㈠人體對氧氣的依賴及收集途徑

　　人體所有的細胞都必須持續獲得氧氣的供應才能生存。腦是支配生命的控制中樞，是全身所有臟器、組織器官中最大的氧氣消費者，腦部不論在活動和靜止時都消耗氧氣，腦部組織的重量約為人體總重的2%（約有145萬個腦細胞），而氧氣消耗量卻占全身氧氣總消耗量的25%。如果腦部供氧不足，就會立即引起腦部機能重大障害。氧氣供給中斷，腦部活動立即停止，持續30秒，腦細胞開始破壞，2～3分鐘腦細胞將嚴重壞死，“植物人”是人類的腦細胞只在皮質部壞死，如果腦細胞髓質壞死，就是“腦死亡”。

　　身體中第二個消耗氧氣的組織器管就是肌肉，供給肌肉使用的氧氣，除和有某些貯藏能力的肌紅素結合外，剩下的供給肌肉使用。肌肉的氧氣消耗量和腦部相比，要少很多，但由于全身肌肉的總量相當大，而且隨著身體運動量的增加，氧氣消耗量隨之大量增加，所以運動時心跳加快，呼吸急促且加深（煤礦工人在作業、走上山等活動時耗氧量大幅增加），甚至持續到運動結束后好一段時間才能恢復。

　　氧氣對人體的第三個重要作用就是氧化食物提供能量。人是自然界中一部最完美的機器，就像其它所有機器一樣，人也需要消耗燃料獲取能量，而人體的食物燃料只有在氧氣的作用下才能產生能量。當食物經由消化器官將其分解為細小的營養成份，再經由血液運送至體內所有的細胞來運用，這些食物燃料經過氧化作用生成化學性的能量，氧化作用就需要氧氣。

　　那么，人是如何從空氣中收集氧氣并輸送至人體需要的地方？

　　肺是人體從空氣中收集氧氣的器官。人的左右兩葉肺共含有約7億個肺泡。正常人在安靜時的呼吸量，一次為450～500毫升，其中氧氣的攝取量為20%。肺中時常保持有3000毫升的空氣在呼吸時不會變動（機能性殘氣量），這是身體為應付周圍環境激烈變動時所設計的一種自我安全防護機制。肺部獲取的氧氣在肺泡周圍微細血管將氧氣輸送給血液，同時將血液中攜帶由心臟及其他器官所產生的二氧化碳排至肺泡呼出體外，身體的血液經由心臟的抽唧2～3分鐘即能將每個肺泡周圍微細血管的血液在體內循環一次。這種氣體交換使疲勞消除，身體中的細胞將再一次獲得必要的能量而活化其機能。

　　血液是人體輸送氧氣和排除代謝廢物的媒介物質。血液在身體的血管內不停地流動，特別是腦部血液流動量大，通常由血液供給腦部使用的必要氧氣量所需的血液循環量一天約2000升，約有10個石油桶的量，是人體血液總量的400倍。

　　心臟是驅動血液循環輸送至身體每個部位的發動機。心臟在人的一生中永無休止地跳動，24小時不間斷地將血液運送至身體各部位。一般情況下每分鐘跳動約70下，一天約10萬次，80年約30億次。令人驚訝的是，心臟跳動的唯一能量來源居然只是向冠狀動脈所提供的氧氣，冠狀動脈所需的氧氣是心臟跳動的唯一的能量來源。

　　人所處位置的空氣中有足夠的氧氣含量是保證人體所需氧氣正常供應的必備外在條件。在正常情況下，按體積百分比計算,空氣中含氮氣78%,氧氣占21%,二氧化碳占0.04%,水蒸氣占0.9%,惰性氣體占0.96%。醫學研究表明，隨著空氣含氧量的降低，人體吸入肺部的空氣含氧量也必然減少。高原氣壓低，空氣密度小，含氧量比內地平原少25%至30%，出現高原反應是缺氧現象的一種。如果我們所呼吸的空氣中沒有足夠的氧氣，血液中氧分含量迅速下降，動脈血的氧飽和度如果下降至85%時(正常值為90～95%)時，人的思考性集中力下降、細微的肌肉協調運動減退，心臟和肌肉都將立即停止工作。

　　㈡煤礦井下什么情況下會造成缺氧“窒息”

　　離開了氧氣，人的生命將無法維系，煤礦經常會發生因氧氣原因而造成的事故。通常情況下，人們采取向井下通風，即把含有正常氧氣濃度的空氣輸送至井下所有作業地點的方式解決作業人員需要氧氣的問題。新鮮空氣和井下產生的有害氣體及浮塵的混合后，我們稱之為“礦井空氣”，礦井空與地面新鮮空氣有差距，氧氣濃度稍有減少，二氧化碳濃度增加；混入了各種有害氣體，如一氧化碳、二氧化硫、二氧化碳和沼氣等；混入了煤塵和巖塵；空氣的溫度、濕度和壓力發生變化，冬季溫度升高，夏季降低，絕對濕度增大，相對濕度增高，在壓入式通風和井下標高降低的作用下，礦井空氣壓力變大。

　　煤礦井下有兩種情況容易造成氧氣含量降低：一是煤礦瓦斯（注：瓦斯氣體包括甲烷、二氧化碳等）涌出后未及時排出，造成瓦斯含量上升，相應導致礦井空氣中的氧氣含量下降，瓦斯濃度每上升1%，氧氣濃度下降約0.2%。二是長時間不通風的巷道空間內，由于煤炭、支護木材、微生物等發生氧化作用，需要消耗氧氣，巷道不通風時氧氣得不到及時補充，致使巷道內氧氣含量下降。

　　這兩種情況的發生，都將造成人所處位置空氣中氧氣含量降低，處于環境中的人員呼吸不到足夠的氧氣，血液中氧氣含量會迅速下降，動脈血的氧飽和度相應下降，直至發生缺氧“窒息”事故。因此，煤礦井下瓦斯（甲烷）本身不是一種有“毒”氣體，只是當甲烷濃度上升時，導致了氧氣濃度的降低而使人發生缺氧窒息事故，相反，利用好了甲烷氣體是一種很好的清潔能源。

　　㈢煤礦井下一氧化碳氣體為什么有“毒”

　　一氧化碳（CO）是一種無色、無味、無臭的氣體；相對密度0.97，絕對密度1.25千克/立方米；微溶于水；在正常的溫度和壓力條件下，化學性質不活潑，當空氣中一氧化碳濃度達到13%-75%時，能引起燃燒和爆炸。煤礦井下的一氧化碳主要是可燃物質燃燒不充分所致：一是瓦斯和煤塵發生爆炸時產生的。煤礦井下瓦斯、煤塵發生爆炸時，由于井下供氧條件限制，瓦斯和煤塵往往因為燃燒不充分而產生大量的一氧化碳，濃度高達2%-4%，個別情況可高達8%。二是煤炭的氧化和自然發火。有的煤礦的煤炭容易發生氧化，甚至發生自燃，由于井下供氧條件的限制，煤炭氧化和自燃會產生一氧化碳，空氣中一氧化碳濃度上升。三是煤礦井下可燃物質（如木支柱、背幫材料、電器、電纜等）起火燃燒時，因井下供氧條件的限制，會產生大量的一氧化碳，使空氣中一氧化碳濃度迅速上升。在一般情況下，1公斤煤炭不完全燃燒可生成2 立方米的一氧化碳，如果用水進行直接滅火時，還會生成大量的一氧化碳。四是質量不符合要求的炸藥爆炸時會產生一定量的一氧化碳。正常情況下，煤礦井下使用的炸藥在生產時都經過氧平衡計算，產生的一氧化碳很少，但目前市場上出現一些劣質炸藥，甚至是土制炸藥，生產時沒有經過氧平衡計算，使用這些炸藥進行放炮作業時，爆破后會產生較大量的一氧化碳，使爆破后爆煙中一氧化碳濃度超標。

　　那么，一氧化碳為什么對人體有“毒”呢？這是因為一氧化碳對人體血液的親和力比氧氣要大250-300倍，當一氧化碳隨著空氣被肺吸入人體后，一氧化碳搶在氧氣之前與血液結合，使血液輸送氧氣的功能很快被一氧化碳取代，血液立即喪失輸送氧氣的功能，使人體各組織和細胞缺氧，引起缺氧窒息甚至死亡。醫學研究表明，當空氣中一氧化碳濃度達到0.016%（160PPM）時，數小時后人會感到輕度頭痛；一氧化碳濃度達到0.048%（480PPM）時，將使人產生輕微中毒，出現耳鳴、頭暈、頭痛、心跳加速等現象；一氧化碳濃度達0.128%（1280PPM）時，將使人產生嚴重中毒，失去行動能力，感覺遲鈍；一氧化碳濃度達到0.4%（4000PPM）時，在很短時間內，人將失去知覺、痙攣，甚至死亡。《煤礦安全規程》規定，礦井空氣中一氧化碳的最高允許濃度為0.0024%（24PPM）。

　　㈣煤礦井下防止一氧化碳中毒窒息事故的關鍵

　　煤礦井下只有在意外或者是事故情況下，才會產生一氧化碳氣體。一是防止瓦斯煤塵爆炸。二是防止煤炭自燃發火。三是防止井下可燃材料火災。四是使用正規合格的煤礦許用炸藥。

　　㈤保持機械通風是防止瓦斯事故的重要手段

　　煤礦井下通風系統與我們人體的呼吸和血液循環系統非常類似，首先，兩個系統的功能是一樣的，提供氧氣，排除廢棄物；其次，井下巷道相當于人的氣管、血管，主要通風機相當于肺和心臟。礦井通風的基本任務主要有:一是將足夠的新鮮空氣送到井下，供給井下人員呼吸所需要的氧氣。二是將沖淡有害氣體和礦塵后的空氣排出地面，保證井下空氣質量并使礦塵濃度限制在的安全范圍內。三是新鮮空氣送到井下后，能夠調節井下巷道和工作場所的氣候條件，滿足井下規定的風速、溫度和濕度的要求，創造良好的作業環境。

　　由此可見，礦井通風是煤礦生產的一個重要環節。礦井通風與礦井安全密切相關。煤礦井下開采存在著瓦斯及其它有害氣體、煤塵、煤炭自燃等嚴重威脅，搞好煤礦通風和瓦斯防治工作，是煤礦安全工作的重中之重，也是杜絕重大災害事故、實現煤礦安全狀況根本好轉的關鍵。為了創造良好的煤礦生產作業環境，對瓦斯、煤塵和火災實施切實可行的防治措施，提高礦井的抗災救災能力，最經濟、最基礎的解決方法就是搞好礦井通風工作。

　　礦井通風分為二個大部分：一是由地面主要通風機提供動力的系統通風，一般都是形成通常所說的“負壓風”，直接把地面空氣送至井下已經形成了系統通風的巷道內，并排除這些地點的有毒有害氣體和粉塵等。二是由井下局部通風機提供動力的局部通風系統，負責把“負壓風”輸送至未形成通風系統的獨頭巷道作業地點或峒室內，排出這些獨頭巷道內的有毒有害氣體和粉塵等。

　　為了有效控制進入井下的風流風量按井下作業地點分布情況進行分配，我們在巷道中還要設置風門、密閉、調節風窗、風橋、擋風墻、風簾等通風構筑物，用來控制風流走向和風量大小，使風流按照人們設計的風流方向和風量流動。這些通風設施是煤礦井下十分重要的安全設施，尤其是風門，絕不能隨意打開或破壞，否則將影響到井下重要采掘作業地點的風量，甚至造成事故。所以，《煤礦安全規程》對煤礦井下風門等通風設施的安設、質量、安全管理等都有明確的規定。

　　㈥嚴格現場檢查是發現瓦斯氣體異常的重要手段

　　煤礦井下許多有毒有害氣體都是無色無味的，通過人的感官器官都是無法感覺到的，必須通過儀器設備進行檢測，才能準確掌握人員周圍是否有瓦斯等有害存在，這些氣體的濃度是多少，否則，井下作業人員會在不知不覺中失去生命，所以，在井下絕對不能冒險進入長期不通風的巷道和峒室內。目前條件下，煤礦檢測有毒有害氣體要求把握好瓦斯檢查“三道關”：第一道關是安排專門的瓦斯檢查員，配備光學瓦斯檢查儀進行現場巡回檢查，一旦發現有毒有害氣體濃度超標，立即撤出現場作業人員。第二道關是煤礦裝備由電腦控制的安全監測監控系統，在井下需要檢測的地點安裝探頭，實現24小時不間斷的自動監測報警，它還可以實現瓦斯濃度超限時自動切斷被控制電氣設備的電源。第三道關是安排下井管理人員和作業人員隨身攜帶的便攜式瓦斯檢測報警儀，這種儀器立即會不間斷自動檢測瓦斯濃度，一旦身處瓦斯超限區域它還會發出警報。目前我國《煤礦安全規程》要求煤礦礦長、副礦長、技術負責人、安全生產管理人員、放炮員、流動電鉗工等人員必須隨身攜帶便攜式瓦斯檢測報警儀。在煤礦安全管理中，我們不但要求有關人員隨身攜帶這種儀器，同時，還要注意采取統一集中管理的方式，統一校正、及時充電、集中發放，確保該儀器的有效發揮作用。另外，對于一些煤礦甲烷涌出量極小，長時間停風也不會造成甲烷濃度超限的煤礦，因為長期攜帶甲烷檢測報警儀不會出現報警現象，井下作業人員容易忽視井下巷道內缺氧的問題，我們建議這類煤礦最好要配備帶氧氣參數自動檢測的報警儀，加強對作業環境中氧氣濃度的監測，防止因井下巷道內缺氧發生窒息事故。