煤矿井下有毒有害气体

煤矿井下有害气体及防治张建光工程硕士通风专业工程师注册安全工程师•在煤矿生产过程中有毒有害气体对财产与人的健康、生命造成危害。我国政府不但成立了专门的政府机构，而且还相继出台并实施的《安全生产法》与《职业病防治法》等法津、法规，以保障职工的健康与安全，创造安全、健康的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，保护国家资源和财产。一、煤矿井下常见的有毒有害气体分析•有毒气体是指在足够时间内吸人足够浓度会使人致残、致死的气体。根据它们对身体的作用机理分为窒息性气体、刺激性气体和毒性气体三大类。窒息性气体包括CO、CH4、H2S、CO2等气体。这些化合物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不相同。CO进人体内后主要与红细胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，以致使红细胞失去携氧能力，从而使组织细胞得不到足够的氧气。一、煤矿井下常见的有毒有害气体分析•CH4本身对机体无明显的毒害，其造成的组织细胞缺氧，实际是由于吸人气中氧浓度降低所致的缺氧性窒息。H2S进入机体后的作用是多方面的，H2S与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，抑制细胞呼吸酶的活性，导致组织细胞缺氧，硫化氢可与谷胱甘肽的巯基结合，使谷胱甘肽失活，加重了组织细胞的缺氧。吸人窒息性气体出现的症状，首先是呼吸加速，急需空气，精神反应性衰减，肌肉协调变差。随后，判断能力出现故障，所有感觉丧失运功失稳，迅速出现疲劳。时间长还会出现恶心、呕吐、虚脱(即躺倒在地)、失去知觉，最后痉挛，深度昏迷和死亡。一、煤矿井下常见的有毒有害气体分析•NO、NO2、H2S、SO2、乙醛是井下最常见的刺激性气体。刺激性气体对机体作用的特点是对皮肤、黏膜有强烈的刺激作用，其中一些还具有强烈的腐蚀作用。刺激性气体对机体的损伤程度与其在水中的溶解度与损害部位有关。一般来说，水溶性大的化学物，如NO2等对眼和上呼吸道迅速产生刺激作用，很快出现眼和上呼吸道的刺激症状；水溶性较小的化学物，如二氧化氮等，对下呼吸道及肺泡的作用较明显。刺激性气体造成的病变的严重程度除化学物本身的性质外，最重要的是与接触化学物的浓度和时间密切相关。一、煤矿井下常见的有毒有害气体分析•短期接触高浓度刺激性气体，可引起严重急性中毒，而长期接触低浓度则可造成慢性损伤。急性刺激性气体中毒通常先出现眼及上呼吸道刺激症状，如眼结膜充血、流泪、流涕、咽干、咳嗽、胸闷等症状，随后这些症状可减轻或消失，经过几小时至3天不等的潜伏期后症状突然重现，很快加重，严重者可发生化学性支气管肺炎、肺水肿，表现为剧烈咳嗽、咯白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、发绀等，可因肺水肿或并发急性呼吸窘迫症等导致残废。一、煤矿井下常见的有毒有害气体分析•毒性气体进入组织并能破坏组织。NO、H2S及SO2不仅具有刺激性而还有毒性。煤矿井下的H2S气体，主要毒性为刺激作用和不易逆转的麻醉作用，并可使血红蛋白转变为硫化血红蛋白，长期接触低浓度的H2S，可出现头痛、头晕、倦怠无力、记忆力减退、烦燥、失眠、嗅觉丧失、胸痛、咳嗽、心动过缓、流涎、食欲不振、恶心、呕吐等症状，并可出现点状角膜炎。井下有害气体对人体产生的主要损害见表1。表1井下有害气体对人产生的损害有害气体主要损害其它损害氮氧化物肺脏皮肤、粘膜、血液氟化氢皮肤、粘膜、剧毒肺脏二氧化硫皮肤、粘膜肺脏硫化氢窒息粘膜一氧化碳窒息、剧毒血液氯化氢皮肤、粘膜肺腑二、矿井有害气体的基本性质及来源•煤矿井下常见有毒有害气体有：CH4、CO、CO2、H2S、NO2、SO2等。•瓦斯(CH4)是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。瓦斯(CH4)是在成煤过程中形成的，并大量贮存于煤层之中的气体，瓦斯是煤矿井下危害最大的气体。二、矿井有害气体的基本性质及来源•一氧化碳(CO)是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度为0.97，微溶于水，能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在13％～75％范围内时有爆炸的危险。主要危害：使人“窒息”，浓度在0.08％、40min引起头痛眩晕和恶心，浓度达到0.32％、5～10min引起头痛、眩晕，30min引起昏迷，死亡。主要来源：爆破；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。二、矿井有害气体的基本性质及来源•二氧化碳(CO2)是无色、略有酸气味的气体，相对密度是1．52，比空气重，常积聚在巷道的底部。它不助燃也不能供人呼吸，易溶于水。空气中CO2含量过高时，可使空气中氧气含量降低而造成人员缺氧窒息。CO2能刺激中枢神经，使呼吸加快。当空气中CO2浓度达到3％时，人的呼吸急促，易感疲劳；达到5％时，出现耳鸣、呼吸困难等症状；达到10％时，发生昏迷现象。煤矿井下的CO2主要来源于煤和坑木的氧化、矿井水与酸性岩石的分解作用、人员的呼吸、爆破工作、瓦斯煤尘爆炸、火灾等，有些煤层和岩层也会放出CO2。二、矿井有害气体的基本性质及来源•硫化氢(H2S)无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001％即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氢相对密度为1.19，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.3％～45.5％时有爆炸危险。•主要危害：硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。0.005％～0.01％，1～2h后出现眼及呼吸道刺激。主要来源：有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和旧巷积水中放出。二、矿井有害气体的基本性质及来源•二氧化氮(NO2)是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为1.59，易溶于水。主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用，二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点。0.01%出现严重中毒主要来源：井下爆破。二、矿井有害气体的基本性质及来源•二氧化硫(SO2)无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到0.0005％即可嗅到。其相对密度为2.22，易溶于水。主要危害：遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到0.002％时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达0.05％时，短时间内即有致命危险。主要来源：含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；以及从含硫矿层中涌出。二、矿井有害气体的基本性质及来源•氨气(NH3)无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为0.596，易溶于水。空气浓度中达30％时有爆炸危险。•主要危害：氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿。主要来源：爆破，用水灭火等；部分岩层中也有氨气涌出。二、矿井有害气体的基本性质及来源•氢气(Ｈ2)无色、无味、无毒，相对密度为0.07。氢气能自燃，其点燃温度比沼气低100℃～200℃，主要危害：当空气中氢气浓度为4％～74％时有爆炸危险。主要来源：井下蓄电池充电时可放出氢气；有些中等变质的煤层中也有氢气涌出。三、矿井有害气体的防治•1、煤矿有害气体的预防•加强通风管理，强化煤矿“一通三防”。在此基础上，不断优化和完善通风系统，加强掘进工作面及盲巷天井等地点的通风和爆破管理，做到爆破前必须先检查有毒有害气体浓度，爆破后必须进行有效通风、只有将炮烟吹散后，才可进入工作；通风方式应采用均压通风，使风流不易向采空区流动，而采空区等地的有害气体亦不向工作场所扩散；加强风量的控制，以实现对工作场所有害气体的稀释和排出。•加强对排污井、停风或密闭较久的巷道的安全管理。清理长期封闭和深度较大的井或巷道，制定有效的安全措施和操作规程。采空区、停风或密闭较久的巷道，都会积聚大量的有害气体，在停风较久或废旧巷道的入口处，应打棚栏、设警标，禁止人内。当掘进巷道接近采空区边缘或恢复停风较久的巷道，以及打开密闭时，都应提高警惕，加强检查，防止发生有害气体中毒和窒息事故。•加强对有害气体的监测监控，掌握涌出情况。定期对工作面、采空区进回风巷采取空气试样，送到化验室分析空气成分，了解空气的清洁程度。利用监控系统，通过传感器，随时监测各工作场所各种有害气体的浓度及变化情况。•2、进一步加强预案体系建设，提高应急能力•制定和完善应急预案，根据本单位自身作业地点、生产过程中的危险源以及可能造成的危害，制定有针对性的应急预案，根据有关法律、法规、标准的变动情况，及时制定、评估和补充修订完善预案。•加强安全培训和应急演练，提高职工安全意识，掌握自救互救技能。组织开展包括救援人员在内的有针对性的全员安全教育和培训。尤其要对应急预案、施救方法进行重点培训，使作业人员、救援人员强化安全意识，掌握安全常识，提高自救互救技能。•配备必要的应急装备，提高应急能力。配备自救器、防毒防尘面具等个人防护装备和气体检测监控仪器，以保证安全作业或一旦发生事故时能顺利避险逃生。同时，要根据可能发生的灾害、灾难，配足安全、有效的救援装备，切实提高应对事故灾难的能力。•3、煤矿发生有毒有害气体治理措施•禁止使用不合标准的炸药，放炮时使用水炮泥和喷雾洒水，在火灾或爆炸烟气侵袭时，必须将佩戴自救器。•在采空区积水中常含有大量的H2S，现场应采用向煤体注碱液或石灰水的办法，来消除H2S的危害。•抽放瓦斯，通过钻孔、管路系统、泵等设备，将煤层中贮存的瓦斯抽出。这样可减少采煤掘进、运输、破碎等时的瓦斯涌出量，还可以作为民用或工业用之燃气能源，使其变废为宝。此外，还要对采空区瓦斯进行抽放，以减少瓦斯积聚，防止其爆炸。•发现有毒有害气体中毒事故后，事故现场相相邻的作业点、面有关人员要立即停止作业，迅速撤离到安全地点，同时上报矿调度。并对事故现场采取强制性的局部通风措施，并开、关有关的风门，及时调整风流路线，稀释有害气体，为抢险作好准备。当发生有毒有害气体中毒事故时，应按规定方式上报主管部门，迅速启动有毒有害气体应急预案，及时组织抢救，针对中毒者的具体情况，衽自救、互救和急救。便使中毒者及早脱离危险，保障其生命安全。•对中毒者可以按以下方法进行自救、互救和急救：迅速把受难者抬到新鲜风流和周围的支架完好安全的地方。在搬运途中，如仍受到有害气体威胁，急救者一定要戴好自救器，对被救人员也要带好自救器；•如果是一氧化碳中毒，中毒者还没有停止呼吸或呼吸虽已停止但心脏还有跳动，要立即给中毒者闻氨水解毒，并解开衣服，搓摩他的皮肤，使他温暖以后，立即进行人工呼吸。如果心跳也停止了，就要迅速进行体外心脏按摩，同时进行人工呼吸；•如果是硫化氢中毒，在进行人工呼吸以前，要用浸透食盐溶液的棉花和手帕盖住他的口鼻；•如果是因瓦斯或二氧化碳窒息，情况也不太严重，只要把他抬到新鲜风流中稍作休息后，就会苏醒的。假如窒息时间较长，就要进行人工呼吸。在进行人工呼吸前，先要搓擦他的皮肤。结语•煤矿的开采，会带来许多环境污染及安全问题，对各种有害气体，要本着预防为主，综合治理的原则，要加强对工作场所各种有害气体监测，做到有的放矢，井下有害气体尽量在井下对其进行有效地控制，以防排人大气，污染大气环境。