预防瓦斯事故的基本知识

  ㈠人体对氧气的依赖及收集途径

　　人体所有的细胞都必须持续获得氧气的供应才能生存。脑是支配生命的控制中枢，是全身所有脏器、组织器官中最大的氧气消费者，脑部不论在活动和静止时都消耗氧气，脑部组织的重量约为人体总重的2%（约有145万个脑细胞），而氧气消耗量却占全身氧气总消耗量的25%。如果脑部供氧不足，就会立即引起脑部机能重大障害。氧气供给中断，脑部活动立即停止，持续30秒，脑细胞开始破坏，2～3分钟脑细胞将严重坏死，“植物人”是人类的脑细胞只在皮质部坏死，如果脑细胞髓质坏死，就是“脑死亡”。

　　身体中第二个消耗氧气的组织器管就是肌肉，供给肌肉使用的氧气，除和有某些贮藏能力的肌红素结合外，剩下的供给肌肉使用。肌肉的氧气消耗量和脑部相比，要少很多，但由于全身肌肉的总量相当大，而且随着身体运动量的增加，氧气消耗量随之大量增加，所以运动时心跳加快，呼吸急促且加深（煤矿工人在作业、走上山等活动时耗氧量大幅增加），甚至持续到运动结束后好一段时间才能恢复。

　　氧气对人体的第三个重要作用就是氧化食物提供能量。人是自然界中一部最完美的机器，就像其它所有机器一样，人也需要消耗燃料获取能量，而人体的食物燃料只有在氧气的作用下才能产生能量。当食物经由消化器官将其分解为细小的营养成份，再经由血液运送至体内所有的细胞来运用，这些食物燃料经过氧化作用生成化学性的能量，氧化作用就需要氧气。

　　那么，人是如何从空气中收集氧气并输送至人体需要的地方？

　　肺是人体从空气中收集氧气的器官。人的左右两叶肺共含有约7亿个肺泡。正常人在安静时的呼吸量，一次为450～500毫升，其中氧气的摄取量为20%。肺中时常保持有3000毫升的空气在呼吸时不会变动（机能性残气量），这是身体为应付周围环境激烈变动时所设计的一种自我安全防护机制。肺部获取的氧气在肺泡周围微细血管将氧气输送给血液，同时将血液中携带由心脏及其他器官所产生的二氧化碳排至肺泡呼出体外，身体的血液经由心脏的抽唧2～3分钟即能将每个肺泡周围微细血管的血液在体内循环一次。这种气体交换使疲劳消除，身体中的细胞将再一次获得必要的能量而活化其机能。

　　血液是人体输送氧气和排除代谢废物的媒介物质。血液在身体的血管内不停地流动，特别是脑部血液流动量大，通常由血液供给脑部使用的必要氧气量所需的血液循环量一天约2000升，约有10个石油桶的量，是人体血液总量的400倍。

　　心脏是驱动血液循环输送至身体每个部位的发动机。心脏在人的一生中永无休止地跳动，24小时不间断地将血液运送至身体各部位。一般情况下每分钟跳动约70下，一天约10万次，80年约30亿次。令人惊讶的是，心脏跳动的唯一能量来源居然只是向冠状动脉所提供的氧气，冠状动脉所需的氧气是心脏跳动的唯一的能量来源。

　　人所处位置的空气中有足够的氧气含量是保证人体所需氧气正常供应的必备外在条件。在正常情况下，按体积百分比计算,空气中含氮气78%,氧气占21%,二氧化碳占0.04%,水蒸气占0.9%,惰性气体占0.96%。医学研究表明，随着空气含氧量的降低，人体吸入肺部的空气含氧量也必然减少。高原气压低，空气密度小，含氧量比内地平原少25%至30%，出现高原反应是缺氧现象的一种。如果我们所呼吸的空气中没有足够的氧气，血液中氧分含量迅速下降，动脉血的氧饱和度如果下降至85%时(正常值为90～95%)时，人的思考性集中力下降、细微的肌肉协调运动减退，心脏和肌肉都将立即停止工作。

　　㈡煤矿井下什么情况下会造成缺氧“窒息”

　　离开了氧气，人的生命将无法维系，煤矿经常会发生因氧气原因而造成的事故。通常情况下，人们采取向井下通风，即把含有正常氧气浓度的空气输送至井下所有作业地点的方式解决作业人员需要氧气的问题。新鲜空气和井下产生的有害气体及浮尘的混合后，我们称之为“矿井空气”，矿井空与地面新鲜空气有差距，氧气浓度稍有减少，二氧化碳浓度增加；混入了各种有害气体，如一氧化碳、二氧化硫、二氧化碳和沼气等；混入了煤尘和岩尘；空气的温度、湿度和压力发生变化，冬季温度升高，夏季降低，绝对湿度增大，相对湿度增高，在压入式通风和井下标高降低的作用下，矿井空气压力变大。

　　煤矿井下有两种情况容易造成氧气含量降低：一是煤矿瓦斯（注：瓦斯气体包括甲烷、二氧化碳等）涌出后未及时排出，造成瓦斯含量上升，相应导致矿井空气中的氧气含量下降，瓦斯浓度每上升1%，氧气浓度下降约0.2%。二是长时间不通风的巷道空间内，由于煤炭、支护木材、微生物等发生氧化作用，需要消耗氧气，巷道不通风时氧气得不到及时补充，致使巷道内氧气含量下降。

　　这两种情况的发生，都将造成人所处位置空气中氧气含量降低，处于环境中的人员呼吸不到足够的氧气，血液中氧气含量会迅速下降，动脉血的氧饱和度相应下降，直至发生缺氧“窒息”事故。因此，煤矿井下瓦斯（甲烷）本身不是一种有“毒”气体，只是当甲烷浓度上升时，导致了氧气浓度的降低而使人发生缺氧窒息事故，相反，利用好了甲烷气体是一种很好的清洁能源。

　　㈢煤矿井下一氧化碳气体为什么有“毒”

　　一氧化碳（CO）是一种无色、无味、无臭的气体；相对密度0.97，绝对密度1.25千克/立方米；微溶于水；在正常的温度和压力条件下，化学性质不活泼，当空气中一氧化碳浓度达到13%-75%时，能引起燃烧和爆炸。煤矿井下的一氧化碳主要是可燃物质燃烧不充分所致：一是瓦斯和煤尘发生爆炸时产生的。煤矿井下瓦斯、煤尘发生爆炸时，由于井下供氧条件限制，瓦斯和煤尘往往因为燃烧不充分而产生大量的一氧化碳，浓度高达2%-4%，个别情况可高达8%。二是煤炭的氧化和自然发火。有的煤矿的煤炭容易发生氧化，甚至发生自燃，由于井下供氧条件的限制，煤炭氧化和自燃会产生一氧化碳，空气中一氧化碳浓度上升。三是煤矿井下可燃物质（如木支柱、背帮材料、电器、电缆等）起火燃烧时，因井下供氧条件的限制，会产生大量的一氧化碳，使空气中一氧化碳浓度迅速上升。在一般情况下，1公斤煤炭不完全燃烧可生成2 立方米的一氧化碳，如果用水进行直接灭火时，还会生成大量的一氧化碳。四是质量不符合要求的炸药爆炸时会产生一定量的一氧化碳。正常情况下，煤矿井下使用的炸药在生产时都经过氧平衡计算，产生的一氧化碳很少，但目前市场上出现一些劣质炸药，甚至是土制炸药，生产时没有经过氧平衡计算，使用这些炸药进行放炮作业时，爆破后会产生较大量的一氧化碳，使爆破后爆烟中一氧化碳浓度超标。

　　那么，一氧化碳为什么对人体有“毒”呢？这是因为一氧化碳对人体血液的亲和力比氧气要大250-300倍，当一氧化碳随着空气被肺吸入人体后，一氧化碳抢在氧气之前与血液结合，使血液输送氧气的功能很快被一氧化碳取代，血液立即丧失输送氧气的功能，使人体各组织和细胞缺氧，引起缺氧窒息甚至死亡。医学研究表明，当空气中一氧化碳浓度达到0.016%（160PPM）时，数小时后人会感到轻度头痛；一氧化碳浓度达到0.048%（480PPM）时，将使人产生轻微中毒，出现耳鸣、头晕、头痛、心跳加速等现象；一氧化碳浓度达0.128%（1280PPM）时，将使人产生严重中毒，失去行动能力，感觉迟钝；一氧化碳浓度达到0.4%（4000PPM）时，在很短时间内，人将失去知觉、痉挛，甚至死亡。《煤矿安全规程》规定，矿井空气中一氧化碳的最高允许浓度为0.0024%（24PPM）。

　　㈣煤矿井下防止一氧化碳中毒窒息事故的关键

　　煤矿井下只有在意外或者是事故情况下，才会产生一氧化碳气体。一是防止瓦斯煤尘爆炸。二是防止煤炭自燃发火。三是防止井下可燃材料火灾。四是使用正规合格的煤矿许用炸药。

　　㈤保持机械通风是防止瓦斯事故的重要手段

　　煤矿井下通风系统与我们人体的呼吸和血液循环系统非常类似，首先，两个系统的功能是一样的，提供氧气，排除废弃物；其次，井下巷道相当于人的气管、血管，主要通风机相当于肺和心脏。矿井通风的基本任务主要有:一是将足够的新鲜空气送到井下，供给井下人员呼吸所需要的氧气。二是将冲淡有害气体和矿尘后的空气排出地面，保证井下空气质量并使矿尘浓度限制在的安全范围内。三是新鲜空气送到井下后，能够调节井下巷道和工作场所的气候条件，满足井下规定的风速、温度和湿度的要求，创造良好的作业环境。

　　由此可见，矿井通风是煤矿生产的一个重要环节。矿井通风与矿井安全密切相关。煤矿井下开采存在着瓦斯及其它有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁，搞好煤矿通风和瓦斯防治工作，是煤矿安全工作的重中之重，也是杜绝重大灾害事故、实现煤矿安全状况根本好转的关键。为了创造良好的煤矿生产作业环境，对瓦斯、煤尘和火灾实施切实可行的防治措施，提高矿井的抗灾救灾能力，最经济、最基础的解决方法就是搞好矿井通风工作。

　　矿井通风分为二个大部分：一是由地面主要通风机提供动力的系统通风，一般都是形成通常所说的“负压风”，直接把地面空气送至井下已经形成了系统通风的巷道内，并排除这些地点的有毒有害气体和粉尘等。二是由井下局部通风机提供动力的局部通风系统，负责把“负压风”输送至未形成通风系统的独头巷道作业地点或峒室内，排出这些独头巷道内的有毒有害气体和粉尘等。

　　为了有效控制进入井下的风流风量按井下作业地点分布情况进行分配，我们在巷道中还要设置风门、密闭、调节风窗、风桥、挡风墙、风帘等通风构筑物，用来控制风流走向和风量大小，使风流按照人们设计的风流方向和风量流动。这些通风设施是煤矿井下十分重要的安全设施，尤其是风门，绝不能随意打开或破坏，否则将影响到井下重要采掘作业地点的风量，甚至造成事故。所以，《煤矿安全规程》对煤矿井下风门等通风设施的安设、质量、安全管理等都有明确的规定。

　　㈥严格现场检查是发现瓦斯气体异常的重要手段

　　煤矿井下许多有毒有害气体都是无色无味的，通过人的感官器官都是无法感觉到的，必须通过仪器设备进行检测，才能准确掌握人员周围是否有瓦斯等有害存在，这些气体的浓度是多少，否则，井下作业人员会在不知不觉中失去生命，所以，在井下绝对不能冒险进入长期不通风的巷道和峒室内。目前条件下，煤矿检测有毒有害气体要求把握好瓦斯检查“三道关”：第一道关是安排专门的瓦斯检查员，配备光学瓦斯检查仪进行现场巡回检查，一旦发现有毒有害气体浓度超标，立即撤出现场作业人员。第二道关是煤矿装备由电脑控制的安全监测监控系统，在井下需要检测的地点安装探头，实现24小时不间断的自动监测报警，它还可以实现瓦斯浓度超限时自动切断被控制电气设备的电源。第三道关是安排下井管理人员和作业人员随身携带的便携式瓦斯检测报警仪，这种仪器立即会不间断自动检测瓦斯浓度，一旦身处瓦斯超限区域它还会发出警报。目前我国《煤矿安全规程》要求煤矿矿长、副矿长、技术负责人、安全生产管理人员、放炮员、流动电钳工等人员必须随身携带便携式瓦斯检测报警仪。在煤矿安全管理中，我们不但要求有关人员随身携带这种仪器，同时，还要注意采取统一集中管理的方式，统一校正、及时充电、集中发放，确保该仪器的有效发挥作用。另外，对于一些煤矿甲烷涌出量极小，长时间停风也不会造成甲烷浓度超限的煤矿，因为长期携带甲烷检测报警仪不会出现报警现象，井下作业人员容易忽视井下巷道内缺氧的问题，我们建议这类煤矿最好要配备带氧气参数自动检测的报警仪，加强对作业环境中氧气浓度的监测，防止因井下巷道内缺氧发生窒息事故。