矿山通风与环保

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    改革开放以来，我国经济和社会发展取得了辉煌成就，冶金工业实现了持
续、快速、健康发展，钢产量已连续数年位居世界首位。这其间凝结着冶金行
业广大职工的智慧和·芦血，包含着千千万万产业工人的汗水和辛劳。实践证
明，人才是兴国之本、富民之基和发展之源，是科技创新、经济发展和社会进
步的探索者、实践者和推动者。冶金行业中的高技能人才是推动技术创新、实
现科技成果转化不可缺少的重要力量，其数量能否迅速增长、素质能否不断提
高，关系到冶金行业核心竞争力的强弱。同时，冶金行业作为国家基础产业，
拥有数百万从业人员，其综合素质关系到我国产业工人队伍整体素质，关系到
工人阶级自身先进性在新的历史条件下的巩固和发展，直接关系到我国综合国
力能否不断增强。
    强化职业技能培训工作，提高企业核心竞争力，是国民经济可持续发展的
重要保障，党中央和国务院给予了高度重视。在2003年的全国人事工作会议
上，中央再一次明确了人才立国的发展战略，同时国家已经着手进行终身学习
法的制定调研工作。结合《职业教育法》的颁布实施，职业教育工作将出现长
期稳定发展的新局面。
    为了搞好冶金行业职工的技能培训工作，冶金工业出版社同河北工业职业
技术学院、山西工程职业技术学院、吉林电子信息职业技术学院、昆明冶金高
等专科学校和中国钢协职业培训中心等单位密切协作，联合有关的冶金企业和
职业技术院校，编写了这套冶金行业职业教育培训规划教材，并经劳动和社会
保障部职业培训教材工作委员会办公室组织专家评审通过，给予推荐。有关学
校的各级领导和教师在时间紧、任务重的情况下，克服困难，辛勤工作，在有
关单位的工程技术人员和教师的积极参与和大力支持下，出色地完成了前期工
作，为冶金行业的职业技能培训工作的顺利进行，打下了坚实的基础。相信本
套教材的出版，将为企业生产一线人员的理论水平、操作水平和管理水平的进
一步提高，企业核心竞争力的不断增强，起到积极的推进作用。
    随着近年来冶金行业的高速发展，职业技能培训工作也取得了巨大的成
 绩，大多数企业建立了完善的职工教育培训体系，职工素质不断提高，为我国
冶金行业的发展提供了强大的人力资源支持。我个人认为，今后的培训工作重
点，应注意继续加强职业技能培训工作者的队伍建设，继续丰富教材品种，加
强对高技能人才的培养，进一步加强岗前培训，加强企业间、国际间的合作，
开辟新的局面。
    展望未来，任重而道远。希望各冶金企业与相关院校、出版部门进一步开
拓思路，加强合作，全面提升从业人员的素质，要在冶金企业的职工队伍中培
养一批刻苦学习、岗位成才的带头人，培养一批推动技术创新、实现科技成果
转化的带头人，培养一批提高生产效率、提升产品质量的带头人；不断创新，
不断发展，力争使我国冶金行业职业技能培训工作跨上一个新台阶，为冶金行
业持续、稳定、健康发展，做出新的贡献!
 前    言
    本书是按照劳动和社会保障部的规划，受冶金工业出版社的委托，参照冶
金行业职业技能标准和职业技能鉴定规范，根据矿山企业的生产实际和岗位群
的技能要求编写的。书稿经劳动和社会保障部职业培训教材工作委员会办公室
组织专家评审通过，由劳动和社会保障部培训就业司推荐作为冶金行业职业技
能培训教材。
    目前，我国原材料行业发展迅猛，采矿业也相应迅速发展，无论是矿山的
数量还是矿石的开采量均有较大增加，从业人数扩大，因此，矿山生产的安全
问题日益突出。随着矿山开采技术更新速度的加快，矿山生产的环境保护、矿
产资源的充分利用，以及保持矿山可持续健康发展，日益受到人们的重视。在
矿山生产中“以人为本”，就是要为矿山从业人员创造安全、环保、健康的工
作环境，需要培训一批既懂得金属矿开采基本知识和基本生产工艺，又懂得通
风、环保、安全基本知识的新型技术工人。为此，我们在总结多年来从事培训
教学工作经验的基础上，编写了本书。
    本书介绍了矿井通风(包括通风方式、通风方法、通风管理)、矿山环境
保护(包括矿山空气、粉尘、湿热、噪声、水体、固体物的污染与防治)、矿
山安全生产(包括防火、安全生产、环境保护)三个方面内容。
    作为工人培训用书，在具体内容的组织安排上，力求少而精，通俗易懂，
理论联系实际，减少理论，注重应用。
    参加本书编写工作的有：吉林电子信息职业技术学院陈国山、孙文武、李
长权、魏明贺、韩佩津、于春梅，安徽工业职业技术学院黄玉焕，夹皮沟黄金
矿业公司马杰、曲长辉、李福祥，吉林海沟黄金矿业公司王晓峰、李中全、王
宜勇。其中，第1～2章由陈国山编写，第3章由黄玉焕、陈国山编写，第4
章及第7～8章由魏明贺编写，第5～6章、第12章由孙文武编写，第9～10章
由韩佩津编写，第11章由于春梅编写，第13章及第14章由李长权编写。全
书由陈国山、孙文武任主编，黄玉焕、李长权、魏明贺任副主编。
    在编写过程中，得到了许多同行的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
    由于水平所限，书中不当之处，诚请读者批评指正。
    编者
    2007年9月

矿山空气污染及其防治
  5．1井下空气
  5．1．1矿井内空气成分
    矿内空气来源于地面空气。地面空气主要由氧(02)、氮(N2)和二氧化碳(C02)所组
  成。此外，地面空气还含有微量的水蒸气、微生物和灰尘等，但这些物质仅在城市或工业中心
  等局部地区变化较大，不影响整个地面的空气组成，所以不包括在地面空气的组成成分之内。
    地面空气进入矿井后，成分将发生一系列的变化，如氧含量减少，混入各种有害气体和矿
  尘，空气温度、湿度和压力也发生变化。
    可见，地面空气与矿内空气是有区别的。但是，矿内空气在其成分与地面空气相近似时
  (如进风巷道中的风流)称为新鲜风流；反之称为污浊风流或废风(如回风道中的风流)。下面
  研究矿内空气的主要成分。
    (1)氧。氧是一种无色、无味、无臭的气体，和空气相比，它的相对密度是1．11。它的
  化学性质很活泼，几乎能与所有的气体化合，易使其他物质氧化，是人与动物呼吸和物质燃烧
  不可缺少的气体。
    因此，井下工作地区必须供给含有足够氧气的新鲜空气。我国矿山安全规程规定：在总进
  风和采掘工作面进风中，氧气的体积分数不得低于20％。
    (2)二氧化碳。二氧化碳是一种无色、略带酸臭味的气体，俗称碳酸气，相对密度1．52，
  容易聚集在巷道底部或下山盲巷没有风流的地方；不助燃，不能供呼吸，易溶于水。
    二氧化碳对人的呼吸有刺激作用，人体内二氧化碳增多，能刺激人的呼吸神经中枢，而引
  起频繁的呼吸，使人的需氧量增加。另外，井下空气中二氧化碳浓度过大，又会使氧含量相对
  减少，使人中毒或窒息。
    为了防止二氧化碳的危害，安全规程规定：在总进风和采掘工作面进风中，二氧化碳的体
  积分数不得超过O．5％，在总回风中不得超过O．75％。
    (3)氮。氮是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度O．97，既不助燃，也不能供人呼
  吸。在正常情况下，氮对人体无害，但当空气中氮含量增加时，会使氧气含量相对减少，而使
  人窒息。在通风正常的巷道中氮含量一般变化不大。
    综上所述，地表空气的主要成分是氧、二氧化碳及氮。空气进入矿井后，其成分会发生变
  化。由于在矿井里，矿岩及木材等不断缓慢氧化，消耗大量氧气，并产生二氧化碳，因此，主
  要是氧减少及二氧化碳增加。在矿内通风不好的地方，尤其是火区及采空区附近以及有二氧化
  碳放出的独头巷道，氧的体积分数可能会降到1％～3％。所以在进入这些巷道前应该进行检
  查，否则贸然进入将会有窒息死亡的危险。已经停止通风的旧巷，未经检查决不允许进入，以
  免发生二氧化碳中毒窒息事故。
 5．1. 2矿内空气中的有毒气体
5．1．2．1爆破及内燃设备产生的主要有毒气体
    爆破是矿山生产的主要作业之一。爆破后不能立即进入工作面，因为现代各种工业炸药爆
破分解都建立在可燃物质(如碳、氢、氧等)气化的基础上。当炸药爆炸时，除产生水蒸气和
氮外，还产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体，统称为炮烟。它会直接危害矿
工的健康和安全。
    井下使用柴油动力的无轨设备能使劳动生率大大提高，但必须解除柴油机排出的废气对
矿工的危害。因为柴油是由碳(质量分数85％～86％)、氢(13％～14％)和硫(0．05％～
0．7％)组成的，柴油的燃烧一般不是理想的完全燃烧，产生很多局部氧化和不燃烧的东西。
所以，柴油机排出的废气是各种成分的混合物，其中氮氧化合物(主要是一氧化氮和二氧化
氮)、一氧化碳、醛类和油烟等四类成分含量较高，毒性较大，是柴油机废气中的主要有害成
分。一般柴油机废气中氮氧化物的体积分数为O．005％～0．025％，一氧化碳体积分数为
0．016％～0．048％。所以应进一步了解一氧化碳和氮氧化物的特点，才能清楚地知道它们的危
害及其预防方法。
    A一氧化碳
    一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度0．97。由于一氧化碳与空气重量相
近，易于均匀散布在巷道中，若不用仪器测定很难察觉。一氧化碳不易溶解于水，在通常的温
度和压力下，化学性质不活泼。
    一氧化碳是一种性质极毒的气体，在井下各种中毒事故中所占的比例较大。一氧化碳性质
极毒是由于它与人体血液中血色素的结合力比氧大250～300倍，也就是说血液吸收一氧化碳
的速度比吸收氧快250～300倍。当人体吸入的空气含有一氧化碳时，那么血液就要多吸收一
氧化碳，少吸入甚至不吸人氧气。这样人体内循环的不是氧素血色素(HB02)而是碳素血色
素(HBCO)，使人患缺氧症。当血液中一氧化碳达到饱和时就完全失去输送氧的能力，使人
死亡。这说明空气中一氧化碳含量过高会妨碍人体吸收氧；反之，有足够的氧气也会排出人体
内的一氧化碳。因此一氧化碳中毒时只要吸入新鲜空气就会减轻中毒的程度，所以一氧化碳中
毒者如能尽快地被转移到新鲜风流中进行人工呼吸，仍可得救。
    由于一氧化碳的毒性很大，安全规程规定：井下作业地点(不采用柴油设备的矿井)，空
气中一氧化碳体积分数不得超过0．0024％，按质量浓度计不得超过O．03mg／L。这个规定的允
许浓度比有轻微症状的中毒浓度还有几倍的安全系数，这主要考虑到人在这样环境下从事劳动
也不致中毒和受到伤害。但爆破后，在扇风机连续运转不断送人新鲜风流的情况下，一氧化碳
的体积分数降到O．02％时就可以进入工作面。使用柴油设备的矿井一氧化碳的体积分数应小
于O．005％。
    若经常在一氧化碳浓度超过允许浓度的环境中工作，虽然短时期内不会发生急性病状，但
由于血液长期缺氧和中枢神经系统受到伤害，就会引起头痛，眩晕，胃口不好，全身无力，记
忆力衰退，情绪消沉及失眠等慢性中毒。
    还应注意到，发生井下火灾时，由于井下氧气供应不充分，会产生大量的一氧化碳。
    B氮氧化物
    爆破后和柴油机废气中都有大量的一氧化氮产生，一氧化氮是极不稳定的气体，遇到空气
中的氧即转化为二氧化氮。
    二氧化氮是一种褐红色的气体，相对密度1．57，具有窒息气味，极易溶解于水；二氧化
氮遇水后生成硝酸，对人的眼、鼻、呼吸道和肺部都有强烈的腐蚀作用，以致破坏肺组织而引
起肺部水肿。
    二氧化氮中毒的特点是起初无感觉，往往要经过6～24h后才出现中毒征兆。即使在危险
浓度下，起初也只感觉呼吸道受刺激、咳嗽，但经过6～24h后，就会发生严重的支气管炎、
呼吸困难、吐黄痰、发生肺水肿、呕吐等症状，以致很快死亡。
    为了防止二氧化氮的毒害，安全规程规定：井下作业地点(不采用柴油设备的矿井)空气
中二氧化氮的体积分数不得超过O．000259％(换算为Nz05的氮氧化合物为O．0001％)，按质
量浓度计不得超过O．005mg／L；使用柴油设备的矿井二氧化氮的体积分数应小于O．0005％。
    C一氧化碳和二氧化氮中毒时的急救
    从一氧化碳和二氧化氮的特性可以看出，二者都是毒害很大的气体，又同时产生在爆破后
和柴油机排出的废气中，但由于它们对人体中毒的部位不同，在对中毒伤员进行急救时应加以
区别对待。一氧化碳中毒，呼吸浅而急促，失去知觉时面颊及身上有红斑；嘴唇呈桃红色。对
中毒伤员可施用人工呼吸及苏生输氧，输氧时可掺入5％～7％的二氧化碳以兴奋呼吸中枢促
进恢复呼吸机能；口服生萝卜汁有解毒作用。二氧化氮中毒，突出的特征是指尖、头发变黄，
另外还有咳嗽、恶心、呕吐等症状。因为二氧化氮中毒时，．往往发生肺水肿，所以切忌采用人
工呼吸，以免加剧肺水肿的发展。可用拉舌头刺激神经引起呼吸，或在喉部注入碱性溶液
NaHC03，以减轻肺水肿现象。
5．1．2．2含硫矿床产生的主要有毒气体
    在开采含硫矿床的矿井里，眼和鼻会有特殊的感觉，这是因为硫化矿物被水分解产生的硫
化氢和含硫矿物的缓慢氧化、自燃和爆破作业等产生的二氧化硫所引起的。
    A硫化氢
    硫化氢是一种无色的气体，相对密度1_19，具有臭鸡蛋味及微甜味，当其在空气中体积
分数为O．0001％～0．0002％时，可以明显地感到它的臭味；易溶解于水，能燃烧；性极毒，
能使人体血液中毒，并对眼膜和呼吸系统有强烈的刺激作用。安全规程规定，矿内空气中硫化
氢的体积分数不得超过O．00066％。
    应该注意到，硫化氢容易出现在一些老硐中。由于它的相对密度大，易溶解于水，很容易
聚集在老硐的水塘中；若被搅动，就有放出的危险。
    B二氧化硫
    二氧化硫是无色的气体，具有强烈的烧硫磺味，相对密度2．2，易溶解于水，对眼有刺激
作用；与呼吸道潮湿的表皮接触后能产生硫酸，对呼吸器官有腐蚀作用，使喉咙支气管发炎，
呼吸麻痹，严重时引起肺水肿。所以二氧化硫中毒的伤员也不能进行人工呼吸。
    安全规程规定，矿内空气中二氧化硫的体积分数不得超过O．0005％。
    在矿石含硫量(体积分数)超过15％～20％的矿井里，一氧化碳和二氧化硫含量不断增
加，是矿石自燃火灾的主要征兆之一。
    C硫化氢、二氧化硫中毒时的急救
    硫化氢中毒，除施行人工呼吸或苏生输氧外，可用浸过氨水溶液的棉花或毛巾放在嘴和鼻
旁，因为氯是硫化氢的良好解毒物。二氧化硫中毒可能引起肺水肿，故应避免用人工呼吸；当
必须用苏生输氧时，也只能输入不含二氧化碳的纯氧。