Ядовитые газообразные примеси рудничного воздуха

Окись углерода (СО) — газ без цвета и запаха, удельный вес 0,97. Взрывается при концентрации 12,8—75%, температура воспламенения взрывчатой смеси с воздухом 630—810° С.

Окись углерода образуется при взрывных работах по породам и негорючим полезным ископаемым вследствие разложения взрывча­тых веществ, а при взрывании по углю и сланцу, кроме того, выде­ляется из участвующих во взрыве угольной и сланцевой пыли и ме­лочи. Поэтому в настоящее время рекомендуется при расчете прове­тривания считать, что при взрывании по породе образуется 40 л условной окиси углерода на 1 кг взрывчатых веществ, а при взрыва­нии по углю и сланцам — 100 л. При этом под условной окисью углерода понимается собственно СО, образовавшаяся при взрыве ВВ. и двуокись азота, пересчитанная на СО, считая 1 л NO₂ равным 6,5 л СО.

В больших количествах образуется окись углерода при работе дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания в случае применения для откатки при проведении тоннелей большого сечения _, на открытых разработках и в калийных рудниках автотранспорта.

Громадные количества окиси углерода образуются при подземных пожарах и взрывах угольной пыли, а также при взрывах гремучего газа, если в этих взрывах принимает некоторое участие и угольная пыль. Особую опасность в этом отношении представляют пожары от самовозгорания углей, так как они часто не сразу обнаружи­ваются и в выработки начинает поступать окись углерода, которая может вызвать отравление людей.

В буроугольных шахтах комбината Александрияуголь происхо­дит непрерывный процесс образования окиси углерода за счет низко­температурного окисления угля. При остановках вентиляторов глав­ного проветривания в очистных забоях этих шахт через 30 - 40 мин, а л подготовительных через 1—1,5 ч содержание окиси углерода обычно превышает санитарную норму, а через 3 - 4 ч достигает уже 0,01%. Газовая съемка показала, что выделение СО в очистных забоях на шахте № 2—3 этого комбината составляет в среднем 0.008 м³ /т. а на шахте № 3-бис 0,0055 м³/т. В подготовительных выработках газовыделение составляет на шахте № 2—3 в среднем 0,002 м³'мин на километр выработки, а на шахте № 3-бис 0.0014 м³/мин.

Отравляющее действие окиси углерода объясняется тем, что она значительно легче кислорода соединяется с гемоглобином крови (в 250—300 раз) и вместо оксигемоглобина (гемоглобин + кисло­род) по телу человека начинает циркулировать карбоксигомоглобин (гемоглобин + окись углерода), не поддерживающий жизненных функций организма, что приводит к кислородному голоданию. Сте­пень отравления зависит от количества гемоглобина, связанного с окисью углерода. Если это количество превышает 60%, то человек теряет сознание и может наступить быстрая смерть. В легких слу­чаях при отравлении возникают головная боль, головокружение, боль в висках, тошнота, мышечная слабость. Малые концентрации окиси углерода не вызывают отравления, однако они также оказы­вают вредное воздействие на человеческий организм.

Предельно допустимая концентрация окиси углерода в подзем­ных выработках составляет 0.03 мг/ л, или 0,0017% по объему,

однако, в соответствии с Правилами безопасности, допуск рабочих в забои после взрывных работ разрешается при содержании ядовитых газов в пересчете на условную окись углерода, не превышающем 0,008%.

Тяжелое отравление окисью углерода может возникнуть после пребывания человека в течение 0,5—1 ч в атмосфере, содержащей 0,128% СО, а при концентрации 0.4% СО даже кратковременное вдыхание такого воздуха является смертельно опасным.

Сероводород (H₂S) — газ, обладающий резким запахом тухлых яиц. удельный вес 1.19. При концентрациях 4,3 - 45,5% взрывается. Образуется в шахтах при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, горении угольных пластов, при взрывных работах (неполные взрывы) и при горении огнепроводного шнура. Сероводород выделяется из пород и полез­ного ископаемого совместно с другими газами (из угля, каменной соли, из нефтяных, озокеритовых и серных месторождений), а также из минеральных источников, пересекаемых выработками.

Иногда в трещинах и пустотах скапливается большое количество сероводорода, вследствие чего имели место случаи бурных выделении этого газа при обуривании забоев и при взрывных работах.

Сероводород хорошо растворяется в воде. Так, при нормальных условиях в одном объеме воды растворяется 3,24 объема сероводорода. Поэтому необходимо соблюдать осторожность при передвижении по обводненным выработкам, в воздухе которых ощущается залах сероводорода, так как при возмущении воды газ может выделиться из нее. Эта особенность сероводорода известна давно. Еще И. IIIлаттер в своем курсе горного искусства (1760 г.) писал: «Сей род худого воздуха наипаче ложится на воде, в ямах находящейся наподобие синей перепонки. Когда оная вода каким-нибудь случаем перему­тится, то вредительные пары подымаются и причиняют опасные следствия».

При больших концентрациях сероводорода в атмосфере выработок он обладает сильным отравляющим действием, так как нарушает внутритканевое дыхание (ткани перестают усваивать кислород). При легком отравлении возникает раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, начинаются головная боль, одышка, сердцебиение. В тяжелых случаях при содержании в воз­духе более 0,066% H₂S человек теряет сознание, в дальнейшем воз­можен отек легких.

Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе подземных выработок — 0,00066 %. Присутствие небольших коли­честв этого газа в воздухе легко обнаруживается по запаху, а при большой концентрации сероводород производит на органы обоняния анестезирующее действие и по запаху не обнаруживается.

Сернистый газ (SO₂) — тяжелый газ с удельным весом 2,2, обладающий резким запахом и действующий раздражающе на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Выделяется иногда из пород и полезного ископаемого вместе с другими газами. Известны случаи выделения SO2 совместно с метаном из углей. В рудниках сернистый газ образуется при ведении взрывных работ по серным и колчеданным рудам в результате сгорания и взрывов серосодержа­щей пыли, осевшей на стенках шпуров и поверхности выработок вблизи забоя. Борьба с образованием сернистого газа в этих случаях ведется путем тщательной очистки шпуров от буровой мелочи и обильного орошения водой забоя и примыкающей к нему части выработки.

Длительное вдыхание воздуха, содержащего небольшие коли­чества сернистого газа, приводит к заболеванию хроническим гастри­том, бронхитом, ларингитом и эмфиземой легких. При высоких со­держаниях возникают тяжелый бронхит и спазмы голосовой щели. Предельно допустимая концентрация этого газа равна 0.01 мг/'л, или 0,00035% по объему. При вдыхании в течение часа воздуха, со­держащего 0,02% сернистого газа, может возникнуть опасное отра­вление. Присутствие в воздухе сернистого газа даже в незначитель­ных концентрациях обнаруживается по резкому запаху и разъеда­ющему действию, вызывающему слезотечение.

О к и с л ы азота образуются при взрывчатом разложении нитроглицериновых и аммиачно-селитренных взрывчатых веществ. Наибольшей устойчивостью обладает двуокись азота NO₂ — газ бурого цвета с удельным весом 1,6. Этот газ легко обнаруживается по цвету и резкому запаху задолго до возникновения опасной кон­центрации.

Окислы азота хорошо растворяются в воде, вследствие чего при взрывных работах в сырых забоях концентрация их с течением вре­мени даже при неудовлетворительном проветривании снижается. Газ действует раздражающе на слизистые оболочки дыхательных путей, однако его действие проявляется не сразу, а только через 6 ч и более.

При легкой степени отравления появляется кашель, общее недо­могание, иногда рвота. Тяжелая степень отравления приводит к отеку легких. Предельно допустимая концентрация равна 0,004 мг/л, или 0,0002% по объему, смертельная опасность возникает при кон­центрации около 0,02%.

Формальдегид НСНО — бесцветный газ с удельным весом 1,035, обладающий резким удушливым запахом. Действует на слизистые оболочки и центральную нервную систему и вызывает конъюнктивиты, насморк, бронхиты. Содержится в выхлопных газах бензиновых двигателей и двигателей внутреннего сгорания совме­стно с окисью углерода и окислами азота. При работе двигателей под нагрузкой содержание альдегидов в выхлопных газах бензино­вых двигателей по некоторым данным может достигать 0,137%, а двигателей внутреннего сгорания — 0,031 %. Предельно допусти­мая концентрация равна 0,005 мг!л, или 0,00037% по объему.

Пары акролеина. Акролеин — бесцветная легколету­чая жидкость с резким запахом пригорелых жиров, образующаяся при разложении дизельного топлива под воздействием высоких тем­ператур. Тяжелые пары акролеина с удельным весом около 1,9 встречаются в тех горных выработках, где работают автосамосвалы (дизелевозы). Пары акролеина ядовиты и вызывают раздражение слизистых оболо­чек, головокружение, тошноту. Предельно допустимая концентрация их в воздухе равна 0,002 мг/л, или 0,00008% по объему. Кратковре­менное пребывание в атмосфере, содержащей 0,014% акролеина, смертельно.

Эманации радиоактивных веществ.Газообраз­ные эманации радиоактивных веществ представлены радоном, тороном и актиноном, которые образуются в процессе альфа-распада радия, тория и актиния.

Эманации накапливаются в порах и трещинах горных пород и вместе с другими газами мигрируют в сторону горных выработок. Период полураспада у радонаравен 3,825 суток, у торона 54,5 сек, у актинона 3,92 сек.

Торон и актинон вследствие малого периода полураспада переме­щаются по трещинам на короткие расстояния и редко встречаются в горных выработках в опасных концентрациях.

Основную опасность представляет радон, который несмотря на малую проникающую спо­собность выделяемых им альфа-лучей приводит к заболеванию орга­низма лучевой болезнью, так как проникает в легкие вместе с вды­хаемым воздухом и растворяется в крови.

Компрессорные газы. Так называются вредные газо­образные примеси (в основном окись углерода и метан), которые иногда обнаруживаются в сжатом воздухе, приводящем в действие пневматические шахтные механизмы. Компрессорные газы возни­кают при возгонке смазочного масла под действием нагретых деталей компрессора. Чтобы избежать образования этих газов, смазку ком­прессоров необходимо производить только специально предназначен­ным для этого маслом.

Газы, образующиеся при взрывных рабо­тах. При разложении взрывчатых веществ образуется смесь газов, состоящая из углекислого газа, окиси углерода, азота и его окис­лов — NO, NO₂ и иногда N₂O₅, а также сернистого газа S0₂, кото­рый образуется главным образом при взрывании по колчеданным рудам. В небольшом количестве может образовываться сероводород, главным образом при горении огнепроводного шнура.

Характеристика перечисленных газов приведена выше. Для полу­чения представления об общей токсичности смеси этих газов их пере­считывают на условную окись углерода, принимая 1 л N0₂ эквива­лентным 6,5 л СО. Общее количество и состав образующихся при взрывании ВВ ядовитых газов непостоянны и зависят от вида ВВ. влажности, полноты детонации, минерального состава среды, в кото­рой производится взрыв, и ряда других факторов.

В настоящее время, как указывалось выше, принято считать, что при взрывных работах по рудам и породам при взрыве 1 кг ВВ обра­зуется 40 л условной окиси углерода, а при взрывании по углю 100 л.

Близкое к этому количество газов выделяется и при ведении взрывных работ по горючим сланцам.

РУДНИЧНЫЙ ГАЗ

Термин «рудничный газ» обычно применяют для обозначения смеси газов, главным компонентом которой является метан. Газ этот опасен тем, что в смеси с воздухом он способен взрываться. Чаще всего метан выделяется на угольных шахтах, однако он встре­чается и при разработке месторождений других полезных ископа­емых . Единичные взрывы рудничного газа в Англии происходили еще в XVI1 —XV111 вв. Так Шлаттер указывал, что он был очевидцем взрыла на одной из шахт Ньюкастля в 1724 г., когда при взрыве «дикого огня», как его тогда называли, погибли 31 человек и 19 ло­шадей. В XIX в. взрывы участились, и только во Франции с 1820 по 1882 г. произошло 800 взрывов.

Первый анализ выделяющегося в угольных шахтах рудничного газа был произведен Дэви в 1813 г. Анализ показал, что газ состоит из метана, азота и углекислого газа, а в некоторых случаях в нем содержатся также водород и этилен.

В России рудничный газ появился впервые в конце 70-х годов прошлого века в шахтах Донбасса. В 80-х годах выделения были уже настолько интенсивными, что в ряде забоев в специально пробуренные шпуры вставлялись металлические трубки («рожки»), по которым выделялся газ. Газ этот поджигался и горел иногда в течение несколь­ких лет, давая пламя высотой до 1 м.

Первый анализ проб рудничного газа, взятых в «Ново-Калимальной» шахте Иловайского в 1888 г., показал содержание метана до 20,5 %, присутствие углекислого газа и азота. В пробах, взятых в 1890 г. в Рыковских копях из «рожка», содержание СН₄ составляло 51,96%, СО, — 0,29%, О₂ — 8,09% и N₂ — 39,66%.

В январе 1891 г. в Рыковских копях произошел первый в России крупный взрыв рудничного газа, сопровождавшийся гибелью 54 человек.

Метан.

Свойства метана