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1、矿山通风与安全，发表：广鹏，第一章矿山空气，第一节矿山空气的主要成分第二节矿山空气中的主要有害气体第三节矿山气候条件，第二章矿山通风，第一节通风压力和阻力第二节矿山通风系统第三节矿区通风第四节掘进通风第五节矿山风量测量，第三章矿尘， 第一节矿尘的发生及其危害第二节尘肺病及其防治第三节矿山综合防尘、第四章矿山的灭火、第一节矿山火灾的发生第二节矿山的防火第三节矿山的灭火、第五章矿山的预防和水、第一节地面的预防和水第二节井下的预防和水第三节矿山的透水事故的处理、 第六章矿山救护第一节矿山救护队第二节矿山工人第三节抢救，第一章利用矿山空气，利用机械或自然通风动力，将地面空气引入井下，在井巷定向和定量流

2、动，最后排出矿山的全过程称为矿山通风。 目的、主要任务1、为作业人员及无卡车设备提供充足的氧气。 2 .稀释有毒有害气体和粉尘，排放到地表。 3、调节井下气候条件，创造舒适的工作环境。 第1节坑道空气成分定义：地上空空气进入坑道后，称为坑道空气。 地面空气的构成地面空气是由干燥的空气和水蒸气组成的混合气体，也被称为湿空气。 干燥空气是指完全不含水蒸气的空气，是由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他微量气体组成的混合气体。 干燥空气的构成成分比较稳定，其主要成分如下。 湿空气中含有水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。 气体成分以体积计，氮气中有氧气(O2) 20.96 23.32惰

3、性气体氦、氮气(N2) 79.0 76.71氖、氩、氪、二氧化碳(CO2) 0.04 0.06氙等，是矿井空气的主要成分。 污染空气：风通过地点后，污染度高的回气巷道内的空气。 1氧(O2)氧是维持人体正常生理机能所需的气体，人体维持正常生命过程所需的氧量取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。 人体耗氧量与劳动强度的关系劳动强度呼吸空气量(L/min )耗氧量(L/min )为6-15 0.20.4轻劳动20-25 0.6-1.0中等劳动30-40 1.2-2.6重劳动40缺氧的一般症状：头晕、头疼、耳鸣、目眩、四肢或者恶心、呕吐、心慌、气喘、呼吸急促、心跳加快变得无力。 矿井空气中氧浓度下降

4、的主要原因是：人的呼吸煤岩和其他有机物的缓慢氧化，以及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。 二氧化碳(CO2)二氧化碳不助燃，也不能让人呼吸，有酸味。 二氧化碳比空气重(其比重为1.52 )，在风速小的巷道底板附近的浓度大、风速大的巷道中，一般能够与空气均匀混合。 矿井空气中二氧化碳的主要来源是有机物的氧化人呼吸碳酸性岩石的分解； 炸药爆破等。 3氮气(N2)氮气是惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，其本身无毒，既不助燃也不呼吸。 但是，如果空气中的氮含量上升，氧含量相对降低，也有可能招致人的窒息性损伤。 氮气是惰性的，可用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。 矿井空气中氮气的主要

5、来源是井下爆破和生物腐烂、灭火人为注氮。三、矿井空气主要成分的质量(浓度)标准采掘工作面的供风流中的氧浓度必须在20以上，二氧化碳浓度不得超过0.5在总回风流中不得超过0.75采掘工作面风流中的二氧化碳浓度达到1.5或采矿区，如果采掘工作面回风流中的二氧化碳浓度超过1.5 第二节矿井空气中的有害气体、空气中常见的有害气体： CO、NO2、SO2、NH3、H2。 一、基本性质，一氧化碳(CO )一氧化碳是无色、无味、无臭的气体。 相对密度为0.97，可微溶于水，与空气均匀混合。 一氧化碳燃烧，空气中的一氧化碳浓度在1375的范围内的话有爆炸的危险。 主要危害：血红素是将氧输送到人体血液中排出二氧

6、化碳的细胞。 一氧化碳与人体血液中血红素的亲和性比氧大250300倍。 一旦一氧化碳进入人体，首先与血液中的血红素结合，减少血红素和氧气结合的机会，失去给血红素供氧的机能，使人体的血液“窒息”。 0 .08%，40分钟引起头疼眩晕和恶心，0.32%，510分钟引起头疼、眩晕，30分钟引起昏迷死亡。 主要来源：爆破矿山火灾坑木自点火和无卡车刀具尾气等。 硫化氢(H2S )硫化氢无色、甜、有强烈的臭鸡蛋味，空气中浓度达到0.0001可闻，但浓度高则因嗅觉神经中毒而麻痹，反而闻不到。 硫化氢的相对密度为1.19，易溶于水，常温、常压下1体积的水能够溶解2.5体积的硫化氢，因此有可能滞留在旧通道的积水

7、中。 硫化氢能够燃烧，空气中的硫化氢浓度为4.345.5，有爆炸的危险。 主要危害：硫化氢剧毒，能阻碍具有强刺激作用的生物的氧化过程，使人体缺氧。 空气中硫化氢浓度低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度高时可引起人体迅速昏迷和死亡。 0.0050.01%，12小时后出现眼和呼吸道刺激。 主要来源：有机物腐烂的含硫矿物水解； 矿物的氧化和燃烧从旧的空地和旧的胡同的积水中放出。 二氧化氮(NO2 )二氧化氮为褐色红色气体，有较强刺激性气味，相对密度为1.59，易溶于水。 主要危害：二氧化氮溶于水生成腐蚀性强的硝酸，对眼、呼吸道粘膜和肺部有强烈刺激和腐蚀作用，二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者手指出现黄色斑点。

8、 0.01%出现严重中毒。 主要来源：井下爆破工作。 4 .二氧化硫(SO2)二氧化硫无色，有强烈的硫磺臭味和酸味，可闻到空气中浓度达到0.0005。 其相对密度为2.22，容易溶于水。 主要危害：遇水生成硫酸，对眼睛和呼吸器粘膜有较强的刺激作用，引起喉炎和肺水肿。 浓度达到0.002时，眼睛和呼吸器感觉到强烈刺激的浓度达到0.05时，在短时间内有致命的危险。 主要来源：含硫矿物氧化和自燃含硫矿物中爆破的含硫矿床涌出。 5 .氨气(NH3)无色具有强烈臭味的气体，相对密度为0.596，容易溶于水。 空气浓度达到30的话有爆炸的危险。 主要危害：氨气对皮肤和呼吸道黏膜有刺激作用，引起喉水肿。 主

9、要来源：爆破作业、凝胶注入、水灭火等部分岩层也充满了氨气。 6、氢(H2)无色、无味、无毒，相对密度为0.07。 氢气可以自燃，其着火温度比甲烷低100200，主要危害：空气中氢气浓度为474时有爆炸危险。 主要来源：井下蓄电池充电时可释放氢气。二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准由于矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命安全危害极大，规程对常见有害气体的安全标准明确规定了矿井空气中有害气体的最高允许浓度有害气体名称符号最高允许浓度/%一氧化碳CO 0.0024氧化氮(换算成二氧化氮) NO2 0.00025二氧化硫SO2 0.0005硫化氢H2S 0.00066氨NH3 0.004，第三节矿

10、井气候：矿井空气温度、湿度和流速三个残奥仪表的综合利用这三个残奥仪表也被称为矿山气候条件的三个要素。 一、矿山气候对人体热平衡的影响新陈代谢是人类生命活动的基本过程之一。 人体的散热主要通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发三种基本形式来进行。 对流放热依赖于周围空气的温度和流速的辐射散热主要依赖于周围温度的蒸发散热依赖于周围空气的相对湿度和流速。 人体热平衡关系式： qm-qw=qd qz qf qch qm人体新陈代谢中的热量依赖于人体活动量。 qW人体为了工作而消耗的热量、qm-qw人体排出的多才多艺的热量qd人体对翅片热量比人体表面温度低，为负，如果不是正，则qz汗蒸发或吸入水蒸

11、气而带出的热量qf人体和周围的物体表面的辐射散热量可以是正也可以是负的qch人体是体外的能量当外界环境影响人体热平衡时，人体温度上升qch0，人体温度下降，qch0、矿井气候条件三个因素是影响人体热平衡的主要因素。 空气温度：对人体对流放热起主要作用。 相对湿度：影响人体蒸发散热的效果。 风速：影响人体对流放热和蒸发放热的效果。 对流换热强度随风速增加。 同时湿交换效果也随着风速的增大而增强。 有风的天气，冷衣服早干。 二、测量矿井气候条件的指标1 .干球温度干球温度是评价我国当前矿井气候条件的指标之一。 特点：在一定程度上直接反映了矿山气候条件的好坏。 指标比较简单，使用方便。 但该指标仅反

12、映气温对矿井气候条件的影响，而不反映气候条件对人体热平衡的综合作用。 2、湿球温度湿球温度能反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干球温度合理。 但是，该指标并未反映风速对人体热平衡的影响。 3、等效温度等效温度定义为湿空气焓和比热之比。 这是根据能量评价矿山气候条件的指标。 4 .共鸣温度共鸣温度(也称为有效温度)是1923年美国暖气工程师协会提出的。 该指标是根据被实验者对环境的感觉得到的共鸣温度补正算法图。 5 .卡特尔卡特尔是1916年由英国的l .希尔等人提倡的。 卡塔尔度是用卡塔尔修正法测定的。 卡塔尔度分为干卡塔尔度、湿卡塔尔度干卡塔尔度，虽然反映了气温和风速对气候条件的影

13、响，但没有反映空气湿度的影响。 为了测定温度、湿度和风速三者的综合作用效果，K d=41.868F/t W/m2湿卡他醇(Kw ) :卡他醇包裹湿纱布时测得的卡他醇度，实际测定和校正方法与干卡他醇度完全相同。 三、矿山气候条件安全标准评价我国当前矿山气候条件的指标是干球温度。 根据1982年国务院公布的矿山安全条例第53条，矿山空气的最高允许干球温度为28度。 第二章矿山通风、第一节通风压力与阻力1、自然风压及其形成与订正1、自然通风因自然要素而形成的通风被称作自然通风。 冬季：空气柱0-1-2低于5-4-3的平均温度，由于平均空气密度大，两空气柱作用于2-3水平面的重力变得不均匀。 使空气源

14、依次从井口1流入，并从井口5流出。 夏：相反。自然风压：作用于最低水平两侧的空气柱的重力差、2、自然风压的修正算法由自然风压定义，上图所示的系统的自然风压HN，为了简化修正算法，一般修正测定0-1-2和5-4-3井巷中的空气密度的平均值m1和m2，分别为上式的1和2 3 )一般选择最下点作为基准面。 二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影响因素HN=f (Z)=f (T，p，r，)、Z 1、矿井某回路中两侧气柱的温差是影响HN的主要因素。 2 .由于空气成分和湿度影响空气的密度，对自然风压也有一定的影响，但影响小。 3、井深。 HN与矿井和电路的最高和最低点之间的台阶z成正比。 4 .主

15、要通风机的工作对自然风压的大小和方向也有一定的影响。 三、自然风压的控制与利用一、新建修订矿山在选择开拓方案、制定通风系统时，应充分考虑地形及当地气候特征。 2、应根据自然风压的变化规律，及时调整主通风机工况点，以满足矿山通风需求，节约用电。 3 .在建井时期，要注意地产地适宜，在时间上利用自然风压通风。 例如，可以在表土施工阶段利用自然通风。 有时主副井和通风孔贯通后，可以利用自然通风。 有条件的话，也可以用钻头来构成电路。 4 .利用自然风压制作紧急时刻的通风。 如果主要通风孔导致损坏，可以在自然风压下通风。 5、多井口通风山区，特别是高瓦斯矿山，必须掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压

16、作用而导致某些巷道无风或反向发生事故。 图为四川某矿在自然风压下反风流的示意图。 ABBCEFA系统的自然风压与DBBCED系统的自然风压的主要通风器作用方向相反。 相当于在平坦端口a和进气立井口d分别各安装1台吸引风扇(向外)。AB风流停滞，对于电路ABDEFA和ABBCEFA可以分别列举压力平衡方程式：式中： HS风机静压，Pa； Q DBBC风路风量、m3/S； RD、RC分别为DB和BBC分支风阻、NS2/m8。 2式除法：这就是AB段风流停滞条件式。 上式为时，AB段风流反向。 因此，防止AB风路风流逆向的措施有： (1)增大rd；(2)增大hs；(3)在a点安装风扇，向小巷吹风。 四、摩擦阻力风流沿井道流动时，流体层间摩擦和流体与井道壁面摩擦产生的阻力称为摩擦阻力(也称为边缘阻力)。 如从流体力学可知，无论层流还是湍流，由风流压能量损失反映的摩擦阻力都可以通过实验求出Pa无量纲系数，即摩擦阻力系数。 d圆形管道直径、非圆形管道等效直径、1尼古拉斯实验的实际流体在流动过程中，沿能量损失的另一方面(内因)依赖于粘性力与惯性力之比，用雷诺数Re测定，而另一方面(外因)是固体壁面的流体流动的阻碍作用其中壁面粗糙度的影响以值反映。 在19321933年间，尼古拉斯将筛分后的粒径的磨粒均匀地粘贴在管壁上。 磨粒的直径是管壁突起的高度，称为绝对粗糙度，绝对粗糙度