通风安全学教案

《通风安全学》教案

适用专业：安全工程

学期：2012-2013学年第2学期任课教师：杜学胜

系部：安全工程学院

编写时间：2013-03-04

第一章矿井空气

一、教学目的及要求

了解矿井通风的概念及发展历程，掌握矿井空气的主要成分及其基本性质，掌握矿井主要有害气体及熟悉其性质，了解矿井气候的概念及主要衡量指标。

二、重点难点

本章的重点：

矿井空气矿井空气的主要成分，矿井主要有害气体及熟悉其性质。

本章的难点：

矿井气候的概念及主要衡量指标。

三、学时分配(2学时)

第一节：矿井空气成分（0.5学时）

第二节：矿井空气中有害气体（1学时）

第三节：矿井气候（0.5学时）

四、教学内容与过程

第一章矿井空气

一、矿井通风概念及目的

矿井通风的概念：利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。（注：应用动画或PPT演示风流在井巷中流动的全过程）

矿井通风的目的：在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。

矿井通风的首要任务：保证矿井空气的质量符合要求。

二、矿井通风技术的发展（注：此部分结合实际图片给学生讲解）

1、约在1640年，人们开始把进风和回风路线分开，以利用自然通风压力进行矿井通风。

2、为了加大通风压力，1650年在回风路线上设置火筐，1787年又在回风路线上设置火

炉，使回风风流加热。

3、1807年风量约200m3／min的活塞式空气泵、1849年转速约95r／mi n风量约500m3／min的蒸气离心式扇风机、1898年电力初型轴流式扇风机相继投入使用。

4、20世纪40年代以来，矿井已使用功率约1500kW和3000kw的电力轴流式和离心式大型扇风机。

5、1672年人们只知道身穿潮湿衣帽，伏在底板上，手举装有燃着蜡烛的木棍点燃局部积存的沼气。出于危险，后来改用背上共有燃着的蜡烛的骡马去点燃沼气。

6、1813年开始用安全油灯照明并检查沼气和二气化碳的浓度。20世纪40年代以来，气体的检测技术有了较大的发展。特别是60年代以来，风流中各参数(沼气和一氧化碳的浓度．风速、压力、温度等)已经实现了遥测和遥讯。

7、1745年，俄国科学家M．B．лOMOHOCOB发表了空气在矿井流动的理论，1764年法国采矿工程师JARS发表了关于矿井自然通风的理论，成为矿井通风学科史上奠基的两篇论文。20世纪以来，发表和出版了许多关于矿井通风的论文和专著。现在矿井通风已成为内容丰富的一门学科。

有关矿井通风史的详细内容见：

/home.php?mod=space&uid=53298 1&do=blog&id=414589。

第一节矿井空气成分

地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。

一、地面空气的组成

地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。

干空气是指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。

干空气的组成成分比较稳定，其主要成分如下表所示：

气体成分按体积计／％按质量计／％备注

氧气（O2）20.96 23.32

惰性稀有气体氦、氖、氩、氮气（N2）79.00 76.71

氪、氙等计在氮气中CO20.04 0.06

湿空气中含有少量水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。

二、矿井空气的主要成分及基本性质

地面空气进入井下时，由于受到污染，其成分和性质要发生变化。固有新鲜空

气和污浊空气之分。

新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气，

污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。

尽管矿井空气与地面空气相比，在性质上存在许多差异，但在新鲜空气中其主

要成分仍然的氧、氮和二氧化碳。

1．氧气(O

)

2

氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,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。

人体输氧量与劳动强度的关系

劳动强度呼吸空气量（L/min）氧气消耗量（L/min）

休息6-15 0.2-0.4

轻劳动20-25 0.6-1.0

中度劳动30-40 1.2-2.6

重劳动40-60 1.8-2.4

极重劳动40-80 2.5-3.1

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身亡。

人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系

氧浓度/% 主要症状

17 静止时无影响，工作时能产生喘息和呼吸困难

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

矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：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；此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。

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（其比重为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二氧化碳对人体的无害的。二氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用，所以在抢救遇难者进行人工输氧时加入5%的二氧化碳。

矿井空气中二氧化碳的主要来源是：煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。

)

3．氮气(N

2

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。但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而可能造成人员的窒息性伤害。正因为氮气具有的惰性，因此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出。

案例：平顶山某矿“9.7”重大高氮缺氧窒息事故

1982年9月7日平顶山某矿戊8-179综采面正在安装，当时矿井为压入式通