安全管理論文煤礦粉塵危害及其防治.doc

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2、呼吸系統(tǒng)沉積到一定的劑量后，就會(huì)導(dǎo)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(yán)重的一種職業(yè)病，主要分布于煤炭、冶金、機(jī)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(xiàng)迫切需要解決的問(wèn)題。煤礦井下各作業(yè)點(diǎn)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)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(jī)械設(shè)備磨損，縮短精密儀器的使用壽命；甚至導(dǎo)致煤塵爆炸事故的發(fā)生。由于我國(guó)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(yù)防煤塵爆炸的各種工程技術(shù)方法和措施，以及對(duì)采掘方式的工程技術(shù)改進(jìn)是控制粉塵危害的技術(shù)保障，煤礦的防治粉塵的措施分為三大類(lèi)：防塵措

3、施；除塵降塵措施；預(yù)防煤塵爆炸及限制爆炸擴(kuò)大范圍的措施。關(guān)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(zāi)害之一，一直是煤炭行業(yè)防治工作的重點(diǎn)。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(yán)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(guó)實(shí)際的嚴(yán)重塵肺病患者有120萬(wàn)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(guò)4000人，每年由此引起的直接損失超過(guò)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(jì)能力、技術(shù)條件、衛(wèi)生立法等方面的因素外，我國(guó)在粉塵監(jiān)督監(jiān)測(cè)體系和手段的完

4、整性和科學(xué)性方面應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。另一方面，粉塵濃度過(guò)高潛伏著爆炸的危險(xiǎn)，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(huì)加速機(jī)械設(shè)備磨損，縮短精密儀器的使用壽命。因此，監(jiān)測(cè)作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度，控制煤礦粉塵的產(chǎn)生，對(duì)于確保從業(yè)人員生命健康、預(yù)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(guò)程中產(chǎn)生的能較長(zhǎng)時(shí)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(guò)程中產(chǎn)生和形成的、能較長(zhǎng)時(shí)間在空氣中懸浮的固體微粒被稱為生產(chǎn)性粉塵。懸浮于

5、空氣中的粉塵稱為浮塵，已沉落的粉塵稱為積塵，我們檢測(cè)和防治的重點(diǎn)就是浮塵。從膠體化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)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(gè)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(guò)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(dòng)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(yùn)輸及巷道掘進(jìn)等各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)向空氣中排放大量的粉塵。尤其在風(fēng)速較大的作業(yè)場(chǎng)所，粉塵排放量猛增，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，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(chǎng)所，其產(chǎn)塵量

6、約占礦井產(chǎn)塵量的 60%左右。為了預(yù)防礦井瓦斯、煤塵爆炸等惡性事故的發(fā)生，改善礦井勞動(dòng)衛(wèi)生條件，采煤工作面是礦塵防治的重點(diǎn)。機(jī)采工作面在我國(guó)越來(lái)越普及，但產(chǎn)塵濃度也隨之上升。采煤機(jī)割煤、支架移架、放煤口放煤及破碎機(jī)破煤是機(jī)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(duì)采煤工作面的塵源采取相應(yīng)的治理措施，以達(dá)到對(duì)粉塵進(jìn)行綜合治理的目的。綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來(lái)在我國(guó)大面積推廣的比較先進(jìn)的采煤方法，但工作面粉塵問(wèn)題也引起較多關(guān)注。綜采放頂煤工作面的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)主要有采煤機(jī)落煤、放煤、移架、裝煤和運(yùn)煤五

7、大工序。從微觀方面分析，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(jìn)也是井下主要產(chǎn)塵源之一，在無(wú)任何防塵措施的情況下，對(duì)炮掘工作面、機(jī)掘工作面和巷道錨噴巷道維修的錨噴現(xiàn)場(chǎng)、煤炭裝卸點(diǎn)等也都產(chǎn)生高濃度粉塵，尤其是煤炭裝卸處的瞬時(shí)粉塵濃度有時(shí)高達(dá)數(shù)g/m3，有時(shí)甚至達(dá)到煤塵爆炸濃度界限。此外，地面煤的裝運(yùn)、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(yán)重的污染，對(duì)居民健康和植物都造成十分不利的影響。煤礦生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生粉塵一般都不伴有化學(xué)變化，因此漂浮于空氣中粉塵的化學(xué)成分與其來(lái)源物料的化學(xué)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(lèi)煤礦粉塵按其游

8、離二氧化硅的含量分為矽塵與煤塵。根據(jù)我國(guó)“矽塵作業(yè)工人醫(yī)療預(yù)防措施實(shí)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(lái)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(chǎng)所空氣中較小顆粒粉塵含量較多時(shí)，其分散度越高，由于質(zhì)量輕，在空氣中懸浮時(shí)間

9、較長(zhǎng)，不易降落，被吸入肺的機(jī)會(huì)就愈多。同時(shí)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(yīng)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(duì)人體危害也愈大。3）粉塵的吸濕性粉塵的吸濕性指粉塵對(duì)水的吸附。粉塵的吸濕性與粉塵的成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)，可分為親水性粉塵與疏水性粉塵兩大類(lèi)。炭黑、煤粉塵均屬于疏水性粉塵。另外，粉塵越細(xì)，比表面積增加，表面吸附能力隨之增強(qiáng)，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(lái)。在除塵技術(shù)中，粉塵的吸濕性是選用除塵設(shè)備的主要依據(jù)之一。對(duì)于

10、濕潤(rùn)性好的親水性粉塵，可選用濕式除塵器。為了加強(qiáng)液體（水）對(duì)粉塵的浸潤(rùn)，往往要加入某些濕潤(rùn)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(wú)爆炸性煤塵。我國(guó)傳統(tǒng)煤礦中90%礦井的煤塵具有爆炸性危險(xiǎn)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(qiáng)（見(jiàn)表2）。發(fā)生爆炸有兩個(gè)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

11、的粉塵都具有爆炸危險(xiǎn)性，其中爆炸力最強(qiáng)的濃度為300mg/m3500mg/m3。1.2.2 呼吸性粉塵的主要特點(diǎn)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(yán)格含義有不同表示方法（如作業(yè)場(chǎng)所呼吸性粉塵等），但其基本含義是用符合BMRC(British Medical Research Council )標(biāo)準(zhǔn)采樣曲線的采樣器在空氣中采集到的粉塵顆粒。對(duì)呼吸性煤塵，在評(píng)價(jià)作業(yè)場(chǎng)所粉塵狀況時(shí)，用符合BMRC曲線的采樣器在作業(yè)場(chǎng)所采集到的游離二氧化硅小于10%，空氣動(dòng)力學(xué)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)

12、的浮塵”，我國(guó)有關(guān)文獻(xiàn)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(xué)性質(zhì)外，尚有如下特點(diǎn)：1. 沉降速度慢，在空氣中懸浮時(shí)間長(zhǎng)。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(yùn)動(dòng)。2. 擴(kuò)散系數(shù)較大，附著速度較快。塵粒的附著速度與擴(kuò)散系數(shù)成比例。塵粒越小，其擴(kuò)散系數(shù)越大，即擴(kuò)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(jiàn)，屬顯微粉塵。粒徑大于10的粉塵肉眼才能看見(jiàn)，粒徑為0.2510的粉塵在光學(xué)顯微鏡下才可看見(jiàn)，粒徑小于0.2

13、5的粉塵在電子顯微鏡下方能看見(jiàn)。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(guò)粘液纖毛系統(tǒng)和肺泡巨噬細(xì)胞被清除。如果長(zhǎng)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(shí)間的增長(zhǎng)，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(jìn)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(yán)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(jī)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(guò)呼吸道進(jìn)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

14、吞入消化道，后兩者侵入人體的量較小。人體對(duì)粉塵的進(jìn)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(zhǎng)期大量吸入煤礦粉塵會(huì)破壞人體防御功能，使清除功能受損，而過(guò)量的煤礦粉塵沉積，導(dǎo)致人體損傷，形成各種疾病。呼吸系統(tǒng)疾病煤礦粉塵會(huì)直接或間接引起呼吸系統(tǒng)疾病主要包括以下幾類(lèi)：1）塵肺煤工塵肺是指煤礦各工種工人長(zhǎng)期吸入作業(yè)場(chǎng)所生產(chǎn)性粉塵所引起的塵肺的總稱。粉塵病變嚴(yán)重程度與體內(nèi)潴留的粉塵數(shù)量有關(guān)，即存在接觸反應(yīng)關(guān)系，還同粉塵的組成成分有關(guān)。在煤礦開(kāi)采過(guò)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(rèn)為有3種主要類(lèi)型： 煤肺。長(zhǎng)期

15、在單純有煤塵的環(huán)境下作業(yè)的工人，他們接觸的粉塵主要是煤塵。這類(lèi)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(lèi)肺部病變稱為煤肺。煤肺發(fā)病工齡多在20a30a以上，病情進(jìn)展緩慢，危害較輕。 矽肺。長(zhǎng)期在煤礦巖石掘進(jìn)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(lèi)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(lèi)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(yán)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(guò)，他們接觸的粉塵既有煤塵也有巖塵。所患的塵肺兼有

16、煤肺和矽肺的病理改變特征，這類(lèi)塵肺稱煤矽肺。煤矽肺是我國(guó)煤工塵肺最常見(jiàn)的類(lèi)型，發(fā)病工齡多在5a20a左右，病情發(fā)展較快，危害嚴(yán)重?，F(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為，無(wú)論從肺組織纖維化病變進(jìn)展規(guī)律、流行病學(xué)和臨床表現(xiàn)特點(diǎn)、病情發(fā)展及診斷原則等方面，都沒(méi)有必要將煤矽肺與煤肺嚴(yán)加區(qū)別，故統(tǒng)稱為煤工塵肺。煤工塵肺是煤礦最嚴(yán)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(guó)主要能源，采煤工人的數(shù)量居全國(guó)各類(lèi)粉塵作業(yè)工人之首，因此實(shí)踐中煤工塵肺的防治意義和重要性最為突出。不同類(lèi)型煤礦的煤工塵肺發(fā)病情況因開(kāi)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(kāi)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

17、率和發(fā)病率均較高。我國(guó)地域廣大，地層結(jié)構(gòu)復(fù)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(qiáng)到弱依次為：無(wú)煙煤、煙煤、褐煤。塵肺病是由于長(zhǎng)期吸入過(guò)量粉塵所引起的全身性疾病。塵肺病發(fā)病工齡有的長(zhǎng)達(dá)20a30a，個(gè)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(shè)計(jì)因素很多且十分復(fù)雜，大體可歸納為以下幾個(gè)方面：粉塵的成份；粉塵的分散度；粉塵濃度；接觸時(shí)間；按流行病學(xué)觀點(diǎn)，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)

18、病，工人一旦得病，輕則慢性致殘，重則死亡。因此，塵肺病不僅造成勞動(dòng)力下降，而且造成社會(huì)負(fù)擔(dān)，其經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。2）慢性阻塞性肺病（COPD）國(guó)內(nèi)外許多研究已證實(shí)，長(zhǎng)期吸入煤塵不但引起塵肺，還會(huì)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(dú)立存在而不伴有明顯塵肺，其發(fā)病機(jī)理尚未明了，可能與吸煙、呼吸道感染及遺傳因素等均有關(guān)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(jìn)，黏膜下血管擴(kuò)張、充血，黏液腺分泌增加，以阻留更多粉塵，長(zhǎng)久則釀成肥大性病變，然后由于黏膜上皮細(xì)胞營(yíng)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(xì)菌

19、等感染性疾病。4）肺癌有研究表明，一些有煤礦開(kāi)采的地區(qū)，人群中肺癌的發(fā)病有升高趨勢(shì)，可能與吸入煤礦生產(chǎn)性粉塵有關(guān)。但據(jù)英國(guó)24個(gè)煤礦統(tǒng)計(jì)，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(wú)明顯差別。煤礦病人肺癌的發(fā)病機(jī)制有待進(jìn)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(jìn)入眼內(nèi)的粉塵顆粒，可引起結(jié)膜炎等。3. 過(guò)敏和中毒作用煤礦粉塵還可能引起過(guò)敏反應(yīng)和機(jī)體的中毒作用，這與粉塵混合的其他元素或者化合物有關(guān)。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(yīng)過(guò)程。煤是復(fù)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(qiáng)，在外

20、界高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，懸浮的煤塵單位時(shí)間內(nèi)能吸收更多的熱量，大約300400時(shí)，就可放出可燃?xì)怏w。這些氣體集聚于塵粒周?chē)?，形成氣體外殼，當(dāng)這個(gè)外殼內(nèi)的氣體達(dá)到一定濃度并吸收一定能量后，連反應(yīng)過(guò)程開(kāi)始，游離基迅速增加，燃燒循環(huán)地進(jìn)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(shí)，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?dòng)加速；當(dāng)火焰速度達(dá)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能必須超過(guò)熱傳導(dǎo)和輻射所造成的熱損失；否則，燃燒劑不能

21、持續(xù)發(fā)展，也不會(huì)轉(zhuǎn)為爆炸。2 煤礦粉塵的控制技術(shù)2.1 粉塵控制技術(shù)粉塵控制技術(shù)為該粉塵監(jiān)控系統(tǒng)粉塵濃度超出限制范圍所實(shí)施的處理措施提供了依據(jù)，同時(shí)也是煤礦安全生產(chǎn)的基本要求。根據(jù)工作場(chǎng)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(duì)矽塵含量小于10%的煤塵，總塵的時(shí)間加權(quán)平均容許濃度為4mg/m3 ，短時(shí)間接觸容許濃度為6mg/m3；呼吸性粉塵時(shí)間加權(quán)平均容許濃度為2.5mg/m3，短時(shí)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(shí)間加權(quán)平均容許濃度（PC-TWA）是指以時(shí)間為權(quán)數(shù)規(guī)定的8h工作班的平均容許接觸水平，長(zhǎng)期反復(fù)接觸該粉塵

22、濃度幾乎所有工人不發(fā)生有害健康效應(yīng)。短時(shí)間接觸容許濃度（PC-STEL）指一個(gè)工作日內(nèi)，任何一次接觸不得超過(guò)（以15min時(shí)間加權(quán)平均濃度表示）的容許接觸水平，短時(shí)間接觸容許濃度不是一個(gè)獨(dú)立的接觸限值，而是時(shí)間加權(quán)平均容許濃度限值的一種補(bǔ)充。2.1.1 防塵措施在礦井采、掘、運(yùn)系統(tǒng)的各生產(chǎn)工序中都產(chǎn)生粉塵，這些粉塵隨風(fēng)流飛揚(yáng)于作業(yè)空間和巷道中。對(duì)這些塵源必須采取有效的綜合防塵措施，即針對(duì)每一道生產(chǎn)工序和環(huán)節(jié)的塵源采取一項(xiàng)和多項(xiàng)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(shí)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(shù)措施。防塵措施主要

23、包括：改進(jìn)采掘機(jī)械結(jié)構(gòu)及其運(yùn)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(yù)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(yù)防為主的治本性措施，應(yīng)在作業(yè)之前考慮優(yōu)先采用。按照礦井的防塵技術(shù)，可將防塵措施分為以下幾類(lèi)：1. 濕式作業(yè)方式包括濕式打眼、濕式鑿巖、水泡泥爆破、預(yù)濕煤體等。1）濕式打眼就是在打眼工作中，將壓力水通過(guò)鑿巖機(jī)或煤電鉆送入鉆孔并充滿孔底，以濕潤(rùn)、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(fēng)鉆進(jìn)行濕式鑿巖，是國(guó)內(nèi)外巖巷掘進(jìn)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(lái)，很多很多礦井對(duì)煤電鉆進(jìn)行了改革

24、，試制成功了濕式煤電鉆，已廣泛應(yīng)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(shí)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(xì)的霧滴，并與同時(shí)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(rùn)而起到防塵作用。水泡泥中若添加濕潤(rùn)劑、黏塵劑等物質(zhì)，可大大提高降塵效率。此外，德國(guó)等西方國(guó)家已開(kāi)始應(yīng)用化學(xué)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(shí)的封堵效果和降塵效果更好。4）預(yù)濕煤體防塵  預(yù)濕煤體防塵主要是采用煤層注水的方法，即預(yù)先用水通過(guò)鉆孔

25、和裂隙注入尚未開(kāi)采的煤體，增加煤的水分，使煤體得到預(yù)先濕潤(rùn)，降低煤體產(chǎn)生浮游粉塵的能力。多年的防塵實(shí)踐已證明，采煤工作面實(shí)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(guān)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(guān)系。煤層的多孔程度用孔隙率來(lái)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(duì)褐煤來(lái)說(shuō)，雖然孔隙率高，但透水性系數(shù)卻趨于零，因此，開(kāi)采時(shí)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(rùn)劑（表面活性劑），水的表面張力就會(huì)降低，從而提高對(duì)煤層的濕潤(rùn)能力及滲透

26、系數(shù)。煤層注水方式及其選擇要按照注水鉆孔的形式，煤層注水方式有長(zhǎng)孔、短孔和深孔三種，各自的鉆孔地點(diǎn)、鉆孔長(zhǎng)度及特點(diǎn)如表4所示；按照注水方式又可分為靜壓注水和動(dòng)壓注水；按作用于注水鉆孔孔口的水壓大小分為三類(lèi)：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(guó)煤礦通常采用長(zhǎng)鉆孔、中壓或低壓注水方法，其優(yōu)點(diǎn)是采煤和注水作業(yè)互不干擾，注水時(shí)間可按需要增加，一次濕潤(rùn)范圍大而均勻。5）采空區(qū)注水  采空區(qū)灌水預(yù)先濕潤(rùn)煤體防塵，是在采用下行陷落法分層開(kāi)采厚煤層過(guò)程中，將水灌入上一分層的采空區(qū)內(nèi)，水在自

27、重及煤體孔隙的毛細(xì)管力作用下緩慢深入下一分層的煤體中，使煤體得到濕潤(rùn)，減少下層開(kāi)采時(shí)浮游粉塵的產(chǎn)生量。2. 改進(jìn)采掘機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)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(shí)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(shí)，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(jī)上的截齒數(shù)目，適當(dāng)減少截齒數(shù)，可達(dá)到降塵的目的。此外，當(dāng)采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速與牽引速度適當(dāng)匹配時(shí)，也可降低粉塵的生成量。對(duì)于摩擦與碾壓、沖擊與振動(dòng)產(chǎn)塵，可通過(guò)定期更換截齒，按照規(guī)程安裝采掘機(jī)械等一般性措施加

28、以緩解。3. 干式鑿巖捕塵  一般在缺水礦井使用，可分為兩種：一種是干式孔底捕塵，經(jīng)過(guò)釬桿中心孔、風(fēng)鉆機(jī)頭和連在機(jī)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(guò)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(gè)濾塵袋中去，過(guò)濾后的干凈空氣回到巷道內(nèi)。4. 個(gè)體防護(hù)  煤礦礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)盡管采取了多項(xiàng)防塵措施，但也難以使各作業(yè)地點(diǎn)粉塵濃度達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。此種情況下，特別是在強(qiáng)產(chǎn)塵源和個(gè)別不宜安裝防塵設(shè)備條件下作業(yè)的人員，必須佩戴個(gè)體防塵用具。在煤礦經(jīng)常使用的個(gè)體防塵用具主要有：自吸過(guò)濾式防塵口罩；動(dòng)力送風(fēng)過(guò)濾式個(gè)體防塵用具；隔絕式壓風(fēng)呼吸器

29、。 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)行的除塵降塵措施主要包括各產(chǎn)塵點(diǎn)的噴霧灑水，如采煤機(jī)上內(nèi)外噴霧、放炮噴霧、支架?chē)婌F、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(shí)施的處理措施提供了依據(jù)。1. 濕式除塵技術(shù)  濕式除塵技術(shù)是井下礦山應(yīng)用最普遍的一種方法。一般作業(yè)場(chǎng)所的相對(duì)濕度達(dá)到65%以上就可以大大降低粉塵的濃度。水能濕潤(rùn)粉塵，增加粉塵重力，并將細(xì)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(yáng)。濕式除塵方法設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，應(yīng)用與維護(hù)費(fèi)用低，降塵效果明顯。缺點(diǎn)是增加工作場(chǎng)所的濕度，惡化工

30、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(guò)噴霧器（噴嘴）在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下，使水流霧化成細(xì)散的水滴在空氣中。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(duì)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(shí)，會(huì)因旋流而從水滴邊緣繞過(guò)，不被捕獲。過(guò)高分散度的霧體，水滴十分細(xì)小，容易汽化，捕塵效率也不高。一般水滴的直徑在10m15m時(shí)，捕塵效果最好。水滴與塵粒的相對(duì)速度越大，二者碰撞時(shí)的動(dòng)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(shí)，能產(chǎn)生反彈現(xiàn)象，即使

31、碰撞也難以將其濕潤(rùn)捕獲。塵粒表面吸附空氣形成氣膜或覆蓋油層時(shí)，也難被水濕潤(rùn)。密度大的塵粒相對(duì)易于被水捕獲。噴霧灑水除塵簡(jiǎn)單方便，被廣泛用于采掘機(jī)械切割、爆破、裝載、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程中，缺點(diǎn)是對(duì)微細(xì)塵粒捕集效率低。霧體的分散度、作用范圍和水滴運(yùn)動(dòng)速度，取決于噴霧器的構(gòu)造、水壓和安裝位置。應(yīng)根據(jù)不同生產(chǎn)過(guò)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(guó)礦山井下常用的噴霧器，按其動(dòng)力可分為水力和風(fēng)水聯(lián)動(dòng)（引射式）兩類(lèi)。2. 物理化學(xué)降塵技術(shù)  我國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始試驗(yàn)并推廣應(yīng)用降塵劑等物理化學(xué)降塵技術(shù)的，目前已經(jīng)井下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用的物理防塵方法主要有：水中添加降塵劑降塵

32、，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(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種降塵技術(shù)。通常情況下，水的表面張力較高，微細(xì)粉塵不易被水迅速有效地濕潤(rùn)，因而降塵效果不佳。但不可否認(rèn)的是，水力除塵方法是迄今為止最簡(jiǎn)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(duì)粉塵的浸潤(rùn)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(duì)粉塵的浸潤(rùn)程度大大提高，從而提高降塵效率。除塵劑的選擇方法應(yīng)能滿足無(wú)毒、無(wú)臭，能完全溶于礦井防塵用水中，低溫時(shí)不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，無(wú)沉淀或鹽析現(xiàn)象，對(duì)金屬無(wú)腐蝕，不延燃，成本低，運(yùn)輸方便等。一般低于降塵劑臨界濃度時(shí)，水的表面張

33、力降低幅度與降塵劑濃度呈急劇下降趨勢(shì)，但超過(guò)此臨界后則趨于穩(wěn)定。目前我國(guó)降塵劑的添加方法主要有：定量汞添加法、添加調(diào)配器、負(fù)壓引射器添加法、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(fù)壓引射器添加法原理為：降塵器溶液被負(fù)壓引射器所造成的負(fù)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(zhǔn)確，被廣泛用于各礦井中。4. 泡沫除塵  泡沫除塵是用無(wú)空隙的泡沫體覆蓋塵源，使剛產(chǎn)生的粉塵得以濕潤(rùn)、沉積、失去飛揚(yáng)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(duì)于細(xì)微粉塵具有很強(qiáng)的聚集能力。泡沫除塵的特點(diǎn)主要有：泡沫除塵與噴霧灑水相比

34、，可減少耗水量33%60%；除塵效率可達(dá)90%98%，比一般的噴霧灑水降塵率提高33%50%；可將膠帶輸送機(jī)膠帶重載側(cè)的產(chǎn)塵量減少約98%；如用于膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)除塵，當(dāng)風(fēng)流和膠帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為7m/s時(shí)，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(guò)磁水器處理過(guò)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(jī)會(huì)，提高降塵率。磁化水降塵的優(yōu)越性主要有：設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝方便，性能可靠；成本低，易于實(shí)施，一次投入長(zhǎng)期有效；降塵效率高于其他物理化學(xué)方法。6. 黏塵劑抑塵  目前使用的黏塵劑大多為吸

35、濕性鹽類(lèi)，其作用原理是：通過(guò)無(wú)機(jī)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(rùn)狀態(tài)，同時(shí)由于在黏塵劑中添加有表面活性物質(zhì)，所以比普通的水更容易濕潤(rùn)礦井粉塵。黏塵劑可以持續(xù)黏結(jié)由井下空氣帶來(lái)的不斷沉積于巷幫與底板的粉塵。7. 礦井通風(fēng)排塵  礦井通風(fēng)排塵是指借助風(fēng)流稀釋與排出礦井空氣中的粉塵。礦井內(nèi)各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)在采取了其他防塵措施后，仍會(huì)有一定量的粉塵進(jìn)入礦井空氣中，其中絕大部分是小于10m的微細(xì)粉塵，如果不及時(shí)通風(fēng)稀釋與排出，將由于粉塵的不斷積累而造成礦進(jìn)內(nèi)空氣嚴(yán)重污染，危害礦工的身心健康。最優(yōu)排塵風(fēng)速在一般干燥的巷道中為1.5 m/s 4m/s，它也受

36、到一些因素的影響，如工作區(qū)有擾動(dòng)，促使粉塵飛揚(yáng)，則最優(yōu)排塵風(fēng)速值要降低。在潮濕巷道，粉塵不易被吹揚(yáng)起來(lái)，在較高的風(fēng)速范圍（5m/s6m/s以下），稀釋作用為主，粉塵濃度隨風(fēng)速的增加而下降。一般不依靠礦井主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行的有效通風(fēng)均稱為局部通風(fēng)。目前采用較多的是局部通風(fēng)機(jī)排塵方式，對(duì)降低掘進(jìn)時(shí)的粉塵濃度起了重要作用。局部通風(fēng)排塵方法可分為總風(fēng)壓通風(fēng)、擴(kuò)散通風(fēng)、引射器通風(fēng)及局部通風(fēng)等四種方法。2.1.3預(yù)防煤塵爆炸及限制爆炸擴(kuò)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(wèn)題。按照爆炸事故特征，煤礦粉塵爆炸事故可以分成兩類(lèi)，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

37、指在沒(méi)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，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(qiáng)制點(diǎn)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(fēng)揚(yáng)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(zāi)難性的。減少沉積煤塵量和及時(shí)將其清除出井 是簡(jiǎn)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(fēng)除塵等綜合防塵技術(shù)防止和減少煤塵的產(chǎn)生和飛揚(yáng)，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

38、著火源是防治煤塵爆炸的另一類(lèi)重要措施，要防止放炮火源，防止摩擦和撞擊點(diǎn)火。煤礦自然條件十分復(fù)雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機(jī)性很大，出了上述一般性安全技術(shù)措施外，各國(guó)針對(duì)煤塵爆炸的特點(diǎn)研究了煤塵爆炸的專門(mén)技術(shù)。其中，使用時(shí)間最長(zhǎng)、應(yīng)用面廣、簡(jiǎn)單易行的預(yù)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(yáng)與沉積也斷斷續(xù)續(xù)，當(dāng)?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(hù)帶將失敗。所以，一定時(shí)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(yīng)按照撒布地點(diǎn)的沉積煤塵濃度和煤塵爆炸下限濃度來(lái)確定巖粉的撒

39、布周期。限制煤塵爆炸擴(kuò)大災(zāi)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(diǎn)，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(zāi)害擴(kuò)大的措施集中在兩個(gè)方面，即分區(qū)管理和設(shè)置阻爆裝置。1. 分區(qū)通風(fēng)  對(duì)井下各工作區(qū)域?qū)嵭蟹謪^(qū)通風(fēng)，每一生產(chǎn)水平、每一采區(qū)都必須布置單獨(dú)的回風(fēng)道，嚴(yán)格禁止各水平采區(qū)之間的串聯(lián)通風(fēng)，盡量避免采區(qū)之間角聯(lián)風(fēng)路的存在。采區(qū)內(nèi)回采工作面和掘進(jìn)工作面應(yīng)采用獨(dú)立的通風(fēng)線路，防止互相影響。礦井主要進(jìn)、回風(fēng)道之間的聯(lián)絡(luò)巷必須構(gòu)筑永久性擋風(fēng)墻，需要使用的必須安設(shè)正反向兩道風(fēng)門(mén)。裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口應(yīng)安裝防爆門(mén)。在開(kāi)采有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井兩翼、相鄰采區(qū)、相鄰煤層和相鄰工作面時(shí)，應(yīng)安設(shè)巖粉棚或