Ядовитые газообразные примеси рудничного воздуха

Окись углерода (СО) — газ без цвета и запаха, удельный вес 0,97. Взрывается при концентрации 12,8—75%, температура воспламенения взрывчатой смеси с воздухом 630—810° С.

Окись углерода образуется при взрывных работах по породам и негорючим полезным ископаемым вследствие разложения взрывча­тых веществ, а при взрывании по углю и сланцу, кроме того, выде­ляется из участвующих во взрыве угольной и сланцевой пыли и ме­лочи. Поэтому в настоящее время рекомендуется при расчете прове­тривания считать, что при взрывании по породе образуется 40 л условной окиси углерода на 1 кг взрывчатых веществ, а при взрыва­нии по углю и сланцам — 100 л. При этом под условной окисыо углерода понимается собственно СО, образовавшаяся при взрыве ВВ, и двуокись азота, пересчитанная на СО, считая 1 л N0₂ равным 6,5 л СО.

В больших количествах образуется окись углерода при работе дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания в случае применения для откатки при проведении тоннелей большого сечения, на открытых разработках и в калийных рудниках автотранспорта. Громадные количества окиси углерода образуются при подземных пожарах и взрывах угольной пыли, а также при взрывах гремучего газа, если в этих взрывах принимает некоторое участие и угольная пыль. Особую опасность в этом отношении представляют пожары от самовозгорания углей, так как они часто не сразу обнаружи­ваются и в выработки начинает поступать окись углерода, которая может вызвать отравление людей.

В буроугольных шахтах комбината Александрияуголь происхо­дит непрерывный процесс образования окиси углерода за счет низко­температурного окисления угля. При остановках вентиляторов глав­ного проветривания в очистных забоях этих шахт через 30—40 мин, а в подготовительных через 1—1,5 ч содержание окиси углерода обычно превышает санитарную норму, а через 3—4 ч достигает уже 0,01%. Газовая съемка показала, что выделение СО в очистных забоях на шахте № 2—3 этого комбината составляет в среднем 0,008 м^г/т, а на шахте" № 3-бис 0,0055 м³/т. В подготовительных выработках газовыделение составляет на шахте № 2—3 в среднем 0,002 м³/мин на километр выработки, а на шахте № 3-бис 0,0014 м³/мин.

Отравляющее действие окиси углерода объясняется тем, что она значительно легче кислорода соединяется с гемоглобином крови {в 250—300 раз) и вместо оксигемоглобина (гемоглобин + кисло­род) по телу человека начинает циркулировать карбоксигемоглобин (гемоглобин f- окись углерода), не поддерживающий жизненных функций организма, что приводит к кислородному голоданию. Сте­пень отравления зависит от количества гемоглобина, связанного с окисью углерода. Если это количество превышает 60%, то человек теряет сознание и может наступить быстрая смерть. В легких слу­чаях при отравлении возникают головная боль, головокружение, боль в висках, тошнота, мышечная слабость. Малые концентрации окиси углерода не вызывают отравления, однако они также оказы­вают вредное воздействие на человеческий организм.

Предельно допустимая концентрация окиси углерода в подзем­ных выработках составляет 0,03 мг/л, или 0,0024% по объему, однако, в соответствии с Правилами безопасности, допуск рабочих в забой после взрывных работ разрешается при содержании ядовитых газов в пересчете на условную окись углерода, не превышающем 0,008%.

Тяжелое отравление окисью углерода может возникнуть после пребывания человека в течение 0,5—1 ч в атмосфере, содержащей •0,128% СО, а при концентрации 0,4% СО даже кратковременное вдыхание такого воздуха является смертельно опасным.

Сероводород (H₂S) — газ, обладающий резким запахом тухлых яиц, удельный вес 1,19. При концентрациях 4,3—45,5% взрывается. Образуется в шахтах при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, горении угольных пластов, при взрывных работах (неполные взрывы) и при горении огнепроводного шнура. Сероводород выделяется из пород и полез­ного ископаемого совместно с другими газами (из угля, каменной соли, из нефтяных, озокеритовых и серных месторождений), а также из минеральных источников, пересекаемых выработками.

Иногда в трещинах и пустотах скапливается большое количество сероводорода, вследствие чего имели место случаи бурных выделений этого газа при обуривании забоев и при взрывных работах.

Сероводород хорошо растворяется в воде. Так, при нормальных условиях в одном объеме воды растворяется 3,24 объема сероводорода. Поэтому необходимо соблюдать осторожность при передвижении по обводненным выработкам, в воздухе которых ощущается запах сероводорода, так как при возмущении воды газ может выделиться из нее. Эта особенность сероводорода известна давно. Еще И. Шлаттер в своем курсе горного искусства (1760 г.) писал: «Сей род худого воздуха наипаче ложится на воде, в ямах находящейся наподобие синей перепонки. Когда оная вода каким-нибудь случаем перему­тится, то вредительные пары подымаются и причиняют опасные следствия».

При больших концентрациях сероводорода в атмосфере выработок он обладает сильным отравляющим действием, так как нарушает внутритканевое дыхание (ткани перестают усваивать кислород). При легком отравлении возникает раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, начинаются головная боль, одышка, сердцебиение. В тяжелых случаях при содержании в воз­духе более 0,066% Н₂S человек теряет сознание, в дальнейшем воз­можен отек легких.

Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе подземных выработок — 0,00066%. Присутствие небольших коли­честв этого газа в воздухе легко обнаруживается по запаху, а при большой концентрации сероводород производит на органы обоняния анестезирующее действие и по запаху не обнаруживается.

Сернистый газ (SО₂) — тяжелый газ с удельным весом 2,2, обладающий резким запахом и действующий раздражающе на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Выделяется иногда из пород и полезного ископаемого вместе с другими газами. Известны случаи выделения SО₂ совместно с метаном из углей. В рудниках сернистый газ образуется при ведении взрывных работ по серным и колчеданным рудам в результате сгорания и взрывов серосодержа­щей пыли, осевшей на стенках шпуров и поверхности выработок вблизи забоя. Борьба с образованием сернистого газа в этих случаях ведется путем тщательной очистки шпуров от буровой мелочи и обильного орошения водой забоя и примыкающей к нему части выработки.

Длительное вдыхание воздуха, содержащего небольшие коли­чества сернистого газа, приводит к заболеванию хроническим гастри­том, бронхитом, ларингитом и эмфиземой легких. При высоких со­держаниях возникают тяжелый бронхит и спазмы голосовой щели. Предельно допустимая концентрация этого газа равна 0,01 мг/л, или 0,00035% по объему. При вдыхании в течение часа воздуха, со­держащего 0,02% сернистого газа, может возникнуть опасное отра­вление. Присутствие в воздухе сернистого газа даже в незначитель­ных концентрациях обнаруживается по резкому запаху и разъеда­ющему действию, вызывающему слезотечение.

Окислы азота образуются при взрывчатом разложении нитроглицериновых и аммиачно-селитренных взрывчатых веществ.

Наибольшей устойчивостью обладает двуокись азота N0₂ — газ бурого цвета с удельным весом 1,6. Этот газ легко обнаруживается по цвету и резкому запаху задолго до возникновения опасной кон­центрации.

Окислы азота хорошо растворяются в воде, вследствие чего при взрывных работах в сырых забоях концентрация их с течением вре­мени даже при неудовлетворительном проветривании снижается. Газ действует раздражающе на слизистые оболочки дыхательных путей, однако его действие проявляется не сразу, а только через 6 ч и более.

При легкой степени отравления появляется кашель, общее недо­могание, иногда рвота. Тяжелая степень отравления приводит к отеку легких. Предельно допустимая концентрация равна 0,004мг/л, или 0,0002% по объему, смертельная опасность возникает при кон­центрации около 0,02%.

Формальдегид НСНО — бесцветный газ с удельным весом 1,035, обладающий резким удушливым запахом.. Действует на слизистые оболочки и центральную нервную систему и вызывает конъюнктивиты, насморк, бронхиты. Содержится в выхлопных газах бензиновых двигателей и двигателей внутреннего сгорания совме­стно с окисью углерода и окислами азота. При работе двигателей под нагрузкой содержание альдегидов в выхлопных газах бензино­вых двигателей по некоторым данным может достигать 0,137%, а двигателей внутреннего сгорания — 0,031%. Предельно допусти­мая концентрация равна 0,005 мг/л, или 0,00037% по объему.

Пары акролеина. Акролеин — бесцветная легколету­чая жидкость с резким запахом пригорелых жиров, образующаяся при разложении дизельного топлива под воздействием высоких тем­ператур. Тяжелые пары акролеина с удельным весом около 1,9 встречаются в тех горных выработках, где работают автосамосвалы. Пары акролеина ядовиты и вызывают раздражение слизистых оболо­чек, головокружение, тошноту. Предельно допустимая концентрация их в воздухе равна 0,002 мг/л, или 0,00008% по объему. Кратковре­менное пребывание в атмосфере, содержащей 0,014% акролеина, смертельно.

Эманации радиоактивных веществ. Газообраз­ные эманации радиоактивных веществ представлены радоном, тороном и актиноном, которые образуются в процессе альфа-распада радия, тория и актиния.

Эманации накапливаются в порах и трещинах горных пород и вместе с другими газами мигрируют в сторону горных выработок. Период полураспада у радона равен 3,825 суток, у торона 54,5 сек, у актинона 3,92 сек.

Торон и актинон вследствие малого периода полураспада переме­щаются по трещинам на короткие расстояния и редко встречаются в горных выработках в опасных концентрациях. Основную опасность представляет радон, который несмотря на малую проникающую спо­собность выделяемых им альфа-лучей приводит к заболеванию орга­низма лучевой болезнью, так как проникает в легкие вместе с вды­хаемым воздухом и растворяется в крови.

Компрессорные газы. Так называются вредные газо­образные примеси (в основном окись углерода и метан), которые иногда обнаруживаются в сжатом воздухе, приводящем в действие пневматические шахтные механизмы. Компрессорные газы возни­кают при возгонке смазочного масла под действием нагретых деталей компрессора. Чтобы избежать образования этих газов, смазку ком­прессоров необходимо производить только специально предназначен­ным для этого маслом.

Газы, образующиеся при взрывных рабо­тах. При разложении взрывчатых веществ образуется смесь газов, состоящая из углекислого газа, окиси углерода, азота и его окис­лов — NO, N0₂ и иногда N₂0₅, а также сернистого газа S0₂, кото­рый образуется главным образом при взрывании по колчеданным рудам. В небольшом количестве может образовываться сероводород, главным образом при горении огнепроводного шнура.

Характеристика перечисленных газов приведена выше. Для полу­чения представления об общей токсичности смеси этих газов их пере­считывают на условную окись углерода, принимая 1 л N0₂ эквива­лентным 6,5 л СО. Общее количество и состав образующихся при взрывании ВВ ядовитых газов непостоянны и зависят от вида ВВ, влажности, полноты детонации, минерального состава среды, в кото­рой производится взрыв, и ряда других факторов.

В настоящее время, как указывалось выше, принято считать, что при взрывных работах по рудам и породам при взрыве 1 кг ВВ обра­зуется 40 л условной окиси углерода, а при взрывании по углю 100 л.

Близкое к этому количество газов выделяется и при ведении взрывных работ по горючим сланцам.