Основные составные части рудничного воздуха

Основными составными частями рудничного воздуха, так же как атмосферного, является кислород, углекислый газ и азот. Однако в рудничном воздухе по сравнению с атмосферным содержится меньше кислорода и больше углекислого газа и азота.

Кроме основных составных частей в рудничном воздухе могут присутствовать взрывчатые, ядовитые, радиоактивные и инертные газы и пары.

Кислород (О₂). Кислород- газ без цвета, вкуса и запаха с удельным весом 1,11* при 0⁰ и 760 мм рт. ст. Молекулярный вес кислорода 32, вес 1 л при нормальных условьях 1,428 г. Растворимость кислорода в воде 5% по объему при 0⁰ С.

Согласно Правилам безопасности, минимальное содержание кислорода в рудничном воздухе должно быть не менее 20%.

В ряде зарубежных стран минимально допустимой концентрацией кислорода является 19,5-19%.

В условиях подземных работ при снижении содержания кислорода примерно до 17% наступает одышка и сердцебиение, а при 12% атмосфера становится смертельноопасной.

При движении воздуха по горным выработкам содержание в нем уменьшается вследствие окисленных процессов, протекающих в шахте, и поступления в воздушную струю выделяющихся в выработках газов. К окислительным процессам, поглощающим кислород, относится, первую очередь, окисление полезного ископаемого. Особый вид окислительных процессов составляет потребление кислорода живыми организма при дыхании.

При хорошей вентиляции шахт содержание кислорода в выработках, как правило, превышает 20%. Однако невентилируемых выработках при взрывах метана и угольной пыли и при пожарах содержание О₂ в воздухе может снежатся до 1-3%; в такой атмосфере человек теряет через 1-2 мин, а 5-10 мин наступает клиническая смерть.

Углекислый газ (CO₂). Углекислый газ - бесцветный газ со слабоксидым запахом. Удельный вес его 1,52, молекунарный-44. Растворимость в воде при 0⁰ C 179,7% по объему. Вес 1 л CO₂ при нормальных условиях 1,96 г.

Углекислый газ химически весьма инертен, не горит и не поддерживает горения. Бензиновые лампы гаснут при содержании CO₂ и неподвижном воздухе 3-4%, в движущемся- 4-5%.

Физиологически углекислый газ слабо ядовит. При небольших концентрациях CO₂ в воздухе (до 3%) он стимулирует дыхание вследствие раздражения дыхательного центра центральной нервной системы насыщенной углекислым газом кровью. При 6% появляется одышка и слабость, при 10% возможно обморочное состояние, при 20-25% -смертельное отравление.

Вследствие большого удельного веса при малых скоростях движение воздуха CO₂ скапливается у почвы выработок. При высоких скоростях он обычно равномерно перемешивается с воздухом.

Основными причинами появления углекислого газа в шахтах и рудниках является процессы окисления древесины и угля, разложения горных пород кислыми рудничными водами и выделение CO₂ из угля и пород. Общая доля этих источников углекислом балансе угольных шахт составляет 90-95%, в рудниках примерно70%. Кроме того, углекислы газ образуется при взрывных работах, рудничных пожарах, взрывах метана и угольной пыли, дыхании людей. Некоторое количество могут поступать с поверхности при горении близ расположенных породах отвалов.

В Подмосковном бассейне около 60% выделяется из выработанных пространств; на добычных участках и в подготовительных выработках выделяется около 30% углекислого газа.

Выделение из горной массы в ряде бассейнов и месторождений проявляются весьма интенсивно.

Различают три вида выделения углекислого газа из горной массы: обыкновенные, суфлярные и внезапные.

Максимально допустимые концентрации CO₂ в шахтах и рудниках: на рабочих местах и в общих исходящих струях участков- 0,5%, в общих исходящих струях крыла, шахты-0,75%, при проведении и восстановлении выработок по завалу-1%.

В хорошо проветриваемых шахтах содержание CO₂ обычно находится в пределах 0,1-0,15%.

Азот(N₂). Азот без цвета, вкуса и запаха. Удельный вес его 0,97, молекулярный вес 28,016, вес 1 Л при нормальных условиях 1,25 г, растворимость 0^о С – 2%.

Азот весьма инертен химически. Увеличение содержание N₂ в воздухе оказывает влияние на человека лишь постольку, поскольку при этом уменьшается содержание кислорода.

В рудничный воздух поступает из угля и пород; кроме того, газ этот образуется при взрывных работах и при гниении органических веществ.

В действующих выработках содержание азота колеблется незначительно, в невентилируемых выработках оно может достигать несколько десятков процентов.

Содержание азота в рудничном воздухе Правилами безопасности не нормируется.