学 课件） 第1章 矿内空气
矿井通风系统组成
矿井通风概念:依靠通风动力，将定量的新 鲜空气，沿着既定的通风路线不断地输入井 下，以满足各用风地点的需要，同时将用过 的污浊空气不断地排出地面。这种对矿井不 断输入新鲜空气和排出污浊空气的作业过程 叫做矿井通风。
矿井通风目的:是为井下各工作地点提供足 够的新鲜空气，使其中有毒有害气体、粉尘 不超过规定值，并有适宜的气候条件。
• 一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻 的进风巷道内的空气称为新鲜空气（新风）；经过用风地 点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，称为污浊 空气（乏风）。
• 矿内空气主要成分除氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化 碳（CO2）、水蒸汽（H2O）以外， 有时还混入一些有害气体，如瓦斯（CH4）、一氧化碳 （CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化 氮（NO2）、氨气（NH3）、氢气（H2）和矿尘等。
人体需氧量与劳动强度的关系
劳动强度 休息
轻劳动 中度劳动 重劳动 极重劳动
呼吸空气量 /L·min-1 ６～１５
２０～２５ ３０～４０ ４０～６０ ４０～８０
氧气消耗量 /L·min-1 0.2～0.4
0.6～１.0 1.2～１.6 1.8～2.4 2.5～3.0
人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系
1-3 二氧化碳中毒症状与浓度的关系
二氧化碳浓度 （体积）/%
主要症状
1
呼吸加深，但对工作效率无明显影响
3
呼吸急促，心跳加快，头痛，人体很快 疲劳
5
呼吸困难，头痛，恶心，呕吐，耳鸣