Большинство горнорудных шахт имеют чрезвычайно разветвленную сеть соединенных между собой ГВ, которая непрерывно изменяется в процессе выемки ПИ.
Основной задачей рудничной вентиляции является поддержание в этих выработках благоприятных условий, необходимых для безопасного и высокопроизводительного труда рабочих.
Поступающий в шахту воздух при своем движении по ГВ 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 ПИ, окружающих пород, рудничных вод и т. п. Рудничный воздух загрязняется пылью, образующейся при БВР, доставке руды и погрузочно-разгрузочных работах. Кроме того, при разработке некоторых ПИ 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.
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 свежим, 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.
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, взрывных работах, доставке руды из забоя и погрузочно-разгрузочных работах. 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.
Свойства основных газов рудничного воздуха:
| Название | Обозначение | Свойства | Уд. вес, кг/м3 | ПДК | Причина образования | Воздействие на человека | |
| 1 | Кислород | О2 | газ без цвета, запаха и вкуса | 1,11 | не менее 20% | Уменьшение содержания происходит из-за окисления дерева, ПИ и пород; рудничных пожаров, взрывов газов и пыли, дыхания людей | Поддерживает горение и дыхание При понижении содержания кислорода в воздухе до 17% у человека наблюдается одышка и учащенное сердцебиение, при содержании ниже 12% - смерть |
| 2 | Азот | N2 | газ без цвета, запаха и вкуса | 0,97 | Не нормируется | Гниение органических веществ, взрывные работы, выделение из ПИ и породы | Не поддерживает дыхания и горения. При увеличении N2 уменьшается содержание О2 |
| 3 | Углекислый газ | СО2 | газ бесцветный, со слабокислым вкусом, легко растворим в воде | 1,52 | Забой ≤ 0,5%; исходящей струи шахты ≤ 0,75% | Гниение дерева, окисление пород, выделение из горных пород и рудничных вод, дыхание людей, взрывные работы | Скапливается у почвы выработок. При содержании (до 0,2%) стимулирует дыхание, при дальнейшем увеличении действует отравляюще. При содержании: - 3% дыхание учащается, - 6%-одышка и слабость, - 10%-обморок, - 20-25%- смертельное отравление |
| 4 | Окись углерода | СО | ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса, горит на воздухе характерным голубовато-синим пламенем | 0,97 | 0,0017% 20 мг/м3 | Рудничные пожары, взрывные работы, работа ДВС, взрыв метана | При содержании от 13 до 75% (взрыв при 30%). Наиболее частая причина отравления. Степени отравления окисью углерода: 1) слабое (головная боль, шум, головокружение, сердцебиение); 2) сильное (вышеуказанные симптомы, потеря способности двигаться и притупление сознания); 3) смертельно опасное (потеря сознания и судороги) |
| 5 | Окислы азота | NO2, N2O5 | бурый цвет, хорошо растворяются в воде, характерный резкий запах | 0,00026% 5 мг/м3 | Взрывные работы | Очень ядовиты и содержание даже в ничтожных количествах действует раздражающе на слизистую оболочку глаз, носа, рта, а также на бронхи и легкие. Смертельное отравление при содержании окислов азота 0,025%. Особенность - отравление происходит не сразу, а спустя 4-30 ч после вдыхания. | |
| 6 | Сероводород | H2S | бесцветный, сильно ядовитый газ с характерным запахом тухлых яиц и сладковатым вкусом | 1,19 | 0,00066% 10 мг/м3 | Гниение органических веществ, выделение из горных пород и минеральных источников, разложение водой серного колчедана и др. | Горит на воздухе, при содержании от 6 до 45% образует взрывчатую смесь. При незначительной концентрации сероводород сильно раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, а при содержании 0,05% происходит опасное отравление. |
| 7 | Сернистый газ | SO2 | бесцветен, обладает острым вкусом и запахом | 2,2 | 0,00035% 10 мг/м3 | Взрывные работы, рудничные пожарах, выделение из 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. |
| 8 | Метан | СН4 | газ без цвета, запаха и вкуса, в воде растворяется плохо; не ядовит, но дыхания не поддерживает | 0,554 | в исходящей струе забоя ≤ 1%, в исходящей струе шахты ≤ 0,75%, в свежей струе ≤ 0,5%. | легко скапливается вверху выработки | 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. |
| 9 | Акролеин | бесцветная, легко испаряющаяся жидкость | 0,000009% (0,2 мг/м3) | При разложении дизельного топлива в условиях высокой температуры. | Весьма ядовит. | ||
| 10 | Альдегиды (формальдегид) | газ без цвета, с резким запахом, легко растворим в воде. Очень ядовитый | 0,000037% (0,5 мг/м3) | Продукты разложения топлива при работе двигателей внутреннего сгорания. | При попадании на кожу, вдыхании развивается почечная, печеночная, дыхательная недостаточность. Некроз тканей. | ||
| 11 | Водород | Н2 | газ без цвета, вкуса и запаха, самый легкий из всех газов, слабо растворяется в воде | 0,07 | 0,5% | Встречается на калийных и угольных месторождениях как примесь к метану и углеводородам, выделяется при зарядке аккумуляторов | Горит и взрывается при содержании его в воздухе от 4 до 72%. Температура воспламенения и взрыва 577—590 °С. Взрывается мгновенно без индукционного периода. |