AERUL DE MINA

Compoziia aerului de min

Aerul atmosferic are urmtoarea compoziie :- azot (N2) : 78,09 % n vol;- oxigen (O2) : 20,95% n vol;- argon (Ar) : 0,92 % n vol;- bioxid de carbon (CO2) : 0,03 % n vol;- alte gaze ( Ne,He,Kr,Xe,O3, H;): 0,01 % n vol

Circulnd prin lucrrile miniere subterane, aerul atmosferic sufer o serie de transformri fizico-chimice, schimbndu-i att compoziia ct i proprietile fizice. Astfel, scade coninutul de oxigen i crete coninutul n bioxid de carbon i azot, apar gaze noi, crete coninutul de praf silicogen i exploziv. Calitativ, aerul de min este de dou feluri : aer proaspt i aer viciat.

Aerul proaspt este aerul introdus de la suprafa fr s fi suferit vreo schimbare calitativ, iar aerul viciat este cel care i-a modificat compoziia. Cauzele schimbrii compoziiei aerului sunt : activitatea din subteran (lucrul cu materiale explozive, motoare cu ardere intern, respiraia oamenilor) i degajrile din roci

Componenii gazoi care pot apare n aerul de min sunt:- nepericuloi: oxigenul i azotul;- toxici: oxizii de azot, hidrogenul sulfurat, bioxidul de sulf, amoniacul, bioxidul de carbon, monoxidul de carbon ;- explozivi: monoxidul de carbon, hidrogenul sulfurat, hidrogenul, metanul.- radioactivi: radonul i thoronul.

Oxigenul (O2) Este un gaz incolor, fr gust sau miros, care ntreine arderea i respiraia.Oxigenul este un element foarte activ, cu afinitatea cea mai mare pentru substanele simple i compuse, care se combin direct sau indirect cu toate elementele, cu excepia gazelor rare, dnd natere la fenomene de oxidare, ca :- oxidarea lent (respiraia, putrezirea lemnului, etc.);- arderea vie sau combustia (arderea n oxigen a crbunelui, fosforului, sulfului, etc.);- reacia de oxidare violent (explozia).

Deficitul de oxigen din aer atrage dup sine o serie de efecte fiziologice negative asupra organismului, cum ar fi:- la concentraia de 12 10 % O2 - ameeal, respiraie accelerat, puls rapid, cianoza buzelor, tulburri de cunotin, tulburarea ritmului respirator;- la concentraia de 10 8 % O2 - grea, vrsturi, paliditate, pierderea cunotinei, moarte ;- la concentraia de 4 % O2 - dup o expunere de 40sec se instaleaz coma, apar crampe musculare, spasm respirator i moarte instantanee.

Orice descretere a coninutului normal de oxigen sub 19% din atmosfera subteran este denumit ,,deficien de oxigen i poate fi datorat urmtoarelor cauze:- ndeprtarea oxigenului din aer prin absorbie, adsorbie i oxidare;- apariia altor gaze ca urmare a exploziilor, focurilor, lucrrilor de mpucare sau emanaiilor din zcmnt;- combinaii ale acestor dou cauze.

Primul ajutor n accidentele cauzate de lipsa de oxigen const n scoaterea rapid a accidentatului din zona viciat, reanimarea respiratorie, oxigenoterapie pn la revenirea la normal, transportul accidentatului la unitatea sanitar.

Azotul (N2)Este un gaz incolor, fr gust i miros, solubil n ap. Este inert n sensul c nu ntreine arderea i respiraia i micoreaz explozivitatea metanului (10 % metan i 90 % azot nu formeaz cu aerul un amestec exploziv). Cauzele care duc la creterea coninutului de azot :- descompunerea substanelor organice ;- lucrri de mpucare cu explozivi;- degajrile din roc ;- scderea concentraiei de oxigen

n lucrrile miniere curente, concentraia azotului variaz n jurul valorii de 79%. n lucrrile miniere prsite, nchise, se formeaz aerul mort, n care concentraia azotului, poate s ajung pn la 95%. Este periculos cnd crete peste 81%, deoarece paralel cu aceasta scade cantitatea oxigenului din aer. De obicei, creterea concentraiei azotului peste 81 % n aerul de min se asociaz cu prezena unor gaze toxice (CO2, H2S, SO2, etc.) i scderea concentraiei de oxigen.

Primul ajutor depinde de concentraia de azot, dar n principiu const din :- scoaterea accidentatului din mediul toxic ;- reanimarea cardiorespiratorie;- oxigenoterapie ;- transportarea accidentatului la unitatea sanitar cea mai apropiat.

Bioxidul de carbon ( C02) Este un gaz fr culoare i miros, cu gust acrior neptor, slab acid. Datorit densitii mari se acumuleaz la vatra lucrrilor miniere i la partea de jos a lucrrilor descendente. Nu arde i nu ntreine arderea.Cauzele apariiei :- procesele de descompunere a unor roci, oxidarea lent a crbunelui;- procesele de descompunere a substanelor organice ;- degajarea din rocile nconjurtoare mpreun cu alte gaze ;- lucrul cu materiale explozive ;- respiraia oamenilor;- funcionarea motoarelor cu combustie intern

Efectele inhalrii de bioxid de carbon se manifest ncepnd de la concentraia de 1 2 % prin adncirea respiraiei. Concentraiile de 3 % provoac o jen respiratorie marcat, nsoit uneori de o senzaie de sufocare, sporirea ritmului cardiac, hipertensiunea arterial moderat, scderea acuitii vizuale i auditive. La concentraia de 5 % apar greuri i vrsturi , peste 5 % survin cefalee, vjieli n urechi, ameeli, iar la 8 % apare o respiraie ngreunat, puls rapid, cefalee intens, agitaie, scderea forei fizice, convulsii musculare i pierderea cunotinei. La 15 % dezorientarea apare n cteva secunde, urmat imediat de convulsii cronice i de incontien. La concentraii de peste 20 % , cteva respiraii pot s provoace imediat moartea. n unele intoxicaii grave, moartea se produce dup 1 5 zile de com. Persoanele asfixiate cu CO2 au culoarea pielii albastru - cenuiu.

Intoxicaii salvai la timp i revin repede, dar persist frecvent tulburarea memoriei, diminuarea capacitii de efort fizic i psihic, durerile de cap, tulburri de vorbire, senzaie de contracie toracic, sput cu snge, dureri abdominale, febr. Concentraia maxim admis n aerul de min este de 1 % CO2.

Monoxidul de carbon ( CO )Gaz fr gust i miros, cu densitatea de 1,250 kg/m3 i n comparaie cu aerul, n condiii normale de presiune i temperatur, este puin mai uor, fapt pentru care ntr-o atmosfer stagnant l gsim ntotdeauna la tavanul lucrrilor miniere.

Este un gaz greu solubil n ap i arde cu o flacr albstruie. n amestec cu aerul este exploziv, la concentraii cuprinse ntre 13 74% CO, cu temperatura de aprindere a amestecului de 630 8100C, avnd intensitatea maxim a exploziei la un coninut de 30% CO.

Cauzele apariiei monoxidului de carbon n aerul de min sunt:- funcionarea motoarelor cu ardere intern ;- lucrul cu explozivi;- focurile i incendiile subterane ;- exploziile de metan i praf de crbune ;- degajarea sa mpreun cu alte gaze din zcmnt i rocile nconjurtoare.

Acest gaz i exercit aciunea sa prin nlocuirea oxigenului din combinaia cu hemoglobina din snge, substan care n mod normal absoarbe oxigenul din aer la nivelul plmnilor i l livreaz sub form de oxihemoglobin diferitelor esuturi ale organismului. Afinitatea monoxidului de carbon pentru hemoglobin este de 200 - 300 ori mai mare dect cea a oxigenului.

Dac numai o mic cantitate de monoxid de carbon este prezent n aer, hemoglobina l va absorbi, preferndu-l oxigenului existent. Compusul format de ctre monoxidul de carbon cu sngele este cunoscut sub denumirea de carboxihemoglobin. Importana intoxicaiei profesionale cu CO rezult att din frecvena (60 % din intoxicaiile profesionale), ct i din gravitatea acestei mbolnviri, deoarece CO provoac mai multe accidente mortale dect toate celelalte gaze toxice la un loc.

n intoxicaia acut fr pierdere de cunotin ( COHb sub 50 %) recuperarea complet are loc dup cteva ore pn la 12 zile.La concentraia de 66% COHb moartea este iminent prin deprimarea activitii cardiace i respiratorii.Peste 70 % COHb moartea este rapid, iar culoarea pielii este cireie

Simptomele intoxicrii cu monoxid de carbon sunt : dureri de cap (la tmple), se instaleaz apoi o senzaie de greutate la cap, respiraie dezordonat, mersul devine legnat cu senzaie de lips de echilibru, vom, pierderea cunotinei. La o concentraie de 1% CO este mortal dup cteva inspiraii. Intoxicarea cu CO poate avea caracter tardiv.

Primul ajutor trebuie s fie foarte prompt i const din :- scoaterea accidentatului din mediul toxic;- reanimarea cardio-respiratorie;- oxigenoterapie. n caz de stop respirator, paralel cu respiraia artificial, este ideal administrarea oxigenului n concentraie de 100%. Dac avem la dispoziie un pulmotor atunci l punem n funciune, ns acest aparat asigur oxigen numai n concentraie de 38%. Limita maxim admis de CO n aerul de min este 0,002 %.

Oxizii de azotOxizii de azot au efect toxic asupra plmnilor, provoac o iritaie slab a conjunctivitelor i a cilor respiratorii, dilatarea vaselor sanguine, scderea tensiunii arteriale, ameeli, scderea forei musculare, tuse, edem glotic, edem pulmonar i n final oprirea respiraiei.n formele uoare (concentraia sub 0,002 %) revenirea este rapid, intoxicatul refcndu-se n cteva zile. n formele foarte grave (concentraii mai mari de 0,08 %) apare un bronhospasm i stop respirator sau se instaleaz rapid un edem glotic i edem pulmonar, care sunt fatale.

Efectele intoxicrii cu oxizi de azot au caracter tardiv, manifestndu-se la cca. 1224 ore de la inhalare.Primul ajutor const din:- scoaterea accidentatului din mediul toxic;- repaus absolut. Este interzis orice micare activ, deoarece orice efort fizic pericliteaz viaa accidentatului;- reanimarea respiratorie. n caz de respiraie ngreunat, accidentatul va fi aezat n poziie semi-eznd;- oxigenoterapia;- n caz de iritaie a cilor respiratorii se face gargar i/sau aerosol cu soluie de bicarbonat de sodiu 2 % ;- transportarea de urgen a accidentatului la unitatea sanitar cea mai apropiat.Concentraia maxim admis de oxizi de azot n aerul de min este de 0,00039%.

Hidrogenul sulfurat (H2S ) Este un gaz incolor, cu miros caracteristic de ou alterate, care permite detectarea sa chiar n concentraii foarte mici n aer. Arde cu o flacr albastr. n aerul de min, la o concentraie de 4,5 45% formeaz un amestec exploziv cu temperatura de aprindere de 370 C.

Cauzele formrii hidrogenului sulfurat n aerul de min sunt:- descompunerea substanelor organice ;- descompunerea piritei i a gipsului n cazul focurilor de min ;- degajri din crbune ;- degajri din masiv n minele de sulf;- explozie incomplet la arderea fitilului Bickford.Toxicitatea H2S este foarte mare. Intoxicaia se datoreaz aciunii sale directe asupra sistemului nervos central, pe care, dup o prim faz de stimulare l deprim, moartea producndu-se prin oprirea respiraiei.

Simptomele intoxicaiei depind de concentraiile inhalate : n caz de concentraii mici apare iritaia mucoaselor, n caz de concentraii mai mari apar manifestrile asfixice. n concentraie de 0,1 0,2 % moartea este instantanee.Concentraiile mai mici produc o succesiune de fenomene destul de caracteristice. Apar nti semnele de iritaie grav din partea conjunctivelor oculare, cu roea puternic i lcrimare, apoi arsuri i secreie nazal mucoas i o senzaie de arsur intens n faringe. Aciunea iritant asupra mucoaselor cilor respiratorii declaneaz accese puternice de tuse cu expectoraie mucoas, eventual sngernd, putndu-se dezvolta consecutiv i procese bronhopneumonice. Treptat se instaleaz i manifestri asfixice, nti apar ameeli i cefalee, mers nesigur i diaree. Mai trziu respiraia devine superficial, pulsul rapid, tensiunea arterial se prbuete i n final survine pierderea cunotinei i oprirea respiraiei. Dup un scurt interval se oprete i inima

n consecin, dac se suspecteaz prezena hidrogenului sulfurat la un loc de munc, orice activitate trebuie s fie organizat cu maxim pruden. Protecia individual trebuie s fie asigurat - de la caz la caz - cu mti filtrante speciale sau cu aparate izolante cu circuit nchis.Primul ajutor const din :- ndeprtarea imediat a accidentatului din zona contaminat de toxic; - reanimarea cardiorespiratorie asociat cu oxigenoterapie;- cltirea ochilor cu ap curat sau ser fiziologic timp de 10 15 minute, dup care se aplic un unguent cu hidrocortizon i cu un antibiotic (unguent Corticin), respectiv un pansament ocular steril pentru protejarea i calmarea ochilor, iar n caz de dureri se administreaz 1-2 tablete de Algocalmin;- transportarea accidentatului la unitatea sanitar cea mai apropiat.Concentraia maxim admis de hidrogen sulfurat n aerul de min este de 0,00065 %.

Bioxidul de sulf ( SO2)Este un gaz incolor cu miros iritant, neptor caracteristic i cu gust acid. Cauzele apariiei bioxidului de sulf n aerul de min sunt- arderea sulfului;- incendiile i exploziile subterane, n special n minele de sulf i pirite cuprifere bogate n sulf;- n minele de crbune datorit degajrilor din masiv mpreun cu metanul. Toxicitatea gazului este foarte mare. Intoxicaiile au loc pe cale respiratorie, avnd o aciune puternic iritant asupra cilor respiratorii i ochilor.

Primul ajutor const din:- scoaterea accidentatului din mediul toxic;- reanimarea cardiorespiratorie, inclusiv oxigenoterapie, pn la dispariia complet a tuturor simptomelor;- n cazurile grave, repaus absolut pe brancard sau la pat;- cltirea ochilor cu soluie de bicarbonat de sodiu 2 %;- n caz de iritaie a cilor respiratorii superioare, se face gargar cu soluie de bicarbonat de sodiu 2 %;transportarea de urgen a accidentatului la unitatea sanitar cea mai apropiat.Concentraia maxim admis de hidrogen sulfurat n aerul de min este de 0,00035 %.

Amoniacul (CH3)Este un gaz incolor, cu miros caracteristic neptor i sufocant, uor solubil n ap i slab inflamabil, iar n amestec cu oxigenul este exploziv. Cauza apariiei amoniacului n aerul de min o constituie descompunerea substanelor organice. Produce iritaia cilor respiratorii sau digestive dup felul de ptrundere n organism, excitaia sistemului nervos central i a centrului respirator, irit conjunctivele oculare, iar n concentraii mari i pielea.

n caz de intoxicaie prin inhalare n concentraii mici provoac iritaia conjunctivelor oculare i mucoasei bronice. n cazuri de concentraii mai mari, amoniacul poate declana o tuse chinuitoare, expectoraie spumoas, cianoz, edem glotic i edem pulmonar, ulterior se instaleaz bronhopneumonia. Evoluia poate fi rapid mortal n cazurile cu expunere masiv (3000 mg/m3), fie prin stop respirator, fie prin edem pulmonar, cu moarte n cteva minute.

Primul ajutor const din :- scoaterea accidentatului din mediul toxic;- reanimarea respiratorie;- oxigenoterapie (se va administra oxigenul barbotat printr-o soluie de acid acetic 7% n care s-au dizolvat cteva cristale de mentol);- ndeprtarea mbrcmintei mbibate cu amoniac;- splarea (cltirea) ochilor i pielii cu ap curat din abunden;- n caz de edem pulmonar se impune repaus absolut, poziia semieznd i administrarea oxigenului cu suprapresiune de 2-3 atmosfere n camer hiperbar sau cu tanc de suprapresiune;- transportarea accidentatului la unitatea sanitar cea mai apropiat.Concentraia maxim admis de amoniac n aerul de min este, conform normelor n vigoare, de 30 mg/m3.

Hidrogenul (H2)Este un gaz fr culoare i gust, inert din punct de vedere fiziologic. Este uor inflamabil i n compoziie de 4 74% n aer formeaz un amestec exploziv, explozia maxim avnd loc la 28,6 % hidrogen i 71,4% aer, iar temperatura de aprindere a hidrogenului este de 100 200C.

El apare n minele de crbune brun, huil, sruri de potasiu i se degaj frecvent sub form de suflaiuri, fiind nsoit de azot, bioxid de carbon, metan etc. De asemenea, se degaj n camerele de ncrcare a acumulatorilor pentru locomotive i se formeaz prin disocierea termic a metanului la explozie.Fiind mai uor dect aerul de 14,5 ori se separ la partea superioar a lucrrilor miniere.Concentraia maxim admis de hidrogen n aerul de min este de 0,5 %.

Gazele radioactive Radonul (Rn): este un gaz care se formeaz n roc, putnd rmne inclus sau eliberat n fisuri, de unde ptrunde n lucrrile miniere. Radonul inclus se poate elibera dup explozie .Concentraia maxim admis este de 10-10 curie/l aer la o expunere de 24 de ore i de 2 . 10-10 curie/l aer la o expunere de 8 ore.

Thoronul (Th) : este un gaz rar, analog cu radonul i deriv din thoriu. Limita maxim admis este similar cu a radonului.La expuneri de durat, att la radon ct i la thoron, este atacat pielea, prul, ficatul, plmnii, apare aciunea de anchilozare a ncheieturilor. Ambele gaze sunt incolore, fr gust i fr miros.

Metanul (CH4)Metanul este unul dintre cele mai periculoase i frecvente gaze componente ale aerului de min. El este ntlnit n general n rocile sedimentare i n cantiti mai mari n minele de crbuni

Metanul chimic pur este un gaz incolor, fr miros i fr gust, ns gazul metan care se degaj n minele de crbuni i sare nu este chimic pur, ci este nsoit n majoritatea cazurilor i de alte hidrocarburi (etan, propan, butan ), precum i de alte gaze ( bioxid de carbon, azot, hidrogen, hidrogen sulfurat, bioxid de sulf i urme de monoxid de carbon ). Din acest motiv, gazul de min are uneori un miros specific, asemntor celui de mere coapte.

Este inflamabil i n amestec cu aerul sau cu oxigenul, devine exploziv. Cu ocazia exploziei gazului metan se degaj o mare cantitate de bioxid de carbon (dac concentraia metanului este de 9 - 10% ) sau monoxid de carbon (dac concentraia metanului este peste 10%).Limitele de explozie a metanului n amestec cu aerul sunt cuprinse ntre 5 - 15 % metan, explozia maxim producndu-se la concentraia de 9,5 % metan n aer. Temperatura de aprindere a metanului este de 650 C.

Dup intensitatea i cantitatea de metan care se degaj n lucrrile miniere subterane, se deosebesc:a) Degajri lente, care sunt aproape permanente n minele de crbune, de pe ntreaga suprafa dezvelit din masiv, respectiv din porii, fisurile i crpturile acestuia, la o presiune foarte sczut i fr efecte sonore, n absena apei, precum i din rocile nconjurtoare n zonele exploatate, sau din crbunele dislocat. Se consider c cea mai mare cantitate de metan se degaj sub aceast form.

b) Degajarea metanului sub form de suflai reprezint o manifestare dinamic i concentrat a gazului aflat sub presiune n fisurile, crpturile i golurile existente n masiv, care au fost interceptate de lucrrile miniere sau gurile de min, fiind nsoite de efecte sonore. Suflaiurile se manifest brusc, fr semne prevestitoare, i au o durat de existen de la cteva ore la cteva zile, uneori i mai mult.

c) Scurgerile de crbune nsoite sau nu de degajri de gaze sunt fenomene dinamice, cauzate de forele gravitaionale i au urmtoarele elemente caracteristice:- se produc n cazul pachetelor de roci cu nclinri mari;- rocile de coeziune redus i trie mic prezint tendin de curgere liber (exemplu: nisipuri, crbune friabil, etc.);- golul rmas n urma curgerii prezint forme caracteristice erupiilor.

d) Erupiile de gaze i roci sunt fenomene dinamice deosebit de violente, rocile sterile sau crbunii sunt aruncate brusc din masiv, sub aciunea presiunii miniere i, dup caz, a presiunii gazelor. - producerea unei detunturi i a unui suflu puternic de gaze cu efecte dinamice;- aruncarea cu viteze mari a materialului mrunt n lucrarea minier i aezarea acestuia dup un taluz alungit ( < 200), cu umplerea profilului lucrrii miniere pe distane mari;- prezena canalelor de erupie att n materialul depus ct i n pereii golului format n masiv, semn al participrii gazului adsorbit;- distrugerea parial sau total a susinerii lucrrilor miniere.

Metanul se poate acumula sub trei forme :- n profilul lucrrii miniere, pe o nlime mai mare de 1/3 din nlimea lucrrii;- n cuib, ocupnd golurile din tavan al cror volum maxim este de 1 m3, ca i acumulrile care nu ndeplinesc condiiile de pnz ;- n pnz, pe o nlime mai mic de 1/3 din nlimea lucrrii miniere, avnd lungimea mai mare dect grosimea. Pnzele de metan sunt foarte periculoase, ele putnd propaga flacra pe distane mari.

n curentul general de ieire al aerului, coninutul maxim admis de metan nainte de intrarea n canalul ventilatorului va fi de 0,75 % ; n curenii de ieire de la sectoare 1 %; n curentul de ieire din abataj 1 % ; n curentul de ieire din abataje 1,5 %, cu condiia efecturii continue a controlului concentraiei de metan cu instalaii automate cu alarmare i decuplarea energiei electrice la atingerea acestui coninut.

La concentraii de 2 % metan se oprete locul de munc i se evacueaz personalul de la front, se anun maistrul minier, care va lua msuri de intensificare a aerajului.Se menioneaz c la concentraii de 20 - 24 % CH4 respiraia omului devine greoaie iar la 40 % CH4 intervine pericolul mortal din cauza lipsei oxigenului.

Primul ajutor const din :- scoaterea accidentatului din mediul toxic ;- reanimarea cardiorespiratorie, inclusiv oxigenoterapie;- n caz de explozie de gaz metan, dac accidentatul are arsuri i diferite leziuni corporale, i acordm un prim - ajutor complex, conform celor descrise n capitolul respectiv. n acest caz - dac accidentatul este contient - i administrm una sau dou tablete de Algocalmin pentru calmarea durerilor;- transportarea accidentatului n condiii optime la unitatea sanitar cea mai apropiat.