Кислород — газ без цвета, вкуса и запаха. Его плотность по отношению к воздуху равна 1,11, молекулярный вес — 32. При О °С и атмосферном давлении 101,3 кПа масса 1 л кислорода равна 1,43 г. Кислород плохо растворяется в воде (5% по объему при 0 °С), легко соединяется со многими веществами. Водяные пары, которые играют роль катализатора окислительных процессов, повышают активность кислорода. Так, пламя окиси углерода при внесении в атмосферу абсолютно сухого кислорода немедленно гаснет. Кислород необходим человеку для дыхания. Если без пищи человек может жить 30—40, а без воды 10—12 дней, то без кислорода жизнь прекращается через 4—5 мин. Кислород, попадая через дыхательные пути в легкие, суммарная поверхность которых достигает 100 м2, проникает в кровь и разносится по всему организму. Из крови в легкие поступает углекислый газ, который удаляется при выдохе. В состоянии покоя человек потребляет около 0,3 л/мин кислорода, а при большой физической работе — 3—4 л/мин. Только 20% содержащегося в воздухе кислорода усваивается организмом. Вдыхаемый воздух содержит около 21% кислорода, а выдыхаемый — около 17%. Количество выдыхаемого углекислого газа несколько меньше количества усвоенного кислорода. Отношение количества выдыхаемого углекислого газа к количеству усвоенного кислорода за равные промежутки времени называется дыхательным коэффициентом. Ды-хательный коэффициент при умеренной работе 1, при тяжелой 1. В состоянии покоя человек делает 16—18 вдохов в минуту. Объем вдоха составляет 0,4—0,5 л, а количество потребляемого воздуха за минуту равно 8 л. При тяжелой работе частота вдохов увеличивается, а количество потребляемого воздуха достигает 130 л/мин. По Правилам безопасности на человека, работающего в подземных условиях, необходимо подавать 6 м3/мин свежего воздуха. Наилучшее усвоение организмом человека кислорода имеет место при парциальном давлении 21,3 кПа, что отвечает содержанию кислорода в воздухе 21 % при атмосферном давлении 101,3 кПа. При повышении атмосферного давления (по мере спуска в шахту) парциальное давление кислорода растет, что воспринимается организмом как повышение содержания кислорода в воздухе. Вдыхание чистого кислорода при нормальном атмосферном давлении в течение 5—6 ч не вызывает отрицательных последствий для организма. Наблюдения показали, что 90 %-ное содержание кислорода вызывает нежелательные сдвиги в организме уже в конце первых суток (снижается температура тела, замед-ляется пульс и др.). Содержание в воздухе 40—60 % кислорода не вызывает вредного влияния на человека в течение многих часов (в некоторых случаях даже дней).

     При уменьшении атмосферного давления (например, при подъеме из шахты) парциальное давление кислорода уменьшается, что ощущается человеком Таблица 1.1 Высота над уровнем моря, км Показатели 0 2 п О 4 5 6 7 S Атмосферное давление, кПа 101,3 89,9 75,5 70,1 61,6 54 47,2 41,1 35,6 Парциальное давление, кПа 22,1 18,8 16,7 14,7 12,9 11,3 10 8,8 7,1 Содержание кислорода в пересчете на давление 7,6 кПа, % 20,9 18,4 16,4 14,5 13,5 11,3 10 8,8 7,1 как кислородная недостаточность. В табл. 1.1 приведены данные* характеризующие изменение атмосферного и парциального давления в зависимости от высоты над уровнем моря. Если состав атмосферного воздуха остается неизменным, а меняется только атмосферное давление, то человек может жить при парциальном давлении кислорода 8,6—12 кПа, что отвечает содержанию кислорода 9—12%. Уменьшение содержания кислорода вначале приводит к возбуждению, повышенной говорливости, возникновению беспричинного веселья. Затем наступает угнетенное состояние (ощущается общая слабость, усталость, тяжесть во всем теле), развивается апатия, притупляется интерес к окружающему, возникает головная боль в височной, лобной и затылочной областях. При содержании кислорода 9—10 % кожа лица приобретает синюшный оттенок, повышается температура тела на 1—2 °С, появляются озноб, кровотечение из носа и легких, возникают слуховые и зрительные галлюцинации. В подземных условиях уже при содержании кислорода 17 % начинается одышка и сердцебиение, а при содержании кислорода 12 % наступает обморочное состояние и смерть. В непроветриваемых горных выработках (особенно в тупиковых) содержание кислорода может уменьшаться за счет окислительных процессов в течение нескольких суток до 3—5%. В плохо проветриваемых выработках при выделении неядовитых газов из вмещающих пород и полезного ископаемого, а также в моменты внезапного выделения газов воздух настолько обедняется кислородом, что становится непригодным для дыхания. Вход в такие выработки опасен для жизни. По Правилам безопасности содержание кислорода в действующих выработках, куда разрешен допуск людей, должно быть не менее 20 %. Азот является основной составной частью атмосферного воздуха. Это инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Его плотность по отношению к воздуху равна 0,97, молекулярный вес — 28. При 0 °С и давлении 101,3 кПа масса 1 л азота равна 1,25 г. В 100 объемах воды может раствориться 1,54 объема азота (при температуре 20 °С). Содержание азота в воздухе находится на границе свободного горения (при увеличении его содержания на 3—4 % свободное горение в атмосферном воздухе было бы невозможно). В виде сложных органических соединений (белковых веществ) азот входит в состав тканей растительных и животных организмов и играет важную роль в жизни шрироды. Азот всегда содер-жится в крови человека. С повышением атмосферного давления его содержание увеличивается. При внезапном уменьшении давления (аварийная ситуация в кессоне, быстрый подъем водолаза из воды на поверхность) в крови могут образоваться пузырьки азота, что вызывает кессонную болезнь и даже смерть. Насыщение организма азотом при высоком давлении вызывает токсичное действие. Чтобы избежать отрицательных последствий, режим декомпрессии строго регламентирован и контролируется, а при ведении работ под водой на большой глубине азот заменяют другими газами (например, гелием). По данным Г. Д. Лидина, содержание азота в угольных пластах может достигать 2 м3/т. Газы, выделяющиеся из калийных пластов Старобинского месторождения, содержат в своем составе до 90 % азота. В газах, выделяющихся из угольных пластов Подмосковного бассейна, содержится 70—95 % азота. В действующих выработках содержание азота изменяется незначительно. В непроветриваемых выработках оно может достигать нескольких десятков процентов. Содержание азота в шахтном воздухе не нормируется. Углекислый газ (газ без цвета) имеет слабокислый вкус. Его плотность по отношению к воздуху равна 1,52, молекулярный вес — 44. Масса 1 л углекислого газа равна при нормальных условиях 1,98 г. Он хорошо растворяется в воде (в 100 объемах воды при температуре 20 °С растворяется 88 объемов углекислого газа). Углекислый газ постоянно вырабатывается в организме человека в результате окислительных процессов и выполняет роль стимулятора дыхания. Увеличение углекислого газа в альвеолярном воздухе всего на 0,2 % вызывает возрастание вентиляции легких (частоты и глубины дыхания) в 2 раза. При уменьшении физической нагрузки дыхание нормализуется, так как сокращается выделение углекислого газа. При содержании углекислого газа в воздухе около 3% дыхание учащается в 2 раза даже в состоянии покоя, а при содержании около 5% —в Зраза. При содержании же 5—8% появляются признаки раздражения слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей, головная боль, шум в ушах, возбуждение, головокружение, ощущение жара, сердцебиение, одышка, тошнота, повышение артериального давления. При 20%-ном содержании (при работе в изолирующих респираторах) наблюдаются покраснение кожи, чувство покалывания. Содержание углекислого газа 20—25 % смертельно опасно. Основными источниками выделения углекислого газа на шахтах являются процессы гниения и окисления древесины и угля, разложение горных пород кислыми водами, выделение из пород и полезного ископаемого. Также источниками могут быть