金属矿矿井空气中常见有毒有害气体的危害性分析

唐梦生 王滨 陈超

摘要：本文从理论上分析了矿井空气的主要成分及性质，矿井有毒有害气体的来源、危害及其允许浓度。矿井空气是指矿井内各种气体、蒸汽和矿尘的总称。地面空气进入矿井后，由于物质氧化、分解和其他气体与矿尘的混入，成分发生变化，O2减少，CO2增加，混入的有毒有害气体通常有CH4，CO2，CO，H2S，NO2，SO2，H2等。生活在地面的人们非常习惯于新鲜空气，但在井下新鲜空气可是来之不易；在开放性的地面一阵自然风就可以把污风吹开，但在井下污风的排放可不是轻而易举。矿井没有空气，矿井就不能下人。矿井空气是关系到矿井人员生命的大事！本文根据矿井有毒有害气体的特征及危害性提出一些防治措施，以保证矿工的安全与健康！

关键词：金属矿 矿井空气 有毒有害气体

1 矿井空气中常见的有毒有害气体

金属非金属矿山井下常见的对安全生产威胁最大的有毒气体有：CO，NOx，SO，H2S等。空气中有害气体的允许浓度常采用ppm做单位，它表示按体积比的百万分之几，相当于1m3空气中有害气体有多少cm3数，ppm通百分率的关系为10000ppm相当于1%。有毒有害气体在空气中得浓度还可以用mg/m3表示。ppm 和mg/m3的关系在标准状况下为式（1-1）（1-2）：

1ppm=1mg/m3×■ （1-1）

1mg/m3=1ppm×■ （1-2）

式中：M——物质的分子量。

1.1 一氧化碳（CO） CO是无色、无味、无嗅的气体，标准状况下的密度为1.25kg/m3，是空气密度的0.97倍，能够均匀地散布于空气中，不用特殊仪器不易觉察。一氧化碳微溶于水，爆炸界限为13%～75%。CO极毒，在空气中含有0.4%时，很短时间内人就会死亡。日常生活中的“煤气中毒”就是CO中毒。CO的毒性是因为：人体血液中的血红蛋白专门在肺部吸收空气中的氧气以维持人体的需要，而血红蛋白与CO的亲和力超过它与氧的亲和力250～300倍，血红蛋白与CO亲和就形成CO血红素，妨碍体内的供氧能力，使人体各部分组织和细胞产生缺氧现象，引起一系列血液中毒现象，严重时造成窒息死亡。随CO浓度的增加，开始是头昏、剧烈性头痛、恶心，而后是丧失知觉、呼吸停顿而死亡。CO的中毒程度和中毒快慢与下列因素有关。①空气中CO的浓度。人处于静止状态时，CO浓度与人中毒程度关系如表1-1所示。②与含有CO的空气接触时间。接触时间愈长，血液内的CO量就愈大，中毒就愈深。③呼吸频率与呼吸深度。人在繁重工作或精神紧张时，呼吸急促，频率高，呼吸深度也大，中毒就快。④与人的体质和体格有关。经常处于CO略微超过允许浓度条件下工作时，虽然短时间不会发生急性病兆，但由于血液和组织长期轻度缺氧，以及对神经中枢的伤害，会引起头疼，胃口不好，记忆力衰退及失眠等慢性中毒病症。

我国《金属非金属地下矿山通风安全技术规范》规定，矿井通风和矿山正常空气中得CO含量不得超过30mg/m3（24ppm）；爆破后，在通风机连续运转的条件下，CO浓度降到0.02%以下，才允许人员进入工作地点，但仍须继续通风，以达到正常安全含量。

1.2 氮氧化物（NOx） NOx主要来源于矿井炸药爆破和柴油机工作时的废气。NOx中的NO极不稳定，与空气中得氧结合生成NO2。NO2是一种红褐色、有强烈窒息性的气体，分子量46，标准状况下的密度为2.05kg/m3，是空气密度的1.59倍。NO2易溶于水，而生成腐蚀性很强的硝酸。所以高浓度的NO2遇人体粘液膜，如眼、鼻、喉等会引起强烈刺激，导致头晕、头痛、恶心等症状，对人体危害最大的是破坏肺部组织，引起肺水肿。此时显示嘴唇变紫，发生紫瘢。吸入大量NO2，经过5～10h甚至一天左右才会发生重症状，咳嗽吐黄痰、呼吸困难，以致意识不清，造成死亡，中毒死亡的浓度为0.025%。

表1-2表示不同NO2的浓度和中毒征兆的例子。

表1-2 不同浓度NO2对人体的危害例子

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我国对煤矿和金属矿都规定，NOx换算为NO2不得超过5mg/m3（2.5ppm）。

1.3 二氧化硫（SO2） SO2是一种无色、有强烈硫磺味的气体，易溶于水，分子量为64，标准状况下的密度为2.86kg/m3，是空气密度的2.2倍。当空气中SO2浓度为0.0005%时，嗅觉器官就能闻到硫磺味。它对眼和呼吸器官有强烈的刺激作用。在高浓度下能引起激烈的咳嗽，使喉咙和支气管发炎、反射性支气管狭窄，严重的时候会造成肺水肿、肺心病。

表1-3列出了SO2浓度及其对人体的危害的列子。

我国规定矿井空气中SO2含量不得超过15mg/m3（5ppm）。

1.4 硫化氢（H2S） H2S是一种无色、有臭鸡蛋味的气体，分子量34，标准状况下的密度1.52kg/m3，是空气密度的1.17倍。H2S易溶于水，有燃烧爆炸性，爆炸浓度下限是6%。H2能使血液中毒，刺激眼、鼻、喉和呼吸道的粘膜。H2S浓度达0.01%时就能嗅到并使人流鼻涕。吸入高浓度时，引起头痛、头晕、步行紊乱、呼吸障碍，严重时引起意识不清、痉挛、呼吸麻痹而造成死亡。

表1-4列出了H2S对人体的毒性例子。

表1-4 H2S对人体的危害例子

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我国规定矿井空气中H2S的含量不得超过10mg/m3（6.6ppm）。

2 矿井通风系统的重要性及建议

2.1 优化矿井通风系统 矿井通风指借助于机械或自然风压，向井下各用风点连续输送适量的新鲜空气，供给人员呼吸，稀释并排出各种有害气体和浮尘，以降低环境温度，创造良好的气候条件，并在发生灾变时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流流动路线的作业。建立合理的矿井通风系统是矿井安全生产和提高经济效益的基本保证。而实行矿井通风系统优化正是为这一目的而进行的，所以实施矿井通风系统优化对改善矿工的工作环境、保证矿工安全与健康、提高劳动生产率等将具有重要的意义。

2.2 定期全面检测矿井通风系统 矿井通风系统对地下开采的作用就如血液循环系统对人体一样非常重要，矿井通风系统的完善性、稳定性、可靠性担负着整个矿井的安全生产和广大职工的生命财产安全。由于开采强度与矿井向深部延伸的增加，矿井必将出现很多问题。通过全面检测矿井通风系统查找问题，提高矿井抗灾能力，并为领导决策提供各种数据及经验。所以，定期全面检测矿井通风系统会更重要。

2.3 合理选择矿井主通风机 通风设备选择的主要任务是，根据通风设计参数在已有的扇风机系列产品中选择适合的扇风机型号、转速和与之相匹配的电动机。所选的扇风机必须具有安全可靠、技术先进和经济技术指标良好等优点。

参考文献

[1]谭允祯.矿井通风系统优化[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

[2]张国枢主编.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[3]GB16423-2006金属非金属矿山安全规程[S].

[4]GBZ2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素[S].