Кислород — газ без цвета, вкуса и запаха. Его плотностьпоотношению к воздухуравна 1,11, молекулярный вес — 32. При О °С и атмосферномдавлении 101,3 кПа масса 1 л кислородаравна 1,43 г. Кислородплохорастворяется в воде (5% пообъему при 0 °С), легкосоединяетсясомногимивеществами. Водяныепары, которыеиграютролькатализатораокислительныхпроцессов, повышаютактивностькислорода. Так, пламяокисиуглерода при внесении в атмосферуабсолютносухогокислороданемедленногаснет. Кислороднеобходимчеловеку для дыхания. Если без пищичеловекможетжить 30—40, а без воды 10—12 дней, то без кислородажизньпрекращаетсячерез 4—5 мин. Кислород, попадаячерездыхательныепути в легкие, суммарнаяповерхностькоторыхдостигает 100 м2, проникает в кровь и разноситсяповсемуорганизму. Изкрови в легкиепоступаетуглекислый газ, которыйудаляется при выдохе. В состояниипокоячеловекпотребляетоколо 0,3 л/мин кислорода, а при большойфизическойработе — 3—4 л/мин. Только 20% содержащегося в воздухекислородаусваиваетсяорганизмом. Вдыхаемыйвоздухсодержитоколо 21% кислорода, а выдыхаемый — около 17%. Количествовыдыхаемогоуглекислогогазанесколькоменьшеколичестваусвоенногокислорода. Отношениеколичествавыдыхаемогоуглекислогогаза к количествуусвоенногокислородазаравныепромежуткивремениназываетсядыхательнымкоэффициентом. Ды-хательныйкоэффициент при умереннойработе 1, при тяжелой 1. В состояниипокоячеловекделает 16—18 вдохов в минуту. Объемвдохасоставляет 0,4—0,5 л, а количествопотребляемоговоздухазаминутуравно 8 л. При тяжелойработечастотавдоховувеличивается, а количествопотребляемоговоздухадостигает 130 л/мин. ПоПравиламбезопасностиначеловека, работающего в подземныхусловиях, необходимоподавать 6 м3/мин свежеговоздуха. Наилучшееусвоениеорганизмомчеловекакислородаимеетместо при парциальномдавлении 21,3 кПа, что отвечаетсодержаниюкислорода в воздухе 21 % при атмосферномдавлении 101,3 кПа. При повышенииатмосферногодавления (помереспуска в шахту) парциальноедавлениекислородарастет, что воспринимаетсяорганизмом как повышениесодержаниякислорода в воздухе. Вдыханиечистогокислорода при нормальноматмосферномдавлении в течение 5—6 ч невызываетотрицательныхпоследствий для организма. Наблюденияпоказали, что 90 %-ное содержаниекислородавызываетнежелательныесдвиги в организме уже в концепервыхсуток (снижаетсятемпературатела, замед-ляетсяпульс и др.). Содержание в воздухе 40—60 % кислороданевызываетвредноговлиянияначеловека в течениемногихчасов (в некоторыхслучаяхдажедней).
При уменьшенииатмосферногодавления (например, при подъемеизшахты) парциальноедавлениекислородауменьшается, что ощущаетсячеловекомТаблица 1.1 Высота над уровнемморя, кмПоказатели 0 2 п О 4 5 6 7 S Атмосферноедавление, кПа 101,3 89,9 75,5 70,1 61,6 54 47,2 41,1 35,6 Парциальноедавление, кПа 22,1 18,8 16,7 14,7 12,9 11,3 10 8,8 7,1 Содержаниекислорода в пересчетенадавление 7,6 кПа, % 20,9 18,4 16,4 14,5 13,5 11,3 10 8,8 7,1 как кислороднаянедостаточность. В табл. 1.1 приведеныданные* характеризующиеизменениеатмосферного и парциальногодавления в зависимостиотвысоты над уровнемморя. Еслисоставатмосферноговоздухаостаетсянеизменным, а меняетсятолькоатмосферноедавление, точеловекможетжить при парциальномдавлениикислорода 8,6—12 кПа, что отвечаетсодержаниюкислорода 9—12%. Уменьшениесодержаниякислородавначалеприводит к возбуждению, повышеннойговорливости, возникновениюбеспричинноговеселья. Затемнаступаетугнетенноесостояние (ощущаетсяобщаяслабость, усталость, тяжестьвовсемтеле), развиваетсяапатия, притупляетсяинтерес к окружающему, возникаетголовнаяболь в височной, лобной и затылочнойобластях. При содержаниикислорода 9—10 % кожалицаприобретаетсинюшныйоттенок, повышаетсятемпературателана 1—2 °С, появляютсяозноб, кровотечениеизноса и легких, возникаютслуховые и зрительныегаллюцинации. В подземныхусловиях уже при содержаниикислорода 17 % начинаетсяодышка и сердцебиение, а при содержаниикислорода 12 % наступаетобморочноесостояние и смерть. В непроветриваемыхгорныхвыработках (особенно в тупиковых) содержаниекислородаможетуменьшатьсязасчетокислительныхпроцессов в течениенесколькихсутокдо 3—5%. В плохопроветриваемыхвыработках при выделениинеядовитыхгазовизвмещающихпород и полезногоископаемого, а также в моментывнезапноговыделениягазоввоздухнастолькообедняетсякислородом, что становитсянепригодным для дыхания. Вход в такиевыработкиопасен для жизни. ПоПравиламбезопасностисодержаниекислорода в действующихвыработках, кударазрешендопусклюдей, должнобытьнеменее 20 %. Азотявляетсяосновнойсоставнойчастьюатмосферноговоздуха. Это инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Его плотностьпоотношению к воздухуравна 0,97, молекулярный вес — 28. При 0 °С и давлении 101,3 кПа масса 1 л азотаравна 1,25 г. В 100 объемахводыможетраствориться 1,54 объемаазота (при температуре 20 °С). Содержаниеазота в воздухенаходитсянаграницесвободногогорения (при увеличении его содержанияна 3—4 % свободноегорение в атмосферномвоздухебылобыневозможно). В видесложныхорганическихсоединений (белковыхвеществ) азотвходит в составтканейрастительных и животныхорганизмов и играетважнуюроль в жизнишрироды. Азотвсегдасодер-жится в кровичеловека. С повышениематмосферногодавления его содержаниеувеличивается. При внезапномуменьшениидавления (аварийнаяситуация в кессоне, быстрыйподъемводолазаизводынаповерхность) в кровимогутобразоватьсяпузырькиазота, что вызываеткессоннуюболезнь и дажесмерть. Насыщениеорганизмаазотом при высокомдавлениивызываеттоксичноедействие. Чтобыизбежатьотрицательныхпоследствий, режимдекомпрессиистрогорегламентирован и контролируется, а при веденииработ под водойнабольшойглубинеазотзаменяютдругимигазами (например, гелием). Поданным Г. Д. Лидина, содержаниеазота в угольныхпластахможетдостигать 2 м3/т. Газы, выделяющиесяизкалийныхпластовСтаробинскогоместорождения, содержат в своемсоставедо 90 % азота. В газах, выделяющихсяизугольныхпластовПодмосковногобассейна, содержится 70—95 % азота. В действующихвыработкахсодержаниеазотаизменяетсянезначительно. В непроветриваемыхвыработках оно можетдостигатьнесколькихдесятковпроцентов. Содержаниеазота в шахтномвоздухененормируется. Углекислый газ (газ без цвета) имеетслабокислыйвкус. Его плотностьпоотношению к воздухуравна 1,52, молекулярный вес — 44. Масса 1 л углекислогогазаравна при нормальныхусловиях 1,98 г. Онхорошорастворяется в воде (в 100 объемахводы при температуре 20 °С растворяется 88 объемовуглекислогогаза). Углекислый газ постоянновырабатывается в организмечеловека в результатеокислительныхпроцессов и выполняетрольстимуляторадыхания. Увеличениеуглекислогогаза в альвеолярномвоздухевсегона 0,2 % вызываетвозрастаниевентиляциилегких (частоты и глубиныдыхания) в 2 раза. При уменьшениифизическойнагрузкидыханиенормализуется, так как сокращаетсявыделениеуглекислогогаза. При содержанииуглекислогогаза в воздухеоколо 3% дыханиеучащается в 2 разадаже в состояниипокоя, а при содержанииоколо 5% —в Зраза. При содержанииже 5—8% появляютсяпризнакираздраженияслизистойоболочкиглаз и верхнихдыхательныхпутей, головнаяболь, шум в ушах, возбуждение, головокружение, ощущениежара, сердцебиение, одышка, тошнота, повышениеартериальногодавления. При 20%-ном содержании (при работе в изолирующихреспираторах) наблюдаютсяпокраснениекожи, чувствопокалывания. Содержаниеуглекислогогаза 20—25 % смертельноопасно. Основнымиисточникамивыделенияуглекислогогазанашахтахявляютсяпроцессыгниения и окислениядревесины и угля, разложениегорныхпородкислымиводами, выделениеизпород и полезногоископаемого. Такжеисточникамимогутбыть