Глава XVIII проветривание горных выработок, водоотлив и освещение

§ 1. Состав рудничной атмосферы

Атмосферный воздух представляет газовую смесь, состоящую по объему из 79% азота, 20,96% кислорода и 0,04% углекислого газа. Кроме того, в воздухе содержится непрерывно изменяющееся количество водяного пара, составляющее в среднем около 1%.

Рудничный воздух– это смесь газов, паров и некото­рого количества пыли, заполняющая подземные горные выработ­ки. Рудничный воздух называют свежим, если его состав близок по составу к атмосферному, а количество вредных примесей не превышает установленных санитарных норм. В противном случае его называют загрязненным.

Рассмотрим свойства основных газов рудничного воздуха.

Кислород (О₂) – газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность его относительно воздуха составляет 1,11. Кислород легко соеди­няется с простыми и сложными газами, поддерживает горение и дыхание.

При понижении содержания кислорода в воздухе до 17% у че­ловека наблюдаются одышка и учащенное сердцебиение, при со­держании ниже 12% рудничная атмосфера становится смертель­но опасной. Согласно правилам безопасности, содержание кисло­рода в действующих горных выработках должно быть не менее 20%.

Азот (N₂) – газ без цвета, запаха и вкуса. Относительная плотность его 0,97. Он не поддерживает дыхания и горения. Уве­личение содержания азота в рудничном воздухе происходит вслед­ствие гниения органических веществ, взрывных работ и выделения его в чистом виде из полезного ископаемого и породы.

Углекислый газ (СО₂) – бесцветный, со слабокислым вкусом, легко растворим в воде. Относительная плотность его 1,52, поэтому он скапливается у почвы выработок. При небольшом про­центном содержании в воздухе (0,1-0,2%) углекислый газ стиму­лирует дыхание, но при дальнейшем увеличении действует отрав­ляюще. При содержании СО₂ в воздухе 3% дыхание человека учащается в два раза, при 6% появляется сильная одышка и сла­бость, при 10% наступает обморочное состояние, а при 20-25% возможно смертельное отравление. Содержание углекислого газа в рудничном воздухе действующих забоев не должно превышать 0,5%, а в общей исходящей струе шахты 0,75%.

Углекислый газ в шахте обычно образуется при гниении кре­пежного леса, окислении пород, а также выделяется в свободном виде из горных пород и рудничных вод.

Окись углерода (СО) – ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Относительная плотность равна 0,97. Окись углерода горит на воздухе характерным голубовато-синим пламенем. При содержании в воздухе от 13 до 75% образуется взрывчатая смесь, которая имеет наибольшую силу взрыва при содержании 30%. Окись углерода является наиболее частой причиной отравления.

Главными источниками образования окиси углерода в шахтах являются рудничные пожары, взрывные работы, работа двигате­лей внутреннего сгорания и взрыв метана.

Правила безопасности допускают содержание СО в рудничном воздухе не более 0,0016% по объему. Допуск людей к работе раз­решается при концентрации 0,008%, но при условии дальнейшего искусственного проветривания выработки в течение не менее двух часов.

Окислы азота (NО₂ и N₂О₅) образуются при взрывных ра­ботах. Они имеют бурый цвет и хорошо растворяются в воде. Окислы азота очень ядовиты, и содержание их в рудничном воз­духе даже в ничтожных количествах действует раздражающе на слизистую оболочку глаз, носа, рта, а также на бронхи и легкие. Смертельное отравление может наступить при содержании 0,025% по объему. Характерной особенностью этих газов является то, что отравление происходит не сразу, а спустя 4-30 ч после его вды­хания.

Правила безопасности допускают в рудничном воздухе содер­жание окиси азота в пересчете на N₂О₅ не более 0,0001% по объему.

Сероводород (Н₂S) – бесцветный сильно ядовитый газ с характерным запахом тухлых яиц и сладковатым вкусом. Относи­тельная плотность равна 1,19. Сероводород легко растворяется в воде, горит на воздухе, а при содержании в воздухе от 6 до 45% образует взрывчатую смесь. При незначительной концентрации сероводород сильно раздражает слизистые оболочки глаз и дыха­тельных путей, а при содержании в воздухе 0,05% происходит опасное отравление. Допустимая концентрация в рудничном воздухе – 0,00066% по объему.

Сероводород образуется в результате гниения органических веществ, выделения из горных пород и минеральных источников, разложения водой серного колчедана и др.

Сернистый газ (SО₂) бесцветен, обладает острым вкусом и запахом. Относительная плотность равна 2,2. Сернистый газ обра­зуется при взрывных работах по серосодержащим породам, при рудничных пожарах, а также выделяется из некоторых пород вме­сте с метаном или сероводородом. Присутствие этого газа даже в весьма малом количестве вызывает разъедание слизистой оболоч­ки глаз. Концентрация его свыше 0,05% опасна для жизни даже при кратковременном вдыхании. В рудничном воздухе разрешает­ся концентрация SО₂ не более 0,0007% по объему.

Метан (СН₄) является одной из наиболее опасных примесей рудничного воздуха. Выделение его наиболее часто наблюдается в угольных шахтах. Метан – газ без цвета, запаха и вкуса. Отно­сительная плотность его равна 0,554, поэтому он легко скапливается вверху выработки. В воде метан растворяется плохо; не ядовит, но дыхание не поддерживает. Содержание метана в рудничной атмосфере до 5% безопасно для человека, но при 24% дыхание затрудняется, а при 40-43% наступает смерть.

Характерным свойством метана является его способность гореть и в смеси с воздухом взрываться. Наиболее опасной в отно­шении взрываемости является концентрация 5-16%. Правила безопасности допускают содержание метана в забоях не более 1%, а в общей исходящей струе не более 0,75%.

Рудничная пыль представляет собой мельчайшие части­цы полезного ископаемого и пустой породы, которые длительное время могут находиться во взвешенном состоянии в воздухе гор­ных выработок.

Пыль, образующаяся в горнорудных шахтах, вызывает профессиональные заболевания, называемые пневмокониозами: асбетоз, силикоз, антракоз, вследствие вдыхания соответственно ас­бестовой, кремниевой и угольной пыли.