Раздел IV рудничная вентиляция, водоотлив, освещение, подземные пожары

Глава X

Проветривание горных выработок

§ 1. Общие положения

Большинство горнорудных шахт имеют чрезвычайно развет­вленную сеть соединенных между собой горных выработок, которая непрерывно изменяется в процессе выемки полезного ископаемого. Основной задачей рудничной вентиляции является поддержание в этих выработках благоприятных условий, необходимых для высо­копроизводительного труда горнорабочих.

Поступающий в шахту воздух при своем движении по горным выработкам претерпевает изменения. В воздухе уменьшается содер­жание кислорода и увеличивается содержание ядовитых газов. Источ­никами образования ядовитых газов являются взрывные работы, гниение органических веществ, естественное газовыделение из полез­ного ископаемого, окружающих пород, рудничных вод и т. п. Руд­ничный воздух загрязняется пылью, образующейся при буровзрыв­ных работах, доставке руды и погрузочно-разгрузочных работах. Кроме того, при разработке некоторых полезных ископаемых вы­деляется метан, который в смеси с воздухом может взрываться.

Большое содержание ядовитых газов в рудничной атмосфере вызывает отравление рабочих, а высокое содержание пыли — про­фессиональные заболевания.

Поэтому служба вентиляции повседневно контролирует состав и состояние рудничного воздуха, подачу необходимого его количества в забои и соблюдение пылевого и газового режима шахты.

§ 2. Состав рудничного воздуха

Атмосферный воздух представляет газовую смесь, состоящую по объему из 79% азота, 20,98% кислорода и 0,04% углекислого газа. Кроме того, в воздухе содержится непрерывно изменяющееся коли­чество водяного пара, составляющего в среднем около 1%.

Рудничный воздух — это смесь газов, паров и некото­рого количества пыли, заполняющая подземные горные выработки. Рудничный воздух называют свеж и м, если его состав близок по составу к атмосферному, а количество вредных примесей не превышает

установленных санитарных норм. В противном случае его называют загрязненным.

Степень загрязнения воздуха в шахтах зависит от характера производственных процессов, скорости движения воздуха по горным выработкам, газоносности окружающих выработку пород и склон­ности их к окислению.

Рассмотрим свойства основных газов рудничного воздуха.

Кислород (О₂) — газ без цвета, запаха и вкуса. Удельный вес его относительно воздуха 1,11. Кислород легко соединяется с про­стыми и сложными газами, поддерживает горение и дыхание.

Уменьшение содержания кислорода в рудничном воздухе проис­ходит вследствие процессов окисления крепежного леса, сернистых руд и пород, а также рудничных пожаров, взрывов газов и пыли, дыха­ния людей.

При понижении содержания кислорода в воздухе до 17% у чело­века наблюдается одышка и учащенное сердцебиение, при содержа­нии ниже 12% рудничная атмосфера становится смертельно опасной. Согласно правилам безопасности, содержание кислорода в действу­ющих горных выработках должно быть не менее 20%.

Азот (N₂) — газ без цвета, запаха и вкуса; удельный вес отно­сительно воздуха 0,97. Он не поддерживает дыхания и горения. Увели­чение содержания азота в рудничном воздухе происходит вслед­ствие гниения органических веществ, взрывных работ и выделения его в чистом виде из полезного ископаемого и породы.

Углекислый газ (СО₂) — бесцветный, со слабокислым вкусом, легко растворим в воде. Удельный вес его 1,52, поэтому он скапливается обычно у почвы выработок. При небольшом про­центном содержании в воздухе (0,1—0,2%) углекислый газ стимули­рует дыхание, но при дальнейшем увеличении действует отравляюще. При содержании в воздухе 3% СО₂ дыхание человека учащается в два раза, при 6% появляется сильная одышка и слабость, при 10% наступает обморочное состояние, при 20—25% возможно- смер­тельное отравление. Предельное содержание углекислого газа в руд­ничном воздухе действующих забоев не должно превышать 0,5% , а в общей исходящей струе шахты 0,75%.

Углекислый газ в шахте обычно образуется при гниении крепеж­ного леса, окислении пород, а также выделяется в свободном виде из горных пород и рудничных вод. Второстепенными источниками образования СО₂ являются дыхание людей и взрывные работы.

Окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Удельный вес его 0,97. Окись углерода горит на воздухе характерным голубовато-синим пламенем; при содержании в воз­духе СО от 13 до 75% образуется взрывчатая смесь, которая имеет наибольшую силу взрыва при содержании СО в воздухе около 30%. Окись углерода является наиболее частой причиной отравления.

Различают три степени отравления окисью углерода: 1) слабое, выражающееся в головной боли, шуме в ушах, головокружении и сердцебиении; 2) сильное, которое выражается вышеуказанными

симптомами, а кроме того, потерей способности двигаться и приту­плением сознания; 3) смертельно опасное, сопровождающееся по­терей сознания и судорогами.

Главными источниками образования окиси углерода в шахтах являются рудничные пожары, взрывные работы, работа двигателей, внутреннего сгорания и взрыв метана.

Правилами безопасности допускается содержание СО в руднич­ном воздухе не более 0,0016% по объему. Допуск людей к работе разрешается при концентрации 0,008% , но при условии дальнейшего искусственного проветривания выработки в течение не менее двух часов.

Окислы азота (NO₂ и N₂O₅) образуются при взрывных работах. Они имеют бурый цвет и хорошо растворяются в воде. Окислы азота очень ядовиты и содержание их в рудничном воздухе даже в ничтожных количествах действует раздражающе на слизистую оболочку глаз, носа, рта, а также на бронхи и легкие. Смертельное отравление может наступить при содержании окислов азота 0,025% по объему. Характерной особенностью этих газов является то, что отравление происходит не сразу, а спустя 4—30 ч после его вдыхания.

Правила безопасности допускают содержание в рудничном воз­духе окиси азота в пересчете на N₂O₅ не более 0,0001% по объему.

Для уменьшения образования окислов азота на подземных рабо­тах рекомендуется применять взрывчатые вещества с нулевым или небольшим отрицательным кислородным балансом, а также орошать водой забой и взорванную горную массу.

Сероводород (H₂S) — бесцветный, сильно ядовитый газ с характерным запахом тухлых яиц и сладковатым вкусом. Удельный вес его 1,19. Сероводород легко растворяется в воде, горит на воздухе, а при содержании его в воздухе от 6 до 45% образует взрывчатую смесь. При незначительной концентрации сероводород сильно раз­дражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, а при со­держании его в воздухе 0,05% происходит опасное отравление. Допустимая концентрация в рудничном воздухе 0,00066% по объему.

Источниками образования сероводорода являются гниение орга­нических веществ, выделение из горных пород и минеральных ис­точников, разложение водой серного колчедана и др.

Сернистый газ (SO₂) бесцветен, обладает острым вкусом и запахом. Удельный вес его 2,2. Сернистый газ образуется при взрыв­ных работах по серосодержащим породам, при рудничных пожарах, а также выделяется из некоторых пород вместе с метаном или серо­водородом. Присутствие этого газа даже в весьма малом количестве вызывает разъедание слизистой оболочки глаз. Концентрация его свыше 0,05% опасна для жизни даже при кратковременном вдыха­нии. В рудничном воздухе разрешается присутствие SO₂ в количестве не более 0,0007% по объему.

Метан (СН₄) является одной из наиболее опасных примесей рудничного воздуха. Выделение его наиболее часто наблюдается в угольных шахтах. Метан — газ без цвета, запаха и вкуса. Удельный

его вес 0,554%, поэтому легко скапливается вверху выработки. В воде он растворяется плохо; не ядовит, но дыхания не поддержи­вает. Содержание метана в рудничной атмосфере до 5% безопасно для человека, но при 24% дыхание затрудняется, а при 40—43% насту­пает смерть.

Наиболее характерным свойством метана является его способ­ность гореть и в смеси с воздухом взрываться. Наиболее опасной в отношении взрываемости является концентрация 5—16%. При концентрации более 16% смесь метана с воздухом перестает быть взрывчатой. Правила безопасности допускают содержание метана в забоях не более 1%, а в общей исходящей _v струе не более 0,75%.

Рудничная пыль представляет собой мельчайшие ча­стицы полезного ископаемого и пустой породы, которые длительное время могут находиться во взвешенном состоянии в воздухе горных выработок.

Рудничная пыль может быть причиной взрывов рудничной атмо­сферы и ряда профессиональных заболеваний. Пыль, образующаяся в железорудных шахтах, не взрывается, но может вызвать профессио­нальные заболевания, называемые пневмокониозами: асбетоз, сили­коз, антракоз, вызываемые вдыханием соответственно асбестовой, кремниевой и угольной пыли.

Рудничная пыль образуется при буровых (50—85% пыли), взрывных работах (40—20%), доставке руды из забоя и погрузочно-разгрузочных работах (10—5%). Инженерно-технические мероприя­тия по борьбе с пылью включают: эффективное проветривание, бурение шпуров и скважин с промывкой водой, применение распыленной воды для предупреждения образования и осаждения пыли, сухое пылеулавливание.

Породы, содержащие более 10% свободной двуокиси кремния, являются силикозоопасными. Содержание пыли в рудничном воздухе таких шахт не должно превышать нормы, установленной Госсанин­спекцией СССР (минеральной, содержащей двуокись кремния от 10 до 70% , — не более 2 мг/м³, а при содержании двуокиси кремния более 70% — не выше 1 мг/м³). Рабочим этих шахт предоставляется дополнительный отпуск на 24 рабочих дня, периодический отдых в профилакториях и льготное санаторно-курортное лечение. Лиц с обнаруженными признаками заболевания силикозом переводят на работы, не связанные с запыленной атмосферой.