Аэрология

I. ШАХТНАЯ АТМОСФЕРА
1. ШАХТНЫЙ ВОЗДУХ
1.1. Атмосферный воздух
Производительность труда, здоровье, а порой и жизнь трудя­щихся на шахтах зависят от состояния атмосферных условий — чистоты воздуха, его температуры и скорости движения.
Атмосферный воздух — это оболочка, окружающая Землю и состоящая из смеси газов и паров. Он находится в непрерывном движении. При этом изменяются его температура, давление и со­став. Изменения температуры зависят от времени года, широты местности, высоты над уровнем моря и колеблются в широких пределах (от —80 до +50 °С). Давление атмосферного воздуха на уровне моря принято считать равным 101,3 кПа. В действи­тельности же давление зависит от влажности воздуха, темпера­туры, скорости перемещения воздушных потоков и изменяется в пределах 80—120 кПа. С увеличением высоты над уровнем моря при прочих равных условиях атмосферное давление умень­шается.
За длительный период существования жизни на Земле уста­новилось динамическое равновесие между процессами поглощения и выделения газов. Состав атмосферного воздуха практически постоянен (содержание азота, кислорода, аргона, углекислого газа равно соответственно 70,08; 20,95; 0,93 и 0,03%, суммарное содержание гелия, неона, криптона, ксенона, озона не превышает 0,01 %) • Главными источниками выделения кислорода являются планктонная пленка океана и растительный мир. Углекислый газ выделяется в результате деятельности вулканов, окислительных процессов в почве и др.
В атмосферном воздухе содержатся механические примеси (пыль, кристаллики льда, капельки влаги). Максимальные зна­чения запыленности и задымленное™ атмосферного воздуха имеют место над материками и промышленными районами, а также в местах с засушливым климатом. Относительная влаж­ность воздуха колеблется от нескольких десятков до ста про­центов.
1.2. Изменение состава воздуха при его движении
по горным выработкам
Атмосферный воздух, заполняющий горные выработки, называ­ется рудничным, или шахтным. Состав и другие параметры шахтного воздуха отличаются от атмосферного. Если состав
шахтного воздуха отличается незначительно, то такой воздух
9

называется свежим, или чистым. При существенном отличии со­става шахтного воздуха от атмосферного воздух называется ис­порченным, или загрязненным. Выработки, по которым подается чистый воздух, называются воздухошодающими, а выра­ботки, по которым удаляется испорченный воздух,— вентиля­ционными. Изменения состава воздуха при его движении по горным выработкам сводятся к уменьшению содержания кисло­рода и увеличению содержания углекислого газа, азота, метана, окиси углерода и других газов, а также пыли. Кроме того, меня­ется температура, влажность воздуха и атмосферное давление. Различают техногенные (зависящие от технологии ведения горных работ) и природные источники загрязнения воздуха. К техногенным источникам относятся производство взрывных работ, работа двигателей внутреннего сгорания, разрушение гор­ных пород и полезного ископаемого в процессе отделения их от массива и др. Природными источниками являются обнаженные поверхности горного массива, отбитые куски угля и породы, минеральные источники, пересекаемые горными выработками, и др.
Содержание газов в воздухе характеризуется их концентра­цией, равной отношению количества данного газа ко всему коли­честву газовоздушной смеси (по объему или массе). Концентра­ция газа выражается также отношением его массы к объему смеси (мг/л). При известной концентрации газа по объему кон­центрация газа по массе (мг/л) определяется по формуле
С_м - 0,446Мсоб,
где М — относительная молекулярная масса; с₀б — концентрация газа по объему, %.
В связи с тем, что температура пород, начиная с некоторой глубины, имеет положительное значение, среднегодовая темпера­тура воздуха в шахтах выше, чем на поверхности. Максимальные сезонные и суточные колебания температуры воздуха наблюда­ются в воздухоподающих выработках, минимальные—в вентиля­ционных. На большинстве шахт имеет место приток воды в гор­ные выработки, поэтому влажность воздуха в них, как правило, выше, чем на поверхности. Особенно высока влажность воздуха на гидрошахтах и шахтах с гидротранспортом угля. На шахтах, где притока воды нет (каменносоляпые, калийные), влажность воздуха зависит от температуры горных пород и влажности воз­духа на [поверхности (летом она выше, зимой ниже).
Давление воздуха зависит от глубины разработки, чем больше глубина горных работ, тем выше давление. При достигнутой на шахтах глубине разработки оно достигает 120 кПа и более. На шахтах, расположенных в высокогорных районах, давление воз­духа ниже, чем на уровне моря. Вентилятор, работающий на наг­нетание, повышает давление воздуха в выработке, вентилятор, работающий на разрежение, понижает его_:
10