21

Тема: Автоматический контроль рудничной атмосферы в подземных выработках газовых шахт с использованием стационарной аппаратуры

1. Общие сведения о газовых компонентах рудничной атмосферы

Кислород (0₂) — газ без цвета, вкуса и запаха, слабо растворим в воде. По Правилам безопасности в угольных шахтах, в шахтах содержание кислорода в воздухе должно быть не менее 20 %, Известно, что при содержании кислорода 18 % у человека наступает сонливость, при 17 % начинается одышка и усиленное сердцебиение и при 12 % и менее возникает смертельная опасность. В шахту кислород поступает с атмосферным воздухом. Основными причинами уменьшения со­держания кислорода в рудничном воздухе являются выделение различных газов из окружающего горного массива, а также выбросы, взрывы и подземные пожары.

Азот (N₂) — инертный газ, без цвета, запаха и вкуса, отно­сительная плотность — 0,967, не поддерживает дыхания и горения, безвреден. Источниками выделения азота в шахтах являются про­цессы гниения органических веществ, взрывные работы, пласты угля и пород Основное количество азота поступает в рудничную атмосферу с атмосферным воздухом.

Редкие газы (Не, Ne, Аг, Кг, Хе), за исключением ге­лия, который имеет радиоактивное происхождение, встречаются, как правило, в постоянных соотношениях с азотом, соответствую­щих их содержанию в воздухе. Это является доказательством их атмосферного происхождения

Углекислый газ (С0₂) — бесцветный газ, имеет сла­бый кислый запах, относительная плотность— 1,52. Источниками выделения углекислого газа в шахтах являются дыхание лю­дей, взрывные работы, процессы разложения органических веществ, окисление угля, разложение углекислых пород, выделение из пла­стов угля и пород и минеральных вод, С0₂ выделяется также сов­местно с метаном из суфляров. Иногда на шахтах возникают вне­запные выбросы С0₂ с угольной мелочью. Природа этих явлений та же, что и природа внезапных выбросов метана с угольной ме­лочью Другими источниками С0₂ в шахтах являются взрывы метана и пыли, подземные пожары. Относительная газообильность уголь­ных шахт Украины не превышает в среднем 7 м³/т .Основное средство предотвращения высоких концентраций С0₂ в рудничной атмосфере — интенсивная вентиляция.

Окись углерода (СО) — газ без цвета и запаха, отно­сительная плотность — 0,97, слабо растворимый в воде, горит и при содержании в воздухе от 13 до 75 % образует взрывчатые смеси с температурой воспламенения 630—810°С (наибольшаясила взрыва при 30 % СО). Главные источники образования СОв шахтах — низкотемпературное окисление угля, пожары, взрывы метана и пыли, взрывные работы. Окись углерода ядовита при концентрации в воздухе около 0,13 % . Тяжелое отравление наступает после 0,5—1 ч вдыхания загрязненного воздуха.

Сероводород (H₂S) — газ без цвета, с резким характер­ным запахом тухлых яиц, легко растворим в воде, а при концентрации 6 % образует с воздухом взрывчатую смесь, сильно ядовит (при содержании в воздухе 0,05 % сильное отравление наступает через 0,5—1 ч, при содержании 0,1 % опасен для жизни даже при кратковремен­ном действии). Основными источниками H₂S в шахтах являются гниение орга­нических веществ, разложение водой серного колчедана, выделе­ние из трещин и минеральных источников, эндогенные пожары, взрывные работы, взаимодействие сульфатных вод с метаном

Сернистый газ (S0₂) — бесцветен, имеет острый вкус и запах, легко растворим в воде, сильно ядовит. При содержании 0,05 % опасен для жизни даже при кратко­временном действии, при содержании 0,001 % сильно разъедает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей. Образуется в шах­тах главным образом при взрывных работах и пожарах.

Окислы азота (NO, N0₂) образуются после взрывных работ, быстро поглощаются водой, очень ядовиты, сильно раздражают слизистую оболочку паз, дыхательных путей и легких - со­держание 0,025 % окислов азота в воздухе смертельно для человека. Характерной особенностью окислов является то, что патоло­гическое действие их на человека проявляется не сразу, а лишь че­рез некоторое время. После взрывных работ вначале образуется окись азота (NO), которая, соединяясь с кислородом воздуха, переходит в более стой­кую двуокись азота (N0₂),

Метан (СН₄). Харак­терными свойствами этого газа являются горючесть и способность давать взрывчатую смесь с воздухом. Температура воспламенения СН₄ равна 650—750 °С. Однако эта температура может быть выше и ниже указанных пределов в зави­симости от рода воспламенителя, способа воспламенения, содержа­ния метана в воздухе и др.

Для метана характерным является свойство воспламеняться при соприкосновении с источником высокой температуры не сразу, а через некоторый промежуток времени, величина которого зависит от температуры воспламенения, при 650 °С время запаздывания составляет 10 с, при 1000 С оно падает до 1 с и ниже .

Присутст­вие водорода и других горючих газов ускоряет взрыв метана. При концентрации метана в во­здухе до 5 % смесь не взрывается, но может гореть около ис­точника высокой температуры, в пределах от 5 до 15 % смесь взрывчата, свыше 15 % смесь не взрывчата и не поддерживает горения, а при притоке кисло­рода извне горит спокойным пламенем.