[精編]《安全管理論文》之煤礦粉塵危害及其防治

1、此資料由網(wǎng)絡收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負責傳遞知識。煤礦粉塵危害及其防治 摘要：隨著礦山、冶金、玻璃制造、陶瓷、耐火材料、建材等行業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模發(fā)展，粉塵的危害逐漸被人們認識：給生產(chǎn)帶來不安全因素，如機械的磨損；煤、面粉等粉塵不僅引起的燃燒爆炸等，造成經(jīng)濟上的巨大損失；而且石英及含有游離二氧化硅的粉塵，使長期從事粉塵作業(yè)的工人可能發(fā)生塵肺病，嚴重損害健康，甚至喪失勞動能力或過早死亡。近年來，我國工業(yè)的迅速發(fā)展造成了環(huán)境的惡化，粉塵也是引起環(huán)境問題的主要污染物。我國礦山企業(yè)四大職業(yè)危害(工傷死亡、粉塵、毒物、爆炸)中最嚴重者當屬塵害。粉塵被工人吸入體內(nèi)，在呼吸系統(tǒng)沉

2、積到一定的劑量后，就會導致塵肺病的發(fā)生。塵肺病是危害廣大從業(yè)人員健康的最嚴重的一種職業(yè)病，主要分布于煤炭、冶金、機械、建材、化工石油及輕工等行業(yè)。如何積極有效的防治塵肺病，是一項迫切需要解決的問題。煤礦井下各作業(yè)點在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量粉塵。煤礦粉塵特有的性質(zhì)決定了其具有很大的危害性：誘發(fā)職業(yè)病塵肺??；加速機械設備磨損，縮短精密儀器的使用壽命；甚至導致煤塵爆炸事故的發(fā)生。由于我國接觸煤礦粉塵的作業(yè)人員眾多，煤礦粉塵的控制工作顯得格外緊要。降低煤礦粉塵濃度和預防煤塵爆炸的各種工程技術方法和措施，以及對采掘方式的工程技術改進是控制粉塵危害的技術保障，煤礦的防治粉塵的措施分為三大類：防塵措施；除塵降

3、塵措施；預防煤塵爆炸及限制爆炸擴大范圍的措施。關鍵詞：煤礦粉塵；除塵降塵；粉塵控制；煤塵爆炸。引言煤塵危害為煤礦五大自然災害之一，一直是煤炭行業(yè)防治工作的重點。粉塵給煤礦工作人員和安全生產(chǎn)造成極大危害：一方面，粉塵污染的作業(yè)環(huán)境嚴重危害工人的身體健康，可引起肺部病變，造成塵肺病。據(jù)最新的資料表明，在我國實際的嚴重塵肺病患者有120萬之多，占到全世界塵肺病患者的一半以上，每年因此死亡的人數(shù)超過4000人，每年由此引起的直接損失超過80億元。而在所有因各種粉塵引起的塵肺病中，煤礦工人占到的比例最高。究其原因，除了經(jīng)濟能力、技術條件、衛(wèi)生立法等方面的因素外，我國在粉塵監(jiān)督監(jiān)測體系和手段的完整性和科學

4、性方面應進一步加強和提高。另一方面，粉塵濃度過高潛伏著爆炸的危險，懸浮的煤塵也是造成煤礦煤塵爆炸的主要原因之一。此外，高濃度粉塵還會加速機械設備磨損，縮短精密儀器的使用壽命。因此，監(jiān)測作業(yè)場所粉塵濃度，控制煤礦粉塵的產(chǎn)生，對于確保從業(yè)人員生命健康、預防事故的發(fā)生尤為重要。1煤礦粉塵及其危害1.1 粉塵的概念粉塵，也稱”空氣中的懸浮顆粒物”，指的就是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能較長時間懸浮于空氣中的固體顆粒，其大小在100m以下。1.2 煤礦粉塵的產(chǎn)生及特性1.2.1 生產(chǎn)性粉塵的產(chǎn)生及特性1. 生產(chǎn)性粉塵的產(chǎn)生在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生和形成的、能較長時間在空氣中懸浮的固體微粒被稱為生產(chǎn)性粉塵。懸浮于空氣中的粉

5、塵稱為浮塵，已沉落的粉塵稱為積塵，我們檢測和防治的重點就是浮塵。從膠體化學的觀點來看，含有粉塵的空氣是一種氣溶膠，懸浮粉塵散布彌漫在空氣中與空氣混合，共同組成一個分散體系，分散介質(zhì)是空氣，分散相是懸浮在空氣中的粉塵粒子。煤炭生產(chǎn)過程中伴隨煤和巖石破碎而產(chǎn)生的煤礦粉塵是生產(chǎn)性粉塵的一種。其中，呼吸性粉塵是損害勞動者健康的重要職業(yè)性有害因素，可能引起多種職業(yè)性肺部疾病。煤礦在生產(chǎn)、貯存、運輸及巷道掘進等各個環(huán)節(jié)中都會向空氣中排放大量的粉塵。尤其在風速較大的作業(yè)場所，粉塵排放量猛增，據(jù)資料統(tǒng)計，有的礦區(qū)排向空氣的煤粉塵是煤炭產(chǎn)量的1.6%以上。采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場所，其產(chǎn)塵量約占礦井產(chǎn)

6、塵量的 60%左右。為了預防礦井瓦斯、煤塵爆炸等惡性事故的發(fā)生，改善礦井勞動衛(wèi)生條件，采煤工作面是礦塵防治的重點。機采工作面在我國越來越普及，但產(chǎn)塵濃度也隨之上升。采煤機割煤、支架移架、放煤口放煤及破碎機破煤是機采工作面的四大產(chǎn)塵源，產(chǎn)塵量分別約占60%、20%、10%和 10%左右。為了搞好采煤工作面的粉塵防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對采煤工作面的塵源采取相應的治理措施，以達到對粉塵進行綜合治理的目的。綜采放頂煤開采技術是20世紀90年代以來在我國大面積推廣的比較先進的采煤方法，但工作面粉塵問題也引起較多關注。綜采放頂煤工作面的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)主要有采煤機落煤、放煤、移架、裝煤和運煤五大工序。從

7、微觀方面分析，煤塵產(chǎn)生可分為摩擦、拋落和摩擦與拋落相結(jié)合等三種方式。巷道掘進也是井下主要產(chǎn)塵源之一，在無任何防塵措施的情況下，對炮掘工作面、機掘工作面和巷道錨噴巷道維修的錨噴現(xiàn)場、煤炭裝卸點等也都產(chǎn)生高濃度粉塵，尤其是煤炭裝卸處的瞬時粉塵濃度有時高達數(shù)g/m3，有時甚至達到煤塵爆炸濃度界限。此外，地面煤的裝運、煤堆、矸石山等也都產(chǎn)生高濃度粉塵，使礦區(qū)周邊空氣環(huán)境受到嚴重的污染，對居民健康和植物都造成十分不利的影響。煤礦生產(chǎn)過程產(chǎn)生粉塵一般都不伴有化學變化，因此漂浮于空氣中粉塵的化學成分與其來源物料的化學成分基本相同。2. 生產(chǎn)性粉塵的特性1）按粉塵中游離二氧化硅含量分類煤礦粉塵按其游離二氧化硅

8、的含量分為矽塵與煤塵。根據(jù)我國“矽塵作業(yè)工人醫(yī)療預防措施實施辦法”中規(guī)定，作壓環(huán)境粉塵中游離二氧化硅含量在10%以上者稱為矽塵，10%以下者稱為非矽塵，在煤礦則為混合性煤塵。游離二氧化硅含量小于5%的粉塵又稱為單純煤塵。粉塵中游離二氧化硅的含量越高，引起塵肺病的程度越重，病情發(fā)展越快，危害也越大。2）粉塵的分散度分散度指物質(zhì)被分散的程度，以粉塵粒徑大小的數(shù)量或質(zhì)量組成百分比構(gòu)成比來表示，前者稱粒子分散度，粒徑小的顆粒越多，則分散度越高；后者稱質(zhì)量分散度，質(zhì)量小的顆粒占總質(zhì)量百分比越大，質(zhì)量分散度越高。煤礦作業(yè)場所空氣中較小顆粒粉塵含量較多時，其分散度越高，由于質(zhì)量輕，在空氣中懸浮時間較長，不易

9、降落，被吸入肺的機會就愈多。同時粉塵的分散度愈高，單位體積總表面積越大，理化活性越高，易于與空氣中的氧氣發(fā)生反應而引起粉塵的自燃或爆炸。粉塵還可以吸附有毒氣體，如一氧化碳、氮氧化物等，分散度愈高，吸附的量愈多，對人體危害也愈大。3）粉塵的吸濕性粉塵的吸濕性指粉塵對水的吸附。粉塵的吸濕性與粉塵的成分、結(jié)構(gòu)有關，可分為親水性粉塵與疏水性粉塵兩大類。炭黑、煤粉塵均屬于疏水性粉塵。另外，粉塵越細，比表面積增加，表面吸附能力隨之增強，容易吸附空氣而在塵粒表面形成氣膜，降低了塵粒間的聚集及塵粒的吸濕性，更難于把塵粒從空氣中捕捉分離出來。在除塵技術中，粉塵的吸濕性是選用除塵設備的主要依據(jù)之一。對于濕潤性好的

10、親水性粉塵，可選用濕式除塵器。為了加強液體（水）對粉塵的浸潤，往往要加入某些濕潤劑，以減少固、液之間的表面張力，增加粉塵的親水性，提高除塵效率。4）煤塵的爆炸性按照煤塵的爆炸性煤塵可以分為有爆炸性煤塵和無爆炸性煤塵。我國傳統(tǒng)煤礦中90%礦井的煤塵具有爆炸性危險性。高分散度的煤炭粉塵具有爆炸性。煤的炭化程度越低，揮發(fā)分越高，煤塵的爆炸性就越強（見表2）。發(fā)生爆炸有兩個條件：粉塵在空氣中有足夠的濃度，在爆炸區(qū)域要求的濃度范圍之內(nèi)；必須具有高溫（明火、火花、放電）情況出現(xiàn)。一般煤塵爆炸的下限濃度為30mg/m350mg/m3，上限濃度為1000mg/m32000mg/m3，出于上下濃度之間的粉塵都具

11、有爆炸危險性，其中爆炸力最強的濃度為300mg/m3500mg/m3。1.2.2 呼吸性粉塵的主要特點呼吸性粉塵的一般含義是”能被吸入人體肺泡的粉塵”，否則為非呼吸性粉塵。其嚴格含義有不同表示方法（如作業(yè)場所呼吸性粉塵等），但其基本含義是用符合bmrc(british medical research council )標準采樣曲線的采樣器在空氣中采集到的粉塵顆粒。對呼吸性煤塵，在評價作業(yè)場所粉塵狀況時，用符合bmrc曲線的采樣器在作業(yè)場所采集到的游離二氧化硅小于10%，空氣動力學直徑小于7.07的粉塵稱為呼吸性煤塵。2007年發(fā)布的煤礦安全規(guī)程中將呼吸性粉塵定義為”能吸入人體肺泡區(qū)的浮塵”，

12、我國有關文獻中，一般將粒徑小于5的粉塵視為呼吸性粉塵。呼吸性粉塵除具備一般粉塵的某些物理、化學性質(zhì)外，尚有如下特點：1. 沉降速度慢，在空氣中懸浮時間長。在靜止空氣中的粉塵，根據(jù)其粒徑的大小按一定規(guī)律沉降：通常粒徑大于100的塵粒呈加速度沉降；1100粒徑的塵粒呈等速度沉降；粒徑小于1的塵粒很難沉降，在空氣中呈布朗運動。2. 擴散系數(shù)較大，附著速度較快。塵粒的附著速度與擴散系數(shù)成比例。塵粒越小，其擴散系數(shù)越大，即擴散越快，因而向液滴或除塵濾料上附著的塵粒就越多。3. 肉眼不可見，屬顯微粉塵。粒徑大于10的粉塵肉眼才能看見，粒徑為0.2510的粉塵在光學顯微鏡下才可看見，粒徑小于0.25的粉塵在

13、電子顯微鏡下方能看見。4. 能被吸入人體肺部并能在肺泡區(qū)沉積。被吸入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵，可通過粘液纖毛系統(tǒng)和肺泡巨噬細胞被清除。如果長期吸入高濃度呼吸性粉塵，則在肺泡區(qū)可產(chǎn)生一定量的粉塵沉積，隨著沉積時間的增長，沉積量的增加，可使肺部發(fā)生病理改變，出現(xiàn)不同程度的彌漫性間質(zhì)纖維化，進而造成塵肺病。 1.3 煤礦粉塵的危害煤礦粉塵具有的這些特性決定了以下危害：嚴重危害工人身體健康，多數(shù)人易引起塵肺病等；易引起燃燒和爆炸；高濃度粉塵能加速機械磨損，縮短精密儀器的使用壽命。1.3.1 主要健康危害煤塵與其他粉塵一樣主要通過呼吸道進入人體，其次是皮膚接觸，部分粉塵溶于口腔唾液或粘附在食物上也能吞入消化道

14、，后兩者侵入人體的量較小。人體對粉塵的進入具有防御功能，呼吸道和肺部均有排除和清除粉塵的能力。只是長期大量吸入煤礦粉塵會破壞人體防御功能，使清除功能受損，而過量的煤礦粉塵沉積，導致人體損傷，形成各種疾病。呼吸系統(tǒng)疾病煤礦粉塵會直接或間接引起呼吸系統(tǒng)疾病主要包括以下幾類：1）塵肺煤工塵肺是指煤礦各工種工人長期吸入作業(yè)場所生產(chǎn)性粉塵所引起的塵肺的總稱。粉塵病變嚴重程度與體內(nèi)潴留的粉塵數(shù)量有關，即存在接觸反應關系，還同粉塵的組成成分有關。在煤礦開采過程中，由于工種不同，工人接觸粉塵的性質(zhì)也有差異，從而引起肺部彌漫性纖維化。塵肺病根據(jù)煤礦工人接觸粉塵的性質(zhì)可以認為有3種主要類型： 煤肺。長期在單純有煤

15、塵的環(huán)境下作業(yè)的工人，他們接觸的粉塵主要是煤塵。這類人員發(fā)生的塵肺在病理上有典型的煤塵纖維灶和灶周肺氣腫，這類肺部病變稱為煤肺。煤肺發(fā)病工齡多在20a30a以上，病情進展緩慢，危害較輕。 矽肺。長期在煤礦巖石掘進工作面作業(yè)的工人，他們接觸的粉塵主要是含游離sio2較高的巖塵。這類人員發(fā)生的塵肺在病理上除有組織纖維化外，還有典型的矽結(jié)節(jié)形成，屬矽肺類型。病理上有典型的矽結(jié)節(jié)改變，發(fā)病工齡短，一般為1015a。矽肺的發(fā)病率較高，病情發(fā)展較快，危害嚴重。 煤矽肺。一般煤礦井下工人多數(shù)都在有煤塵產(chǎn)生和有巖塵產(chǎn)生的兩種作業(yè)環(huán)境下工作過，他們接觸的粉塵既有煤塵也有巖塵。所患的塵肺兼有煤肺和矽肺的病理改變特

16、征，這類塵肺稱煤矽肺。煤矽肺是我國煤工塵肺最常見的類型，發(fā)病工齡多在5a20a左右，病情發(fā)展較快，危害嚴重?，F(xiàn)在的觀點認為，無論從肺組織纖維化病變進展規(guī)律、流行病學和臨床表現(xiàn)特點、病情發(fā)展及診斷原則等方面，都沒有必要將煤矽肺與煤肺嚴加區(qū)別，故統(tǒng)稱為煤工塵肺。煤工塵肺是煤礦最嚴重的職業(yè)病。與矽塵相比，煤塵致纖維化作用較弱，但由于煤是我國主要能源，采煤工人的數(shù)量居全國各類粉塵作業(yè)工人之首，因此實踐中煤工塵肺的防治意義和重要性最為突出。不同類型煤礦的煤工塵肺發(fā)病情況因開采方式不同有很大差異。露天煤礦工人的塵肺患病率低，井工開采工作面的粉塵濃度和粉塵分散度均高于露天煤礦，塵肺患病率和發(fā)病率均較高。我國

17、地域廣大，地層結(jié)構(gòu)復雜，各地煤工塵肺患病率有很大差異，在0.92%24.1%之間，其中矽肺占11.4%，煤矽肺占87.6%，煤肺占1.0%。不同煤種的致病能力也不同，由強到弱依次為：無煙煤、煙煤、褐煤。塵肺病是由于長期吸入過量粉塵所引起的全身性疾病。塵肺病發(fā)病工齡有的長達20a30a，個別病例在游離二氧化硅含量高的作業(yè)區(qū)作業(yè)也有1a2a發(fā)病者，即所謂”快發(fā)性矽肺”。塵肺病的發(fā)病工齡、臨床癥狀等設計因素很多且十分復雜，大體可歸納為以下幾個方面：粉塵的成份；粉塵的分散度；粉塵濃度；接觸時間；按流行病學觀點，許多因素可分別歸諸于宿主、因子、環(huán)境等治病要素。塵肺病是難以治愈的職業(yè)病，工人一旦得病，輕則

18、慢性致殘，重則死亡。因此，塵肺病不僅造成勞動力下降，而且造成社會負擔，其經(jīng)濟損失是巨大的。2）慢性阻塞性肺?。╟opd）國內(nèi)外許多研究已證實，長期吸入煤塵不但引起塵肺，還會引起慢性阻塞性肺疾病，包括慢性支氣管炎、支氣管哮喘及肺氣腫。而且在臨床上，慢性阻塞性肺病可以獨立存在而不伴有明顯塵肺，其發(fā)病機理尚未明了，可能與吸煙、呼吸道感染及遺傳因素等均有關系。3）上呼吸道炎癥粉塵首先侵入上呼吸道黏膜，早期引起其功能亢進，黏膜下血管擴張、充血，黏液腺分泌增加，以阻留更多粉塵，長久則釀成肥大性病變，然后由于黏膜上皮細胞營養(yǎng)不良，終將造成萎縮性病變，呼吸道抵抗力下降，容易繼發(fā)病毒及細菌等感染性疾病。4）肺癌

19、有研究表明，一些有煤礦開采的地區(qū)，人群中肺癌的發(fā)病有升高趨勢，可能與吸入煤礦生產(chǎn)性粉塵有關。但據(jù)英國24個煤礦統(tǒng)計，接觸煤礦粉塵工人與不接觸粉塵人群中的肺癌發(fā)病率無明顯差別。煤礦病人肺癌的發(fā)病機制有待進一步探討。2. 局部作用粉塵沉著于皮膚可能堵塞皮脂腺，容易繼發(fā)感染而引起接觸性皮炎、毛囊炎，癤腫等；進入眼內(nèi)的粉塵顆粒，可引起結(jié)膜炎等。3. 過敏和中毒作用煤礦粉塵還可能引起過敏反應和機體的中毒作用，這與粉塵混合的其他元素或者化合物有關。1.3.2 煤塵爆炸煤塵爆炸是空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程。煤是復雜的固體化合物，被破碎成煤塵后，其吸氧和被氧化的能力大大增強，在外界高溫熱源的作用下，懸

20、浮的煤塵單位時間內(nèi)能吸收更多的熱量，大約300400時，就可放出可燃氣體。這些氣體集聚于塵粒周圍，形成氣體外殼，當這個外殼內(nèi)的氣體達到一定濃度并吸收一定能量后，連反應過程開始，游離基迅速增加，燃燒循環(huán)地進行下去；由于燃燒產(chǎn)物的迅速膨脹而在火焰波波陣面前方形成壓縮波，壓縮波在不斷壓縮的介質(zhì)中傳播時，后波可以趕上前波；這些單波疊加的結(jié)果，使火焰面前方氣體的壓縮逐漸增高，因而引起了火焰?zhèn)鞑サ淖詣蛹铀?；當火焰速度達到每秒數(shù)百米以后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。從燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸ǖ谋匾獥l件是由于化學反應產(chǎn)生的熱能必須超過熱傳導和輻射所造成的熱損失；否則，燃燒劑不能持續(xù)發(fā)展，也不會轉(zhuǎn)為爆

21、炸。2 煤礦粉塵的控制技術2.1 粉塵控制技術粉塵控制技術為該粉塵監(jiān)控系統(tǒng)粉塵濃度超出限制范圍所實施的處理措施提供了依據(jù)，同時也是煤礦安全生產(chǎn)的基本要求。根據(jù)工作場所空氣中煤塵游離二氧化硅含量的不同，煤礦粉塵濃度的職業(yè)接觸限制值也不相同。對矽塵含量小于10%的煤塵，總塵的時間加權(quán)平均容許濃度為4mg/m3 ，短時間接觸容許濃度為6mg/m3；呼吸性粉塵時間加權(quán)平均容許濃度為2.5mg/m3，短時間接觸容許濃度為3.5 mg/m3，這是煤礦作業(yè)面粉塵濃度的最低要求。上述時間加權(quán)平均容許濃度（pc-twa）是指以時間為權(quán)數(shù)規(guī)定的8h工作班的平均容許接觸水平，長期反復接觸該粉塵濃度幾乎所有工人不發(fā)生

22、有害健康效應。短時間接觸容許濃度（pc-stel）指一個工作日內(nèi)，任何一次接觸不得超過（以15min時間加權(quán)平均濃度表示）的容許接觸水平，短時間接觸容許濃度不是一個獨立的接觸限值，而是時間加權(quán)平均容許濃度限值的一種補充。2.1.1 防塵措施在礦井采、掘、運系統(tǒng)的各生產(chǎn)工序中都產(chǎn)生粉塵，這些粉塵隨風流飛揚于作業(yè)空間和巷道中。對這些塵源必須采取有效的綜合防塵措施，即針對每一道生產(chǎn)工序和環(huán)節(jié)的塵源采取一項和多項防治措施，以減少粉塵的產(chǎn)生量，降低作業(yè)環(huán)境的粉塵濃度和防止工人吸入粉塵。防塵措施主要是減少采掘作業(yè)時的粉塵發(fā)生量，是礦井塵害防治工作中最為積極有效的技術措施。防塵措施主要包括：改進采掘機械結(jié)構(gòu)

23、及其運行參數(shù)減塵、濕式鑿巖、水封爆破、添加水泡泥爆破、封閉塵源、捕塵罩以及預濕煤體減塵措施（如采空區(qū)或巷道灌水、煤層注水）等。防塵措施是以預防為主的治本性措施，應在作業(yè)之前考慮優(yōu)先采用。按照礦井的防塵技術，可將防塵措施分為以下幾類：1. 濕式作業(yè)方式包括濕式打眼、濕式鑿巖、水泡泥爆破、預濕煤體等。1）濕式打眼就是在打眼工作中，將壓力水通過鑿巖機或煤電鉆送入鉆孔并充滿孔底，以濕潤、沖洗炮眼中的粉塵，使其變成塵漿流出炮眼。2）濕式鑿巖是利用風鉆進行濕式鑿巖，是國內(nèi)外巖巷掘進行之有效的基本防塵方法。濕式鑿巖有中心供水和旁側(cè)供水兩種供水方式。近年來，很多很多礦井對煤電鉆進行了改革，試制成功了濕式煤電鉆

24、，已廣泛應用于煤巷、半煤巖巷以及一些采煤工作面。濕式煤電鉆具有良好的水密封性能，能有效地控制回采工作面的煤塵。3）水泡泥是利用盛水的塑料袋代替炮泥充填于炮眼內(nèi)，爆破時水袋破裂，在高溫高壓爆破波的作用下，大部分水被汽化，然后重新凝結(jié)成極細的霧滴，并與同時產(chǎn)生的粉塵相接觸，形成霧滴的凝結(jié)核或被霧滴所濕潤而起到防塵作用。水泡泥中若添加濕潤劑、黏塵劑等物質(zhì)，可大大提高降塵效率。此外，德國等西方國家已開始應用化學材料代替水泡泥中的水，這些材料大多具有較好的膨脹性能，爆炸時的封堵效果和降塵效果更好。4）預濕煤體防塵 預濕煤體防塵主要是采用煤層注水的方法，即預先用水通過鉆孔和裂隙注入尚未開采的煤體，增加煤的

25、水分，使煤體得到預先濕潤，降低煤體產(chǎn)生浮游粉塵的能力。多年的防塵實踐已證明，采煤工作面實施煤層注水是取得最佳防塵效果的根本措施。影響水在煤層中滲透的因素主要是煤的裂隙和空隙的狀態(tài)，以及與其有關的其他因素。煤層的透水性能與煤的裂隙發(fā)育程度、裂隙寬度及裂隙方向有密切關系。煤層的多孔程度用孔隙率來表示，即孔隙的總體積與煤的總體積的百分比。煙煤的透水性系數(shù)隨孔隙率的增大而增大。對褐煤來說，雖然孔隙率高，但透水性系數(shù)卻趨于零，因此，開采時常常不能注水。煤屬于疏水性物質(zhì)，與水不甚親和。如果在水中添加濕潤劑（表面活性劑），水的表面張力就會降低，從而提高對煤層的濕潤能力及滲透系數(shù)。煤層注水方式及其選擇要按照注

26、水鉆孔的形式，煤層注水方式有長孔、短孔和深孔三種，各自的鉆孔地點、鉆孔長度及特點如表4所示；按照注水方式又可分為靜壓注水和動壓注水；按作用于注水鉆孔孔口的水壓大小分為三類：低壓注水（ps2.5 mpa 3.0mpa），中壓注水（ps3.0 mpa 15.0mpa），高壓注水（ps10.0 mpa 15.0mpa）。我國煤礦通常采用長鉆孔、中壓或低壓注水方法，其優(yōu)點是采煤和注水作業(yè)互不干擾，注水時間可按需要增加，一次濕潤范圍大而均勻。5）采空區(qū)注水 采空區(qū)灌水預先濕潤煤體防塵，是在采用下行陷落法分層開采厚煤層過程中，將水灌入上一分層的采空區(qū)內(nèi)，水在自重及煤體孔隙的毛細管力作用下緩慢深入下一分層的

27、煤體中，使煤體得到濕潤，減少下層開采時浮游粉塵的產(chǎn)生量。2. 改進采掘機械結(jié)構(gòu)和運行的減塵措施 研究表明，截齒越寬，壓固核越小，產(chǎn)塵量也越低。因此，從防塵角度出發(fā)，選擇合理的截齒幾何形狀，可以減小采掘時的壓固核。目前效果較好的是鎬形刀刃的粗截齒。采掘作業(yè)時，一般截深越大，采落的礦巖塊塊度越大，固壓核越小，產(chǎn)塵量也越小。截深主要取決于采掘機上的截齒數(shù)目，適當減少截齒數(shù)，可達到降塵的目的。此外，當采煤機的滾筒轉(zhuǎn)速與牽引速度適當匹配時，也可降低粉塵的生成量。對于摩擦與碾壓、沖擊與振動產(chǎn)塵，可通過定期更換截齒，按照規(guī)程安裝采掘機械等一般性措施加以緩解。3. 干式鑿巖捕塵 一般在缺水礦井使用，可分為兩種

28、：一種是干式孔底捕塵，經(jīng)過釬桿中心孔、風鉆機頭和連在機頭上的輸塵軟管，將炮眼內(nèi)的粉塵抽到干式孔底中去；另一種是孔口干式捕塵，通過炮眼口的捕塵塞和連在捕塵塞上的抽塵管，把炮眼內(nèi)的粉塵抽到一個濾塵袋中去，過濾后的干凈空氣回到巷道內(nèi)。4. 個體防護 煤礦礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)盡管采取了多項防塵措施，但也難以使各作業(yè)地點粉塵濃度達到衛(wèi)生標準。此種情況下，特別是在強產(chǎn)塵源和個別不宜安裝防塵設備條件下作業(yè)的人員，必須佩戴個體防塵用具。在煤礦經(jīng)常使用的個體防塵用具主要有：自吸過濾式防塵口罩；動力送風過濾式個體防塵用具；隔絕式壓風呼吸器。 2.1.2 除塵降塵措施 除塵降塵措施是礦井綜合控制粉塵的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)行的除塵

29、降塵措施主要包括各產(chǎn)塵點的噴霧灑水，如采煤機上內(nèi)外噴霧、放炮噴霧、支架噴霧、裝巖灑水及巷道凈化水幕等。這些除塵降塵措施為該粉塵監(jiān)控系統(tǒng)粉塵濃度超出限制范圍所實施的處理措施提供了依據(jù)。1. 濕式除塵技術 濕式除塵技術是井下礦山應用最普遍的一種方法。一般作業(yè)場所的相對濕度達到65%以上就可以大大降低粉塵的濃度。水能濕潤粉塵，增加粉塵重力，并將細散的塵粒聚合為較大的塵粒，使浮沉加速沉降，落塵不易飛揚。濕式除塵方法設備簡單，使用方便，應用與維護費用低，降塵效果明顯。缺點是增加工作場所的濕度，惡化工作環(huán)境和可能影響煤炭的質(zhì)量。噴霧灑水是將壓力水通過噴霧器（噴嘴）在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下，使水流霧化成細散的水滴

30、在空氣中。噴霧灑水的捕塵效果取決于霧體的分散度以及塵粒與水滴的相對速度。粗分散度霧體水滴大，水的數(shù)量少，塵粒與水滴相遇時，會因旋流而從水滴邊緣繞過，不被捕獲。過高分散度的霧體，水滴十分細小，容易汽化，捕塵效率也不高。一般水滴的直徑在10m15m時，捕塵效果最好。水滴與塵粒的相對速度越大，二者碰撞時的動能也越大，有利于沖破水的表面張力而將塵粒捕獲。水質(zhì)與粉塵的性質(zhì)也影響噴霧降塵效果。若水的純凈度差，將使水的黏性增加，分散水滴粒度加大，降低捕塵效率。疏水性粉塵與水滴碰撞時，能產(chǎn)生反彈現(xiàn)象，即使碰撞也難以將其濕潤捕獲。塵粒表面吸附空氣形成氣膜或覆蓋油層時，也難被水濕潤。密度大的塵粒相對易于被水捕獲。

31、噴霧灑水除塵簡單方便，被廣泛用于采掘機械切割、爆破、裝載、運輸?shù)壬a(chǎn)過程中，缺點是對微細塵粒捕集效率低。霧體的分散度、作用范圍和水滴運動速度，取決于噴霧器的構(gòu)造、水壓和安裝位置。應根據(jù)不同生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵分散度選用合適的噴霧器，得到較好的除塵效果。我國礦山井下常用的噴霧器，按其動力可分為水力和風水聯(lián)動（引射式）兩類。2. 物理化學降塵技術 我國是從20世紀80年代開始試驗并推廣應用降塵劑等物理化學降塵技術的，目前已經(jīng)井下進行實驗與應用的物理防塵方法主要有：水中添加降塵劑降塵，泡沫除塵，磁化水降塵及黏塵劑降塵等。3. 添加降塵劑降塵 水中添加降塵劑是在水力除塵的基礎上發(fā)展起來的一種降塵技術。

32、通常情況下，水的表面張力較高，微細粉塵不易被水迅速有效地濕潤，因而降塵效果不佳。但不可否認的是，水力除塵方法是迄今為止最簡便、最易推廣的方法之一。水中添加降塵劑后，則可大大增加水溶液對粉塵的浸潤性，即粉塵粒子原有的固氣界面被固液界面所代替，使液體對粉塵的浸潤程度大大提高，從而提高降塵效率。除塵劑的選擇方法應能滿足無毒、無臭，能完全溶于礦井防塵用水中，低溫時不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，無沉淀或鹽析現(xiàn)象，對金屬無腐蝕，不延燃，成本低，運輸方便等。一般低于降塵劑臨界濃度時，水的表面張力降低幅度與降塵劑濃度呈急劇下降趨勢，但超過此臨界后則趨于穩(wěn)定。目前我國降塵劑的添加方法主要有：定量汞添加法、添加調(diào)配器、負壓引射

33、器添加法、噴射汞添加器及孔板減壓調(diào)節(jié)器五種添加方法。其中負壓引射器添加法原理為：降塵器溶液被負壓引射器所造成的負壓吸入，并與水混合添加于供水管路中。添加濃度由吸液管上的調(diào)節(jié)閥控制。由于這種方法成本低，定量準確，被廣泛用于各礦井中。4. 泡沫除塵 泡沫除塵是用無空隙的泡沫體覆蓋塵源，使剛產(chǎn)生的粉塵得以濕潤、沉積、失去飛揚能力的除塵方法。泡沫除塵幾乎可以捕集所有與之相遇的粉塵，特別是對于細微粉塵具有很強的聚集能力。泡沫除塵的特點主要有：泡沫除塵與噴霧灑水相比，可減少耗水量33%60%；除塵效率可達90%98%，比一般的噴霧灑水降塵率提高33%50%；可將膠帶輸送機膠帶重載側(cè)的產(chǎn)塵量減少約98%；如

34、用于膠帶運輸機轉(zhuǎn)載點除塵，當風流和膠帶的相對運動速度為7m/s時，泡沫能穩(wěn)定的依附在膠帶的煤和煤塵表面。5. 磁化水除塵 磁化水是經(jīng)過磁水器處理過的水，磁化處理后，水的表面張力、吸附、溶解滲透能力增加，水珠變小，有利于提高水的霧化程度，增加與粉塵的接觸機會，提高降塵率。磁化水降塵的優(yōu)越性主要有：設備簡單，安裝方便，性能可靠；成本低，易于實施，一次投入長期有效；降塵效率高于其他物理化學方法。6. 黏塵劑抑塵 目前使用的黏塵劑大多為吸濕性鹽類，其作用原理是：通過無機鹽（如氯化鈣或氯化鎂）不斷地吸收空氣中的水分，使沉積于黏塵劑的粉塵始終處于濕潤狀態(tài)，同時由于在黏塵劑中添加有表面活性物質(zhì)，所以比普通的

35、水更容易濕潤礦井粉塵。黏塵劑可以持續(xù)黏結(jié)由井下空氣帶來的不斷沉積于巷幫與底板的粉塵。7. 礦井通風排塵 礦井通風排塵是指借助風流稀釋與排出礦井空氣中的粉塵。礦井內(nèi)各個產(chǎn)塵點在采取了其他防塵措施后，仍會有一定量的粉塵進入礦井空氣中，其中絕大部分是小于10m的微細粉塵，如果不及時通風稀釋與排出，將由于粉塵的不斷積累而造成礦進內(nèi)空氣嚴重污染，危害礦工的身心健康。最優(yōu)排塵風速在一般干燥的巷道中為1.5 m/s 4m/s，它也受到一些因素的影響，如工作區(qū)有擾動，促使粉塵飛揚，則最優(yōu)排塵風速值要降低。在潮濕巷道，粉塵不易被吹揚起來，在較高的風速范圍（5m/s6m/s以下），稀釋作用為主，粉塵濃度隨風速的增

36、加而下降。一般不依靠礦井主要通風機進行的有效通風均稱為局部通風。目前采用較多的是局部通風機排塵方式，對降低掘進時的粉塵濃度起了重要作用。局部通風排塵方法可分為總風壓通風、擴散通風、引射器通風及局部通風等四種方法。2.1.3預防煤塵爆炸及限制爆炸擴大范圍的措施煤礦的爆炸事故極大地威脅工人的生命，是煤礦最大的安全和問題。按照爆炸事故特征，煤礦粉塵爆炸事故可以分成兩類，即單一煤塵爆炸事故和瓦斯煤塵爆炸事故。單一煤塵爆炸事故是指在沒有瓦斯參與的情況下，由于礦井粉塵濃度處于爆炸極限濃度區(qū)間內(nèi)，在外界火源激發(fā)下，發(fā)生爆炸事故。瓦斯煤塵爆炸事故，一般是礦井首先發(fā)生瓦斯爆炸，爆炸沖擊波引起巷道四壁的沉積粉塵，

37、形成“粉塵云”，其濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)，在瓦斯爆炸氣流的高溫高壓作用下，煤塵被強制點燃爆炸。瓦斯煤塵混合爆炸事故一般是瓦斯爆炸事故的爆炸波和爆風揚起沉積在地面的煤塵，發(fā)生二次爆炸甚至多次爆炸，事故經(jīng)常是災難性的。減少沉積煤塵量和及時將其清除出井 是簡單有效的防爆措施。積極采用煤層注水、濕式作業(yè)、轉(zhuǎn)載噴霧、通風除塵等綜合防塵技術防止和減少煤塵的產(chǎn)生和飛揚，也是防止煤塵爆炸最根本的措施。此外，杜絕能引起煤塵云著火或爆炸的著火源是防治煤塵爆炸的另一類重要措施，要防止放炮火源，防止摩擦和撞擊點火。煤礦自然條件十分復雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機性很大，出了上述一般性安全技術措施外，各國針對煤塵爆炸的特點研究

38、了煤塵爆炸的專門技術。其中，使用時間最長、應用面廣、簡單易行的預防措施是撒布巖粉法。撒布巖粉是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉，用它將巷道周邊上的沉積煤塵覆蓋住。采煤作業(yè)是連續(xù)的，煤塵的產(chǎn)生、飛揚與沉積也斷斷續(xù)續(xù)，當?shù)谝淮稳霾紟r粉后，煤塵便不斷地在巖粉層上沉積，若不增加巖粉量，其保護帶將失敗。所以，一定時間后要再次撒布巖粉，以維持混合粉塵中不燃物含量的正常比例。一般應按照撒布地點的沉積煤塵濃度和煤塵爆炸下限濃度來確定巖粉的撒布周期。限制煤塵爆炸擴大災害范圍的措施又稱隔爆措施。瓦斯煤塵爆炸具有連續(xù)性，且越發(fā)展破壞力越大的特點，為避免造成全礦井被毀的惡性事故，必須人為地把瓦斯或煤塵爆炸撲滅在爆源附近或限制在一定范圍內(nèi)。因此防止災害擴大的措施集中在兩個方面，即分區(qū)管理和設置阻爆裝置。1. 分區(qū)通風 對井下各工作區(qū)域?qū)嵭蟹謪^(qū)通風，每一生產(chǎn)水平、每一采區(qū)都必須布置單獨的回風道，嚴格禁止各水平采區(qū)之間的串聯(lián)通風，盡量避免采區(qū)之間角聯(lián)風路的存在。采區(qū)內(nèi)回采工作面和掘進工作面應采用獨立的通風線路，防止互相影響。礦井主要進、回風道之間的聯(lián)絡巷必須構(gòu)筑永久性擋