Под атмосферным воздухом понимается газообразная оболочка, окружающая земную поверхность и состоящая из смеси газов и паров. Физическое состояние и химический состав атмосферного воздуха изменяются в пространстве и во времени. С высотой, в общем, уменьшаются температура, влажность, плотность и давление воздуха и увеличивается содержание озона.
Атмосферное давление и температура на уровне моря изменяется от экватора к полюсам. Влажность на уровне моря имеет максимальное значение над тропическими морями.
Состав атмосферного вследствие высокой его турбулизации довольно постоянен над всей земной поверхностью до высот порядке 20 км. Наблюдающиеся колебания связаны главным образом с изменением содержания углекислого газа, обусловленного различным характером поверхности земли, наличием растительного покрова, индустриальных центров и т.п. В историческом аспекте, однако, состав атмосферы претерпевает непрерывные изменения; в последнее время, например, повышается содержание углекислого газа.
Средней состав атмосферного воздуха на уровне моря ( в процентах по объему):
Азот………………………………………………78,08
Кислород…………………………………………20,95
Аргон………………………………………………0,93
Углекислый газ……………………………………0,
Гелий, неон, криптон, ксенон, озон, радон, водород,
Перекись водорода, аммиак, йод…………………0,01
В земной атмосфере всегда содержится определенное количество механических примесей: пыль (включая дымы), мельчайшие капельки влаги, кристаллы льда. Запыленность атмосферного воздуха, как правило, больше над материками и над морями вследствие заноса туда больших количеств пыли воздушными потоками (например, район центральной части Атлантического океана).
Над материками запыленность также непостоянна: она минимально над районами с густым растительным покровом и густой сетью водоемов и максимальна в районах с засушливым климатом, лишенных растительности. С высотой запыленность земной атмосферы резко падает.
2 Главные составные части рудничного воздуха
Рудничный воздух
Атмосферный воздух состоит из смеси водяных паров и газов с объемным содержанием азота около 79,0%, кислорода 20,95% и углекислого газа 0,04%. Суммарное содержание таких газов, как водород, неон, криптон, гелий и др., не превышает 0,01%.
Струя воздуха, подаваемая с поверхности в шахту для проветривания горных выработок, называется свежей струей. Как правило, поступающий в шахту воздух по составу не отличается от атмосферного. Но в некоторых случаях он загрязняется газообразными и минеральными примесями, если вблизи находятся горящие отвалы пород или ведутся открытые горные разработки, и нуждается в предварительной очистке.
Устройства очистки воздуха от загрязняющих веществ
... очистки воздуха от загрязняющих веществ, их принцип работы и эффективность очистки. 1 . Характеристика промышленной вентиляции вентиляция очистка воздух ... чистоты приземного слоя воздуха — это так называемые предельно допустимые концентрации (ПДК) атмосферных загрязнителей. ПДК следует ... содержащиеся в продуктах сгорания и выхлопных газах к двигателей внутреннего сгорания, выбросы некоторых ...
Воздух, заполняющий горные выработки, называется рудничным. По мере движения по выработкам в нем постепенно увеличивается содержание углекислого газа и азота, снижается содержание кислорода, появляются примеси взрывчатых и токсичных газов и пыли.
Поскольку при движении воздуха по горным выработкам он взаимодействует с породами, изменяются его влажность, температура и другие физические свойства.
Струя загрязненного воздуха, направляемая на поверхность, называется исходящей струей.
Основные составные части рудничного воздуха
Кислород (0 2 ) — газ без цвета, запаха и вкуса. Удельный вес относительно воздуха 1,11.
Содержание кислорода в рудничном воздухе вследствие окисления угля, лесоматериалов и других, главным образом органических, веществ всегда несколько уменьшается. Резкое уменьшение содержания кислорода может быть вызвано шахтными авариями — взрывами метана и угольной пыли.
Кислород необходим для дыхания. В состоянии покоя человек потребляет в минуту около 350 см 3 кислорода, а при тяжелой физической работе около 3500 см9 1мин. Кислород, попадающий с воздухом в легкие человека, просачивается через стенки альвеол, соединяется с гемоглобином крови и разносится по всему организму. В процессе циркуляции по кровеносным сосудам кровь теряет кислород и обогащается углекислым газом, который через стенки альвеол поступает в легкие и выносится в атмосферу при выдохе. В процессе дыхания человек усваивает из вдыхаемого воздуха только около 4% кислорода, вследствие чего выдыхаемый воздух содержит около 17% кислорода.
Количество используемого человеком при дыхании
Содержание кислорода в рудничной атмосфере в
Такое же явление отмечено на ряде рудников Криворожского железорудного бассейна при проходке восстающих, главным образом в тех случаях, когда забой попадает в зону тектонических нарушений.
При уменьшении содержания кислорода в выработке ниже 20% принимаются меры по улучшению проветривания. При 17% люди должны выводиться из забоя, так как пребывание в такой атмосфере становится опасным.
Нормальное снабжение организма кислородом зависит не только от его объемного содержания, но и от парциального давления, которое на уровне моря равно 159 мм рт. ст. Поэтому в рудниках, расположенных в высокогорных областях, где парциальное давление значительно снижается, следует особенно строго следить за содержанием кислорода, так как уже на высоте около 3 км вследствие малого парциального давления у трудящихся может возникнуть горная болезнь, выражающаяся в мышечной слабости, головокружении, носовом кровотечении.
Реферат кислород озон воздух
... может вызвать повышение температуры газа, и тогда произойдет взрыв: озон превратится в кислород.], причем газ принял индигово-синий цвет, ... процессы медленного окисления (при гниении, при действии воздуха на вещества растительного происхождения, подобные скипидару), испарение воды ... водорода, окислов азота и, быть может, иных подобных веществ, еще неизвестных. Особенно трудно отличить озон от перекиси ...
Однако следует отметить, что человеческий организм способен приспосабливаться к различным условиям окружающей среды, и, например, горные жители чувствуют себя нормально даже на высоте 5 км, где парциальное давление кислорода равно всего 80 мм рт. ст. и количество кислорода в единице объема воздуха соответствует 12% О 2 на уровне моря.
Азот (N 2 ) — газ без цвета, вкуса и запаха, с удельным весом 0,97. Газ безвреден, но при избыточном содержании его в воздухе соответственно уменьшается содержание кислорода, что представляет опасность. Причинами увеличения содержания азота в рудничном воздухе могут быть выделение его в смеси с другими газами из пород и полезного ископаемого, взрывные работы, процессы гниения органических веществ.
До последнего времени азот считался биологически инертным газом, не принимающим никакого участия в дыхании. Однако проф. М. И. Волский установил, что животные и высшие растения усваивают азот атмосферы и что он необходим для их нормальной жизнедеятельности. Внесет ли это открытие что-либо новое в наши представления о роли азота в рудничной атмосфере., пока сказать трудно.
В крови человека всегда растворено некоторое количество азота, которое увеличивается с повышением атмосферного давления (например, при производстве кессонных работ).
При внезапном уменьшении давления может возникнуть так называемая «кессонная болезнь», вызываемая тем, что избыточная часть растворенного азота переходит в газообразное состояние и в крови появляются пузырьки азота. Чтобы избежать этого, переходить из рабочей камеры, находящейся под повышенным давлением, в выработку с нормальным атмосферным давлением следует постепенно, с тем чтобы избыточный азот по мере выделения из крови успевал удаляться с выдыхаемым воздухом.
Углекислый газ (С0 2 ) бесцветен, обладает слабокислым вкусом, не поддерживает дыхания и горения. Ввиду большого удельного веса (1,52) газ может скапливаться в выработках, пройденных по падению, а также близ почвы горизонтальных выработок, лишенных деятельного проветривания.
Углекислый газ непрерывно выделяется в рудничную атмосферу из горных пород и полезного ископаемого в готовом виде, а также при медленном окислении угля и разложении карбонатных пород под воздействием кислых шахтных вод. Существенным источником углекислого газа является гниющий крепежный лес. Некоторое количество СО 2 выделяется при дыхании людей, работе двигателей внутреннего сгорания, при взрывных работах.
Как правило, при хорошем проветривании содержание углекислого газа в рудничном воздухе не превышает установленных Правилами безопасности норм, а именно: на рабочих местах и в общих исходящих струях участков — 0,5%, в общих исходящих струях крыльев и шахты в» целом — 0,75% и при проведении и восстановлении выработок по завалу — 1%.
Классификация и устройство систем вентиляции и кондиционирования воздуха
... Вместо удаленного воздуха подают свежий воздух, забирая его снаружи, это и будет приточной вентиляцией. 2. Системы вентиляции Понятно, что ... всасывающих каналов и предназначены для длительной постоянной работы, поэтому имеют пониженные шумовые характеристики. Двигатели могут ... наружного воздуха: а) отверстие в стене, б) приставная шахта, в) шахта, выведенная над крышей здания. Выброс воздуха при ...
Количество углекислого газа, выделяющегося в шахте в течение суток (в куб. метрах), называется абсолютной углекислотообилъ-ностъю. Величина ее определяется в соответствии с особой инструкцией ежегодно в июне —июле по максимальному количеству выделяющегося газа, устанавливаемому из трех наблюдений в течение месяца. Определение производится на основании замеров количества воздуха, идущего на проветривание шахты, и содержания углекислого газа в поступающих и исходящих струях шахты.
Количество углекислого газа, выделяющегося в среднем на 1 m суточной добычи, называется относительной углекислотообилъностъю.
Рудники по относительной углекислотообильности делятся на четыре категории, при этом количество выделяющегося в течение суток углекислого газа относится к добыче не полезного ископаемого, а всей горной массы.
К первой категории относятся рудники с выделением углекислого газа до 7 ж 3 на 1 ж3 горной массы, ко второй — от 7 до 14 м3 /м3 , к третьей — от 14 до 21 м3 /м3 и к четвертой — свыше 21 м3 /м3 .
В тех случаях, когда основные источники образования углекислого газа на данном месторождении хорошо изучены, возможно осуществлять прогноз углекислотообильности шахт еще в период проектирования. Так, например, известно, что в шахтах Подмосковного бассейна, разрабатывающих бурые угли, склонные к окислению с образованием С0 2 , около 60% этого газа выделяется с обнаженных поверхностей угольного пласта и из выработанных пространств, а 40% падает на другие источники. В этих шахтах при резком падении барометрического давления поступление газа в выработки из угольного массива, трещины которого заполнены углекислым газом, а также из выработанных пространств резко возрастает, что приводит иногда к превышению санитарных норм содержания этого газа в выработках.
Выделение углекислого газа в шахтах носит характер спокойного равномерного истечения, но в шахтах Нижней Силезии и бассейна Гар (Франция) это выделение происходит в виде внезапных выбросов газа и угольной мелочи, которые могут сопровождаться гибелью людей. Количество выбрасываемого угля в отдельных случаях достигает 4000—5000 т, прилегающие к месту выброса выработки целиком засыпаются углем, а выделяющийся при этом углекислый газ заполняет иногда всю шахту.
Как известно, углекислый газ является возбудителем дыхательного центра, вследствие чего увеличение концентрации С0 2 в воздухе вызывает учащение дыхания. Так, при содержании в воздухе 3% СО2 частота дыхания удваивается, а при 5% — утраивается, возникает одышка.
Несмотря на то, что углекислый газ не ядовит, он нередко служил причиной гибели людей, а в те времена, когда проветривание шахт осуществлялось только естественной тягой, скопление этого газа на нижних горизонтах рудников иногда заставляло прекращать их разработку. Действие углекислого газа на человека еще Узатис в своем курсе горного искусства (1843 г.) описывал так: «Углекислота действует на человека подобно яду, она причиняет быстрый обморок, предшествуемый только небольшой болью в голове и глазах».
По современным представлениям, углекислый газ в больших концентрациях обладает наркотическим действием, раздражающе влияет на слизистые оболочки и кожу. Быстрая гибель человека, находящегося в атмосфере с высоким содержанием С0 2 , происходит, по мнению гигиенистов, главным образом вследствие недостатка кислорода. Опасность смертельного отравления для человека возникает при содержании 15—20% С02 .
Рудничный воздух
... части рудничного воздуха (кислород, углекислый газ, азот, оксид углерода, оксиды азота, сернистый газ, сероводород, аммиак, акролеин, альдегиды и др.).Абсолютная и относительная газообильность шахт. Категории рудных шахт по ... главного проветривания. Технические средства регулирования количества воздуха по вентиляционным ветвям. 2 3 Вентиляция шахт и рудников. Утечки воздуха в шахтах и их виды через ...
3 Основные физические параметры
Атмосферный воздух, поступая в подземные выработки шахт и перемещаясь по ним, претерпевает изменения, состоящие в основном в изменении его физического состояния (давление, температуры, скорости) и химического состава, загрязнении механическими примесями (пылью, копотью и т.п.), увеличении или уменьшении влагосодержания.
Изменение давления состоит в его увеличении при движении воздуха вниз по выработкам и понижении при движении вверх. Некоторое влияние на величину давление оказывает работа шахтного вентилятора: при работе вентилятора на всасывание давление несколько понижается, при работе на нагнетание — повышается. В глубоких шахтах атмосферное давление может составлять 850 мм рт. ст. и более.
Особенность теплового состояния воздуха в подземных выработках по сравнению с наружным воздухом состоит, во-первых, в уменьшении суточных и сезонных колебаний его температуры и, во-вторых, в повышении температуры по сравнению со среднегодовой температурой воздуха на поверхности. С глубиной температура воздуха повышается и в глубоких шахтах при отсутствии охлаждения может составлять 30 градусов и более.
