Состав и физические свойства рудничного газа

 

Институт __________________________________________________________________

Направление подготовки (специальность) ____________________________________

Кафедра __________________________________________________________________

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине ________________________________________________________________

(Название дисциплины)

 

на тему ______________________________________________________________________

(Название темы)

 

 

 

Выполнил студент гр.____________  _________  _______________

(Номер группы)     (Подпись)   (Ф.И.О.)

 

Дата сдачи реферата преподавателю _____ _____________ 20__г.

 

 

 

 

Проверил __________________________  _________________________

(Степень, звание, должность)             (Ф.И.О.)

 

Дата проверки _____ __________ 20__г.

 

Подпись ___________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 20___ г.

Содержание

    Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1. Состав и физические свойства рудничного воздуха. . . . . . . . . . .  . . . . . 4 
2. Методы и оборудования контроля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
3. ПДК состава рудничной атмосферы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

За последние годы горнодобывающая промышленность во всех странах мира подверглась коренной реконструкции на базе широкого технического перевооружения ее в направлении комплексной механизации и автоматизации всех производственных процессов, внедрения современной вычислительной техники.

Одновременно с увеличением размеров шахтных полей увеличивается глубина современных шахт, их газообильность, температура горных пород и интенсивность пылеобразования. В связи с этим проветривание шахт и кондиционирование воздуха в подземных выработках усложняется, и значение рудничной вентиляции возрастает.

Основной задачей вентиляции является поддержание параметров рудничного воздуха в заданных пределах. Кроме того, в рудничном воздухе может содержаться минеральная породная пыль, которая:

а) сокращает содержание кислорода;

б) может вызвать отравление при больших концентрациях;

в) может быть взрыв при больших количествах примесей в воздухе.

Жизнь, здоровье и производительность труда работников, занятых в производственных процессах, в значительной степени зависят от атмосферных условий в выработках рудников и шахт, т.е. от состояния их проветривания. Поэтому вентиляция занимает, и будет занимать весьма ответственное место для обеспечения всех производственных процессов в шахтах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Состав и физические свойства рудничного воздуха

 

Рудничная атмосфера — смесь газов, паров и пыли, заполняющая горные выработки. Поступающий в выработки атмосферный воздух видоизменяется: уменьшается количество кислорода, увеличивается содержание углекислоты, присоединяются различные ядовитые газы, пары, взрывчатые газы (метан), пыль от разрушения пород; изменяются температура, влажность, давление.

Рудничная вентиляция — отрасль горного дела, охватывающая научные основы и технические средства по обеспечению обмена воздушной среды в подземных горных выработках с атмосферным воздухом. При перемещении атмосферного воздуха по подземным выработкам изменяется его физическое состояние (давление, температура, влажность, плотность), химический состав, происходит загрязнение его механическими примесями.

Изменение состава атмосферного воздуха происходит из-за уменьшения содержания кислорода и увеличения содержания азота, углекислого газа, метана и ядовитых газов, образующихся при взрывных работах, в результате окисления пород и материалов в выработках, дыхания людей и пр. В воздух поступает минеральная пыль, образующаяся при бурении шпуров, погрузке породы, взрывных работах.

Основная задача проветривания — это поддержание параметров рудничного воздуха в заданных пределах.

Рудничный воздух — это смесь газов и паров заполняющих горные выработки. Рудничный воздух, поступающий к рабочим местам в шахте, пока он еще не загрязнен различными примесями, и мало отличается по составу от атмосферного воздуха, называется свежим (свежая струя на схемах проветривания обозначается красным цветом). Рудничный воздух, удаляемый из рабочих мест и имеющий большую по сравнению с атмосферным воздухом загрязненность, называют – испорченным или отработанным (исходящая струя на схемах проветривания обозначается синим цветом).

Рудничный воздух, в котором находятся или могут находиться люди, должен содержать не менее 20% кислорода по объему и не более 0,5% углекислого газа.

Газы, которые могут находиться в выработке, обладают следующими свойствами.

Окись углерода (СО) — газ без цвета, запаха и вкуса.  
Содержание 0,3—0,4% СО по объему смертельно опасно для жизни человека. В 300 раз интенсивнее усваивается гемоглобином крови, чем кислород, из-за чего и ядовит.

Углекислый газ (СО2) — без цвета, с кислым вкусом и запахом. Относительная плотность – 1,52. Относительная молекулярная масса углекислого газа – 44, плотность его при нормальных условиях 1,96 кг/м3. Растворимость в воде при 0°С составляет 179,7% по объему. 
Вследствие высокой относительной плотности углекислый газ скапливается при плохом проветривании у почвы выработок и особенно в нисходящих выработках. В небольших количествах (0,1–0,2%) он стимулирует дыхание, но, являясь слабо ядовитым, при содержании в воздухе в количестве 5–10% раздражает слизистые оболочки глаз, рта и носа. При содержании 3% учащается дыхание и наступает одышка, при 6–8% появляется сердцебиение и потеря работоспособности, при 10% наступает обморочное состояние, при 15–20% человеку угрожает смерть. Предельная допустимая концентрация углекислого газа в воздухе горных выработок согласно требованиям правил безопасности должна быть не более 0,5% – у рабочих мест и в исходящей струе участка и не более 0,75% – в исходящей струе крыла, горизонта или всей шахты.

В атмосферу выработок углекислый газ поступает вследствие взрывных работ, выделений из горных пород, гниения органических веществ, работы двигателей внутреннего сгорания, а также выделения из шахтных вод.

Сернистый газ (SO2) — без цвета, с характерным резким запахом горящей серы и сладковатым вкусом. Запах SO2 ощущается при концентрации 0,0005%. Химически очень активен. При содержании 0,002% разъедает слизистые оболочки. Ядовит, опасен для жизни при содержании 0,05%.

При отравлении SO2 нельзя делать искусственное дыхание, так как это может привести к отеку легких.

Сероводород (Н2 S) — бесцветный газ с запахом тухлых яиц, весьма ядовит и взрывоопасен. Ощущается запах при содержании 0,0001–0,0002%, сильно разъедает слизистые оболочки глаза и горла. Основные признаки отравления Н2 S — насморк, кашель, металлический вкус во рту, жжение и боль в глазах, слезотечение, тошнота, головная боль.

Пострадавшего выносят на свежий воздух, кладут на спину на сухое место или доски, укрывают теплой одеждой и, если он без сознания, делают искусственное дыхание.

Окислы азота( NO, NO2). Окись азота (NO) бесцветный газ. Окись азота NO с кислородом переходит в двуокись азота NO2.

Азот — газ без цвета, вкуса и запаха. Относительная плотность его - 0,97, плотность при нормальных условиях 1,25 кг/м. куб. Азот химически инертен, однако при очень высоких температурах, возникающих, например, во время взрывных работ и электродуговой сварки, способен окисляться, образуя очень ядовитые газы.

Увеличение содержания азота в воздухе оказывает влияние на человека вследствие уменьшения при этом содержания кислорода. 
В рудничный воздух азот поступает в основном за счет взрывных работ, гниения органических веществ и иногда выделения из горных пород. Содержание азота в атмосфере горных выработок не нормируется.

Двуокись азота является наряду с наиболее устойчивым в воздухе окислом азота. Весьма ядовита, как и другие окислы азота. Относительная плотность двуокиси азота – 1,59, плотность двуокиси азота при нормальных условиях 2,05 кг/м. куб. Двуокись азота имеет бурый цвет и характерный резкий запах. Двуокись азота вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз, а в тяжелых случаях – отек легких. Симптомами отравления двуокисью азота являются кашель, головная боль, рвота, синюшность, повышение температуры тела и расстройство сердечной деятельности.

При оказании первой помощи пострадавшему его необходимо, прежде всего, вывести на свежую струю воздуха и обеспечить ему покой.

Метан СН4 — без цвета, запала и вкуса, не ядовит, горюч. Взрывоопасен. Наибольшая сила взрыва при концентрации 9,5%. Взрывчатые свойства имеет атмосфера с концентрацией СН4 – 14%. 
Рудничный воздух в процессе производства работ насыщен пылью. Все источники пылеобразования делят на первичные и вторичные. К первичным относятся источники пылеобразования при разрушении полезного ископаемого или пород (буровзрывные работы, уборка, транспортировка пород и др.). К вторичным относятся источники пылеобразования, при которых поднимается в воздух ранее осевшая пыль.

Пыль разделяется на металлическую (железная, медная, цинковая и др.), минеральную (кварцевая, угольная, известковая, графитная, аргиллитовая, сланцевая и др.) и смешанную.

По крупности частиц (мкм) пыль делится на: микроскопическую – 0,3–0,4; субмикроскопическую – менее 0,3; ультрамикронную (ультратонкие) –0,01–0,3.

Наиболее вредна для здоровья минеральная пыль, содержащая двуокись углерода с диаметром частиц менее 5–10 мк, и более вредна при диаметре частиц менее 1–2 мк.

Водород (Н) — газ без цвета, вкуса и запаха, самый легкий из всех газов. Относительная плотность водорода – 0,0696, плотность его при нормальных условиях 0,09 кг/м. куб. Водород в воде растворяется слабо. Горит и взрывается водород при содержании в воздухе от 4 до 72%. Взрывается водород мгновенно без индукционного периода. Встречается водород на калийных и угольных месторождениях как примесь к метану и углеводородам, выделяется при зарядке аккумуляторов.

 

2. Методы и оборудование контроля

При проведении и эксплуатации выработок в строящихся и действующих  шахтах,  контролируются содержание в их атмосфере кислорода, углекислого газа, вредных веществ, в том числе пыли, а также скорость воздуха, его температура и влажность, которые не должны превышать предельно допустимых концентраций и норм.

Применяются два метода контроля состава воздуха – химико-аналитический и экспресс-метод.

Химико-аналитический метод основан на отборе проб воздуха и последующем их анализе в химической лаборатории.

Экспресс-метод позволяет быстро определять содержание газов в воздухе непосредственно во время измерения с помощью переносных приборов. Отбор проб воздуха производится в резиновые мешки или камеры путем заполнения их воздухом с помощью ручного насоса.

В экспресс-методе применяются два типа газоанализаторов - химические газоопределители и интерференционные. Действие первых основано на непосредственной реакции взаимодействия между определяемым газом и специальным индикаторным веществом, которое меняет при этом свою окраску.

Относительная влажность воздуха контролируется с помощью гигрометров, гигрографов и психрометров. Нормы на допустимую относительную влажность воздуха в горных выработках в Правилах безопасности не содержатся, однако этот параметр воздуха горных выработок учитывается и влияет на величину максимально допускаемой температуры. Измерение температуры производят спиртовыми или ртутными термометрами, а также термографами – приборами для измерения температуры с записью ее значений на ленте в виде графической зависимости от времени.

В современных условиях производства добычи полезных ископаемых, в профилактической работе и для предупреждения различных аварийных ситуаций на угледобывающих предприятиях, а также для выполнения комплекса аналитических исследований при выполнении работ, связанных с ликвидацией аварийных работ созданы контрольно-испытательные лаборатории военизированных горноспасательных частей.

Для этого используются различные аппараты и оборудование, позволяющие производить анализ состава рудничной атмосферы, качества осланцевания угольной пыли, определять запыленность рудничного воздуха и т.д. Так же очень важен постоянный контроль состояния рудничной атмосферы на шахтах, при возникновении аварийных ситуаций. Для этого организуется аварийная лаборатория, основной обязанностью которой является: организация своевременного анализа проб шахтного воздуха и представление руководителям аварийно-спасательных работ сведений о результатах этих анализов. Для этого существует аппаратура контроля параметров шахтного воздуха, предназначенная для определения газового состава, температуры, влажности, скорости воздуха в горных выработках шахт.