Билет 15.

1. Ядовитые газообразные и твердые примеси рудничного воздуха и их источники

Источник 1:

Наиболее часто встречающимися в горных выработках и в производственных помещениях обогатительных фабрик ядовитыми газами являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NО_х), сернистый газ (SO₂), сероводород (Н₂S), аммиак (NН₃), формальдегид (НСОН), акролеин (СН₂СНСОН).

С

(1.1.)

одержание газов в воздухе характеризуется их концентрацией, равной отношению количества данного газа ко всему количеству газовоздушной смеси. Различают объемную (%) и массовую (мг/л, мг/м³) концентрации. При известной объемной концентрации (С_об, %) его массовая концентрация (С_м, мг/л) определяется по формуле:

С_м=0,446·М·С_об,

где М – относительная молекулярная масса газа.

Краткая характеристика ядовитых газообразных примесей и их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Ядовитые газы

Газ	Относительная плотность	Цвет	Запах	Вкус	Действие на человека	Смертельная концентрация, %	ПДК % (мг/м3)	Источники
СО	0,97	-	-	-	Отравляющее вытесняет О2	0,4	0,0017 (20)	Взрывные работы, пожары, взрывы, ДВС
NO2	1,59	бурый	резкий	-	Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, отек легких	0,025	0,00026 (5)	Взрывные работы
SO2	2,22	-	раздражающий	кислый	Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, отек гортани	0,05	0,00038 (10)	Выделения из пород, взрывные работы в серосодержащих породах, пожары
Н2S	1,19	-	тухлых яиц	сладковатый	Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз	0,1	0,00071 (10)	Выделения из пород, взрывные работы в серосодержащих породах, пожары
NН3	0,596	-	резкий	-	Слизистые оболочки, отек гортани	-	0,0025 (20)	Выделения из аппатито-нефелиновых пород, пожары
НСОН	1,04	-	-	-	Слизистые оболочки, центральная нервная система	-	0,00004 (0,5)	ДВС
СН2СНСОН	1,9	-	пригорелых жиров	-	Слизистые оболочки, центральная нервная система	0,014	0,000009 (0,2)	Разложение дизельного топлива

При одновременном наличии в воздухе нескольких газов однонаправленного действия их содержание должно удовлетворять условию:

С

(1.2.)

₁/ПДК₁+С₂/ПДК₂+··········+С_н/ПДК_н≤1,

где С₁, С₂, ··········, С_н – фактическая концентрация газов; ПДК₁, ПДК₂,··········, ПДК_н – предельно допустимые концентрации соответствующих газов.

Источник 2

Основными ядовитыми примесями рудничного воздуха являются окись углерода, окислы азота, сернистый газ, сероводород. В ряде случаев в рудничном воздухе встречаются аммиак, акролеин, альдегиды, цианистый водород, пары мышьяка и ртути.

Основными взрывчатыми примесями являются метан, водород, тяжелые углеводороды; иногда встречаются взрывчатые газы ─ аммиак и ацетилен.

Окись углерода (СО) – без цвета, вкуса и запаха; удельный вес 0,97. Горит и взрывается при содержании ее в воздухе 12,5÷75%, наибольшая сила взрыва достигает при 30%. Температура воспламенения газовоздушной смеси в этом случае 630÷810^о С, цвет пламени голубовато-синий.

Газ весьма ядовит: легко соединяясь с гемоглобином в крови (в 250-300 раз активнее кислорода), он вытесняет из нее кислород, вызывая тем самым кислородное голодание организма. Для полного насыщения крови человека окисью углерода ее требуется всего лишь 300 см³.

Симптомы нехронического отравления окисью углерода:

• при слабом отравлении, являющимся следствием вдыхания в течение до 1 часа воздуха с содержанием 0,048% СО ─ головная боль, шум в ушах, головокружение, сердцебиение;

• при сильном отравлении, вызываемом вдыханием в течение 0,5÷1,0 часа воздуха с содержанием 0,128% СО – кроме вышеуказанных симптомов, потеря способности двигаться и притупление сознания;

• при смертельно опасном отравлении, наступающем после очень непродолжительного вдыхания воздуха с содержанием 0,4% СО, ─ потеря сознания, судороги; при содержании СО около 1% потеря сознания наступает после нескольких вдохов.

Первая помощь при отравлении СО – искусственное дыхание на свежей струе воздуха.

Основными источниками загрязнения рудничного воздуха окисью углерода являются взрывные работы, рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, работа двигателей внутреннего сгорания.

В обычных условиях основное количество СО в шахтах дают взрывные работы.

Содержание СО в рудничном воздухе не должно превышать 0,0024% при длительном пребывании людей.

Перед допуском людей в забой после взрывных работ содержание условной окиси углерода не должно превышать 0,008% при условии продолжающегося непрерывного проветривания забоев.

Окислы азота ─ образуются при взрывных работах и состоят из смеси окиси азота NO, двуокиси азота NO₂, двучетырех окиси азота N₂O₄, пятиокиси азота N₂O₅. Эти окислы имеют бурый цвет и характерный резкий запах.

Окислы азота весьма ядовиты, вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, а в тяжелых случаях – отеки легких. Токсичное действие окислов азота проявляется через 4÷6 часов (иногда─ через 20÷30 ч). Симптомы отравления: кашель, головная боль, рвота, синюшность, повышение температуры тела, расстройство сердечной деятельности. Смертельная концентрация окислов азота при кратковременном вдыхании – 0,025%.

Содержание окислов азота в воздухе действующих выработок угольных шахт не должно превышать 0,0002% в пересчете на NO₂.

Сернистый газ (SO₂) ─ бесцветен, имеет сильный раздражающий запах и кислый вкус. Весьма ядовит: он раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, в тяжелых случаях вызывает воспаление бронхов, отек гортани и легких. Концентрация 0,05% опасна для жизни даже при кратковременном вдыхании. Запах SO₂ ощутим с 0,0005%.

Сернистый газ образуется при взрывных работах, если они ведутся в сернистых породах или если ВВ содержат серу, при рудничных пожарах и выделяется из горных пород.

Содержание SO₂ в воздухе действующих выработок шахт не должно превышать 0,00035%.

Сероводород (H₂S) ─ газ без цвета, со сладковатым вкусом и запахом тухлых яиц (ощутим при содержании его в воздухе до 0,0001%). Сероводород горит и, при концентрации в воздухе 6%, взрывается.

Сероводород очень ядовит, действует раздражающе на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Симптомы отравления: раздражение и жжение в глазах и дыхательных путях, усталость, тошнота, рвота, обморок. Смертельно опасен даже при кратковременном воздействии концентрации H₂S 0,1%. Содержание H₂S в воздухе действующих выработок не должно превышать 0,00066%.

Сероводород выделяется из горных пород и минеральных источников, кроме того, он образуется при гниении органических веществ, разложении шахтными водами содержащих серу пород, при рудничных пожарах, взрывных работах.

Аммиак (NH₃) ─ газ без цвета, с резким характерным запахом; хорошо растворим в воде. При содержании в воздухе 30% аммиака он взрывается.

Ядовит, раздражает слизистые оболочки и кожу, а при высоких концентрациях вызывает отек гортани.

Допустимое содержание NH₃ в воздухе – 0,0025%.

Акролеин ─ бесцветная легко испаряющаяся жидкость. Образуется в результате разложения дизельного топлива под воздействием высокой температуры. Очень ядовит, раздражает слизистые оболочки, вызывает головокружение, тошноту, боли в желудке, рвоту. Максимально допустимая концентрация его в воздухе 0,00008%.

Водород (H₂) ─ бесцветный газ с удельным весом 0,07. Водород горит и взрывается при содержании его в воздухе от 4 до 74%. Температура воспламенения на 100-200⁰ С ниже температуры воспламенения метана.

Водород выделяется из пород и угля при средней степени его метаморфизма, а также образуется в шахтах при зарядке аккумулятивных батарей.

Максимально допустимая концентрация Н₂ в воздухе ─ 0,5%.

Тяжелые углеводороды. В рудничном воздухе встречается этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈ и бутан С₄Н₁₀. Выделяются при разработке малометаморфизированных углей и могут образовываться при взрывных работах. Все три газа взрывчаты, а так же придают воздуху слабые наркотические свойства.

Радиоактивные примеси. Наиболее часто встречаются радон, торон и актинон.

Источник 3 (про пылевые примеси):

Рудничная пыль – это мельчайшие частицы твёрдого минерального ве- щества, способные достаточно длительное время находиться в воздухе во взве- шенном состоянии (аэрозоль), осевшую пыль на почве и бортах выработок – называют аэрогелем. При скорости движения струи воздуха более 4-5 м/с про- исходит сдувание слежавшейся пыли со стенок выработок. В качестве основ- ной единицы измерения запылённости воздуха принята весовая концентрация. Существуют нормы предельно-допустимой концентрации различных видов минеральной пыли, вызывающей различные тяжёлые заболевания. Для измере- ния и контроля запылённости рудничного воздуха применяются пылемер – МакНИИ ФПГ-6, Ф-1, различные счётчики типа ТВК, СН, приборы для опреде- ления взрывчатых свойств угольной пыли типа ПКО-1м.

1. Угольная пыль. Наиболее взрывчата тонкодисперсная пыль размером менее 0,1-0,06 мм. С увеличением содержания летучих веществ до 15-30%

взрывчатые свойства угольной пыли возрастают. Температура воспламенения пыли – около 550⁰С.

Нижний предел концентрации пыли, взвешенной в рудничном воздухе, при которой она взрывается, составляет 10-300 г/м³ (для каменных углей он ра- вен 20-25 г/м³, для некоторых бурых углей – 10-15 г/м³, для угля марки ПА -

_{300 г/м}³_{). Нижний предел взрывчатости отложившейся пыли в 2,5 раза боль-}

_{ше, чем для взвешенной пыли. При зольности 60-90% или при влажности более}

_{40%, а также при содержании пыли в рудничной атмосфере более 1 кг/м}³ _-

угольная пыль не взрывается.

Объёмная доля метана в воздухе, %	0,5	1	1,5	2	2,5	3
Нижний предел взрывчатости уголь- ной пыли в рудничном воздухе, г/м3	30	20	15	10	8	5

Присутствие метана в рудничном воздухе значительно повышает степень взрывчатости взвешенной пыли:

2. Сланцевая пыль – всё то же самое, но величины концентрации – дру- гие. Нижний предел взрываемости в зависимости от количества летучих ве- ществ изменяется от 6 до 400 г/м³, для отложившейся пыли предел взрываемо- сти – 75 г/м³.

Предотвращение взрыва угольной и сланцевой пыли:

- применение очистных комбайнов с резанием крупными стружками (бу-

дет меньше тонкодисперскных частиц), с увлажнением угля, сланца;

- осаждение пыли водяными завесами;

- интенсивное проветривание;

_{- побелка обнажённых на длительное время участков массива угля и слан-}

ца.

_{Расход сланца при создании противопылевых защитных мероприятий}

Вид защиты	Неметановые пласты	Метановые пласты
Минимальный процент негорючих веществ в инертной пыли, %	70	80
Расход сланца на площадь сечения выработки, кг/м2	200	400

3. Серная (сульфидная) пыль – нижний предел взрываемости колеблется от 5 до 15 г/м³ при концентрации частиц серы более 40% с размерами менее 0,1 мм. К опасным по взрывам относятся шахты, на которых добывают руды с со- держанием серы более 12% (I группа) и более 18% (II группа). Предотвращение взрывов обеспечивается смыванием серной пыли со стенок забоя и применени- ем предохранительных ВВ, электродетонаторов и электрооборудования в ис- крогасящем исполнении.

Нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) пыли

в рудничном воздухе

Таблица 4

Вид пыли	ПДК, мг/м3
Пыль, содержащая более 70% свободной SiO2 в её кристалли- ческой модификации	1,0
Пыль, содержащая от 10 до 70% свободной SiO2	2,0
Асбестовая пыль и пыль смешанная, содержащая более 10% асбеста	2,0
Пыль силикатов, содержащая менее 10% свободной SiO2	4,0
Пыль барита, апатита, фосфорита, цемента, содержащая менее 10% SiO2	5,0
Пыль угольная, содержащая до 10% свободной SiO2	4,0

^{Пыль угольная, не содержащая SiO}₂ ^10,0