(1)井下空气
矿井空气来源于地面空气,地面空气主要由氧、氮、二氧化碳等气体所组成,其中氧气占20.96%,氮气占79.00%,二氧化碳占0.04%,此外还有微量稀有气体、水蒸气、灰尘和微生物等。地面空气进入矿井后,当其成分与地面空气成分相同或近似,符合安全卫生标准时,称为矿内新鲜空气。由于井下生产过程,产生了各种有毒有害的物质,使矿内空气成分发生一系列变化。其表现为:含氧量降低,二氧化碳含量增高,并混入了矿尘和有毒有害气体(如CO、NO2、H2S、SO2等),空气的温度、湿度和压力也发生了变化等。这种充满在矿内巷道中的各种气体、矿尘和杂质的混合物,统称为矿内污浊空气。
矿内空气的主要成分是氧、氮和二氧化碳。而氮为惰性气体,在井下变化很小。我国《金属非金属矿山安全规程》规定,矿内空气中含氧量不得低于20%;有人工作或可能有人到达的井巷,二氧化碳不得大于0.5%,总回风流中,二氧化碳不超过1%。
(2)矿内气候条件
●矿内空气的湿度、含湿量
矿内空气与地面空气一样,都是由于空气和水蒸气混合而成的湿空气,衡量矿内空气所含水蒸汽量的参数有湿度和含湿量。
影响湿度的因素有以下几种。第一,地面湿度季节的变化。阴雨季节湿度较大;夏季相对湿度较低,但气温较高,绝对湿度较大;冬季相对湿度较大,但气温较低,绝对湿度并不太高。地面湿度除受季节影响外,还与地理位置有关。第二,当矿井涌水量较大或滴水较多,由于水珠易于蒸发,则井下比较潮湿。
矿井湿度变化规律为:冬天地面空气温度较低,相对湿度高,进入矿井后,温度不断升高,相对湿度不断下降,沿途不断吸收井壁水分,于是出现在进风段空气干燥现象。夏天则相反,地面空气温度高,相对湿度低,进入矿井后,温度逐渐降低,相对湿度不断升高,可能出现过饱和状态,致使其中部分水蒸汽凝结成水珠,进风段显得很潮湿。这就是人们所见进风段冬干夏湿的现象。当然,在进风段有滴水时,即使是冬天仍是潮湿的。
空气湿度测量。湿度测量所用的仪器有毛发湿度计和干球湿度计(分为固定式、手摇式和风扇式),矿山多采用湿球湿度计。
●矿内空气温度
矿内空气温度是构成矿内气候条件的重要因素,矿内空气温度过高或过低对人体都有不良影响。矿内空气最适宜人劳动的温度是15-20℃。
影响矿内空气温度的主要因素如下。
①空气温度。地面气温对矿内气温有直接影响,对于浅井影响更为显著。地面气温一年四季有周期性变化,甚至一日之内也发生周期性变化。这种变化近似为正弦曲线。矿内气温受地面气温影响,也存在这种周期性变化,不过,随着距进风口距离的增加而逐渐减弱,达到某一定距离后,气温趋于稳定。
我国北方,冬季地面气温低,冷空气进入矿井后使入风段气温降低,如不预热,进风段回游冻结。而南方夏季热空气进入矿井后,会使井下气温升高,恶化作业环境。
②空气受压缩和膨胀。当空气沿井筒向下流动时,由于井筒加深,空气受压缩,气温升高。
③岩石温度的影响。地面以下岩层温度的变化可分为三带:变温带:地温随地表气温而变化,夏季岩层从空气中吸热而使地温升高,冬季则相反;恒温带:地温不受地面空气温度的影响,而保持恒定不变。恒温带的地温近似等于当地年平均气温,其深度距地面约20-30m;增温带:恒温带以下岩石的温度随深度而增加。
④井下气候条件的舒适性。人体由食物取得营养物质不断产生热量。所产生的热量中耗费于体力所做的机械功是很小一部分,其余部分则以热的方式散发到体外。人体所产生的热流量与劳动强度、散热条件有关。评价劳动条件舒适程度的综合指标有多种,卡他度是采用较多的一种。
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