23.08.2017
Выполнение сварочных работ требуется в самых разных промышленных сферах. Предприятия не могут обойтись без качественной сварки...


23.08.2017
Такая услуга как генеральная уборка уже давно пользуется популярность не только у владельцев частных домов, но и у обладателей...


22.08.2017
Оценка со всех сторон требуется для того, чтобы представление о предмете было максимально полным. Аксессуары для окон на рынке...


22.08.2017
Все хорошие руководители прекрасно знают, что производительность сотрудников напрямую зависит от условий их труда. Повышенное...


22.08.2017
Множество разнообразных функций выполняют окна в коттеджах и частных домах. Помимо обеспечения доступа естественного света, окна...


22.08.2017
Скважина – основной источник воды для коттеджей и частных домов, расположенных за пределами города. В дома вода может подаваться...


Рудничная атмосфера

24.12.2016

Содержание газов в атмосферном воздухе можно считать практически постоянным: 78,08% азота, 20,5—20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,04% углекислого газа и крайне незначительное количество редких инертных газов.
В отличие от атмосферного, газовый состав воздуха в подземных горных выработках претерпевает существенные изменения под влиянием окружающей среды и производственных процессов горных работ. Он беднее по содержанию кислорода, обогащен другими газами; кроме того, он характеризуется повышенной влажностью и содержанием минеральной пыли; температура этого воздуха также может отличаться от атмосферного.
Учитывая изложенное, подчеркивая особенности воздуха, заполняющего горные выработки, пользуются терминами рудничный воздух и рудничная атмосфера.
Главные составные части рудничного воздуха. Кислород (О2) — бесцветный газ, без вкуса и запаха, несколько тяжелее воздуха. Основные причины, приводящие к снижению содержания кислорода в рудничном воздухе, сводятся к следующему: окисление горных пород и древесины, присоединение к воздуху газов, выделяющихся из пород, взрывные работы, эксплуатация двигателей внутреннего сгорания, дыхание людей и горение пламенных ламп, в аварийных случаях — подземные пожары, взрывы метана и пыли. По правилам безопасности в рудничном воздухе должно быть не менее 20% кислорода (по объему).
Азот (N) — безвредный газ без вкуса, цвета и запаха, несколько легче воздуха. Увеличение содержания азота в рудничном воздухе приводит к снижению содержания кислорода. Это увеличение происходит в результате процессов гниения органических веществ, производства взрывных работ и выделения азота в выработки из пород.
Углекислый газ (СО2) — без цвета, со слабо кислым вкусом и запахом, тяжелее воздуха. Причины увеличения содержания CO2 в рудничном воздухе: поступление из окружающих выработку пород, окисление древесины, работа двигателей внутреннего сгорания, взрывные работы, дыхание людей и горение ламп; в аварийных случаях — взрывы газа или пыли.
Количество выделяющегося и образующегося в шахте углекислого газа оценивается показателем абсолютной углекислотообильности (количеством углекислого газа, выделяемого в единицу времени, м3/сут) или относительной углекислотообильности (количеством выделенного за сутки СО2, отнесенным к 1 м3 или 1 т среднесуточной добычи).
По относительной углекислотообильности шахты и рудники разделяют на категории, в соответствии с которыми устанавливаются нормы подачи в выработки атмосферного воздуха.
Газовые примеси рудничного воздуха. Окись углерода (CO) — бесцветный газ, без вкуса и запаха, несколько легче воздуха. Окись углерода (угарный газ) очень ядовита, она легко усваивается гемоглобином крови, и последний, насыщаясь CO, перестает усваивать кислород, что приводит к опасному для жизни человека кислородному голоданию.
Основными источниками обогащения рудничного воздуха окисью углерода являются подземные пожары, взрывы газа и пыли, работа двигателей внутреннего сгорания, взрывные работы. Допустимая концентрация окиси углерода в рудничном воздухе не должна превышать 0,00240% при длительном воздействии и 0,008% — при кратковременном воздействии в пересчете на «условную окись углерода» (под условной окисью углерода понимается суммарный объем всех ядовитых газов, пересчитанный по коэффициентам токсичности в объем газа CO).
Сероводород (H2S) — бесцветный газ с запахом тухлых яиц и со сладковатым вкусом, тяжелее воздуха, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, очень ядовит. Основными источниками появления H2S в рудничном воздухе являются: гниение древесины, разложение серосодержащих пород, выделение из пород и минеральных источников. Допустимое содержание H2S 0,00066%.
Сернистый газ (SO2) — бесцветный газ с кисловатым вкусом и запахом горящей серы, значительно тяжелее воздуха. Сернистый газ сильно раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, ядовит. Запах сернистого газа при содержании 0,0005% уже ощутим; концентрация 0,05% опасна для жизни; допустимая концентрация 0,00035%. Источники образования сернистого газа: выделение из сульфидных пород, образование при подземных пожарах и в некоторых случаях при взрывных работах.
Окислы азота (NO, NO2, N2O5) — газ красно-бурого цвета с резким запахом, раздражающе действующие на слизистые оболочки глаз, носа, рта; тяжелее воздуха. Допустимая концентрация 0,00010%, при концентрации большей 0,004%, представляют опасность для здоровья и жизни. Окись азота образуется при взрывных работах и, не будучи устойчивой, окисляясь, быстро переходит в двуокись азота.
Рудничный газ представляет в большинстве случаев метан с небольшой примесью углеводородов, углекислоты, азота и др.
Метан (СН4) — бесцветный газ, без запаха и вкуса, значительно легче воздуха. Метан обладает способностью гореть с разной интенсивностью в зависимости от соотношения содержания метана и кислорода; при концентрации метана от 5,5 до 14% в рудничном воздухе газовая смесь становится взрывчатой. Взрыв рудничного газа происходит при его местном нагревании и распространяется по всей массе газовой смеси. Так как последствием взрыва могут быть человеческие жертвы и разрушение выработок, то в шахтах (выработках), опасных по метану, устанавливается специальный газовый режим, включающий ряд мероприятий по увеличению безопасности горных работ. Метан выделяется в горные выработки из пластов угля и других полезных ископаемых и вмещающих их пород. Количество выделяющегося метана оценивается (по аналогии с СО2) показателем абсолютной или относительной газообильности.
По газообильности шахты (выработки) делят на четыре категории, соответственно с которыми определяются технология горных работ и количество подаваемого в выработки атмосферного воздуха. По правилам безопасности при концентрации в выработке метана, равной 2%, все горные работы прекращаются.
Рудничная пыль. Мелкие и мельчайшие минеральные частицы находятся в рудничном воздухе во взвешенном состоянии или оседают на стенках и почве выработки. Основной характеристикой запыленности рудничной атмосферы является масса витающей пыли в единице объема воздуха (мг/м3). Дисперсность пыли, выражаемая в микронах, является важнейшей ее характеристикой. Пыль в горных выработках образуется в процессах отбойки, погрузки и транспортировки пород и полезного ископаемого. Вдыхаемая мелкодисперсная пыль может вызвать легочные заболевания у человека. Эти заболевания органов дыхания известны под общим названием пневмокониозных. К наиболее тяжелым пневмокониозным заболеваниям относят силикоз, вызываемый вдыханием мельчайших (менее 5 мк) пылевых частиц свободной двуокиси кремния (SiO2). Содержание силикозоопасной пыли в рудничном воздухе не должно превышать 2 мг/м3.
Мелкая угольная или серная пыль, взвешенная в воздухе, является взрывоопасной. К факторам, характеризующим взрывоопасность угольной пыли, относятся: содержание летучих горючих веществ, в частности метана (пыль, содержащая 10% и более летучих веществ, относится к взрывоопасной), дисперсность пыли (взрывоопасными являются пылинки крупностью менее 1 мм), концентрация пыли в воздухе (в газовых шахтах опасная концентрация сильно взрывчатой пыли составляет 3—5 г/м3, в негазовых шахтах 16—20 г/м3). Влажность и зольность пыли снижает степень ее взрывоопасности.
В выработках, опасных по пыли, устанавливаются особые технология и режимы горных работ.
Физические свойства рудничного воздуха. Температура рудничного воздуха отличается от температуры атмосферного воздуха. Основными факторами, изменяющими температуру воздуха в выработках, являются теплоотдача горных пород, процессы окисления пород и полезного ископаемого, нагревание воздуха за счет сжатия при опускании его по стволам (на 0,7—1 °C на каждые 100 м).
Барометрическое давление воздуха с увеличением глубины выработки возрастает (при средней плотности 1,5 кг/м3 увеличение барометрического давления на каждые 100 м глубины составляет 9—10 мм рт. ст.). Барометрическое давление рудничного воздуха также зависит от его температуры и в незначительной мере от влажности. Влажность рудничного воздуха (содержание в нем паров воды) зависит от водообильности горных пород, в которых пройдены выработки, и от температуры. Наибольшая влажность воздуха наблюдается в вентиляционных выработках.
Климатические условия в горных выработках улучшаются проветриванием выработок, подогревом или охлаждением (кондиционированием) подаваемого воздуха.