Giáo trình Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động trong mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của giáo trình "Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động trong mỏ hầm lò" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: khí hậu mỏ hầm lò; phòng chống các sự cố cơ bản trong mỏ hầm lò; phòng chống nhiễm độc trong công nghiệp mỏ; thủ tiêu sự cố mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động trong mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh CHƯƠNG 4: KHÍ HẬU MỎ HẦM LÒ 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG Vi khí hậu là trạng thái lý học của không khí trong khoảng không gian thu hẹp gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động không khí. Điều kiện vi khí hậu trong mỏ đối với con người có thể coi là bình thường nếu như không khí mỏ, một mặt sạch về thành phần hóa học, mặt khác phải có tác dụng nhiệt phù hợp, nghĩa là phải đảm bảo sự trao đổi bình thường về nhiệt giữa cơ thể con người và môi trường xung quanh. Về mặt vệ sinh, vi khí hậu có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, bệnh tật của công nhân. Làm việc lâu trong điều kiện vi khí hậu lạnh và ẩm có thể mắc bệnh thấp khớp, viêm đường hô hấp, viêm phổi và làm cho bệnh lao nặng hơn. Vi khí hậu lạnh và khô làm cho rối loạn vận mạch thêm trầm trọng, làm giảm tiết niêm mạc, nứt nẻ da. Vi khí hậu nóng ẩm làm giảm khả năng bay hơi mồ hôi, gây rối loạn thăng bằng nhiệt, làm mệt mỏi xuất hiện thêm sớm, nó tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, gây các bệnh ngoài da. Vì vậy, để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của con người trong mỏ, chúng ta cần phải nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến khí hậu ở mỏ. Những yếu tố xác định khí hậu ở mỏ hầm lò là: nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió. Nói chung, điều kiện vi khí hậu trong mỏ hầm lò rất khác với mặt đất vì khí trời đi vào mỏ khi chuyển động qua những đường lò thì nhiệt độ và độ ẩm sẽ thay đổi nhiều. Cụ thể là nhiệt độ không khí luôn tăng và độ ẩm cũng luôn tăng. Vì vậy có thể con người luôn phải điều tiết khi đi từ nơi này qua nơi khác để tạo ra sự thích nghi mới. 4.2. NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ TRONG MỎ HẦM LÒ Ở những mỏ không sâu (50-100 m) hoặc ở những đường lò ngắn, nhiệt độ của không khí chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí trên mặt đất. Nói chung nhiệt độ không khí trong mỏ hầm lò thay đổi (ngày đêm và hàng năm) phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Những yếu tố quan trọng bao gồm: - Áp suất không khí tăng theo chiều sâu. - Nhiệt độ của đất đá trong mỏ. - Các quá trình biến đổi hóa học trong mỏ. 4.2.1. Ảnh hưởng của áp suất không khí khi xuống sâu Càng xuống sâu áp suất không khí càng tăng, tất nhiên tuân theo các quá trình biến đổi nhiệt động học. Một chất khí có tỷ nhiệt cố định thì nó tuân theo định luật biến đổi nhiệt động học sau: P.vn = const (4.1) Vì: v = 1/γ nên ta có thể viết: p(1/γ)n = const. (4.2) 75 - Quá trình đẳng áp: n = 0 (izobara). - Quá trình đẳng nhiệt: n = 1 (izotermă). - Quá trình đoạn nhiệt: n = Cp/Cv = 1,4 (adinbatic). - Quá trình đẳng tích: n = ±∞ (izocoră). Để loại trừ biến số γ trong công thức (3.2) có thể dùng phương trình trạng thái chất khí: Pv = P.1/γ = RT (4.3) trong đó: R là hằng số khí, đối với không khí khô thì R = 29,27. Từ công thức (4.3) suy ra: P1 (RT1/P1)n = P2(RT2/P2)n (4.4) Do đó: T1/T2 = (P1/P2)(n-1)/n (4.5) Trong đó: P1 và T1 là nhiệt độ và áp suất không khí ở độ cao Z1 ; P2 và T2 là nhiệt độ không khí và áp suất ở độ cao Z2. Từ định luật khí tĩnh học ta biết: dP = -γdz hay dz = -dP/γ (4.6) Lấy tích phân trong khoảng (z1 - z2) ta có: = =R (4.7) Từ công thức 3.5 ta suy ra: T = T1(P/P1)(n-1)/n (4.8) Thay T vào 3.7 ta có: Z1 - Z2 = R (4.9) Lấy tích phân vế phải và sau khi rút gọn phương trình 4.9 ta có : Z1 - Z2 = (4.10) Hay: Z1 - Z2 = = (T2 - T1) Vậy : T2 – T1 =  ; đặt n/(n-1).R = grd. Ta có: T2 – T1 = (Z1 – Z2)/grd. (4.11) T2 = T1 + (Z1 – Z2)/grd (4.12) Công thức 3.12 là công thức tính sự tăng nhiệt độ khi xuống sâu, do ảnh hưởng của sự tăng áp suất khí tĩnh. Gọi grd là Gradien nhiệt độ của không khí theo chiều sâu, thứ nguyên của nó là m/0C : 76 [grd] = [z]/[T] = m/oC Nếu coi quá trình biến đổi nhiệt động học ở trong hầm lò là quá trình đoạn nhiệt n = 1,4 thì grd = 103 m/oC, nghĩa là cứ xuống sâu 103m, nhiệt độ không khí tăng 1oC. Với các mỏ nông thì con số trên không đáng chú ý, nhưng đối với mỏ xuống sâu thì lại là vấn đề hết sức nghiêm trọng. Trên thế giới có những mỏ rất sâu, ví dụ: mỏ vàng Nam Phi 3000 – 3600m, mỏ vàng Urêhan (Ấn Độ) 2950m, mỏ vàng Caraun (Nam Phi) 2830m, mỏ quặng Môrobelho (Brazin) 2460. Với chiều sâu như trên, nhiệt độ có thể tăng trên 20oC. 4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đất đá Nhiệt độ ngoài thường chỉ ảnh hưởng đến nhiệt độ của lớp đất đá trên mặt lớp này dày khoảng 25 - 30m. Trong miền này nhiệt độ của đất đá thay đổi theo nhiệt độ ở ngoài trời. Sau miền này là miền đẳng nhiệt, ở độ sâu này nhiệt độ của đất đá quanh năm không thay đổi và bằng nhiệt độ trung bình của địa phương. Dưới lớp đất đá này nhiệt độ tăng dân theo chiều sâu: Sự tăng nhiệt độ hầu như tuân theo định luật bậc nhất, có thể tính nhiệt độ đất đá dưới sâu theo công thức sau: ...