矿井空气是矿井内各种气体、蒸气和矿尘等混合物的总称，其成分和性质对于矿工的健康和安全至关重要。本文将详细介绍矿井空气的主要成分及其性质，以及它们对矿井环境和矿工健康的影响。
一、地面空气的组成
地面空气主要由干空气和水蒸汽组成，其中干空气包含了氧气（O2）、氮气（N2）和二氧化碳（CO2）等主要成分。在标准状况下，氧气占干空气体积的20.96%，氮气占79.0%，而二氧化碳仅占0.04%。这些成分在地面空气中相对稳定，但在矿井中会发生变化。
二、矿井空气的主要成分及基本性质
1. 氧气（O2）
氧气是维持人体正常生理机能所必需的气体。矿井空气中的氧气浓度若降低，矿工可能会出现不良生理反应，如心跳加速、呼吸困难，甚至缺氧死亡。矿井空气中氧气浓度降低的原因包括人员呼吸、矿石或其他有机物的氧化、自燃、火灾、爆炸等。中国《金属非金属地下矿山通风安全技术规范》规定，矿井空气中氧气含量不得低于20%。
2. 二氧化碳（CO2）
二氧化碳是一种无色气体，不助燃也不能供人呼吸。在矿井空气中，二氧化碳的主要来源包括有机物的氧化或燃烧、人员呼吸、岩石分解、炸药爆破、煤炭自燃等。二氧化碳浓度过高会导致矿工出现耳鸣、无力、呼吸困难等症状，严重时可致窒息。《地下矿通风规范》规定，有人工作或可能到达的井巷中，CO2浓度不得大于0.5%。
3. 氮气（N2）
氮气是一种惰性气体，不具有毒性、不助燃，也不供呼吸。矿井空气中氮气的主要来源是井下爆破和生物腐烂。由于氮气不参与呼吸过程，其浓度的升高会导致氧气浓度相对降低，从而可能造成窒息性伤害。
三、矿井空气相关标准
井空气主要成分的质量或浓度标准，主要针对氧气（O2）和二氧化碳（CO2）两种气体，这些标准是为了确保矿井内的空气质量，保障矿工的健康和安全。以下是详细的矿井空气成分浓度标准：
氧气（O2）
采掘工作面进风流中的氧气浓度：不得低于20%。这是因为氧气是维持人体正常生理机能所必需的气体，如果浓度过低，矿工可能会出现缺氧症状，严重时甚至可能导致死亡。
《金属非金属地下矿山通风安全技术规范》规定：矿井空气中氧气含量不得低于20%，以保证矿工有足够的氧气供应，维持正常的呼吸和生命活动。
二氧化碳（CO2）
有人工作或可能到达的井巷中的二氧化碳浓度：不得大于0.5%。二氧化碳虽然不助燃也不供呼吸，但是高浓度的二氧化碳会对矿工的呼吸系统产生刺激，导致不适和其他健康问题。
总回风流中的二氧化碳浓度：不得超过1%。在回风巷道中，由于空气已经经过使用，可能含有更多的二氧化碳，因此需要控制在更低的浓度范围内，以防止矿工受到危害。
特殊情况下的处理措施：当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停工处理。这是为了防止进一步的二氧化碳积累，确保矿工的安全。
这些标准是根据矿井作业的特殊环境和矿工的健康需求制定的，旨在通过合理的通风和空气调节措施，控制矿井空气中的氧气和二氧化碳浓度，减少矿工的健康风险，提高矿井作业的安全性。遵守这些标准对于矿井管理者和矿工来说都是非常重要的责任。
四、矿井空气的性质变化
矿井空气的性质变化主要受到矿物与岩层的物理化学性质、开采深度、生产工艺、地理和地质因素的影响。例如，矿井内气温可能高达30℃以上，相对湿度一般为80%~90%，涌水量大的巷道内可达100%。此外，水灾、爆炸事故以及大爆破后，矿井空气可能被毒化。
五、结论
矿井空气的主要成分及其性质对矿工的健康和矿井的安全运行具有重要影响。了解和控制矿井空气中的氧气、二氧化碳和氮气等成分的浓度，对于保障矿工的生命安全和提高矿井生产效率至关重要。因此，矿井通风和空气调节工作必须严格遵守相关安全规范，确保矿井空气的质量符合安全卫生标准。
