27矿井气体主要成份

气体的密度×摩尔体积=气体分子的式量。气体分子的式量÷摩尔体积=气体的密度。气体分子的式量÷气体的密度=摩尔体积。空气的主要成份：（空气的密度1.293公斤/米3）主要成份有：79%的氮气，氧气20.96%，二氧化碳0.04%。空气的密度为1.293公斤/米3，（N278.084%，O220.9476%，氩(Ar)0.934%，CO20.0314%，其他气体，氖（Ne）氪（Kr）氙（Xe）氢(H2)甲烷（H4）一氧化碳（CO）占0.003%。气体的临界温度和临界压力任何气体在一定温度和压力下都可以液化，温度越高液化所需的压力也越高，但温度越过某一数值时，即使再增加多大的压力也不能液化，这个温度叫临界温度，在这一温度下的最低压力就叫临界压力（气体）。氧气：是一种无色，无味，无臭，无毒，化学性质很活泼的气体，它的分子式“O2”密度是1.435公斤/米3，相对密度1.11，氧气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，休息时平均每人每分钟需要的氧量不少于0.25公斤，行走或劳动时需氧量为1-3公升/分。氧气的分子量为31.9988空气中氧含量减少对人体的影响：17%静止时无明显影响进行工作会引起喘息，呼吸困难等15%失去劳动能力，呼吸及脉搏跳动急促，感觉及判断能力减弱10-12%失去理智，时间稍长即有生命危险6-9%失去知觉，短时间内心脏尚可跳动，不急救会导致死亡人体正常时，脑细胞要消耗全身需氧量的四分之三的氧气，所以人体一但缺氧会特别敏感，新《规程》第135条规定，在采掘工作面及有人工作地点按体积计算氧气不得低于20%。氧含量对井下各种燃烧及瓦斯爆炸都有很大影响，比如：当氧含量低于17%时，煤尘失去爆炸能力，当氧含量低于15%时火焰就会自动熄灭，氧含量低于12%时沼气失去爆炸能力，当氧含量低于3-5%时，一切燃烧都不能维持，如果把火区内的氧气含量设法降到3-5%火区就会自消自灭了，矿井隔绝灭火法和氮气灭火法都是根据这个道理。标准状态（气体）温度20℃，压力0.101Mpa（兆帕）（101325pa）相对湿度60%，氮气：纯净的氮气是一种无色无味，无臭无毒的气体，氮的一个分子是由两个氮原子构成的，分子式为N2，氮气的性质很不活泼，很难与其他物质发生化学反应，氮无腐蚀性，无可燃性，对震动，热和电火花都是稳定的，但是高温下氮分子获得了足够的能量也可与氢，氧，金属等物质发生化学反应，可生成氨气，一氧化氮，二氧化氮，四氧化二氮等。分子量为28.013。氮比空气稍轻，氮气的密度为1.25公斤/米3，相对密度为0.97%，氮在标准大气压-195.8℃时变成无色的液体，在-209.88℃时变成雪状的固体，氮气的溶水性小1个体积的水中大约可溶解0.02个体积的氮气。氮的沸点为-195.8℃则在常温下处于沸腾状态，直接接触会灼伤，也有可能由于富氮中毒使人缺氧窒息。氮有38.5卡的蒸发潜热，因此低温氮可以冷却火区热源，具有吸热作用，使火区气体与周围介质的温度降低，1米3液态氮在0℃时，可气化成648米3的气态氮，在35℃时，可气化成731米3的气态氮，如在高瓦斯区内加入36%的氮气能使任何浓度的沼气失去爆炸性。采用氮气灭火时，采用的氮气量是火区空间的0.43倍这样即可达到灭火效果。采空区注氮气：1、采空区注氮改变了空区的漏风风流的流态，2、氮气稀释了采空区风流中的氧气浓度3、注氮后以氮气等量抵消工作面漏向采空区的一部分风量，减少了向采空区的供氧。4、注氮必须考虑利用采空区漏风流态进行顺风注氮，管口位置设置在靠进风侧的冷却带内，5、注氮相当于在采空区内的自燃氧化带施加了氮气浓度，阻止煤与氧发生氧化自燃反应氮气置换法：向采空区先注入一定量的氮气再进行瓦斯抽放抽放的同时连续向采容区注氮，为防止向采空区漏风，保障氮气平稳向采空区深部推进，要控制抽放量原则上注入氮气量大于瓦斯抽放量的1.1倍N2：（1）将N2压入到采空区氧化带内阻止煤炭的氧化。（2）使采空区压力增高，减少杜绝空气进入采空区。（3）降低采空区的气体的温度和周围介质温度。（4）N2加入到瓦斯混合气体中可使瓦斯爆炸下限提高，上限降低，N2每增加1%时爆炸下限即提高0.017%，上限下降0.54%。二氧化碳：是一种无色无臭略带酸味的气体，不助燃不助呼吸，易溶于水无爆炸性，密度为1.965公斤/米3，相对密度为1.52，分子式是CO2，二氧化碳随无毒，但CO2的增加会使氧含量相对减少，使人窒息。如果在高瓦斯区内加入25.5%的CO2会使任何浓度的瓦斯失去爆炸性《规程》规定采掘工作面的风流及回风流的CO2的浓度不得超过1.5%，入风流不得超过0.5%总回风巷和一翼回风巷不得超过0.75%。二氧化碳的增加对人体的影响：CO2的含量对人体的反应1%呼吸急促3%呼吸量增加2倍，很快使人疲劳5%感觉血流加快，心脏跳动加快，头昏脑胀6%发生喘息极度虚弱无力，10%时出现昏迷状态10-20%呼吸处于停顿状态，失去知觉20-25%短时间即可窒息死亡二氧化碳含量的增加会对人体的呼吸神经中枢有刺激作用，增加人体的呼吸量及吸氧量，引起喘息。CO2分子量为44.00995二氧化氮：是一种棕红色，带有刺激性臭味，极易溶解于水，无爆炸性，有强烈毒性的气体，分子式为NO2，密度为2.05公斤/米3，相对密度为1.59，能和水结合成硝酸，对肺组织起破坏作用，造成肺浮肿，对眼睛，鼻腔，呼吸道等有强烈刺激作用。矿井NO2的来源多为爆破工作，1公斤硝酸炸药爆破后可产生10升的NO2。在空气中NO2浓度不高时，最初无明显感觉，经6-24小时后才出现中毒症状，在危险的浓度下，最初也只是感觉呼吸道受刺激，咳嗽，吐黄痰经6-24小时后才出现肺部水肿，呕吐，呼吸困难，很快就会死亡，NO2中毒者的症状为手指和头发变黄，《规程》规定：井下工作地点NO2浓度不得超过0.00025%。NO2对人体的影响NO2％对人体的影响0.0042-4小时不会引起明显的中毒0.006短时间内对呼吸器官有刺激作用0.025短时间内就会使人中毒死亡二氧化硫：是一种无色酸味带硫磺臭味的易溶于水，无爆炸性有剧毒的气体，分子式为SO2，密度为2.86公斤/米3，相对密度为2.22，遇水即变成硫酸，对人的眼睛有强烈的刺激作用，故称之为“害眼气体”而且对呼吸器官也有强烈的腐蚀作用，能引起肺水肿，矿井SO2的主要来源是含硫矿物的氧化，含硫矿物中爆破工作。SO2对人体的影响0.0005%能闻到刺激味0.002%能引起流泪，眼睛红肿，咳嗽，头痛，喉头发痒0.05%可引起急性支气管炎，肺水肿，短时间内就可中毒死亡《规程》规定：井下有人工作地点，SO2的最高允许浓度为0.00055%硫化氢：是一种无色，微甜，有臭鸡蛋味，有强烈毒性，易溶于水，有爆炸性，分子式为H2S，密度为1.52公斤/米3，相对密度为1.17，空气中按体积计算达到4.3-46%之间可以爆炸，能使人中枢神经中毒，并能对眼睛，呼吸器官产生强烈的刺激作用。井下H2S的主要来源于有机物的腐烂，硫化矿物水解，煤岩中放出。H2S对人体的影响0.002%对人体没有什么危害0.01%数小时后发生轻微中毒0.015%流唾液和清鼻涕瞳孔放大，呼吸困难0.02%5-8小时后对眼，鼻，喉粘膜有强烈刺激性，很快出现头痛，呕吐，昏睡，四肢无力0.05%30分钟后失去知觉，并出现痉挛，脸色苍白，不急救就会中毒死亡0.08%很短时间内就会引起中毒死亡《规程》规定：井下有人工作地点H2S不得超过0.00066%。措施：向煤体内注石灰水，水采时在水中加石灰。氢：是一种无色无味无臭无毒，难溶于水，有爆炸性的气体，分子式为H2，密度为0.09公斤/米3，相对密度为0.0695，按体积计算空气中氧含量达到4-74%之间可以爆炸。矿井氢气的来源主要是蓄电池充电时放出《规程》规定：井下有人工作地点H2不得超过5%氨：是一种无色无味剧臭，剧毒极易溶于水，有爆炸性气体。分子式为NH3，密度为1.16公斤/米3，相对密度为0.9，当氨含量达到30%时能爆炸。氨对人的皮肤和呼吸道有强烈的刺激作用，能引起咳嗽，流泪，头晕，空气中含量高时会使人失去知觉以致死亡。《规程》规定：有人工作地点氨气含量不得大于0.004%，用水熄灭燃着的煤炭也能生气氨气。一氧化碳：是一种无色，无味，无臭，无刺激性，剧毒气体，它微溶于水，有爆炸性，分子式为CO，密度为1.25公斤/米3，相对密度为0.97，与氮气的密度相同，所以CO可以均匀的扩散在井下的巷道中，当CO含量达到12.5—75%之间时可以爆炸。空气中CO浓度超过0.04%时就会使人轻度中毒，CO有一种特性，因为CO经呼吸道进入人体后，与人体内血液中的血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，CO与血红蛋白的亲和能力是O2与血红蛋白亲合能力的250一300倍，而且，CO与血红蛋白的解离速度要比O2与血红蛋白的解离速度慢3600倍，所以CO阻碍了血红蛋与O2的正常结合，造成人体内部组织和细胞大量缺氧而引起中毒死亡。CO中毒程度可大致分为三种程度：一、轻微中毒：CO达到0.048%时，1小时内头晕、头痛、耳鸣、心必，此时人体碳氧血红蛋白量约为10—20%。二、严重中毒：CO达到0.128%时约半小时到1小时除轻微中毒症状外出现肌肉疼痛，四肢无力、恶心呕吐、感觉迟钝，短时昏厥，丧失行动能力，同时皮肤和粘膜呈桃红色，尤其是脸部两颊、前胸和大腿内侧最为明显，严重中毒时血液中碳氧血红蛋白约30—40%，吸入新鲜空气或氧气后则能较快地清醒，数日可以恢复正常一般无后遗症。三、致命中毒：CO达到0.4时20—30分钟即可使人中毒死亡，若CO达到1%时，经过几次吸气就会失去知觉，经过1—2分钟就会引起致命中毒。致命中毒的碳氧血红蛋白达到了50%以上，《规程》规定井下空气中，CO最高允许浓度为0.0024%.CO中毒对人体的影响：0.02%2-3小时轻微头痛0.04%1-2小时眩晕、头痛0.08%45分钟耳鸣、心跳、心悸、头痛0.16%半小时—2小时四肢无力、恶心、呕吐、感觉迟钝、昏厥、失去行动能力0.32%20—30分钟，丧失知觉、心脏停顿、以致死亡1.28%1—3分钟死亡井下CO的主要来源是煤碳的氧化、自燃发火、火药的爆破，瓦斯与煤尘爆炸，井下火灭等都能产生大量的CO气体，比如：1公斤的煤尘燃烧后可产生1.5米3的CO气体，如果只有瓦斯爆炸，CO浓度可达2%但若有煤尘掺入爆炸、产生的CO量可达3—4%以上。井下发生火灭时，生成的CO量则会更大，据推算、井下一架木质棚架，其体积为0.168米3燃烧后可产生96米3的CO，可使长1920米，断面为5米2的巷道中的CO浓度达到1%以上，这样的浓度人只需要吸几口气便会中毒死亡。井下煤炭氧化自然会产生大量的CO气体，通过CO气体生成的多少可以判断煤体是否已经自燃，经过大量的实际观测结果表明当CO绝对涌出量0.0059米3/分时就会发火，当CO绝对涌出量0.0049米3/分时就不会发火，所以我们把CO绝对量0.0059米3/分定为火灭预报临界值，把CO绝对量0.0049米3分定为无发火的安全值。甲烷：是一种无色、无味、无臭、无毒、无刺激性的气体，难溶于水，热容量大，扩散性和渗透力强，有爆炸性，分子式为CH4，密度为0.714公斤/米3，相对密度0.552，CH4：国标编号：（危险货物编号）21007熔点：-182.5℃沸点：—161.5℃闪点：—188℃引燃温度：538℃分子量：16.04当沼气含量达到5—16%之间时可以爆炸，沼气虽无毒，但空气中沼气含量的增加，会使氧含量相对减少，使人窒息，化学名称甲烷，沼气是煤在形成过程中的一种伴生气本，亿万年以前的森林和其他古代植物经过地壳运动被埋在地下与空气隔绝，在一种叫“厌氧菌”的细菌分解发酵作用下，就生成了沼气。植物在炭化过程中，生成的沼气量是很大的，每生成1吨煤就可伴生大约1000米3以上的沼气，只是在漫长的地质年代里，大部分的沼气逸散到大气中去了，只有一小部分被保留在煤体和岩体中，这一小部分是以三种状态附存在煤体或岩体中的。一种是：游离状态，它是以自由的