【正文】 污風(fēng)風(fēng)流，簡稱污風(fēng)或乏風(fēng)，如采掘工作面回風(fēng)巷、礦井回風(fēng)大巷、回風(fēng)井筒等處。由于受井下各種自然因素和人為生產(chǎn)因素的影響，與地面空氣相比，礦井空氣將發(fā)生一系列變化。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，盡管隨時間、地點和海拔高度有所變化，但變化不大。本章重點闡述礦井空氣的主要成分，井下常見的有害氣體，空氣成分和有害氣體的安全標(biāo)準(zhǔn)及測定方法，礦井的氣候條件，風(fēng)速、風(fēng)量測定等主要內(nèi)容，為進一步學(xué)習(xí)礦井通風(fēng)理論奠定基礎(chǔ)。第一章 礦井空氣 礦井通風(fēng)的主要任務(wù)就是把地面新鮮空氣源源不斷地送入井下，供給人員呼吸，排除各種有害氣體和礦塵，創(chuàng)造一個良好的礦內(nèi)氣候條件，從而保障井下人員的身體健康和安全生產(chǎn)。所以，礦井空氣的質(zhì)量和數(shù)量是反映礦井通風(fēng)效果的主要指標(biāo)。第一節(jié) 礦井空氣成分地面空氣又稱為大氣，是由多種氣體組成的混合氣體。一般將不含水蒸氣的空氣稱為干空氣，它的組成成分和體積百分比分別為氧氣（%）、氮氣(79%)和二氧化碳(%).地面空氣從井筒進入井下就成了礦井空氣。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。盡管礦井中的空氣成分有了一定的變化，但主要成分仍同地面一樣，由氧氣、氮氣和二氧化碳等組成。氧氣是很活躍的化學(xué)元素，易使多種元素氧化，能助燃。人類之所以能夠在地球上生存，是因為人體內(nèi)不斷汲取食物和吸入氧氣，通過氧化作用，進行細(xì)胞的新陳代謝作用而維持的。一般情況下，~；在工作時為1~3 L/min。人體缺氧癥狀與空氣中氧氣濃度的關(guān)系如表11所示。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，不會對人體造成太大影響。（二） 氮氣（N2）氮氣是無色、無味、無臭的惰性氣體，微溶于水，不助燃，無毒，不能供人呼吸。在井下廢棄舊巷或封閉的采空區(qū)中，有可能積存氮氣。礦井中的氮氣主要來源于：井下爆破；有機物的腐爛；天然生成的氮氣從煤巖中涌出等。新鮮空氣中含有的微量二氧化碳對人是無害的，但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，常常要在氧氣中加入5%的二氧化碳，以促使患者加強呼吸?？諝庵卸趸紳舛葘θ梭w的危害程度如表12所示。礦井中二氧化碳的主要來源有：煤和有機物的氧化；人員呼吸；井下爆破；井下火災(zāi)；瓦斯、煤塵爆炸等。如我國某礦，曾在1975年6月發(fā)生過一起二氧化碳和巖石突出事故，突出二氧化碳11000m3。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健康和安全生產(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。礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷風(fēng)流中，%時，必須立即查明原因，進行處理。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。分析儀器多用氣相色譜儀，它是一種通用型氣體分析儀器，可完成多種氣體的定性和定量分析。一般用于井下火區(qū)成分檢測或需精確測定空氣成分的場合。盡管它的測定精度不如取樣分析法高，但基本能滿足礦井的一般要求，是目前普遍采用的測定方法。其中AY—1B型是普遍使用的氧氣檢測儀，用來檢測采煤工作面、回風(fēng)巷、采空區(qū)、瓦斯抽放管路及瓦斯、煤塵爆炸或火災(zāi)等事故災(zāi)區(qū)中的氧氣濃度。AY—1B型氧氣檢測儀采用的是電化學(xué)“隔膜式伽伐尼電池”原理。當(dāng)氧氣透過隔膜在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時，在兩個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現(xiàn)對氧氣濃度的測定。（a）（b）圖11 AY—1B型氧氣檢測儀（a）隔膜式伽伐尼電池結(jié)構(gòu)示意圖 （b）AY—1B型氧氣檢測儀的外部結(jié)構(gòu)圖1—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—氧氣擴散孔；5—提手；6—密封蓋；7—開關(guān)（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基本相同（詳見本章第二節(jié)）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。第二節(jié) 礦井空氣中的有害氣體及其檢測礦井空氣中常見的有害氣體除了前節(jié)提到的二氧化碳和氮氣以外，主要還有一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氨氣（NH3）、氫氣（H2）、甲烷（CH4）等。一、礦井空氣中的有害氣體及其基本性質(zhì)（一）一氧化碳（CO）一氧化碳是無色、無味、無臭的氣體，微溶于水，能燃燒，當(dāng)體積濃度達(dá)到13%~75%時遇火源有爆炸性。人體血液中的血紅素與一氧化碳的親和力比它與氧氣的親和力大250~300倍，因此，當(dāng)人體吸入含有一氧化碳的空氣時，一氧化碳首先與血紅素相結(jié)合，阻礙了氧氣的正常結(jié)合，從而造成人體血液缺氧引起窒息和中毒。與中毒濃度和中毒時間的關(guān)系如表13所示。30min內(nèi)即可死亡一氧化碳中毒除上述癥狀外，最顯著的特征是中毒者粘膜和皮膚呈櫻桃紅色。據(jù)統(tǒng)計，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。硫化氫有劇毒。%時可嗅到臭味，但當(dāng)濃度較高時（~%），因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，臭味“減弱”或“消失”，反而嗅不到。表14 硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系硫化氫濃度（體積）/%主 要 癥 狀有強烈臭雞蛋味流唾液和清鼻涕、瞳孔放大、呼吸困難~1h嚴(yán)重中毒，失去知覺、抽筋、瞳孔變大，甚至死亡短時間內(nèi)死亡礦井中硫化氫的主要來源有：坑木等有機物腐爛；含硫礦物的水化；從老空區(qū)和舊巷積水中放出。有些礦區(qū)的煤層中也有硫化氫涌出。它易溶于水，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。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”。二氧化硫的中毒程度與濃度的關(guān)系如表15所示。（四）二氧化氮（NO2）二氧化氮是一種紅褐色氣體，有強烈的刺激性氣味，易溶于水。它遇水后生成硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強烈的刺激及腐蝕作用，嚴(yán)重時可引起肺水腫。中毒初期僅是眼睛和喉嚨有輕微的刺激癥狀，常不被注意，有的在嚴(yán)重中毒時尚無明顯感覺，還可堅持工作，但經(jīng)過6h甚至更長時間后才出現(xiàn)中毒征兆。二氧化氮的中毒程度與濃度的關(guān)系如表16所示。炸藥爆破時會產(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。因此在爆破工作中，一定要加強通風(fēng)，防止炮煙熏人事故。當(dāng)空氣中的氨氣濃度達(dá)到30%時遇火有爆炸性。它對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫，嚴(yán)重時失去知覺，以致死亡。（六）氫氣（H2）氫氣無色、無味、無毒，是井下最輕的有害氣體。井下氫氣的主要來源是蓄電池充電。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（CH4），又稱沼氣。在煤礦生產(chǎn)中，通常把以甲烷為主的這些有毒有害氣體總稱為瓦斯。表17 礦井空氣中有害氣體最高允許濃度有害氣體名稱符號最高允許濃度（%）一氧化碳CO氧化氮（換算成二氧化氮）NO2二氧化硫SO2硫化氫H2S氨NH3此外，《規(guī)程》還規(guī)定：%。通過上述有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)可以看出，最高允許濃度的制定都留有較大的安全系數(shù)，只要在礦井生產(chǎn)中嚴(yán)格遵守《規(guī)程》規(guī)定，不違章作業(yè)，人身安全是完全有保障的。在人工檢測方法中，除了取樣分析法之外，目前使用最廣泛的還是快速測定法。其構(gòu)造原理及使用方法將在《煤礦安全》教材中介紹。它是根據(jù)待測氣體同檢測管中的指示粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后指示粉的變色長度來確定待測氣體濃度的。圖12 比長式CO檢測管結(jié)構(gòu)示意圖1—堵塞物；2—活性炭；3—硅膠；4—消除劑；5—玻璃粉；6—指示粉如圖12所示，比長式CO檢測管是一支￠4～6mm，長150mm的玻璃管，以活性硅膠為載體，吸附化學(xué)試劑碘酸鉀和發(fā)煙硫酸充填于管中，當(dāng)CO氣體通過時，與指示粉起反應(yīng)，在玻璃管壁上形成一個棕色環(huán)，棕色環(huán)隨著氣體通過向前移動，移動的長度與氣樣中所含CO濃度成正比。其他有害氣體的比長式檢測管結(jié)構(gòu)及工作原理與CO基本相同，只是檢測管內(nèi)裝的指示粉各不相同，顏色變化各有差異。表18 我國煤礦用比長式氣體檢測管主要性能表檢測管名 稱型號測量范圍(體積比%)最 小分辨率最小檢測濃度顏色變化COⅠⅡⅢ(5~50)106(10~500)106(100~5000)106510620106200106510610106100106白→棕褐色CO2ⅠⅡ%~%1%~15%%1%%%藍(lán)色→白色H2S1(3~100) 10651063106白→棕色SO21(~100) 1065106106紫→土黃色NO21(1~50) 1061061106白→黃綠色NH31(20~200) 1062010620106桔黃→藍(lán)灰色O21%~21%1%%白→茶色H21%~%%%白→淡紅與比長式檢測管配套使用的還有圓筒形壓入式手動采樣器。圖13 圓筒形壓入式手動采樣器結(jié)構(gòu)示意圖1—氣嘴；2—接頭膠管；3—閥門把；4—變換閥；5—墊圈；6—活塞筒；7—拉桿；8—手柄采樣器由變換閥和活塞筒等部分組成。當(dāng)閥門把手3處于垂直位置時，活塞筒與接頭膠管2相通；當(dāng)閥門把手順時針方向旋轉(zhuǎn)水平位置時，活塞筒與氣嘴1相通；閥們把手處于45176。在活塞拉桿7上刻有標(biāo)尺，可以表示出手柄拉動到某一位置時吸入活塞筒的氣樣體積（ml）。位置；將檢測管兩端用小砂輪片打開，按檢測管上的箭頭指向插入膠管接頭；將把手扳至垂直位置，按檢測管上規(guī)定的送氣時間（一般100s）把氣樣以均勻的速度送入檢測管，然后，拔出檢測管讀數(shù)。測得的濃度值除以送氣次數(shù)，即為被測對象的實際濃度。四、防止有害氣體危害的措施加強通風(fēng)。加強對有害氣體的檢查。瓦斯抽放。放炮噴霧或使用水炮泥。加強對通風(fēng)不良處和井下盲巷的管理。井下人員必須隨身佩帶自救器。對缺