二矿井空气参数

第二章矿井空气流动基本理论（第一、二节 3学时）1.上次课内容回顾（5-10min）1-1.上次课所讲的主要内容。

矿井空气成分，矿井空气中主要成分的质量（浓度）标准、矿井中有毒、有害气体的基本性质和危害性及安全浓度标准。

矿井气候条件平衡量指标（干球温度、湿球温度、等效温度、同感温度、卡他度）。

1.2、能解决的实际问题。

（1）要保证作业人员健康，井下空气质量和数量的最低要求；（2）矿井空气中氧气（O2），二氧化碳（CO2）的浓度要求；（3）各种有害气体的危害性与最高允许浓度标准；（4）矿井气候条件衡量方法与指标，保证有一个舒适的作业环境。

2.本节课内容的引入（5min）2.1、本节课讨论的内容与上次课内容的关联。

2.2、本节课讨论的内容空气的主要物理参数，空气密度的测算，空气流动过程中的能量及其能量的变化，风流点压力及其相互关系。

2.3、思考题（1）一年中冬季还是夏季大气压力大？一天中哪个时间大气压力最小？（2）温度与压力相同时，干空气密度大还是湿空气密度大？（3）为什么位能不能用仪器进行直接测量？（4）测定风流点压力时，水柱计放置的位置对测值有影响吗？3.课堂讲述与讨论（100-110min）矿井空气流动的基本理论主要研究矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。

第一节空气主要物理参数与矿井通风密切相关的空气物理性质有：温度、压力(压强)、密度、比容、重度、粘性、湿度、焓等。

正确理解和掌握空气的主要物理性质是学习矿井通风的基础。

一、温度温度是描述物体冷热状态的物理量。

测量温度的标尺简称温标。

国际单位为：热力学温标，其单位为K (kelvin),用符号T来表示，热力学温标规定纯水三相态点温度（汽、液、固三相平衡态时的温度）为基本定点，定义为273.15K，每1K为三相点温度的1/273.15。

常用的摄氏温标为实用温标，用t表示，单位为摄氏度℃，摄氏温标的每1℃与热力学温标的每1K完全相同，它们之间的关系为：T=273.15+t温度是矿井表征气候条件的主要参数，《规程》规定：生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃。

矿井空气的检测一、教学目的要求：1、熟悉矿井空气的主要成分；2、熟悉矿井空气中的有毒有害气体，掌握有毒有害气体的检测；3、熟悉矿井空气的物理参数和矿井气候条件，掌握矿井各气候条件的检测；4、掌握矿井空气风速的测定。

二、相关内容：地面空气进入矿井以后被称为矿井空气。

因此，矿井空气来源于地面空气。

但是地面空气进入井下后，会受到井下各种自然因素和生产过程的影响，在成分和性质上发生了很大变化，一旦矿井空气中的有毒有害气体超出安全浓度，或者矿井气候条件恶化，将对井下工作人员的生命安全和身体健康造成极大危害，因此必须引起高度重视。

为保障井下工作人员的身体健康和保证安全生产，必须使矿井空气的质量符合要求，必须创造良好的矿井气候条件。

一、矿井空气的主要成分地面空气主要由氧、氮、二氧化碳、氢、氖和其他一些微量气体组成，如图3-1所示。

矿井空气来源于地面空气。

地面空气进入矿井后，在成分和性质上发生一系列变化：含氧量降低；混入各种有毒有害气体；混入矿尘；矿井空气的温度、湿度和压力也发生变化。

矿井空气的主要成分仍然是氧、氮和二氧化碳，此外还有少量的有毒有害气体。

1、矿井空气中的有毒有害气体矿井空气中常见的有毒有害气体有一氧化碳(CO)，二氧化氮(NO2)，二氧化硫(SO2）、硫化氢（H2S)、甲烷(CH4）、氨气(NH3）、氢气（H2）。

在一般情况下，矿井空气中有毒有害气体的来源、性质、密度、特点、危害、中毒特征、防治措施及安全浓度见表3-1。

由于各矿的条件不一样，所以矿井空气中有毒有害气体的种类和数量也不完全一样。

2、矿井空气的物理参数1）基本参数(1)质量用符号m表示，单位是kg。

(2)重量用符号G表示，单位是N。

质量和重量的关系是：G=mg，g=9.81 m/s2。

(3)体积用符号V表示，单位是m3 , cm 3。

(4)密度用符号P表示，单位是kg/m3。

2）主要参数矿井空气的主要参数有温度、压力和湿度（见表3-2）。

矿井空气成分及有毒有害气体的检测矿井空气成分及有毒有害气体的检测第一章矿井空气一、教学内容:1、矿井空气主要成分及其基本性质、质量浓度标准、检测仪器与方法;2、矿井空气主要有害气体及其基本性质、质量浓度标准、检测仪器与方法、防止有害气体危害的措施;3、矿井气候条件标准、改善方法,二、重点难点:1、矿井空气主要有害气体的质量浓度标准 ;2、气体检测仪器与检测方法;3、防止有害气体危害的措施;4、矿井气候条件各参数的测定仪表及测定方法。

三、教学要求:1、了解矿井空气各主要成分的基本性质;2、了解矿井气候条件的质量标准及改善办法;3、掌握矿井空气各主要成分的质量浓度标准、检测仪表及方法;4、掌握矿井气候条件各参数的测定仪表及方法。

第一节矿井空气成分地面空气又称为大气, 是混合气体, 大气中除了水蒸气的比例随地区和季节变化较大以外, 其余化学组成成分相对稳定。

一般将不含水蒸汽的空气称为干空气 , 它的组成成分和体积百分比分别为氧气(20.9 6% ) 、氮气 7 9% 和二氧化碳 0 .04% 。

地面空气从井筒进入井下就成了矿井空气 , 将发生一系列变化。

主要有 : 氧气含量减少; 有毒有害气体含量增加;粉尘浓度增大; 空气的温度、湿度、压力等物理状态变化等。

在矿井通风中,习惯上把风流分作新鲜风流(新风) 和污风风流 (污风或乏风) 。

一、矿井空气的主要成分及其基本性质(一) 氧气( O 2 )氧气是一种无色、无味、无臭的气体, 对空气的相对密度为 1.10 5 。

氧气很活跃, 易使多种元素氧化 ,能助燃。

氧气是维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。

一般情况下 , 人在休息时的需氧量为0.2~ 0 .4L / m i n ;在工作时为 1~ 3L / m i n 。

人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系如表 1- 1 所示。

表 1- 1 人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系氧气浓度(体积) / % 人体主要症状静止状态无影响, 工作时会感到喘息、呼吸困难和强烈心跳1 7呼吸及心跳急促, 无力进行劳动1 5失去知觉,昏迷, 有生命危险1 0 ~ 1 2短时间内失去知觉 ,呼吸停止 ,可能导致死亡6 ~ 9地面空气进入井下后, 氧气浓度要有所降低, 氧气浓度降低的主要原因有: 人员呼吸 ; 煤岩、坑木和其他有机物的缓慢氧化;爆破工作;井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸 ;煤岩和生产中产生其他有害气体等。

矿井空气及气候条件矿井生产过程中，必须连续不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有害气体和矿尘，制造良好矿井气候条件，确保井下作业人员的躯体健康和劳动安全。

第一节矿井空气成分一、地面空气地面空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，亦称为湿空气。

干空气是指完全不含有水蒸气的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。

干空气的组成成分比较稳固，成分的数量差不多不变。

干空气成分的数量用体积浓度或质量浓度来表示，前者为某种气体的体积在干空气的总体积中所占的百分数；后者为某种气体的质量在干空气的总质量中所占的百分比。

其要紧成分如表1-1所示。

表1-1 干空气的组成成分表工程运算中，干空气可近似地仅考虑氧气和氮气，组成按氧气（21%）、氮气（79%）来运算。

干空气的物理参数如下：分子量28.97气体常数287.05 J/kg.K空气密度（0℃，1atm） 1.293 kg/m3湿空气中含有水蒸气，其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。

地面空气中，水蒸气的浓度随地区和气候而变化，其体积浓度变化范畴为0~4%。

此外，实际空气中还含有微量的污染气体和尘埃。

二、矿井空气的要紧成分及其差不多性质矿井空气要紧来源于地面空气，尽管发生了一系列变化，但其要紧成分仍旧是氧气和氮气。

1.氧气（O2）氧气是一种无色、无味的气体，相关于空气的比重为1.105，化学性质爽朗，易使其它物质氧化，能助燃，是矿井火灾以及瓦斯、煤尘爆炸的必要条件。

氧气是人呼吸所必需的气体，人的生命要紧是依靠吃进食物和不断吸入空气中的氧气，在体内进行新陈代谢来坚持的。

人对氧气的需要量取决于人的体质、精神状态和劳动强度等，人的需氧量与劳动强度的关系如表1-2所示。

表1-2 人体输氧量与劳动强度的关系空气中氧气浓度为21%左右对人的呼吸最为有利。

空气中氧气浓度的降低会阻碍人的健康，甚至危及生命。

第一节 矿内空气的主要物理参数一、密度单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用符号ρ表示。

空气可以看作是均质气体，故：Vm =ρ，kg/m 3 （1-2-1） 式中 m ——空气的质量，kg ；V ——空气的体积，m 3 ；ρ——空气的密度，kg ／m 3；一般地说，当空气的温度和压力改变时，其体积会发生变化。

所以空气的密度是随温度、压力而变化的，从而可以得出空气的密度是空间点坐标和时间的函数。

如在大气压P 0为101325 Pa 、气温为0 ℃(273.15 K)时，干空气的密度ρ0为1.293 kg ／m3。

湿空气的密度是l m3空气中所含干空气质量和水蒸汽质量之和：v d ρρρ+= （1-2-2） 式中 ρd —1m 3空气中干空气的质量，kg ；ρv —1m 3空气中水蒸汽的质量，kg ；由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算公式：⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=P P t P s ϕρ378.01273003484.0 （1-2-3） 式中 P —空气的压力，Pa ；t —空气的温度，℃ ； P s —温度t 时饱和水蒸汽的分压，Pa ；φ—相对湿度，用小数表示。

二、比容空气的比容是指单位质量空气所占有的体积，用符号v (m 3/kg)表示，比容和密度互为倒数，它们是一个状态参数的两种表达方式。

则：ρ1==m V v ，m 3/kg （1-2-4） 在矿井通风中，空气流经复杂的通风网络时，其温度和压力将会发生一系列的变化，这些变化都将引起空气密度的变化，在不同的矿井这种变化的规律是不同的。

在实际应用中，应考虑什么情况下可以忽略密度的这种变化，而在什么条件下又是不可忽略的。

三、粘性当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力（内摩擦力）以便阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。

例如，空气在管道内以速度u 作层流流动时，管壁附近的流速较小，向管道轴线方向流速逐渐增大，如同把管内的空气分成若干薄层，图1-2-1所示。

矿井空气成份技术标准制定部门：某某单位时间：202X年X月X日封面页矿井空气成份技术标准安全事关每个家庭的幸福，熟悉安全操作规程，掌握安全技术措施，制定安全计划方案，做好单位安全培训，加强安全知识学习及考试更是预防和杜绝安全事故的重要方式和手段。

您浏览的《矿井空气成份技术标准》正文如下：矿井空气成份技术标准一、矿井空气成份指标采掘工作面的进风流中，按体积百分比计算，氧气浓度不得低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。

矿井有害气体的浓度不得超过下表规定名称最高允许浓度（%）一氧化碳（CO） 0.0024氧化氮（换算成二氧化氮NO2） 0.00025二氧化硫（SO2）0.0005硫化氢（H2S） 0.00066氨（NH3） 0.004注:瓦斯、二氧化碳和氢气的允许浓度按本标准有关条文执行。

当巷道中空气成份不符合上述规定时，必须立即采取措施，同时向矿调度室及有关部门报告。

井下空气成份应定期取样化验，取样地点和次数由矿井通风部门确定。

二、瓦斯鉴定矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。

高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min；煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

矿井瓦斯等级鉴定工作应在正常的条件下进行。

矿井瓦斯等级的确定，按每一生产矿井中的矿井、煤层一翼、水平和采区分别计算瓦斯涌出量，并应取其最大值。

每年矿井瓦斯等级鉴定工作和二氧化碳的测定工作时间，由省煤炭管理局、集团公司根据矿井生产的气候变化规律，选择在瓦斯涌出量大的一个月份。

矿井瓦斯等级和二氧化碳的鉴定工作必须在鉴定月的上、中、下旬中各取一天（间隔值作为标准。

掘进工作面回风流中瓦斯或二氧化碳浓度的测定应在掘进工作面5m以外至巷道口进行，并取其浓度最大值作为标准。

所有采掘工作面、无人工作的工作面每班（三八制）至少检查两次瓦斯和二氧化碳浓度，可能涌出或可能积聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯检查及检查次数由矿总工程师决定。

渝南矿司通瓦发〔2011〕70号南桐矿业**公司关于印发"矿井通风风量计算与配备细则"的通知公司所属各矿：现将"南桐矿业**公司矿井通风风量计算与配备细则"印发给你们，希认真贯彻执行。

原"南桐矿业公司矿井通风风量计算与配备细则"渝南矿司通瓦发[2005]2号文同时作废。

二〇一一年七月一日南桐矿业**公司矿井通风风量计算与配备细则根据"煤矿平安规程"、能源投资集团公司"矿井通风平安质量标准化及考核评级方法"的有关规定，结合我公司实际情况，特制定本细则。

一、矿井风量计算的原则1、矿井各用风地点需要风量，根据采掘生产部署和实际情况，每月计算一次。

2、生产矿井总风量，根据采煤、掘进、硐室及其他用风地点实际需要风量的总和进展计算。

3、新建〔改扩建〕矿井或延深新水平的总风量，按井下同时工作的最多人数；采掘工作面、硐室和其他用风地点实际需要风量的总和；以及矿井相对瓦斯涌出量分别进展计算，并取其中最大值。

4、各用风地点实际需要风量，应满足以下要求：〔1〕"煤矿平安规程"、"矿井通风平安质量标准化及考核评级方法"中对瓦斯和其他气体浓度、风速、气象条件的规定；〔2〕每人每分钟供应风量不少于4m3；〔3〕自然发火严重的采煤工作面，风量备用系数应取最小值；〔4〕突出危险性严重的采掘工作面，风量备用系数应取最大值；〔5〕平安、经济、技术合理，充裕风量不宜过大或过小。

5、计算被串联通风工作面〔地点〕的风量时，应将串入风流中的瓦斯、二氧化碳涌出量计入被串联通风工作面〔地点〕涌出量之中；计算矿井总风量时，应按其中最大一个工作面〔地点〕实际需要的风量计算；被串联通风工作面〔地点〕的进风流中的瓦斯、二氧化碳浓度均不得超过0.5%。

二、矿井风量计算的前提1、矿井通风系统必须独立、稳定、可靠。

通风系统中没有不符合规定的串联通风、扩散通风、采空区通风和采煤工作面采用局部通风机通风。

井下空气质量标准主要涉及到矿井空气中氧气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等有害气体以及粉尘的最高允许浓度。

具体来说：
1. 氧气浓度不低于18%。

因为人主要靠呼吸氧气来维持生命，低于这个浓度，人就难以坚持。

2. 一氧化碳的最高允许浓度为50mg/m³，二氧化碳的允许浓度为5%。

3. 硫化氢的允许浓度对井下工作人员危害极大，其允许浓度一般不应超过15mg/m³。

4. 井下空气中的粉尘，根据不同的矿山条件和不同的开采方法，粉尘的最高允许浓度不同。

例如综采工作面的煤尘最高允许浓度不得超过15mg/m³。

同时，井下空气质量还应满足无刺激性的气味、无害、无异常的气味等要求。

并且空气中无游离二氧化硅，控制总粉尘量不超过《煤矿安全规程》的规定。

此外，为了保证井下空气质量，还需要采取相应的通风、除尘、防毒等措施。

以上信息仅供参考，如果还有疑问，建议咨询专业人士。

矿井通风参数测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测定矿井通风参数，包括风速、风量和风压等，了解矿井通风系统的运行情况，为矿井安全生产提供科学依据。

二、实验原理1.风速测定原理：利用风速仪测定矿井风道中风的速度，通常使用热线风速仪进行测定。

根据热式风速仪的工作原理，可以通过测量风道中风的速度来推测风量和风压等参数。

2.风量测定原理：通过测量单位时间内风道中空气的体积和风的速度，计算出单位时间内风量的大小。

通常使用平板流量计进行测量，通过测量风速、风道横截面积和流量表的读数等信息，计算出单位时间内通过风道的空气体积。

3.风压测定原理：通过测量矿井风道中的风压，了解矿井通风系统的压力情况。

通常使用差压表进行测量，将差压表装置在不同位置的风道上，通过读取差压表的值，计算出相应位置的风压大小。

三、实验步骤1.风速测定：将热式风速仪插入风道中，将风速仪的显示装置设置在适当的位置，并等待其稳定后，记录下相应风速仪的读数。

2.风量测定：将平板流量计安装在风道上，通过控制器调节平板流量计的阻力板，使其达到平衡，然后记录下流量计的读数。

3.风压测定：将差压表依次安装在风道的不同位置，记录下相应的差压表读数，并计算出相应的风压值。

四、实验结果与分析通过实验测定，得到了风速、风量和风压等参数的数据，如下所示：风速：10.5m/s风量：1500m³/h风压：200Pa通过对实验数据的分析1.在本次实验中，矿井通风系统的风速较高，达到了10.5m/s，表明通风系统的运行正常，对矿井空气的流通起到了积极的促进作用。

2.通过风量的测定，得知单位时间内通过风道的空气体积为1500m³/h，这也说明了通风系统的正常工作状态。

3.风压测定结果为200Pa，表明通风系统对矿井内部施加了一定的压力，保证了矿井空气的流动，并有效地防止了有害气体的积聚。

五、实验总结与建议通过本次实验，我们成功地测定了矿井通风参数，掌握了测定方法和技巧，对矿井通风系统的运行情况有了更深入的了解。