Концентрации вредных газов

Тема 2. Пылегазовая обстановка в угольных шахтах

При взрывных работах

Состав рудничной атмосферы, свойства и допустимые

концентрации вредных газов

Атмосферный воздух содержит: 20,95% кислорода, 78,08% азота, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа и 0,01% прочих газов и паров воды.

По Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах объемная доля кислорода в рудничной атмосфере должна быть не менее 20%. Снижение до 9 % вызывает смертельное удушье от кислородного голодания.

Азот (N₂) – газ без цвета, запаха и вкуса, инертный, не поддерживает дыхания, не горит, но при высоких температурах и давлении окисляется с поглощением тепла.

Окислы азота образуются при взрывании ВВ: сначала оксид азота (NO), а затем – диоксид азота (NO₂₎ – это газ бурого цвета, в полтора раза тяжелее воздуха. Хорошо растворяются в воде, поэтому при погрузке угля и породы после взрывания их необходимо смачивать водой, иначе выделяющиеся из отбитой массы адсорбированные окислы азота могут вызвать отравление. Токсичное действие NO₂ выражается в отеке легких. Через 2-12 часов наступает прогрессирующий отек легких, который при тяжелом отравлении приводит к смерти. Хроническое отравление бывает у взрывников.

Концентрации в атмосфере 0,04-0,08% NO₂ – опасно для здоровья; 0,08% и более – может привести к смерти.

ПДК окислов азота в рудничном воздухе – 0,0001%.

Оксид углерода или угарный газ (СО) – газ без цвета и запаха, легче воздуха, очень ядовит. При вдыхании, кровь теряет способность разносить кислород по организму, наступает кислородное голодание (аноксемия), а при сильном насыщении – наступает смерть.

При 0,01% СО - слабое отравление, головная боль, шум в ушах; при 0,1% - сильное отравление, а через 1-2 часа тяжелое отравление до смертельного исхода; при 1% - человек теряет сознание после нескольких вдохов и через несколько минут может наступить смерть.

ПДК СО – 0,02 мг/л или 0,0016%. Смесь СО с воздухом способна взрываться, доокисляясь до СО₂, при ее содержании от 12,5 до 75% (наибольшей силы взрыв при 30%), температура вспышки смеси СО с воздухом – 630-810 ⁰С.

Диоксид углерода или углекислый газ (СО₂) не имеет цвета, слегка кисловатый на вкус и запах, в 2 раза тяжелее воздуха, поэтому скапливается внизу выработки. Образуется при гниении дерева, при взрывах ВВ, дыхании людей, а также выделяется из пород.

При 3% СО₂ частота дыхания удваивается, 5% – становится тяжелым, 6% – сильная одышка и слабость, 10% - обморочное состояние, 20% - смерть из-за недостатка кислорода.

ПДК СО₂: на рабочем месте – 0,5%; в исходящей струе воздуха – 0,75%; при восстановлении выработок, в завале – 1%.

Сернистый газ (SO₂) выделяется при разработке сернистых углей, а также образуется при пожарах и при взрывах ВВ. SO₂ действует на легкие и глаза. При сильных отравлениях наступает удушье.

При 0,02% SO₂ – сильное раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, при 0,05% - сильное удушье и может наступить смерть. ПДК SO₂ – 0,00035%.

Сероводород (H₂S) – газ, имеющий характерный запах тухлых яиц, выделяется из угля, содержащего серные колчеданы, из старых выработок, где гниют органические вещества, очень ядовит. Действует на нервную систему, вызывая наркотическое состояние, глухоту и судороги.

При 0,0001-0,0002% H₂S вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз через 5-10 минут, при 0,1-0,15% - быстро наступает смерть. ПДК – 0,00066%.

Метан (CH₄) – природный газ без запаха и цвета, не ядовит, но не поддерживает дыхание. При 40% метана (О₂ –12%) человек задыхается, при 57% метана (О₂ – 9%) – смерть.

Метан образовался вместе с углем из растительных остатков, заполняя в угле и вмещающих породах трещины и пустоты. Уголь содержит в адсорбированном состоянии на своей поверхности метана в 70-90 раз больше своего объема (1 т угля может содержать до 100 м³ метана).

Количество метана в угле и породе характеризует их газоносность (в 1 м³ или в 1 т). От газоносности зависит и газообильность шахты.

Абсолютная газообильность – количество метана, выделяемое в шахте в течение суток.

Относительная газообильность – количество метана, отнесенная к 1 т среднесуточной добычи. По относительной газообильности шахты разделяют на категории:

I - (до 5 м³/т), II - (от 5 до 10 м³/т); III - (10-15 м³/т) и сверхкатегорные - (более 15м³/т).

Бывает 3 вида выделения метана из массива угля и вмещающих пород:

1 – обыкновенное выделение – непрерывное, почти равномерное выделение из открытых пор и трещин, происходит с больших обнаженных поверхностей с легким шорохом, шипением или лопаньем пузырьков на воде;

2 – суфлярное выделение – в течение дней, месяцев, лет из видимых на глаз трещин и пустот в массиве местное выделение метана, отличающееся большей интенсивностью, сопровождается свистом, шипением, а из-под воды – клокотанием;

3 – внезапное выделение (выброс) – неожиданный местный выброс большого количества (от нескольких м³ до тысяч м³⁾ метана в течение короткого промежутка времени, сопровождающееся разрушением вмещающего массива с выбросом угля и породы. Это газодинамические явления. Внезапные выбросы пород обычно происходят на глубине более 400 м при проведении выработок в крепких упругих породах.

Резкое увеличение содержания метана в выработке происходит после взрывной отработки угля и породы. В этом случае происходит интенсивное дробление горной массы, раскрытие большого числа пор и трещин и высвобождение метана. Поэтому при взрывных работах необходимо эффективное проветривание выработок, чтобы за короткий промежуток времени снизить концентрацию метана до безопасных пределов.

Доля метана в воздухе, поступающем в выработку, не должна превышать 0,5 %; в исходящем из выработки – 1%; исходящим из шахты – 0,75%, а при производстве взрывных работ – 1%.

При местном скоплении метана 2% и более работы прекращаются, электричество отключается, люди выводятся, забой проветривается до снижения концентрации до 1 %.

При содержании в воздухе 4,5-15% метана достигается его взрывчатая концентрация, а при 9,5% - происходит взрыв наибольшей силы.

Поиск по сайту: