矿井通风与空气调节.ppt
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1、矿井通风与空气调节,矿井通风与矿井安全,主要学习内容介绍,两大部分组成:一、矿井通风二、矿井灾害防治理论与技术,主要学习内容介绍,一、矿井通风与空气调节的历史发展、课程设置二、矿井空气的成分、性质及变化规律三、矿井风流运动特征与风流能量变化四、矿井风流流态与流动阻力(通风阻力)五、矿井通风动力与动力设备类型、特性六、通风网络与风流流动规律七、采区通风八、掘进通风九、矿井风量调节(按需调节)十、矿井通风设计(通风方式、风量分配、阻力、设备选型)十一、矿井空气降温与加热(空气调节),矿井通风部分,1、矿井通风与空气调节的历史发展、课程设置2、矿井空气的成分、性质及变化规律3、矿井风流运动特征与风流
2、能量变化4、矿井风流流态与流动阻力(通风阻力)5、矿井通风动力与动力设备类型、特性6、通风网络与风流流动规律7、采区通风8、掘进通风9、矿井风量调节(按需调节)10、矿井通风设计(通风方式、风量分配、阻力、设备选型)11、矿井空气降温与加热(空气调节),矿井灾害防治理论与技术部分,1、矿井瓦斯防治2、矿井火灾防治3、矿井粉尘灾害4、矿井水防治,主要参考书目,1.黄元平矿井通风2.赵以蕙 矿井通风与空气调节3.张国枢通风安全学4.王德明 矿井通风与安全5.俞启香矿井瓦斯防治6.中国矿井通风工程图集 7.煤矿安全规程,学习方式,课堂讲授(40/72)实验(8/12),考察方式,1、实验报告2、平时
3、考察(考勤、作业)3、闭卷考试,自我介绍,姓名:潘奇志联系方式:专业:安全技术与工程、采矿工程,从这一刻开始,我们将一起学习和探讨有关矿井通风的各类知识。,绪论,一、国内安全生产方针安全第一、预防为主、综合治理二、矿井通风概念1.何为矿井通风2.通风任务、目的、手段三、矿井通风发展简史古代 不知通风1640 自然通风1650 回风线路设置火炉(热风压)1849 蒸汽离心式通风机1898 电力轴流式通风机现在 趋向通风自动化,早期的通风装置:人踩风箱鼓风,早期的通风装置:马踩轮子通风,早期的通风装置:马转圈通风,轴流式局部通风机,轴流式主要通风机,四、通风课程设置 是采矿工程、安全技术与工程专业
4、的主干专业课之一。前置课程为:采煤学(或采煤概论)、流体力学、热力学等 后续课程:矿井安全类课程,第一章 矿井空气成分,一、国内安全生产方针安全第一、预防为主、综合治理二、矿井通风概念1.何为矿井通风2.通风任务、目的、手段三、矿井通风发展简史古代 不知通风1640 自然通风1650 回风线路设置火炉(热风压)1849 蒸汽离心式通风机1898 电力轴流式通风机现在 趋向通风自动化,矿井通风目的: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。矿井通风系统:主要通风机、通风网络巷道和通风构筑物组成。矿井通风系统矿井的心脏与动脉,是保障矿井安全的最主
5、要技术手段之一。,第二章 矿井空气,主要为大家介绍矿井井下空气成分、有毒有害气体和气候条件。,2.1 矿内空气成分及其基本性质,地面空气主要成分,矿内空气,地面空气进入矿井以后,其成分和性质要发生一系列变化,如氧浓度降低,二氧化碳浓度增加;混入各种有毒、有害气体和矿尘;空气的状态参数(温度、湿度、压力等)发生改变等。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)。,有毒有害气体成分,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是氧、氮和二氧化碳。
6、在污浊空气中含有大量有毒有害气体:一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。,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。,人体需氧量与劳动强度的关系,人体缺氧症状与氧浓度的关系,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。,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,在井下通风不良的地点,如果不经
7、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,矿内采掘工作面的进风流中氧含量不得低于20%。,2.1.2 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出。,2.1.3 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,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
8、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。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。,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。,二氧化碳中毒症状与浓度的关系,矿内二氧化碳的主要来源,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。此外
9、,有的煤层和岩层中也能长期连续地放出二氧化碳,有的甚至能与煤岩粉一起突然大量喷出,给矿井带来极大的危害。规程规定:进风流中二氧化碳不超过0.5%;总回风流中,二氧化碳不超过1%。,2.1.4 一氧化碳(CO),CO是一种无色、无味、无臭的气体,相对密度为0.97,微溶于水,能与空气均匀地混合。CO能燃烧,浓度在1375%时有爆炸的危险;CO与人体血液中血红素的亲合力比氧大150300倍(血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞)。一旦CO进入人体后,首先就与血液中的血红素相结合,因而减少了血红素与氧结合的机会,使血红素失去输氧的功能,从而造成人体血液“窒息”。,HbCO指数,CO随空气吸
10、入后,通过肺泡进入血液循环,与血液中的血红蛋白(Hb)和血液外的其他某些含铁蛋白质(如肌红蛋白、二价铁的细胞素等)形成可逆性的结合。由于其与血红蛋白的亲和力要比氧与血红蛋白的亲和力大240倍,故把血液内氧合血红蛋白中的氧排挤出来,而形成碳氧血红蛋白(HbCO);又由于碳氧血红蛋白的离解比氧合血红蛋白(HbO2)的离解慢3600倍,故HbCO较之HbO2更为稳定。,毒理和临床表现,一氧化碳(CO)CO+Hb HbCO 亲和力 HbCO HbO2 300倍解离速度 HbCO HbO2 3600倍,毒理和临床表现,(1)CO所致组织缺氧及其程度取决于以下因素:HbCO饱和度:空气中 CO 浓度愈高,
11、肺泡气中 CO分压愈大,血液中 HbCO饱和度愈高。吸入空气中氧和CO分压:吸入高氧分压气体,可加速HbCO解离和CO排出。每分钟肺通气量:劳动量大、空气和血液中CO达到平衡的时间缩短。HbCO动脉血氧量对缺氧最敏感的中枢神经系统能量供应障碍,使大脑和基底神经节,尤其是苍白球和黑质发生变性、软化或坏死,出现中枢神经系统损害。,毒理和临床表现,(2)急性中毒临床表现主要为中枢神经、心血管以及血液系统方面症状,如剧烈头痛、头昏、恶心、呕吐;短暂昏厥、不同程度意识障碍或昏迷,皮肤粘膜呈樱桃红色。重者并发脑水肿、休克或严重心肌损害、呼吸衰竭。出现以锥体系或锥体外系症状精神意识障碍为主要表现的CO神经精
12、神后发症或迟发脑病。,CO中毒症状与浓度的关系,一氧化碳对人的生理作用,矿内CO的来源与允许浓度,空气中一氧化碳的主要来源有:井下爆破;矿井火灾;煤炭自然以及煤尘、瓦斯爆炸事故等。规程规定:矿内空气中CO浓度不得超过0.0024%。,2.1.5 二氧化硫(SO2),SO2是一种无色,有强烈硫磺味的气体,易溶于水,在风速较小时,易积聚于巷道的底部。对眼睛有强烈刺激作用。SO2与溶于水生成硫酸,对呼吸器官有腐蚀作用,使用喉咙和支气管发炎,呼吸麻痹,严重时引起肺病水肿,当空气中含二氧化硫为0.0005%时,嗅觉器官能闻到刺激味。0.002%时,有强烈的刺激,可引起头痛和喉痛。0.05%时,引起急性支
13、气管炎和肺水肿,短期间内即死亡。规程规定:空气中二氧化硫含量不得超过0.0005%。,2.1.6 二氧化氮(NO2),二氧化氮是一种褐红色的气体,有强烈的刺激气味,相对密度为1.59,易溶于水。二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸,对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用,严重时可引起肺水肿。二氧化氮中毒有潜伏期,有的在严重中毒时尚无明显感觉,还可坚持工作。但经过624小时后发作,中毒者指头出现黄色斑点,并出现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。,二氧化氮中毒症状与浓度的关系,二氧化氮的来源与允许浓度,矿内空气中二氧化氮的主要来源:井下爆破工作。规程规定氮氧化合物不得超过0.00025%
14、。,2.1.7 硫化氢(H2S),硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味,当空气中浓度达到0.0001%即可嗅到。硫化氢相对密度为1.19,易溶于水,在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化氢,可能积存于旧巷积水中。空气中硫化氢浓度为4.3%45.5%时有爆炸危险。硫化氢剧毒,有强烈的刺激作用。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主;浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。规程规定硫化氢的允许浓度为0.00066%。,2003年12月23日22时左右,重庆市开县高桥镇的川东北气矿16H井发生特大井喷事故,造成243人死亡。,2.1.8 氨气(NH3),氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体
15、,比重为0.596,易溶于水,空气浓度中达30%时有爆炸危险。氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用,可引起喉头水肿。矿内空气中氨气的主要来源:爆破工作,用水灭火等;部分岩层中也有氨气涌出。规程允许浓度为0.004%。,2.1.9 氢气(H2),氢气无色、无味、无毒,相对密度为0.07。氢气能自燃,其点燃温度比甲烷低100200,当空气中氢气浓度为4%74%时有爆炸危险。井下空气中氢气的主要来源:井下蓄电池充电时可放出氢气;有些中等变质的煤层中也有氢气涌出。规程规定允许浓度为0.5。,2.1.10 甲烷(CH4),为瓦斯的主要成分,甲烷无色、无味、无臭,相对密度为0.55。难溶于水,扩散性较空气高1
16、.6倍。无毒,但高浓度时可窒息。易燃烧,当浓度为(516)、遇到(650750)以上高温时易爆炸。井下空气中甲烷的主要来源:煤层、岩层。规程规定:采掘工作面进风流中不超过0.5,回风流中不超过1(0.8),矿井和一翼总回风流中不超过0.75(0.7)。,矿井常按井下瓦斯涌出情况划分瓦斯等级,以实现分级安全管理。,2.1.11 矿尘,井下采掘等生产过程中会产生煤与岩石粉尘,称为矿尘。矿尘(尤其是呼吸性粉尘)可造成尘肺病,可加速设备的磨损,可影响工人视野造成意外;另外,有些煤尘扬起后形成的煤尘雾可能爆炸。呼吸性粉尘:直径5m以下粉尘。,作业场所空气中的粉尘浓度标准,2.2 矿井气候,矿井气候是指矿
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