ТОП 10:

Раздел I. АТМОСФЕРА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ



 

Атмосферный воздух

Атмосферный воздух – это оболочка из смеси газов и паров, окружающая Землю. До высоты около 20 км над уровнем моря он практически постоянен и состоит (%): О2 – 20,95; N2 – 78,08; СО2 – 0,03; аргон – 0,93; гелий, неон, криптон, ксенон, озон и др. - 0,01.

Кислород – газ без цвета, запаха и вкуса, его относительная плотность - 1,11. В состоянии покоя человек потребляет 350 см3/мин кислорода. При 17% О2 наблюдается одышка, при 12% - обморочное состояние, 9% - смертельно опасная концентрация. Для человека имеет значение не процентное содержание О2, а его количество в единице объема воздуха, которое, в свою очередь, определяется его парциальным давлением.

Парциальное давление кислорода снижается при снижении давления и уменьшении концентрации.

Причины снижения концентрации: окислительные процессы, ведение взрывных и сварочных работ, пожары, взрывы, вытеснение выделяющимися газами.

Согласно ГОСТ содержание О2 в воздухе рабочей зоны должно быть не менее 20%.

Углекислый газ – без цвета, запаха, имеет слабокислый вкус. Его относительная плотность – 1,52. При 6% СО2 появляется одышка, при 10% - обморочное состояние, 20 – 25% - смертельно опасная концентрация.

Источники увеличения содержания СО2 в воздухе: окисление древесины и угля, выделение в чистом виде из горных пород, взрывные работы, пожары, дыхание людей.

Допустимое содержание СО2 в воздухе рабочей зоны – 0,5%, на исходящей из шахты – 0,75%, при работах по завалу – 1,0%.

Азот – инертный газ, без цвета, запаха и вкуса, с относительной плотностью 0,97. Может выделяться из угля и пород (азотоносность угольных пластов до 2 м3/т). Его содержание в воздухе не регламентировано.

 

Ядовитые газообразные примеси воздуха

Наиболее часто встречающимися в горных выработках и в производственных помещениях обогатительных фабрик ядовитыми газами являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОх), сернистый газ (SO2), сероводород (Н2S), аммиак (NН3), формальдегид (НСОН), акролеин (СН2СНСОН).

(1.1.)
Содержание газов в воздухе характеризуется их концентрацией, равной отношению количества данного газа ко всему количеству газовоздушной смеси. Различают объемную (%) и массовую (мг/л, мг/м3) концентрации. При известной объемной концентрации (Соб,%) его массовая концентрация
м, мг/л) определяется по формуле:

См=0,446·М·Соб,

где М – относительная молекулярная масса газа.

Краткая характеристика ядовитых газообразных примесей и их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе приведены в табл. 1.1.


Таблица 1.1.

Ядовитые газы

Газ Относительная плотность Цвет Запах Вкус Действие на человека Смертельная концентрация, % ПДК % (мг/м3) Источники
СО 0,97 - - - Отравляющее вытесняет О2 0,4 0,0017 (20) Взрывные работы, пожары, взрывы, ДВС
NO2 1,59 бурый резкий - Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, отек легких 0,025 0,00026 (5) Взрывные работы
SO2 2,22 - раздражающий кислый Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, отек гортани 0,05 0,00038 (10) Выделения из пород, взрывные работы в серосодержащих породах, пожары
Н2S 1,19 - тухлых яиц сладковатый Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз 0,1 0,00071 (10) Выделения из пород, взрывные работы в серосодержащих породах, пожары
3 0,596 - резкий - Слизистые оболочки, отек гортани - 0,0025 (20) Выделения из аппатито-нефелиновых пород, пожары
НСОН 1,04 - - - Слизистые оболочки, центральная нервная система - 0,00004 (0,5) ДВС
СН2СНСОН 1,9 - пригорелых жиров - Слизистые оболочки, центральная нервная система 0,014 0,000009 (0,2) Разложение дизельного топлива

 


При одновременном наличии в воздухе нескольких газов однонаправленного действия их содержание должно удовлетворять условию:

(1.2.)
С1/ПДК12/ПДК2+··········+Сн/ПДКн≤1,

где С1, С2, ··········, Сн – фактическая концентрация газов; ПДК1, ПДК2,··········, ПДКн – предельно допустимые концентрации соответствующих газов.

 

Взрывчатые газы

В воздухе подземных горных выработок и помещений обогатительных фабрик кроме ядовитых могут быть также взрывчатые газы, среди которых наиболее опасными и часто встречающимися являются метан и водород.

Метан (СН4) – газ без цвета, запаха и вкуса, при обычных условиях весьма инертен. Его относительная плотность 0,5539, вследствие чего он скапливается в верхних частях выработок и помещений.

Метан образует с воздухом горючие и взрывчатые смеси, горит бледным голубоватым пламенем. Реакция горения метана - СН4+2О2=СО2+2Н2О. В подземных выработках горение метана происходит в условиях недостатка кислорода, что приводит к образованию оксида углерода и водорода (СН42=СО+Н22О).

При содержании метана в воздухе до 5-6% (при нормальном содержании кислорода) он горит около источника тепла (открытого огня), от 5-6% до 14-16% взрывается, свыше 14-16% не взрывается, но может гореть при притоке кислорода извне. Сила взрыва зависит от абсолютного количества участвующего в нем метана. Наибольшей силы взрыв достигает при содержании в воздухе 9,5% СН4.

Температура воспламенения метана 650-750оС; температура продуктов взрыва в неограниченном объеме достигает 1875оС, а внутри замкнутого объема 2150-2650оС. Давление в месте взрыва в среднем в 8 раз превосходит начальное давление газовоздушной смеси до взрыва. Наиболее часто метан выделяется в каменноугольных и нефтяных месторождениях. Он встречается также в каменносоляных, калийных и железорудных бассейнах.

Метан образовался в результате разложения клетчатки органической массы под влиянием сложных химических процессов без доступа кислорода. Существенную роль при этом играет жизнедеятельность микроорганизмов (анаэробных бактерий).

Установлено, что на 1 т угля образуется 100-200 м3 метана.

В породах метан находится в свободном (заполняет поровое пространство) и связанном состоянии. На современных глубинах основное количество метана находится в связанном состоянии. При этом различают три формы связи СН4 с твердым веществом: адсорбция, абсорбция и хемосорбция. Основное количество связанного метана находится в адсорбированном состоянии.

Количество метана, содержащегося в единице массы угля (породы) в естественных условиях, называется газоносностью.

Газоносность зависит от газоемкости угля (породы), под которой понимается максимальное количество метана, которое может содержаться в единице массы угля (породы) при определенных давлении и температуре.

Газоносность угольных пластов может определяться прямым способом при разведке месторождений (исследование керна) или путем определения газоемкости в лабораторных условиях.

Различают три вида выделения метана в горные выработки угольных шахт: обыкновенное, суфлярное, внезапные выбросы.

Обыкновенные выделения метана происходят с обнаженных поверхностей угольного массива через мелкие, невидимые поры и трещины. Интенсивность газовыделения в первые моменты после обнажения составляет от 5-7 до 50 л/мин с 1 м2 обнаженной поверхности. Затем интенсивность газовыделения быстро падает и практически прекращается через 6-12 месяцев.

Суфлярным называется выделение метана из крупных видимых на глаз трещин и пустот в угле и породах. Дебит суфляров достигает десятков тысяч м3 в сутки, продолжительность выделений – от нескольких часов до нескольких лет.

Внезапный выброс – выделение большого количества газа (от сотен до сотен тысяч м3) в выработку с одновременным выбросом значительного количества (от одной до нескольких тысяч тонн) угля за короткий промежуток времени.

Данные о газоносности служат исходным материалом для прогноза газообильности шахт. Различают абсолютную и относительную газообильности.

Абсолютная газообильность шахты (выработки) – количество метана, выделяющегося в единицу времени (м3/мин, м3/сутки). Относительная газообильность – количество метана, выделяющегося в шахте на 1 т добываемого угля или в руднике на 1 м3 горной массы.

В зависимости от относительной газообильности угольные шахты и рудники делятся на категории (табл. 1.2.).

Таблица 1.2.

Категории шахт (рудников) по газу

Категория Относительная газообильность
Шахта, м3 Рудник, м33
I <5 <7
II 5-10 7-14
III 10-15 14-21
Сверхкатегорная >15, опасные по суфлярам >21, опасные по суфлярам
Опасные по внезапным выбросам Шахты, разрабатывающие пласты, опасные или угрожающие по внезапным выбросам угля и газа -

 

Для борьбы со взрывами метана в горных выработках проводится комплекс мероприятий по предупреждению опасных скоплений метана в выработках, по предупреждению воспламенения метана, по ограничению последствий взрыва.

Основной мерой предотвращения опасных скоплений метана является вентиляция выработок, обеспечивающая поддержание допустимых концентраций газа. По правилам безопасности содержание метана в шахтном воздухе не должно превышать значений, приведенных в табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Допустимое содержание метана в горных выработках

Выработки Содержание СН4, %
Исходящая из очистной или тупиковой выработки, выемочного участка ≤1
Исходящая крыла или шахты ≤0,75
Поступающая на выемочный участок, в очистные выработки, к забоям тупиковых выработок и в камеры ≤0,5
Местные скопления метана <2

 

При невозможности обеспечить допустимое содержание метана средствами вентиляции применяется дегазация шахт.

Для предупреждения воспламенения метана запрещается применение в горных выработках открытого огня, курение. Электрооборудование, применяемое в опасных по газу выработках, должно иметь взрывобезопасное исполнение. Для ведения взрывных работ должны применяться только предохранительные взрывчатые вещества и средства взрывания.

Основные меры по ограничению вредных последствий взрыва: разделение шахты на независимо проветриваемые участки; четкая организация спасательной службы; ознакомление всех работников со свойствами метана и мерами предосторожности.

Водород (Н2) – газ без цвета, запаха и вкуса с относительной плотностью 0,07. Горит и взрывается при содержании его в воздухе от 4 до 74%. Температура воспламенения Н2 на 100-200оС ниже температуры воспламенения метана.

Водород может выделяться из пород, калийных пластов и из углей средней степени метаморфизма. Он образуется также при зарядке аккумуляторных батарей.

Максимально допустимое содержание водорода в воздухе 0,5%.

Кроме метана и водорода в воздухе подземных горных выработках могут присутствовать также тяжелые углеводороды (табл. 1.4.).

Таблица 1.4.







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.93.75.242 (0.007 с.)