第二章礦塵防治PPT課件

1、一、礦塵分類 礦塵除按其成分可分為巖塵、煤塵等多種無機礦塵外，尚有多種不同的分類方法，下面介紹幾種常用的分類方法。1按礦塵粒徑劃分(1)粗塵。粒徑大于40m，相當于一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。 (2)細塵。粒徑為1040m，肉眼可見，在靜止空氣中作加速沉降。 (3)微塵。粒徑為0.2510m，用光學(xué)顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。 (4)超微塵。粒徑小于0.25m，要用電子顯微鏡才能觀察到，在空氣中作擴散運動。 2按礦塵的存在狀態(tài)劃分(1)浮游礦塵 。懸浮于礦內(nèi)空氣中的礦塵，簡稱浮塵。 (2)沉積礦塵。從礦內(nèi)空氣中沉降下來的礦塵，簡稱落塵。 第1頁/共96頁 浮塵和落塵在不

2、同環(huán)境下可以相互轉(zhuǎn)化，浮塵因受自重的作用可以逐漸沉降下來變成落塵，而落塵當落塵受到機械振動、爆風(fēng)沖擊以及巷道中風(fēng)速的變化等外界條件干擾時，它可再次飛揚，又成為浮塵。其風(fēng)速的變化與礦塵粒度的關(guān)系如表2-1-1 。表2-1-1 落塵變成浮塵風(fēng)流的變化與礦塵粒度的關(guān)系 煤塵粒度m7510535751035吹揚風(fēng)速ms-16.35.293.483按礦塵的粒徑組成范圍劃分(1)全塵（總礦塵）。各種粒徑的礦塵之和。對于煤塵，常指粒徑為1mm以下的塵粒。 (2)呼吸性礦塵。主要指粒徑在5m以下的微細塵粒，它能通過人體上呼吸道進入肺區(qū)，是導(dǎo)致塵肺病的病因，對人體危害甚大。 第2頁/共96頁二、礦塵含量的計量指

3、標1礦塵濃度 單位體積礦內(nèi)空氣中所含浮塵的數(shù)量稱為礦塵濃度，其表示方法有兩種：(1)質(zhì)量法（g/m3）。 (2)計數(shù)法（顆/cm3）。 序號礦塵中游離SiO2含量/%最高容許濃度/ mg.m-3總礦塵呼吸性礦塵12345655101025255050 30在原巖應(yīng)力區(qū)的煤體中注水短鉆孔注水工作面 6在應(yīng)力降低區(qū)的煤體中注水，裂隙發(fā)育，透水性強，注水壓力低深孔注水工作面620在應(yīng)力升高區(qū)的煤體中注水，不發(fā)育，透水性弱，注水壓力高巷道鉆孔注水上部煤層巷道或底板巷道不確定在應(yīng)力降低區(qū)的煤體中或瓦斯卸壓煤層中注水第51頁/共96頁（1）長鉆孔。鉆孔直徑為75100 mm ，其布置形式較多，如圖2-2-

4、1所示。圖2-2-1 長鉆孔注水防塵示意圖a-上向鉆孔；b-雙向鉆孔；c-偽傾斜鉆孔；d-八字型與傾斜聯(lián)合鉆孔1-鉆孔；2-解理abcd第52頁/共96頁（2）短鉆孔。其鉆孔長度比工作面循環(huán)進度稍長，一般取1.52 m ，最大不超過6m 。其布置如圖2-2-2中a所示。（3）深孔。如圖2-2-2中b。圖2-2-2短孔、深孔注水防塵示意圖a短孔；b深孔1回風(fēng)巷；2運輸巷第53頁/共96頁（4）巷道鉆孔。 如圖2-2-3所示。圖2-2-3 巷道鉆孔注水 封孔方法有兩種： 一種是封孔器封孔，另一種是水泥砂漿封孔。 （1）封孔器封孔。（2）水泥砂漿封孔。第54頁/共96頁（1）注水方法。一是利用礦井地

5、面貯水池，通過井下供水管網(wǎng)實施靜壓注水；二是利用井下的水泵實施動壓注水。 a. 靜壓注水：第55頁/共96頁b. 動壓注水： 利用水泵或風(fēng)包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動壓注水。長鉆孔動壓注水的適用性強，被很多煤礦采用，其注水系統(tǒng)如圖2-2-4 所示。 圖2-2-4 動壓注水系統(tǒng)1一注水管；2一水泥砂槳；3一壓力表；4一高壓膠管；5一閥門；6一分流器； 7一單向閥；8一注水表；9一注水泵；10一供水桶 第56頁/共96頁（2）注水壓力 注水壓力的高低取決于煤層透水性和鉆孔的流水速度，適宜的注水壓力是：不超過地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。透水性強的煤層采用小于3MPa的低壓注水，透水性較弱的煤層采用

6、3-10MPa的中壓注水，必要時可采用大于10MPa的高壓注水。（3）注水速度（注水流量） 注水速度是指單位時間內(nèi)的注水量。為了便于對各鉆孔注水流量進行比較，通常以單位時間內(nèi)每米鉆孔的注水量來表示。一般來說，小流量注水對煤層濕潤效果最好。靜壓注水速度一般為0.001-0.027m3/（hm），動壓注水速度為0.002-0.24 （hm）。（4）注水量 一般來說，中厚煤層的注水量為0.015-0.03m3/t；厚煤層為0.025-0.04m3/t。（5）注水時間 在實際注水中，常把在預(yù)定的濕潤范圍內(nèi)煤壁出現(xiàn)均勻“出汗”（滲出水珠）的現(xiàn)象，作為判斷煤體是否全面濕潤的輔助方法。但為提高濕潤效果還需再

7、注一段時間才停止注水。 第57頁/共96頁 實測發(fā)現(xiàn)：在鉆孔兩側(cè)的煤體中，距鉆孔近處水分大，遠處水分小，靠底板處水分大，靠頂板處水分小。沿煤層傾斜方向，當打下向鉆孔時，上部水分小，靠近風(fēng)巷處，常出現(xiàn)干燥無水區(qū)，上部濕潤區(qū)小于下部。 一般認為：注水后水分增加1以上，無論原始水分多大，降塵率可達60以上。水分量增加越大，降塵效果越好。第58頁/共96頁（二）采空區(qū)灌水1.采空區(qū)灌水預(yù)濕煤體的實質(zhì) 當厚煤層采用傾斜、水平、斜切分層以人工假頂或用夾矸層作分層頂板，下行垮落法開采時，以及近距離煤層開采時，在上一分層或上一煤層的采空區(qū)灌水，依靠水的自重及煤體或夾矸層內(nèi)孔隙的毛細作用力緩慢滲入下一分層或下一

8、煤層的煤體，使之在開采前預(yù)先濕潤，達到防塵的目的。另外水在采空區(qū)內(nèi)還能粘結(jié)冒落的矸石，在礦山壓力的作用下形成再生頂板，有利于頂板管理。在自然發(fā)火煤層中還有防止煤炭自燃的作用。2.采空區(qū)灌水方法（1）傾斜分層超前鉆孔采空區(qū)灌水在下分層的回風(fēng)巷中，超前工作面向上分層采空區(qū)打短鉆孔和長鉆孔，通過鉆孔向采空區(qū)內(nèi)灌水。短鉆孔一般為2-5m，孔間距5-7m。如圖3-22。第59頁/共96頁第60頁/共96頁（2）緩斜煤層水窩灌水法 在下分層巷道內(nèi)沿煤層傾斜向下開一些水窩，在水窩內(nèi)灌上水，水可自流到采空區(qū)內(nèi)，也可直接滲入煤層內(nèi)。水窩的深度以保證水能流入采空區(qū)內(nèi)而不返入風(fēng)巷內(nèi)即可。第61頁/共96頁（3）采空

9、區(qū)埋管灌水法 在采煤工作回風(fēng)巷中鋪設(shè)灌水管路，直接向放頂后的采空區(qū)灌水，水管前部埋入采空區(qū)510m，以不向工作面流水為原則。灌入的水可滲透到下分層，如是近距離煤層，灌入的水通過層間巖石滲入到下一煤層，達到預(yù)先濕潤煤層的目的。第62頁/共96頁（4）急傾斜厚煤層水平分層開采時的采空區(qū)灌水 在水平分層采煤工作面的準備班里，向放頂區(qū)內(nèi)灌水，邊灌邊滲透到下一分層。實踐表明：1-2h內(nèi)每1m2面積內(nèi)灌0.3-0.5m3水，滲透深度可達0.7-1.2m。第63頁/共96頁3.采空區(qū)灌水預(yù)濕煤體降塵效果 工藝簡單，所需設(shè)備少，有利于頂板管理和防止煤炭自燃。降塵率一般達到7792。第64頁/共96頁第65頁/

10、共96頁二、降低浮塵和清除落塵它的捕塵作用有： 在霧體作用范圍內(nèi)，高速流動的水滴與浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤，附著性增強，塵粒間會互相附著凝集成較大的顆粒，在重力作用下下沉； 高速流動的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)濕潤下沉； 將已沉落的塵粒濕潤粘結(jié)，使之不易飛揚。原蘇聯(lián)的研究表明，在掘進機上采用低壓灑水，降塵率為4378 ，而采用高壓噴霧時達到7595 ；炮掘工作面來用低壓灑水，降塵率為51，高壓噴霧達72，且對微細礦塵的抑制效果明顯。（1） 掘進機噴霧灑水 掘進機噴霧分內(nèi)噴霧和外噴霧兩種。 第66頁/共96頁 外噴霧多用于捕集空氣中懸浮的礦塵，內(nèi)噴霧則通過掘進機切割機構(gòu)上的噴嘴向割落的

11、煤巖處直接噴霧，在礦塵生成的瞬間將其抑制。內(nèi)噴霧系統(tǒng)可使空氣中的含塵量減少85-95。第67頁/共96頁（2） 掘進機噴霧灑水 采煤機的噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)噴霧和外噴霧兩種方式。采用內(nèi)噴霧時如圖2-2-7 所示。采用外噴霧時如圖2-2-8 所示。外噴霧降塵效果達93-98，內(nèi)噴霧捕塵效果較之外噴霧可提高30，可使空氣中的含塵量降到50-70mg/m3。圖2-2-7 采煤機內(nèi)噴霧示意圖 圖2-2-8 采煤機外噴霧示意圖第68頁/共96頁（3） 液壓支架移架和放煤口放煤噴霧灑水 液壓支架移架和放煤口放煤是綜采放頂煤工作面僅次于采煤機割煤的兩個主要產(chǎn)塵源。如圖2-2-9所示。 圖2-2-9 液壓支架自動噴

12、霧 噴嘴布置示意圖第69頁/共96頁（4） 裝巖灑水 巷道裝巖灑水有人工灑水和噴霧器灑水兩種方式： 人工裝巖時，一般采用人工灑水。 裝巖機裝巖時，在距工作面45m 的頂幫兩側(cè)，懸掛兩個噴霧器進行噴霧灑水。圖2-2-10 裝巖機噴霧灑水1 一噴霧器；2 一控制閥；3 一水量調(diào)節(jié)閥第70頁/共96頁（5）其他地點噴霧第71頁/共96頁第五節(jié) 煤塵抑爆及隔爆技術(shù)主 要 內(nèi) 容 一、 抑制煤塵爆炸的措施 二、 隔爆措施第72頁/共96頁一、消除落塵 規(guī)程規(guī)定：“每一礦井，礦長必須組織人員按計劃對井巷定期清掃、沖洗煤塵和刷漿。”從而保證即使沉積的煤塵再度飛揚起來也達不到煤塵爆炸的下限濃度，避免煤塵爆炸事

13、故的發(fā)生。 二、撒布巖粉 撒布巖粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性巖粉，增加沉積煤塵的灰分，抑制煤塵爆炸的傳播。惰性巖粉一般為石灰?guī)r粉和泥巖粉。對惰性巖粉的要求是： 可燃物含量不超過5% ，游離SiO2 含量不超過10% ； 不含有害有毒物質(zhì)，吸濕性差； 粒度應(yīng)全部通過50號篩孔（即粒徑全部小于0.3 mm ） ，且其中至少有70能通過200 號篩孔（即粒徑小于0.075 mm ）。 第73頁/共96頁三、設(shè)置隔爆裝置 隔爆裝置隔爆原理是：在瓦斯煤塵爆炸時隔爆裝置將會動作（水槽、巖粉槽破碎，水袋脫鉤），并拋撒消焰劑形成抑制帶，撲滅滯后于沖擊波傳播的爆炸火焰，以阻止爆炸傳播。隔爆裝置根據(jù)其動作方

14、式的不同可分為被動式隔爆裝置和自動抑爆裝置。（一）被動式隔爆裝置 1水棚 水棚設(shè)置方法如圖所示。 第74頁/共96頁水棚包括水槽棚和水袋棚兩種，設(shè)置應(yīng)符合以下基本要求： 主要隔爆棚組應(yīng)采用水槽棚，水袋棚只能作為輔助隔爆棚組； 水棚組應(yīng)設(shè)置在巷道的直線段內(nèi)。其用水量按巷道斷面計算，主要隔爆棚組的用水量不小于400L/ m2，輔助水棚組不小于200L/ m2； 相鄰水棚組中心距為0.51.0m ，主要水棚組總長度不小于30m ，輔助水棚組不小于20m； 首列水棚組距工作面的距離，必須保持在60200m 范圍內(nèi)； 水槽或水袋距頂板、兩幫距離不小于0.1m ，其底部距軌面不小于1.8m； 水內(nèi)如混入煤

15、塵量超過5時，應(yīng)立即換水。 （1）PGS 型隔爆水槽棚（2）KYG 型快速移動式隔爆棚（3）XGS 型隔爆棚（容器）第75頁/共96頁當發(fā)生瓦斯煤塵爆炸時，依靠爆炸沖擊波的作用，擊碎水槽，形成水霧體，使其迅速地將火焰撲滅，阻斷爆炸的傳播。一般安裝在采掘巷道中，距工作面（爆炸危險源）60200 m范圍，按安裝技術(shù)要求組成的水槽棚能有效地隔絕瓦斯、煤塵爆炸的傳播。 PGS40型隔爆水槽第76頁/共96頁GDX型隔爆水袋當發(fā)生瓦斯煤塵爆炸時，依靠爆炸沖擊波的作用，擊碎水袋（或使水袋脫鉤），形成水霧體，使其迅速地將火焰撲滅，阻斷爆炸的傳播。一般安裝在采掘巷道中，距工作面（爆炸危險源）60200 m范圍

16、，按安裝技術(shù)要求組成的水袋棚能有效地隔絕瓦斯、煤塵爆炸的傳播。 第77頁/共96頁圖2-3-1 KYG 型快速移動式隔爆棚（1架）結(jié)構(gòu)示意圖（巷道縱向視圖）1一 單軌吊環(huán)；2一 單軌；3一 移動裝置；4 一支撐桿，5 一水槽架，6 一 水槽；7 一 鋼絲繩 KYG型移動式隔爆棚能快速方便搬移，隔爆棚隨采掘工作面的推進而移動，確保了隔爆棚距工作面距離始終保持最佳隔爆距離。第78頁/共96頁（3）XGS 型隔爆棚（容器） 如圖2-3-2所示。圖2-3-2 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 特點是安裝適應(yīng)性強，能利用倒“ T ”字架配合不同的夾持器在不同支

17、護方式、不同形狀的巷道中點式或線式安裝（見圖2-3-3、圖2-3-4）。第79頁/共96頁 圖2-3-3 線式安裝示意圖l 一支撐桿；2 一夾持器；3 一倒“T”宇架；4 一隔爆容器圖2-3-4 點式安裝示意圖1 一錨桿；2 一夾持器；3 一隔爆器 第80頁/共96頁2巖粉棚 巖粉棚分輕型和重型兩類。重型巖粉棚為主要巖粉棚，輕型巖粉棚為輔助巖粉棚。圖2-3-5 巖粉棚第81頁/共96頁巖粉棚的設(shè)置應(yīng)遵守以下規(guī)定： 按巷道斷面積計算，主要巖粉棚的巖粉量不得少于400 kg/m2，輔助巖粉棚不得少于200 kg/m2 ； 輕型巖粉棚的排間距1.02.0m , 重型為1.23.0m； 巖粉棚的平臺與

18、側(cè)幫立柱（或側(cè)幫）的空隙不小于50 mm ，巖粉表面與頂梁（頂板）的空隙不小于100 mm ，巖粉板距軌面不小于1.8m ； 巖粉棚距可能發(fā)生煤塵（瓦斯）爆炸的地點應(yīng)在60m-300m之間； 巖粉板與臺板及支撐板之間，嚴禁用釘固定，以利于煤塵爆炸時巖粉板有效地翻落； 巖粉棚上的巖粉每月至少檢查和分析一次，當巖粉受潮變硬或可燃物含量超過20% 時，應(yīng)立即更換，巖粉量減少時應(yīng)立即補充。第82頁/共96頁(二)自動隔爆裝置 自動抑爆裝置是利用傳感器探測爆炸信號，觸發(fā)自帶的動力源噴灑消焰劑，形成抑制帶。自動抑爆裝置主要由傳感器、控制儀、噴灑器組成。下面介紹2種新型的自動隔爆裝置：1. ZYB-S 型自

19、動產(chǎn)氣式抑爆裝置 圖2-3-6 ZYB-S 型自動產(chǎn)氣式抑爆裝置的抑爆原理示意圖1 一火焰陣面；2 一火焰?zhèn)鞲衅鳎? 一控制單元；4 一噴灑器第83頁/共96頁2YBW -I 型無電源觸發(fā)式抑爆裝置 圖2-3-7 YBW -l 型無電源觸發(fā)式抑爆裝置組成框圖第84頁/共96頁圖2-3-9 WDY 噴灑器在巷道中安裝結(jié)構(gòu)示意圖1 一錨桿；2 一工字鋼；3 一連接器；4 一滾輪；5 一噴灑器圖2-3-8 WDY 噴灑器結(jié)構(gòu)示意圖1 一墻蓋；2 一外殼；3 一儲水泡沫；4 一接線盒；5 一導(dǎo)爆索其安裝結(jié)構(gòu)如圖2-3-9所示。第85頁/共96頁第六節(jié) 煤塵爆炸事故的處理 主 要 內(nèi) 容 一、煤塵爆炸事

20、故的處理方法 二、煤塵爆炸的特征第86頁/共96頁 災(zāi)區(qū)停電撤人向上級匯報召請救護隊成立搶救指揮部救護隊到災(zāi)區(qū)救人偵察情況滅火恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)（1）處理爆炸事故的要求u 迅速搶救遇險傷員，找出被困在災(zāi)區(qū)人員，再運出遇難者遺體。u 查清確無殘留火源，可逐段恢復(fù)通風(fēng)，排除煙霧與有毒氣體，使災(zāi)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榉菫?zāi)區(qū)。如有火源，應(yīng)在安全條件下滅火。u 搶救人員時，如遇巷道堵塞，應(yīng)分配另一個救護小隊去清理。短時間不能清理，應(yīng)另找通路，或打鉆孔供風(fēng)并與災(zāi)區(qū)人員聯(lián)系。u 撲滅因爆炸產(chǎn)生的火災(zāi)，應(yīng)按滅火行動要求進行工作。如發(fā)生連續(xù)爆炸，應(yīng)在消除爆炸危險后再進入災(zāi)區(qū)。一、煤塵爆炸事故的處理方法第87頁/共96頁（2）處理爆

21、炸事故的方法u發(fā)生瓦斯、煤塵爆炸后的爆源區(qū)及其回風(fēng)流中都有大量一氧化碳有毒氣體，因此沒有佩帶呼吸器的人員禁止進入危險區(qū)。首先到達事故礦井的救護小隊應(yīng)對災(zāi)區(qū)進行偵查，進入前，應(yīng)切斷災(zāi)區(qū)電源，注意檢查災(zāi)區(qū)內(nèi)CH4，CO，CO2，O2濃度和溫度與通風(fēng)設(shè)施分布地點現(xiàn)狀。對幸存者應(yīng)立即搶救或給佩帶自救器或面罩式呼吸器安全地救出災(zāi)區(qū)，在偵察與救人時，發(fā)現(xiàn)火源應(yīng)立即撲滅。u救護隊偵察時，如災(zāi)區(qū)范圍大，傷亡人員多，應(yīng)首先用自救器引導(dǎo)一部分能行動的傷員到安全地點（亦可用風(fēng)幛隔斷成臨時避災(zāi)區(qū)，以壓風(fēng)管供風(fēng)）。u處理采煤工作面的爆炸事故，應(yīng)有兩個小隊分別從回風(fēng)巷、進風(fēng)巷進入工作面搶救遇險人員，在偵察中遇到冒頂引起堵

22、塞時，應(yīng)迅速退出，找尋其他通道進入災(zāi)區(qū)。穿過支架破壞地區(qū)，要架好臨時支架，保證退路安全。通過支架不好，斷梁折柱巷道時，不要攀拉支架，一個個順序通過。第88頁/共96頁u為了搶救人員，排除爆炸產(chǎn)生的有毒有害氣體，如確無火源，應(yīng)盡快恢復(fù)通風(fēng)。如有毒有害氣體嚴重威脅集中在回風(fēng)流區(qū)域人員，在保證撤出進風(fēng)流人員后，進行局部反風(fēng)或區(qū)域反風(fēng)。u當爆炸發(fā)生在遠距離掘進區(qū)域或較長的獨頭盲洞，又有有害氣體濃度大、支架損壞嚴重，且知遇難人員已犧牲時，不許強行進入災(zāi)區(qū)，要在恢復(fù)通風(fēng)、維修支架后，方可搬運遇難人員。u爆炸引起火災(zāi)、或爆炸后仍有火源時，應(yīng)同時救人滅火，并有專人檢測瓦斯情況，發(fā)現(xiàn)危險應(yīng)立即撤出。如遇連續(xù)爆炸，只有在掌握爆炸間隙的情況下，在最短間隙時間內(nèi)，進入災(zāi)區(qū)救人。進入時，專人檢查瓦斯，如達2%并在迅速上升時，立即退出災(zāi)區(qū)。如已知災(zāi)區(qū)無人或人已犧牲，此時嚴禁進入災(zāi)區(qū)。第89頁/共96頁注意：（1）災(zāi)害發(fā)生時首先切斷災(zāi)區(qū)（甚至災(zāi)區(qū)周圍的區(qū)域）的電源，而且停電操作應(yīng)在災(zāi)區(qū)以外的地點進行，以免引起再次爆炸；（2）對災(zāi)區(qū)進行偵察過程中，發(fā)現(xiàn)火源立即撲滅，防止二次爆炸。（3）救災(zāi)過程中要注意尋找煤塵爆炸的痕跡和判斷起爆源；（4）煤塵連續(xù)爆炸的可能性很大，思想上和物資上應(yīng)有準備，以免措手不及，避免出現(xiàn)難以控制的局面。第90頁/共96頁二、煤塵爆炸的特征 通常，煤塵爆炸