煤礦粉塵防治

主要內容： 1、礦塵及其性質 2、 塵肺病 3、煤塵爆炸及預防 4、綜合防塵 礦山防塵 礦塵防治 第一節(jié) 礦塵及其性質 礦塵是懸浮在礦井空氣中的固體礦物微粒，對礦井的安全生產有著嚴重的影響。世界各國在煤礦開采歷史上所受到的煤塵危害是慘痛的。 1906 年，法國古利耶爾無瓦斯煤礦發(fā)生特大煤塵爆炸，死亡 1099 人； 1942 年，本溪煤礦發(fā)生特大瓦斯煤塵爆炸，死亡 1594 人； 1960 年，大同老白洞煤礦發(fā)生特大煤塵爆炸死亡 684 人。除此之外，礦塵對人體健康的危害也極大，煤礦工人患塵肺病人數及死于塵肺病人數，在煤礦工業(yè)中長期以來一直居于首位 礦塵防治 礦塵 是指 在礦山生產和建設過程中所產生的各種煤 、巖微粒的總稱 。 在礦山生產過程中，如鉆眼作業(yè)、炸藥爆破、掘進機及采煤機作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載及運輸等各個環(huán)節(jié)都會產生大量的礦塵。 在現(xiàn)有防塵技術措施的條件下，各生產環(huán)節(jié)產生的浮游礦塵比例大致為：采煤工作面產塵量占 45 80% ；掘進工作面產塵量占20 38% ；錨噴作業(yè)點產塵量占 10 15 % ；運輸通風巷道產塵量占 5 10% ；其它作業(yè)點占 2 5。各作業(yè)點隨機械化程度的提高，礦塵的生成量也將增大，因此防塵工作也就更加重要。 礦塵防治 1 (1)粗塵 -40m, 空氣中易沉降； (2)細塵 1040m ，肉眼可見，在靜止空氣加速沉降； (3)微塵 0.2510m ，光學顯微鏡可見，在靜止空氣等速沉降； (4)超微塵 -0.25m ，電子顯微鏡觀察，擴散動力。 礦塵防治 2 按礦塵的存在狀態(tài)劃分 (1) 浮游礦塵 ：懸浮于礦內空氣中 (2) 沉積礦塵：從礦內空氣沉降下來的礦塵 3 按礦塵的粒徑組成范圍劃分 (1) 全塵 (總粉塵 )：各種粒徑的礦塵之和，1mm以下； (2) 呼吸性粉塵： 5m 以下 ， 礦塵防治 二、礦塵的危害 礦塵具有很大的 危害性 (1) 污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。 (2) 某些礦塵 (如煤塵、硫化塵 )在一定條件下可以爆炸。 (3) 加速機械磨損，縮短精密儀器使用壽命。 (4) 降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。 礦塵防治 三、含塵量的計量指標 1 (1) 質量法：每立方米空氣所含 浮塵的毫克數， mg/m3 (2) 計數法：每立方米空氣所含 浮塵的個數，個 /m3 2、產塵強度 指生產過程中，采落煤中所含的粉塵量，常用的單位為 g / t。 3、相對產塵強度 指每采掘 1噸或 1立方米礦巖所產生的礦塵量，常用的單位為 mg/t或 mg/m3。 4、礦塵沉積量 單位時間在巷道表面單位面積上所沉積的礦塵量，單位為 g/m2d。 礦塵防治 四、礦塵性質 1、礦塵中游離 SiO2的含量 礦塵中游離 SiO2的含量是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越大。煤礦上常見的頁巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離 SiO2的含量通常多在 20% 50%， 煤塵中的含量一般不超過 5%。 2、礦塵的分散度： 礦塵整體組成中各種粒級塵粒所占百分比。 分散度有兩種表示方法： (1) 重量百分比：各粒級重量所占總重量的百分比； (2) 數量百分比：各粒級顆粒數所占總顆粒百分比； 粒級的劃分是根據粒度大小和測試目的確定的，我國工礦企業(yè)將礦塵粒級劃分為 4級： 小于 2m 、 2 5m 、 5 10m 和大于 10m 。 礦塵防治 礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構成的一個重要指標 。礦塵總量中微細顆粒多，所占比例大時，稱為 高分散度礦塵 ；反之，如果礦塵中粗大顆粒多，所占比例大，就稱作 低分散度礦塵 。礦塵的分散度越高，危害性越大，而且越難捕獲。 3、礦塵的濕潤性 礦塵的濕潤性 是 指礦塵與液體親和的能力 。 親水性礦塵：容易被水濕潤 疏水性礦塵：不容易被水濕潤 礦塵防治 4、礦塵的荷電性 因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷，可能是正電荷，也可是負電荷。 5、礦塵的光學特性 礦塵的光學特性包括礦塵對光的反射、吸收和透光強度等性能。 礦塵防治 第二節(jié) 礦山塵肺病 一、塵肺病及其發(fā)病機理 塵肺病： 以長期吸入大量微細粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病。 1、塵肺類的分類 (1) 硅肺病 (矽肺病 )，由于吸入含游離 2含量較高的巖塵而引 (2) 煤硅肺病 (煤矽肺 )，由于同時吸入煤塵和含游離 2的巖塵所引起的塵肺病稱為煤硅病肺?；颊叨酁閹r巷掘進和采煤的混合工種 (3) 煤肺病 。由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病?；颊叨酁殚L期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。 礦塵防治 2、塵肺病的發(fā)病機理 進入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經歷以下四個過程： (1)在上呼吸道的咽喉、氣管內，含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10m 的塵粒首先沉降在其內。經過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結后形成痰排出 (2)在上呼吸道的較大支氣管內，通過慣性碰撞及少量的重力沉降作用，使 510m 的塵粒沉積下來，經氣管、支氣管上皮的纖毛運動，咳嗽隨痰排出體外。 (3)在下呼吸道的細小支氣管內，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分 2 5m 的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來，通過纖毛運動逐級排出體外。 (4)粒度為 2m 左右的粉塵進入呼吸性支氣管和肺內后，一部分可隨呼氣排出體外；另一部分沉積在肺泡壁上或進入肺內，殘留在肺內的粉塵僅占總吸入量的 1% 2以下。 礦塵防治 二、塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素 1、塵肺病的發(fā)病癥狀 第一期 第二期 ：中等體力勞動或正常工作時，感覺呼吸困難，胸痛、干咳 第三期 ：做一般工作甚至休息時，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶 礦塵防治 2、影響塵肺病的發(fā)病因素 (1)礦塵的成分 能夠引起肺部纖維病變的礦塵，多半含有游離 SiO2，其含量越高，發(fā)病工令越短，病變的發(fā)展程度越快。 對于煤塵，引起煤肺病的主要是它的有機質 (即揮發(fā)分 )含量。 (2)礦塵粒度及分散度 5m 以上的礦塵對塵肺病的發(fā)生影響不大； 5m 以下的礦塵可以進入下呼吸道并沉積在肺泡中，最危險的粒度是 2m 左右的礦塵。 (3)礦塵濃度 塵肺病的發(fā)生和進入肺部的礦塵量有直接的關系，也就是說，塵肺的發(fā)病工令和作業(yè)場所的礦塵濃度成正比。 (4)個體方面的因素 礦塵防治 游離 SiO2含量 % 最高容許濃度 （ mg/m3） 全塵 呼吸性粉塵 5 20.0 6.0 5 10 10.0 3.5 10 25 6.0 2.5 25 50 4.0 1.5 50 2.0 1.0 礦塵防治 第三節(jié) 一、煤塵爆炸的機理及特征 1 煤塵爆炸 是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應。一般 煤塵爆炸機理及過程主要表現(xiàn)在以下方面 ： (1)煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開； (2)當溫度達到 300 400 時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量的可燃性氣體。 (3)形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化中心，當活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的 閃燃 ； (4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃燒過程急劇地循環(huán)進行。 礦塵防治 2煤塵爆炸的特征 (1)形成高溫、高壓、沖擊波 (2)煤塵爆炸具有連續(xù)性 (3)煤塵爆炸的感應期 即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。 (4)揮發(fā)分減少或形成 “ 粘焦 ” (5)產生大量的 CO 礦塵防治 二、煤塵爆炸的條件 煤塵爆炸必須同時具備三個條件： 1.煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中并達到一定濃度； 2.存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。 我國煤塵爆炸的引燃溫度在 610 1050 之間，一般為 700 800 。煤塵爆炸的最小點火能為4.5 40mj。 3.足夠的氧（大于 18%） 礦塵防治 足夠的氧 煤塵本身具有爆炸性 ；煤塵必須懸浮于空氣中 并達到一定濃度 高溫熱源 煤塵爆炸 礦塵防治 三、影響煤塵爆炸的因素 1、煤的揮發(fā)分， 煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強。 2、煤的灰分和水分 ，煤內的灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。 3、煤塵粒度 ，粒度對爆炸性的影響極大。 1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加。 4、空氣中的瓦斯?jié)舛龋?瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。 空氣中的瓦斯?jié)舛?( % )0 0 . 5 0 0 . 7 5 1 . 0 1 . 5 0 2 . 0 3 . 0 4 . 0 1 0 . 7 5 0 . 6 0 0 . 5 0 0 . 3 5 0 . 2 5 0 . 1 0 . 0 5礦塵防治 四、煤塵爆炸性鑒定 礦塵防治 五、預防煤塵爆炸的技術措施 預防煤塵爆炸的技術措施主要 包括 三個方面。 (一）、減、降塵措施 指在煤礦井下生產過程中，通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。 方法很多，下面主要介紹 煤層注水 。 (二 )、防止煤塵引燃的措施 (三 )、限制煤塵爆炸范圍擴大的措施 礦塵防治 預防煤塵爆炸 技術措施 減、降塵措施 防止煤塵 引燃的措施 限制煤塵爆炸范圍 擴大的措施 煤層注水；噴霧灑水； 水封爆破；濕式鑿巖； 控制風速清掃積塵 1、 加強管理，提高防火意識。 2、防止放炮火源 3、防止電氣和靜電火源。 4、防止摩擦和撞擊點火。 5、防止明火點燃。 6、防止其他火源 撒布巖粉； 設置水槽棚和巖粉棚 礦塵防治 減塵措施：煤層注水；水封爆破 煤層注水 1、煤層注水實質 在回采之前預先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產塵量。 礦塵防治 2。煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面： 煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結，使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除塵源； 水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚，預防了浮 水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產生量。 礦塵防治 3、煤層注水方式 注水方式是指鉆孔的位置、長度和方向。按國內外注水狀況，有以下 4種方式： 短孔注水， 是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長度一般為 2 3.5m； 深孔注水 ，在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長一般為 5 25m 長孔注水 ，從回采工作面的運輸巷或回風巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔長 30 100m。 巷道鉆孔注水 。 短孔、深孔注水示意圖 上向孔、下向孔、雙向孔 巷道 礦塵防治 4、注水系統(tǒng) 注水系統(tǒng)分為 靜壓注水系統(tǒng) 和 動壓注水系統(tǒng) 。 靜壓注水： 利用管網將地面或上水平的水通過自然靜壓差導入鉆孔 動壓注水： 利用水泵或風包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動壓注水，水泵可以設在地面集中加壓，也可直接設在注水地點進行加壓。 5、注水設備 煤層注水所使用的設備主要包括 鉆機 、 水泵 、 封孔器 、 分流器及水表 等。 礦塵防治 噴霧灑水 在煤塵的發(fā)源地進行噴霧灑水是降低井下空氣中含塵量最簡單、最方便而又比較有效的措施。它適用于采煤、掘進、運輸、提升及風流凈化等各種作業(yè)場所 。 （ 1） 掘進機噴霧灑水 (掘進機噴霧分內噴霧和外噴霧兩種 )。 （ 2） 采煤機噴霧灑水 采煤機的噴霧系統(tǒng)分為內噴霧和外噴霧兩種方式 （ 3） 液壓支架移架和放煤口放煤噴霧灑水 （ 4） 轉載點噴霧 （ 5） 放炮噴霧 （ 6） 裝巖灑水 （ 7） 其它地點噴霧 圖 3-2-8 采煤機外噴霧示意圖 礦塵防治 二、防止引燃煤塵的措施 1、加強管理，提高防火意識。 2、防止放炮火源 3、防止電氣和靜電火源。 4、防止摩擦和撞擊點火。 5、防止明火點燃。 6、防止其他火源。 提高井下工人和工程技術人員的素質，加強其防火、防爆意識，是做好杜絕瓦斯點火源在井下出現(xiàn)的基礎。因此，大力宣傳井下的防火、防爆知識，貫徹執(zhí)行有關規(guī)定，發(fā)現(xiàn)隱患和違章就嚴格處理，對防止點火源的出現(xiàn)有重要的意義。 （ 1）煤礦井下的爆破必須使用符合 煤礦安全規(guī)程 規(guī)定的安全炸藥； （ 2）有爆破作業(yè)的工作面必須嚴格執(zhí)行“一炮三檢”的瓦斯檢查制度，保證放炮前后的瓦斯?jié)舛仍谝?guī)定的界限內； （ 3）禁止使用明接頭或裸露的放炮母線； （ 4）炮眼的深度、位置、裝藥量要符合該工作面作業(yè)規(guī)程的要求，炮眼充填要填滿、填實，嚴禁使用可燃性物質代替炮泥充填炮眼，要堅持使用水炮泥； （ 5）禁止放明炮、糊炮； （ 6）嚴格執(zhí)行井下火藥、雷管的存放、運輸的管理規(guī)定，爆破工作人員要持證上崗 。 在摩擦發(fā)熱的裝置上安設過熱保護裝置和溫度檢測報警斷電裝置；在摩擦部件的金屬表面，附著活性低的金屬，使其形成的摩擦火花難以引燃瓦斯；并在摩擦部件的合金表面涂上苯乙烯醇酸，以防止摩擦火花的產生。工作面遇堅硬夾石或硫化鐵夾層時，不能強行截割，應放松動炮或弱化處理。定期檢查截齒和其后的噴水裝置，保證其正常運行。 （ 1）嚴禁攜帶煙草、點火物品入井，嚴禁攜帶易燃物品入井；必須帶入井下的易燃物品要經過礦總工程師的批準，并指定專人負責。 （ 2）嚴禁在井口房、通風機房、瓦斯泵房周圍 20 m范圍內使用明火、吸煙或用火爐取暖。 （ 3）不得在井下和井口房內從事電氣焊作業(yè)。 （ 4）嚴禁在井下存放汽油、煤油、變壓器油等，井下使用的棉紗、布頭、潤滑油等必須放在有蓋的鐵桶內，嚴禁亂扔亂放或拋在巷道、硐室及采空區(qū)內。 （ 5）井下嚴禁使用電爐或燈泡取暖。 礦井電氣設備的選用應符合規(guī)程的要求，井口和井下設備必須有防雷和防短路保護裝置；所有電纜接頭不準有“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭；不準帶電作業(yè)；嚴禁在井下拆開、敲打、撞擊礦燈的燈頭和燈盒 。 礦塵防治 （二）限制煤塵爆炸范圍擴大的措施 1、清除落塵 2、撒布巖粉 3、設置巖粉棚 由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺板組成，臺板的間距稍大于板寬，每塊臺板上放置一定數量的惰性巖粉。 4、設置水棚 水棚 包括 水槽棚 和 水袋棚 兩種。 5 自動隔爆棚是利用各種傳感器，將瞬間測量的煤塵爆炸時的各種物理參量迅速轉換成電信號，指令機構的演算器根據這些信號準確計算出火焰?zhèn)鞑ニ俣群筮x擇恰當時機發(fā)出動作信號，讓抑制裝置強制噴撒固體或液體等消火劑，從而可靠地撲滅爆炸火焰，阻止煤塵爆炸蔓延 礦塵防治 A A 礦塵防治 圖 3-3-1 KYG 型快速移動式隔爆棚（ l 架） 結構示意圖（巷道縱向視圖） 1一 單軌吊環(huán)； 2一 單軌； 3一 移動裝里； 4 一支撐桿， 5 一水槽架， 6 一 水槽； 7 一 鋼絲繩 礦塵防治 圖 3-3-2 XGS 型隔爆容 器吊掛示意圖 1 一夾持器； 2 一倒” T”字架； 3 一隔爆容器 礦塵防治 第四節(jié) 礦山綜合防塵 礦山綜合防塵 是指采用各種技術手段減少礦山粉塵的產生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對人體、礦山等產生危害的措施。 一、通風除塵 通風除塵 ：指通過風流的流動將井下作業(yè)點的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場所的礦塵濃度。 效果主要影響因素 ：風速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤程度等。 最低排塵風速 ：能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風流運動而排出的最低風速稱為最低排塵風速。 最優(yōu)排塵風速 ：能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚的風速稱為最優(yōu)排塵風速。 一般來說，掘進工作面的最優(yōu)風速為 0.4 0.7m/ ， 機械化采煤工作面為 1.5 2.5m/ 礦塵防治 二、濕式作業(yè) 利用水或其它液體，使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法，它是礦井綜合防塵的主要技術措施之一。 機理 ： 1、水能溫潤礦塵，增加塵粒的重力； 2、將細散塵粒聚結為較大顆粒，加速浮塵沉降；