1. ГОЛОВНІ СКЛАДОВІ ШАХТНОГО ТА АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ.
У результаті виконання виробничих процесів у гірничих виробках шахт утворюється характерне повітряне середовище, що називають рудничною (шахтною) атмосферою, що складається з атмосферного повітря, природних газів (метан, вуглекислий газ, сірководень і ін.), технологічних газів (продукти підривних робіт, гази, що виділяються в зарядних камерах і при роботі двигунів), вугільного і породного пилу і пар води.
Природні і технологічні гази, що виділяються в шахтах і рудниках, одержали назва рудничних газів.
Сухе атмосферне повітря складається з азоту (78,08 %), кисню (20.95%), аргону (0,93%), вуглекислого газу (0,03%) і інших газів (0,01 %). Склад повітря досить стабільний як по території, так і до висоти 85 км від поверхні Землі. Об'ємна частка водяної пари в атмосферному повітрі коливається від 0,1 до 4 %.
Рудничні гази підрозділяють на токсичні, вибухонебезпечні й інертні.
До токсичних газів відносять розповсюджені в шахтах вуглекислий газ, оксид вуглецю, сірководень, сірчистий газ, оксиди азоту і рідкі (миш’яковистий, фтористий і фосфористий водень, аміак, радон і продукти його розпаду, пари ртуті і бензину, акролеїн). Рідкі гази зустрічаються в шахтах у дуже малих кількостях.
Кисень (О2) - газ без кольору, запаху і смаку. Щільність його при тиску 101,3 кПа і 0°С (нормальні умови) дорівнює, 1,43 кг/м3. Хімічно активний, добре окисляє органічні речовини, вугілля. У воді розчиняється тільки 5 % по обсязі. Звичайно людина вдихає атмосферне повітря зі змістом кисню близько 21 %. При інтенсивній роботі людин споживає до 130 л повітря в хвилину, що в 16 разів перевищує споживання повітря в нормальному стані. У підземних умовах зміст кисню в повітрі менш 17 % викликає задишку і серцебиття, при змісті 12 % швидко настає смерті. Тому у виробках, де можуть знаходитися люди, зміст кисню в повітрі не повинне бути менш 20%.
Азот (N)- інертний газ, без кольору, запаху і смаку. Його щільність при нормальних умовах, дорівнює 1,25 кг/м3. У воді розчинний слабко-1,5% по обсязі. Азот не підтримує горіння, зі збільшенням його змісту в повітрі на 3-4 % горіння речовин стає неможливим. У діючих виробках більшості вугільних шахт зміст азоту в порівнянні з атмосферним повітрям змінюється незначно, Лише в Підмосковному басейні із пластів може виділятися суміш, що містить до 95 % азоту, що на якийсь час може змінити загальний зміст азоту в шахтному повітрі. Виділяється азот також у калійних шахтах.
Вуглекислий газ (СО2) чи двооксид вуглеці - стійка хімічна сполука, що утвориться в результаті біохімічних і хімічних реакцій окислювання і розкладання карбонатних порід у гірничих виробках. Безбарвний, не горить, не підтримує горіння і подихи. Щільність при нормальних умовах складає 1,98 кг/м3. При концентрації понад 3- 4%-токсичний. Концентрація вуглекислого газу, що допускається, у рудничному повітрі: на робочих місцях і у вихідних струменях виїмкових ділянок і тупикових виробок - 0,5%, у виробках з вихідною струменем крила, горизонту і шахти в цілому-0,75%, при проведенні і відновленні виробок по завалів 1 %. Вуглекислий газ добре розчиняється у воді, накопичується у підошви виробок . Волога зменшує сорбционную здатність вугілля до вуглекислого газу в 5-6 разів. Вуглекислий газ виділяється в гірничих виробках в основному за рахунок окислення вугілля і деревини у вироблених просторах, старих гірничих виробок і з цілин. У погано провітрюваних виробках може утворити в нижній їхній частині місцеві скупчення.
Оксид вуглецю (СО) є продуктом окислювання вуглецю. Газ без кольору і запаху, дуже токсичний. Щільність при нормальних умовах 1,25 кг/м3. У природних газах зустрічається рідко. Основними джерелами оксиду вуглецю є шахтні пожежі, окислювання вугілля, горіння вибухових речовин і палива. У великих кількостях оксид вуглецю утвориться при вибухах метану за участю вугільного пилу.
Оксид вуглецю горючий і вибухає при концентрації від 16,2 до 73,4 %. Він особливо вибухонебезпечний у суміші з повітрям при концентрації 30%. Температура запалення 630-810°. При концентрації в повітрі 0,05 % у людини через 1 год. настає легке отруєння, при 0,13% через 0,5-1 год-важке. При змісті в повітрі оксиду вуглецю 0,4 % через короткий час настає смерть. Гранично припустима концентрація оксиду вуглецю в повітрі діючих виробок дорівнює 0,0017%.
У воді оксид вуглецю розчиняється слабко. Для індивідуального захисту від оксиду можна використовувати вологу матерію, але ефективність цього низька.
Сірководень Н2S- газ без кольору, з характерним запахом тухлих яєць. Щільність при нормальних умовах 1,54 кг/м3. Горючий і при змісті 6 % у повітрі утворить вибухову суміш. Легко розчиняється у воді, отрутний, дратує слизуваті оболонки очей і дихальних шляхів. При змісті в повітрі 0,01 % у людини через кілька годин відбувається легке отруєння, при 0,05%-небезпечне отруєння, через 0,5-1 год. при концентрації 0,1 % настає швидка смерть. Припустимий зміст газу в шахтній атмосфері 0,00071 %. Концентрація сірководню в рудничної атмосфері звичайно досить низька. Утвориться він при гнитті органічних речовин, розкладанні водою сірчаного колчедану, гіпсу, а також виділяється з тріщин і порожнеч у породах і мінеральних джерелах. Пальна концентрація в суміші з повітрям складає від 4 до 46 %, найбільш вибухова - 12 %.
Сірчистий газ (SО2)- без кольору, з кислуватим смаком, сильно роз'їдає слизуваті оболонки. Дуже отрутний. Щільність при нормальних умовах 2,93 кг/м3. Добре розчиняється в до 40 обсягів на один обсяг води. Небезпечний для життя при концентрації 0,05%, присутність його відчувається при концентрації 0,0005%. Припустима концентрація в рудничному повітрі 0,00038 %. Джерела утворення-шахтні пожежі, гниття органічних речовин. Добре розчиняється у воді, тому для його нейтралізації місця виділення чи утворення у виробки рясно зрошуються водою.
Оксиди азоту NО, NО2 - гази мають бурий колір і різкий запах. У повітрі N0 переходять в інші з'єднання. Найбільш стійкі N02 і N204. Оксиди азоту легко розчиняються у воді.
Оксиди азоту отрутні. Їхній припустимий зміст у рудничному повітрі по обсязі (у перерахунку на NО2) 0,00025 %, діоксиду азоту NО2 - 0,00010%.
Джерелом утворення оксидів азоту в шахті є головним чином підривні роботи.