Шахтный и атмосферный воздух. Микроклимат горных выработок

1 Атмосферный воздух – это оболочка, окружающая землю и состоящая из смеси газов и паров. Его состав практически постоянен и включает: 78, 08 % азота; 20, 95 % кислорода; 0,93 % аргона; суммарное содержание гелия, неона, кринтона, озона – не более 0,01 %. Кроме того в атмосферном воздухе имеется водяной пар, примеси пыли и микроорганизмов, аммиак, сернистый газ и др.

2 Шахтный (рудничный) воздух – это тот же атмосферный воздух, но изменивший свой химический состав, температуру и влажность при движении по горным выработкам. Если его состав отличается от атмосферного незначительно, то такой воздух называется свежим (или чистым), а при существенном отличии – загрязненным (отработанным, испорченным). Выработки, по которым подается свежий воздух, называются

воздухоподающими, а по которым удаляется загрязненный воздух − вентиляционными.

Изменение состава воздуха в шахте сводится к уменьшению содержания кислорода (О ₂) и увеличению содержания углекислого газа (СО ₂), азота, СН ₄, СО и других газов, а также пыли. Меняется температура (t ^о), влажность воздуха и атмосферное давление. На изменение состава воздуха влияют: выделения газов из пород; образование газов при взрывных работах; работа двигателей внутреннего сгорания; пылеобразование, возникающее при добыче и транспортировке полезного ископаемого и пустых пород. Температура, влажность и атмосферное давление в шахте обычно возрастают.

3 Про микроклимат.

Среднее физическое состояние воздушной среды в горных выработках определяет их микроклимат, который зависит от (t ^о), влажности, скорости движения воздуха, его давления. Эти параметры в разных местах шахты различны.

В выработках, расположенных вблизи воздухоподающих стволов, они близки к поверхностным, а по мере удаления от стволов на параметры все бóльшее влияние оказывают шахтные условия. Происходят теплообменные и влагообменные процессы, приводящие к формированию собственного микроклимата в горных выработках.

Микроклимат влияет на физиологию и гигиену труда подземных рабочих. Переохлаждение тела при низкой (t ^о)воздуха ведет к простудам, а задержка отдачи тепла человеческим организмом при высокой (t ^о) воздуха ведет к перегреву и тепловому стрессу, снижению производительности труда, травматизму, а порой и к заболеваниям. Высокая влажность воздуха нарушает процесс испарения пота у человека и также снижает темплоотдачу организма.

Микроклимат, при котором терморегуляция человеческого организма протекает оптимально, называется комфортным. Главным средством создания комфортного микроклимата является хорошая вентиляция. Поэтому в действующих Правилах по обеспечению промышленной безопасности при разработке соляных месторождений Республики Беларусь (ППБ) строго регламентированы скорости движения воздуха (минимальные и максимальные) во всех подземных выработках и стволах. ППБ требуют также чтобы ( t ^о) воздуха во всех выработках шахты не превышала 26^оС (если более 26^о, то требуется принимать меры по ее снижению или улучшению микроклимата на рабочих местах). Для предупреждения обмерзания стволов и других выработок поступающий в шахту воздух должен подогреваться до (t ^о) не менее t + 2^оС.

Согласно ППБ в воздухе соляных шахт в местах возможного нахождения людей требуется следующий состав воздуха:

- О ₂ не менее 20 % по объему;

- СО ₂ на рабочих местах не более 0,5 %; в общешахтной исходящей струе воздуха – не более 0,75 %; при проведении и восстановлению выработок по завалу – не более 1,0 %.

Метан и его свойства, виды выделения

Метан (СН ₄) – газ без вкуса, цвета, запаха. Почти в 2 раза легче воздуха (его плотность по отношению к воздуху равна 0,55). В небольших количествах метан безвреден. Но повышение его содержания в воздухе опасно из-за уменьшения содержания кислорода, вытесняемого метаном. При содержании в воздухе 50-80 % метана и нормальном содержании кислорода он вызывает сильную головную боль и сонливость.

Главная опасность метана состоит в том, что он с воздухом создает горючие и взрывчатые смеси.

Температура воспламенения метана 650-750^оС. Она зависит от содержания СН ₄ в воздухе, состава и давления воздуха, а также источника воспламенения. При содержании метана в воздухе до 5 % он горит около источника тепла, 5-14 % взрывается, более 14 % не горит и не взрывается, но может гореть у источника тепла при притоке кислорода извне. Сила взрыва зависит от количества участвующего в нем метана. Взрыв имеет максимальную силу при содержании в воздухе 9,5 % СН ₄. При бóльшем содержании часть его остается несгоревшей из-за недостатка кислорода. Наиболее легко взрывается метано-воздушная смесь, содержащая 7-8 % метана.

Воспламенение метана происходит через некоторое время после возникновения контакта с источником тепла. Это время называется индукционным периодом, его продолжительность быстро уменьшается при повышении температуры воспламенения и незначительно увеличивается при увеличении содержания СН ₄ в воздухе (диапазон этого периода колеблется от 0,039 сек при содержании СН ₄ 6 % и температуре воспламенения 1075^оС до 1,64 сек при содержании СН₄ 12 % и температуре воспламенения 775^о).