煤礦礦塵防治

1、MYRE.煤礦礦塵防治 晉煤集團通風處陳永慶1 概述礦塵性質(zhì)礦塵危害礦塵測定煤塵爆炸及其預防綜合防塵技術 防塵新技術主要內(nèi)容2一、概述-礦塵的基本概念 從自然界的空氣中，人們所吸入的不僅僅是氣體，也含有一定量的液體和固體顆粒，通常被稱為塵埃。在工業(yè)生產(chǎn)中也會產(chǎn)生大量的微小固體顆粒，一般稱之為粉塵，絕大多數(shù)粉塵的顆粒小到我們的肉眼都看不到。從生理學角度，自然界中產(chǎn)生的大部分塵埃，人體已能有效地進行處理。然而，在一些工業(yè)工作環(huán)境中，空氣中的浮塵濃度已經(jīng)超過了人體呼吸系統(tǒng)所能處理的能力，由粉塵所引起的呼吸問題是最早的工業(yè)職業(yè)病之一。 3礦塵的分類 礦塵：在礦井生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種巖礦微粒統(tǒng)稱礦塵，

2、也叫粉塵。 按礦塵的成分劃分： 煤塵：是從爆炸角度來定義的，它是粒徑小于1mm且以固定碳可燃物為主的煤炭顆粒。 巖塵：是從衛(wèi)生角度來定義的，它是不含或極少含有固定碳可燃物的巖石顆粒。4 按礦塵的存在狀態(tài)劃分： 浮塵：飛揚在空氣中的礦塵稱為浮塵，浮塵在空氣中飛揚的時間不僅與塵粒的大小、重量、形狀有關，還與空氣的濕度、風速有密切關系。對礦井安全生產(chǎn)與井下工作人員的健康有直接影響的是浮塵，因此，浮塵是礦井防塵的主要對象。 積塵：從空氣中沉降下來的礦塵稱為積塵。隨外界條件的改變，浮塵和積塵可以相互轉(zhuǎn)化，積塵是產(chǎn)生礦井連續(xù)爆炸的最大隱患。5 按煤塵有無爆炸性劃分： 有爆炸性煤塵：經(jīng)過煤塵爆炸性鑒定，確定

3、懸浮在一定濃度和有引起爆炸熱源的條件下，本身能發(fā)生爆炸或傳播爆炸的煤塵。 無爆炸性煤塵：經(jīng)過煤塵爆炸性鑒定，確定不發(fā)生爆炸或不傳播爆炸的煤塵。 按照對人體的危害程度劃分： 呼吸性粉塵：呼吸性粉塵是指能在人體肺泡內(nèi)沉積的，粒徑在5微米以下的粉塵，特別是2微米以下的粉塵。 非呼吸性粉塵：不能進入人體肺部的其它塵粒。 全塵：呼吸性粉塵和非呼吸性粉塵之和就是全塵。6 礦塵濃度：礦井空氣中所含浮塵的數(shù)量叫做礦塵濃度。礦塵濃度的表示方法有兩種： 質(zhì)量法，每立方米空氣中所含浮塵的毫克數(shù)，mgm3； 計數(shù)法，每立方厘米空氣中所含浮塵的顆粒數(shù)，粒cm3。 礦塵濃度的大小直接影響著礦塵危害的嚴重程度，是衡量作業(yè)環(huán)

4、境的勞動衛(wèi)生狀況和評價防塵技術效果的重要指標。 國內(nèi)外早期都使用計數(shù)法，后因認識到計數(shù)法不能很好地反映礦塵的危害性，從20世紀50年代末起，國內(nèi)外廣泛開始采用質(zhì)量法來計量礦塵濃度。礦塵產(chǎn)生狀況的指標7 產(chǎn)塵強度：是指生產(chǎn)過程中，采落煤中所含的粉塵量，常用的單位為g/t。 相對產(chǎn)塵強度：是指每采掘1t或1m3礦巖所產(chǎn)生的礦塵量，常用的單位為mg/t或mg/m3。鑿巖或井巷掘進工作面的相對產(chǎn)塵強度可按每鉆進1m鉆孔或掘進1m巷道計算。相對產(chǎn)塵強度使產(chǎn)塵量與生產(chǎn)強度聯(lián)系起來，便于比較不同生產(chǎn)情況下的產(chǎn)塵量。 礦塵沉積量：是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。這一指標用來表示

5、巷道中沉積粉塵的強度，是確定巖粉撒布周期的重要依據(jù)。8礦塵的來源粉碎作業(yè)機械化采礦 支護作業(yè) 爆破作業(yè) 裝載作業(yè)運輸和碾壓 9礦塵的產(chǎn)生 在現(xiàn)有防塵技術措施的條件下，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮塵比例大致為：采掘工作面產(chǎn)塵量占最多，約占全部粉塵的80%；錨噴作業(yè)點產(chǎn)塵量占1015；運輸通風巷道產(chǎn)塵量占5l0；其他作業(yè)點占25。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。10二、 礦塵性質(zhì)1、礦塵的成分和游離二氧化硅的含量 礦巖被粉碎成礦塵后，化學成分基本上無改變。從安全衛(wèi)生角度考慮，主要了解礦塵中是否含有有毒物質(zhì)、放射性物質(zhì)、燃燒與爆炸性物質(zhì)和游離二氧化硅，以便采取相應的

6、預防措施。游離狀態(tài)的二氧化硅（主要是石英）是許多礦巖的組成成分，如煤礦上常見的頁巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離SiO2的含量通常多在2050，煤塵中的含量一般不超過5，半煤巖中的含量在20%左右。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。11 從工業(yè)衛(wèi)生角度來說，各種粉塵對人體都是有害的，粉塵的化學組成及其在空氣中的濃度，直接決定對人體的危害程度，粉塵中含游離二氧化硅的量越高，危害越嚴重。 二氧化硅是地殼上最常見的氧化物，是許多種巖石和礦物的重要組成部分，它有兩種存在狀態(tài)，一種是結(jié)合狀態(tài)的二氧化硅，即硅酸鹽礦物，如長石(K2OAl2036Si02)；石棉(CaO3Mg

7、O4SiO 2)； 高嶺土(Al2032SiO22H2O)，滑石(3Mg04SiO2H20)等等。12 另一種是游離狀態(tài)的二氧化硅，主要是石英，在自然界中分布很廣。粉塵中的游離二氧化硅的含量是引起并促進塵肺病及病程發(fā)展的主要因素，含量越高，其危害越大。 許多礦巖都含有游離二氧化硅，煤系地層由于沉積環(huán)境不同、巖性不同，其游離二氧化硅含量變化較大，煤層中以煤為主，或者時也伴有夾石等，從煤種來看，無煙煤的二氧化硅的含量高于煙煤。132、礦塵的粒徑礦塵顆粒大小的尺度稱為粒徑，其單位用微米表示。礦塵的形狀很不規(guī)則，不能直接用直徑表示；一般采用有不同定義的“當量粒徑”，根據(jù)測定方法與目的確定。礦山一般用顯

8、微鏡測定的塵粒投影定向徑表示，（見表21）。按粒徑大小，礦塵可分為：（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；14表21常規(guī)浮塵的粒度范圍 懸浮顆粒類型大小范圍 (10-6 m)下限上限呼吸性粉塵煤塵及其他巖塵正?？諝饣覊m柴油煙氣病毒細菌煙草煙氣引起過敏的花粉塵霧薄霧細雨-0.10.0010.050.0030.150.011855010051002010.05301605010040015（2）細塵，粒徑為1040m，肉眼可見，在靜止空氣中做加速沉降；（3）微塵，粒徑為0.2510m，用光學顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中做等速沉降；（4）超微塵，粒徑小于0.25m

9、，要用電子顯微鏡才能觀察到，在空氣中做擴散運動。163、礦塵的分散度 在全部礦塵中各種粒徑的塵粒所占的百分比叫做礦塵的分散度。礦塵分散度有兩種表示方法： 數(shù)量分散度，指各粒徑區(qū)間塵粒的顆粒數(shù)占總額粒數(shù)的百分比； 質(zhì)量分散度，指各粒徑區(qū)間塵粒的質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比。 粒級的劃分是根據(jù)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、25m、510m和大于10m。17 礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構(gòu)成的一個重要指標，是研究礦塵性質(zhì)與危害的一個重要參數(shù)。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

10、高，危害性越大。184、礦塵的濕潤性粉塵粒子能否與液體相互附著或附著難易的性質(zhì)稱為粉塵的潤濕性或吸濕性、浸潤性等。粉塵粒子與液體接觸時，如果接觸面能擴大而相互附著，就是能被潤濕；如果接觸面趨于縮小而不能相互附著，則為不能被潤濕。粉塵的粒徑、形狀、含水率、表面粗糙度及荷電性等對潤濕性有影響。同類粉塵，球形塵粒比不規(guī)則塵粒潤濕性島塵粒越細潤濕能力越差。液體的表面張力越小，越易被粉塵吸濕，如酒精、煤油等的表面張力小，對粉塵的潤濕比水好。 塵粒與水霧粒的相對運動速度較高時易被吸濕。粉塵的吸濕能力還隨著環(huán)境溫度上升而下降。19 礦塵的濕潤性是指礦塵與液體親和的能力。濕潤性決定采用液體除塵的效果，容易被水

11、濕潤的礦塵稱為親水性礦塵，不容易被水濕潤的礦塵稱為疏水性礦塵。對于親水性礦塵，當塵粒被濕潤后，塵粒間相互凝聚，塵粒逐漸增大、增重，其沉降速度加速，礦塵能從氣流中分離出來，可達到除塵目的。礦井常用的噴霧灑水和濕式除塵器就是利用礦塵的濕潤性使其沉降的。對于疏水性礦塵，一般不宜采用濕式除塵器，而多采用水中添加濕潤劑，增加水滴的動能等方法進行濕式除塵。 20粉塵的吸濕能力 由于不同粉塵對同一液體的親、憎程度是不同的，可用濕潤角和吸濕速度表示其吸濕能力： （1）濕潤角 2-2濕潤角越大，粉塵的吸濕能力越強21粉塵的吸濕能力 （2）吸濕速度：通常取粉塵的吸濕時間為20min，測出此時的吸濕高度L20(mm

12、)，則吸濕速度為： 225、礦塵的比表面積礦塵的比表面積與粒度成反比，粒度越小，比表面積越大，因而這兩個指標都可以用來衡量礦塵顆粒的大小。煤巖破碎成微細的塵粒后，首先其比表面積增加，因而化學活性、溶解性和吸附能力明顯增加；其次更容易懸浮于空氣中，表2-3所示為在靜止空氣中不同粒度的塵粒從1m高處降落到底板所需的時間；另外，粒度減小容易使其進人人體呼吸系統(tǒng)，據(jù)研究，只有5m以下粒徑的礦塵才能進入人的肺內(nèi)，是礦井防塵的重點對象。表2-3塵粒沉降時間粒度(m)1001010.50.2沉降時間 (min)0.0434.042013205520236、礦塵的電性質(zhì)礦塵是一種微小粒子，因空氣的電離以及塵粒

13、之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷，可能是正電荷，也可能是負電荷，帶有相同電荷的塵粒，互相排斥，不易凝聚沉降；帶有相異電荷時，則相互吸引，加速沉降，因此有效利用礦塵的這種荷電性，也是降低礦塵濃度，減少礦塵危害的方法之一。247、礦塵的爆炸性煤塵和有些礦塵（如硫化礦塵）在空氣中達到一定濃度并在外界高溫熱源作用下，能發(fā)生爆炸，稱為爆炸性礦塵。礦塵爆炸時產(chǎn)生高溫、高壓，同時產(chǎn)生大量有毒有害氣體，對安全生產(chǎn)有極大的危害，防止煤塵的爆炸是具有煤塵爆炸危險性礦井的主要安全工作之一。25三、 礦塵的危害 礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、 污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。（1）有毒

14、礦塵 這些礦塵能夠在呼吸系統(tǒng)內(nèi)引發(fā)化學反應或者使有毒混合物通過肺泡壁被吸收進血流中，它們對機體組織或某些特定器官是有毒的。某些金屬礦塵屬于這一類。最有害的礦塵包括砷、鉛、鈾及其他放射性礦物、水銀、鎘、硒、錳、鎢、銀和鎳的混合物 26 （2） 致癌礦塵： 鈾系的衰變所釋放的、射線和生成的氡子體成為最危險的致癌微粒。石棉纖維和新生的石英粒子（在次要程度上）引起的肺部組織的磨損和表面化學反應的共同作用會導致腫瘤的形成。暴露在砷塵下也會引起癌癥。對柴油機廢氣粒子的潛在致癌特性的研究也在進行中。 （3）纖維變性礦塵： 很多礦塵的侵蝕作用會導致肺部組織的微小疤痕。長時間的侵蝕會產(chǎn)生纖維組織增生并導致肺部失

15、去彈性和換氣面積的大量減少。硅石（石英，燧石）和一些硅酸鹽（石棉、云母、滑石）是危害最大的纖維變性礦塵，可能也會引起中毒或者致癌反應。焊接煙氣和一些金屬礦石也產(chǎn)生纖維變性礦塵，長時間或者過多的暴露在煤塵中也會引起纖維變性反應。27 由于上述幾種原因，工人長期吸人礦塵后，輕者會患呼吸道炎癥、皮膚病，重者會患塵肺病，而塵肺病引發(fā)的礦工致殘和死亡人數(shù)在國內(nèi)外都十分驚人。據(jù)國內(nèi)某礦務局統(tǒng)計，塵肺病的死亡人數(shù)為工傷事故死亡人數(shù)的6倍；德國煤礦死于塵肺病的人數(shù)曾比工傷事故死亡人數(shù)高10倍。因此，世界各國都在積極開展預防和治療塵肺病的工作。 2、某些礦塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆炸。 煤塵能夠在完

16、全沒有瓦斯存在的情況下爆炸，對于瓦斯礦井，煤塵則有可能參與瓦斯同時爆炸。煤塵或瓦斯煤塵爆炸，都將給礦山以突然性的襲擊，釀成嚴重災害。例如，1906年3月10日法國柯利爾煤礦發(fā)生的煤塵爆炸事故，死亡1099人，造成了重大的災難。28 3、加速機械磨損，縮短精密儀器使用壽命。 隨著礦山機械化、電氣化、自動化程度的提高，礦塵對設備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出，應引起高度的重視。 4、降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。 在某些綜采工作面割煤時，工作面煤塵濃度高達40008000mgm3，有的甚至更高，這種情況下，工作面能見度極低，往往會導致誤操作，造成人員的意外傷亡。 29礦山塵肺病 礦

17、山塵肺病簡介 塵肺病是工人在生產(chǎn)中長期吸人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。它是一種嚴重的礦工職業(yè)病，一旦患病，目前還很難治愈。因其發(fā)病緩慢，病程較長，且有一定的潛伏期，不同于瓦斯、煤塵爆炸和冒頂?shù)裙鹿誓敲从|目驚心，因此往往不被人們所重視。而實際上由塵肺病引發(fā)的礦工致殘和死亡人數(shù)，在國內(nèi)外都遠遠高于各類工傷事故的總和。301、塵肺病的發(fā)病機理 塵肺病的形成的論點和學說有多種。進人人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經(jīng)歷以下四個過程(如圖3-1）： (1) 在上呼吸道的咽喉、氣管內(nèi)，含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10um的塵粒首先沉降在其內(nèi)。經(jīng)過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)后形成

18、痰排出體外。 31圖 31 人體呼吸系統(tǒng)32 (2) 在上呼吸道的較大支氣管內(nèi)，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(jīng)氣管、支氣管上皮的纖毛運動，咳嗽隨痰排出體外。 因此，真正進入下呼吸道的粉塵，其粒度均小于5m，目前比較一致的看法是：空氣中5m以下的礦塵是引起塵肺病的有害部分。 (3) 在下呼吸道的細小支氣管內(nèi)，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分25m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。33 (4) 粒度為2m左右的粉塵進入呼吸性支氣管和肺內(nèi)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(nèi)，殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的12以下

19、。殘留在肺內(nèi)的塵?？蓺⑺婪闻荩狗闻萁M織形成纖維病變出現(xiàn)網(wǎng)眼，逐步失去彈性而硬化，無法擔負呼吸作用，使肺功能受到損害，降低了人體抵抗能力，并容易誘發(fā)其他疾病，如肺結(jié)核、肺心病等。在發(fā)病過程中，由于游離的SiO2表面活性很強，加速了肺泡組織的死亡。因此硅肺病是各種塵肺病中發(fā)病期最短、病情發(fā)展最快也最為嚴重的一種。34 2、呼吸系統(tǒng)內(nèi)粉塵沉積的機理 呼吸系統(tǒng)某些區(qū)域內(nèi)粉塵粒子的沉積會根據(jù)粒子大小和其空氣動力學特性、空氣通路的幾何形狀以及氣流形式而發(fā)生變化。沉積最主要的三種機理為慣性碰撞、重力沉降和擴散作用。而對于某些特殊類型的粒子，攔截作用和靜電沉淀作用會有比較顯著的意義。3、粉塵疾病的分類 塵肺

20、病是對由于吸入粉塵引起的心臟呼吸器官損害癥狀的通稱。煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同，可分為三類： 35 硅肺病(矽肺病) 由于吸人含游離SiO2含量較高的巖塵而引起的塵肺病稱為硅肺病?；颊叨酁殚L期從事巖巷掘進的礦工。 煤硅肺病(煤矽肺) 由于同時吸人煤塵和含游離SiO2的巖塵所引起的塵肺病稱為煤硅肺病?；颊叨酁閹r巷掘進和采煤的混合工種礦工。 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。 我國煤礦工人工種變動較大，長期固定從事單一工種的很少，因此煤礦塵肺病中以煤硅肺病比重最大，約占80左右，單純的硅肺、煤肺病較少。 36 作業(yè)人員從接觸礦塵開始

21、到肺部出現(xiàn)纖維化病變所經(jīng)歷的時間稱為發(fā)病工齡。上述三種塵肺病中最危險的是硅肺病。其發(fā)病工齡最短(一般在10年左右)，病情發(fā)展快，危害嚴重。煤肺病的發(fā)病工齡一般為2030年，煤硅肺病介于兩者之間但接近后者。 37 1、塵肺病的發(fā)病癥狀 塵肺病的發(fā)展有一定的過程，輕者影響勞動生產(chǎn)力，嚴重時喪失勞動能力，甚至死亡。這一發(fā)展過程是不可逆轉(zhuǎn)的，因此要及早發(fā)現(xiàn)，及時治療，以防病情加重，從自覺癥狀上，塵肺病分為三期：第一期，重體力勞動時，呼吸困難、胸痛、輕度干咳。第二期，中等體力勞動或正常工作時，感覺呼吸困難，胸痛、干咳或帶痰咳嗽。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)帶痰咳嗽，甚至咯血和

22、行動困難。塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素38 (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)病工齡越短，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(zhì)(即揮發(fā)分)含量。據(jù)試驗，煤化作用程度越低，危害越大，因為煤塵的危害和肺內(nèi)的積塵量都與煤化作用程度有關。 (2) 礦塵粒度及分散度 塵肺病變主要是發(fā)生在肺臟的最基本單元即肺泡內(nèi)。礦塵粒度不同，對人體的危害性也不同。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。由此可見，礦塵的粒度越小，分散度越高，對人體的危害就越大。 2、影響塵肺病的

23、發(fā)病因素 39 (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)病工齡和作業(yè)場所的礦塵濃度成正比。國外的統(tǒng)計資料表明，在高礦塵濃度的場所工作時，平均510年就有可能導致硅肺病，如果礦塵中的游離SiO2含量達8090，甚至152年即可發(fā)病。空氣中的礦塵濃度降低到規(guī)程規(guī)定的標準以下，工作幾十年，肺部吸入的礦塵總量仍不足達到致病的程度。 (4) 個體方面的因素 礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的，所以人的機體條件，如年齡、營養(yǎng)、健康狀況、生活習性、衛(wèi)生條件等，對塵肺的發(fā)生、發(fā)展有一定的影響。 40 在世界范圍內(nèi)，粉塵疾病問題在整個20世紀所吸引的研究基金比任何其他井下采

24、礦環(huán)境危害都要多。塵肺病在目前的技術水平下很難完全治愈，不過它是可以預防的。當前主要的研究集中在三個方面： 發(fā)展、治療和診斷粉塵疾病的醫(yī)學研究； 粉塵采樣技術和呼吸性粉塵的測量手段； 礦井粉塵的抑制與控制。 只要國家重視，增加資金投入，積極開展塵肺病預防及治療方面的研究，完善生產(chǎn)技術措施，推廣綜合防塵技術，就可以達到降低塵肺病的發(fā)病率及死亡率的目的。 41四、 礦塵測定 為了實現(xiàn)對礦塵的研究與控制以及國家立法的需要，必須對礦塵進行測定，礦塵測定包括礦塵濃度、粒徑分布和礦塵成分等幾個方面，這是由各個因素與塵肺病的密切關系所決定的。 基本的礦塵測定方法包括計數(shù)法、計重法和光散射法。42 計數(shù)法在早

25、期使用了很多年，但是現(xiàn)在基本上已經(jīng)被淘汰。這里作為一種歷史回顧加以簡要介紹，計數(shù)器按照工作原理可以分為兩種: 1、依據(jù)慣性撞擊原理 一股高速脈沖空氣被吸入，通過噴射器撞擊在經(jīng)過處理的玻璃、膠片或透明體上。這種類型最常見的儀器是計塵器。 2、熱沉淀器 加熱后的金屬絲發(fā)出的分子撞擊移動取樣空氣流中的塵粒，使其轉(zhuǎn)向碰到到臨近的承物玻璃片上。粉塵計數(shù)儀器使用的玻璃片、膠片或透明物經(jīng)過顯微鏡分析以查清在各個粒度范圍內(nèi)的粒子數(shù)。 計數(shù)法43 圖4-1描繪了早期運用十分成功的一種重力分析采樣器的工作流程?？諝庠谡駝颖玫淖饔孟乱?.5L/min的速度通過儀器，空氣流速在經(jīng)過淘析器平行金屬板間時減弱，大于7微米

26、的粉塵便沉降下來；通過淘析器的細微粉塵被5微米的濾膜捕集。濾膜在采樣過程的前后都會被稱重，采樣過程一般要持續(xù)8小時。計重法44圖4-1 重力分析采樣器 45 個人采樣器是一種輕型的重力分析裝置，它可以系縛在單個工人的身上，與帽燈共用一組電池供電。通用的個人采樣器使用旋風式采樣頭和過濾裝置。抽吸泵在工人進入礦井之前開啟，一直運行到當班工人下班后帽燈被放回在燈架上為止，過濾器也在此時更換。個人采樣器的廣泛使用不僅可以提供單個工人暴露在呼吸性粉塵中的時間，結(jié)合不同工種工人的使用，可以得出全礦井關于粉塵條件改進狀況的寶貴數(shù)據(jù)。 一般將個人采樣器的過濾器和抽吸泵結(jié)合為單獨裝置，安裝在皮帶或帽燈電池上，這

27、樣可以去除附加管材，并能夠減少對工人的干擾。個人采樣器46 礦塵很少由單一物質(zhì)組成，并且礦塵中一般都含有石英粉塵，而它是對井下工作人員危害最大的因素，所以在粉塵樣品中對石英含量的計量非常重要，這不僅適用于硬巖礦井，而且隨著煤礦機械化開采和錨桿支護的發(fā)展，對煤礦也變得日益重要。 使用X光線衍射法可以在輸出光譜上得到石英含量的數(shù)值。這種方法作為礦塵中的礦物分析手段已經(jīng)有很長的歷史了。進一步的發(fā)展方向是將此原理應用到粉塵監(jiān)控設備中去，以同時顯示呼吸性粉塵濃度和石英含量。SiO2粉塵的鑒別47 現(xiàn)代粉塵測量儀器都集中在呼吸性粉塵的質(zhì)量濃度的測量上（5微米）。大多數(shù)儀器都是使連續(xù)的空氣取樣中的粉塵通過淘

28、析器（沉淀室）、旋風采樣頭、或計塵器和濾膜等設備。此外，為了適應長時間讀數(shù)的需要，大多數(shù)重量分析儀器都設計為可連續(xù)操作數(shù)小時。這些數(shù)據(jù)從健康保護的觀點來看是必要的，但減弱了快速讀數(shù)和連續(xù)監(jiān)控的功能。當今的粉塵測量方法結(jié)合了電子計算機，允許短期與長期數(shù)據(jù)采集同時進行。其中最流行的方法利用粉塵粒子的光散射定律（丁達爾效應）。48 早期的丁達爾懸浮體濃度計可將白色光源發(fā)出的光束分離。一半通過偏振濾波器到達接目鏡，另一半被轉(zhuǎn)向通過采樣室，在那兒光被捕集的粉塵粒子反射，并定向射到接目鏡上。濾波器被不斷的旋轉(zhuǎn)，直到接目鏡上同時可見的兩半光束顯現(xiàn)出相同的亮度為止。以所用濾波器的旋轉(zhuǎn)角度來表示粉塵濃度?，F(xiàn)代的

29、丁達爾懸浮體濃度計使用光傳感器來探測偏離光線，并為視覺上的顯示、記錄和傳播產(chǎn)生一個電子輸出。 光散射法49 在光散射法的測量設備中，可以使用兩種粒度識別技術 ： 1、采樣空氣通過一個由淘析器和旋風采樣頭組成的預處理器來排除非呼吸性粉塵粒子。數(shù)個旋風采樣頭串聯(lián)可以得出一系列粒度范圍。 2、使用激光或單色光源。這種方法可以人為控制光源的波長，為測定所研究粒徑范圍內(nèi)的礦塵濃度提供了有利的識別手段。 50五、 煤塵爆炸及其預防 煤塵爆炸同瓦斯爆炸一樣都屬于礦井中的重大災害事故。我國歷史上最嚴重的一次煤塵爆炸發(fā)生在1942年日本侵略者統(tǒng)治下的本溪煤礦，死亡1549人，殘246人，死亡的人員中大多為CO中

30、毒，事故發(fā)生前，巷道內(nèi)沉積了大量煤塵，是由于電火花點燃局部聚積的瓦斯而引起的重大煤塵爆炸事故。51 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。一般認為其爆炸機理及過程如下： (1) 煤本身是可燃物質(zhì)，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300400時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1左右的其他碳氫化合物；煤塵爆炸的機理52 (3) 形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼

31、，即活化中心，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，當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數(shù)百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?3 1、形成高溫、高壓、沖擊波 煤塵爆炸火焰溫度為16001900 ，爆源的溫度達到2000以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。 在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736kPa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的

32、57倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達1120ms，沖擊波速度為2340ms。煤塵爆炸的特征54 2、煤塵爆炸具有連續(xù)性 由于煤塵爆炸具有很高的沖擊波速，能將巷道中落塵揚起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導致新的爆炸，有時可如此反復多次，形成連續(xù)爆炸，這是煤塵爆炸的重要特征。 3、煤塵爆炸的感應期 煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據(jù)試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40280ms，揮發(fā)分越高，感應期越短。55 4、揮發(fā)分減少或形成“粘焦” 煤塵爆炸時，參與反應的揮發(fā)分約占煤塵揮發(fā)分含量的4070，致使煤塵揮發(fā)分減少，根據(jù)這一特征，

33、可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。對于氣煤、肥煤、焦煤等粘結(jié)性煤的煤塵，一旦發(fā)生爆炸，一部分煤塵會被焦化，粘結(jié)在一起，沉積于支架和巷道壁上，形成煤塵爆炸所特有的產(chǎn)物焦炭皮渣或粘塊，統(tǒng)稱“粘焦”?！罢辰埂币彩桥袛嗑掳l(fā)生爆炸事故時是否有煤塵參與的重要標志。 5、產(chǎn)生大量的CO。 煤塵爆炸時產(chǎn)生的CO，在災區(qū)氣體中的濃度可達23，甚至高達8左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)(7080)是由于CO中毒造成的。56煤塵爆炸必須同時具備三個條件： 煤塵本身具有爆炸性 煤塵必須懸浮于空氣中，并達到一定的濃度 存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。1煤塵的爆炸性 煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸的危險性必須

34、經(jīng)過試驗確定。煤塵爆炸的條件57 2懸浮煤塵的濃度 井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗條件等有關。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為3050gm3，上限濃度為15002000gm3。其中爆炸力最強的濃度范圍為300500gm3 一般情況下，浮游煤塵達到爆炸下限濃度的情況是不常有的，但是爆破、爆炸和其他震動沖擊都能使大量落塵飛揚，在短時間內(nèi)使浮塵量增加，達到爆炸濃度。 58 3引燃煤塵爆炸的高溫熱源 煤塵的引

35、燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質(zhì)、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在6101050之間，一般為700800。煤塵爆炸的最小點火能為4.540 MJ。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到，如爆破火焰、電氣火花、機械摩擦火花、瓦斯燃燒或爆炸、井下火災等。根據(jù)20世紀80年代的統(tǒng)計資料，由于放炮和機電火花引起的煤塵爆炸事故分別占總數(shù)的45和35。59 因素：揮發(fā)分、灰分和水分、煤塵粒度、瓦斯?jié)舛?、氧含量和引爆熱?1煤的揮發(fā)分 煤塵爆炸主要是在塵粒分解的可燃氣體(揮發(fā)分)中進行的，因此煤的揮發(fā)分數(shù)量和質(zhì)量是影響煤塵爆炸的最重要因素。一般說來，煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強，

36、即煤化作用程度低的煤，其煤塵的爆炸性強，隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱。 影響煤塵爆炸的因素60 2煤的灰分和水分 煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。煤的灰分對爆炸性的影響還與揮發(fā)分含量的多少有關，揮發(fā)分小于15的煤塵，灰分的影響比較顯著，大于15時，天然灰分對煤塵的爆炸幾乎沒有影響。 水分能降低煤塵的爆炸性，因為水的吸熱能力大，能促使細微塵粒聚結(jié)為較大的顆粒，減少塵粒的總表面積，同時還能降低落塵的飛揚能力。煤的天然灰分和水分都很低，降低煤塵爆炸性的作用不顯著，只有人為地摻人灰分(撤巖粉)或水分(灑水)才能防止煤塵的爆炸。 61 3煤塵粒度 粒度對

37、爆炸性的影響極大。粒徑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，75m以下的煤塵特別是3075m的煤塵爆炸性最強，因為單位質(zhì)量煤塵的粒度越小，總表面積及表面能越大，粒徑小于10m后，煤塵爆炸性增強的趨勢變得平緩。煤塵粒度對爆炸壓力也有明顯的影響。煤炭科學研究院重慶分院的試驗結(jié)果表明，在同一煤種不同粒度條件下，爆炸壓力隨粒度的減小而增高，爆炸范圍也隨之擴大，即爆炸性增強。粒度不同的煤塵引燃溫度也不相同。煤塵粒度越小，所需引燃溫度越低，且火焰?zhèn)鞑ニ俣纫苍娇臁?24. 空氣中的瓦斯?jié)舛?瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?時，煤塵的爆炸下限可用下式計算： 式中

38、： 空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，gm3； 煤塵的爆炸下限，gm3； 系數(shù)，見表51。63表5-1 瓦斯?jié)舛葘γ簤m爆炸下限的影響系數(shù) 隨著瓦斯?jié)舛鹊脑龈撸簤m爆炸濃度下限急劇下降，這一點在有瓦斯煤塵爆炸危險的礦井應引起高度重視。一方面，煤塵爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另一方面，有煤塵參與時，小規(guī)模的瓦斯爆炸可能演變?yōu)榇笠?guī)模的煤塵瓦斯爆炸事故，造成嚴重的后果。 瓦斯與煤塵共存，改變了煤塵著火的環(huán)境氣體組分條件，加入的瓦斯參與氧化反應，放出熱量，使煤塵顆粒更易著火，反應更迅速，增加了煤塵著火爆炸的靈敏度和猛烈度，且使無爆炸性的煤塵參與爆炸?？諝庵械耐咚?jié)舛?0.500.751.01.502.03.

39、04.0k10.750.600.500.350.250.10.0564 5空氣中氧的含量 空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時，點燃煤塵云困難，當氧含量低于17時，煤塵就不再爆炸。煤塵的爆炸壓力也隨空氣中含氧的多少而不同。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力低。 6引爆熱源 點燃煤塵云造成煤塵爆炸，就必須有一個達到或超過最低點燃溫度和能量的引爆熱源。引爆熱源的溫度越高，能量越大，越容易點燃煤塵云。而且煤塵初爆的強度也越大；反之溫度越低，能量越小，越難以點燃煤塵云，且即使引起爆炸，初始爆炸的強度也越小。65 規(guī)程規(guī)定：新礦井的地質(zhì)精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定材料

40、。生產(chǎn)礦井每延深一個新水平，由礦務局組織一次煤塵爆炸性試驗工作。 煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種：一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行，這種方法比較準確可靠，但工作繁重復雜，所以一般作為標準鑒定用，另一種是在實驗室內(nèi)使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行，方法簡便，目前多采用這種方法。煤塵爆炸性鑒定66 大管狀煤塵爆炸性鑒定儀如圖52所示，它的主要部件有： 內(nèi)徑為7580mm的燃燒管1，長為1400mm的硬質(zhì)玻璃管，一端經(jīng)彎管與排塵箱8連接，在另一端距入口400mm處徑向?qū)﹂_的兩個小孔裝入有鉑絲加熱器2，加熱器是長為110mm的中空細瓷管(內(nèi)徑1.5mm，外徑3.6mm)，鉑絲11纏在直徑03mm的管外；兩

41、端由燃燒管的小孔引出，接在變壓器T上，鉑銠熱電偶10，它的兩端接上銅導線構(gòu)成冷接點置于冷瓶3中，然后連到高溫計4以測量火源溫度；銅制試料管5，長100mm，內(nèi)徑95mm，通過導管6與電磁氣筒7連接，排塵管內(nèi)裝有濾塵板，并和小風機9連接。675268 試驗的程序是：將粉碎后全部通過75m篩孔的煤樣在105溫度時烘干2h，稱量1g塵樣放在試料管中；接通加熱器電源，調(diào)節(jié)可變電阻R將加熱器的溫度升至11005，按壓電磁氣筒開關K2，煤塵試樣呈霧狀噴入燃燒管，同時觀察大管內(nèi)煤塵燃燒狀態(tài)，最后開動小風機排除煙塵。 煤塵通過燃燒管內(nèi)的加熱器時，可能出現(xiàn)下列現(xiàn)象： 只出現(xiàn)稀少的火星或根本沒有火星； 火焰向加熱

42、器兩側(cè)以連續(xù)或不連續(xù)的形式在塵霧中緩慢地蔓延； 火焰極快地蔓延，甚至沖出燃燒管外，有時還會聽到爆炸聲。69 同一試樣應重復進行5次試驗，其中只要有一次出現(xiàn)燃燒火焰，就定為爆炸危險煤塵。在5次試驗中都沒有出現(xiàn)火焰或只出現(xiàn)稀少火星，必須重做5次試驗，如果仍然如此，定為無爆炸危險煤塵，在重做的試驗中，只要有一次出現(xiàn)燃燒火焰，仍應定為爆炸危險煤塵。 對有爆炸危險的煤塵，還可進行預防煤塵爆炸所需巖粉量的測定。具體做法是將巖粉按比例和煤塵均勻混合，用上述方法測定它的爆炸性，直到混合粉塵由出現(xiàn)火焰剛轉(zhuǎn)入不再出現(xiàn)火焰，此時的巖粉比例，即為最低巖粉用量的百分比。 礦井中只要有一個煤層的煤塵有爆炸危險，該礦井就應

43、定為有煤塵爆炸危險的礦井。根據(jù)煤塵爆炸性試驗，我國有80左右的煤礦屬于開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井。70 預防煤塵爆炸的技術措施主要包括三個方面減、降塵措施，防止煤塵引燃措施隔絕煤塵爆炸措施。1. 減、降塵措施減、降塵措施是指在煤礦井下生產(chǎn)過程中，通過減少煤塵產(chǎn)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。為達到這一目的，煤礦上采取了以煤層注水為主的多種防塵手段 。預防煤塵爆炸的技術措施71 2 、防止煤塵引燃的措施 防止煤塵引燃的原則，是對一切非生產(chǎn)必需的熱源，要堅決禁絕。生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源，必須嚴加管理和控制，防止它的發(fā)生或限定其引燃煤塵的能力。主要包括以下措施： （1

44、）采用防爆的電氣設備； （2）采用供電閉鎖裝置和超前切斷電源的控制設備； （3）在有煤塵爆炸危險的煤層中，采掘工作面只準使用煤礦安全炸藥和瞬發(fā)雷管。 （4）為防止機械摩擦火花，采取的措施有：禁止使用磨鈍的截齒；截槽內(nèi)噴霧灑水；禁止使用鉛或鉛合金制作的部件和儀器設備；在金屬表面涂以各種涂料等。 同時特別要注意的是，瓦斯爆炸往往會引起煤塵爆炸。此外，煤塵在特別干燥的條件下可產(chǎn)生靜電，放電時產(chǎn)生的火花也能自身引爆。 723、隔絕煤塵爆炸的措施 防止煤塵爆炸危害，除采取防塵措施外，還應采取降低爆炸威力、隔絕爆炸范圍的措施。主要包括以下五種措施： （1）清除落塵 定期清除落塵，防止沉積煤塵參與爆炸可有效

45、地降低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤塵補充而逐漸熄滅； （2）撒布巖粉 撤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； （3）設置水棚 水棚包括水槽棚和水袋棚兩種 ；73 （4）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(shù)量的惰性巖粉，當發(fā)生煤塵爆炸事故時，火焰前的沖擊波將臺板震倒，巖粉即彌漫于巷道中，火焰到達時，巖粉從燃燒的煤塵中吸收熱量，使火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆傧陆?，直至熄滅?（5）設置自動隔爆棚 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(zhuǎn)換成電訊號，指令機構(gòu)的演算器根據(jù)這

46、些訊號準確計算出火焰?zhèn)鞑ニ俣群筮x擇恰當時機發(fā)出動作訊號，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。74 1）煤層注水實質(zhì) 煤層注水是回采工作面最重要的防塵措施之一，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(nèi)部；增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產(chǎn)塵量。煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面： 煤體內(nèi)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(jié)，使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除這一塵源。 煤層注水75 水進入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚

47、，預防了浮塵的產(chǎn)生。 水進人煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質(zhì)，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃危蚨鴾p少了煤塵的產(chǎn)生量。煤層注水實質(zhì)76 煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度 對于不同成因及煤巖層種類的煤層來說，其裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大，媒體的裂隙越發(fā)育則越容易注水，可采用低壓注水，否則需要采用高壓注水才能取得預期效果，但是當出現(xiàn)一些較大的裂隙（如斷層、破裂面等)，注水容易散失于遠處或煤體之外，對預濕煤體不利。 媒體的孔隙發(fā)育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比。根據(jù)實測資料，當煤層的孔隙率小于4時，煤層的透水性較差，注水無效果；孔

48、隙率為15時，煤層的透水性最高，注水效果最佳；而當孔隙率達40%時，煤層成為多孔均質(zhì)體，天然水分豐富則無需注水，此多屬于褐煤。 2）影響煤層注水的因素77 上覆巖層壓力及支承壓力 地壓的集中程度與煤層的埋藏深度有關，煤層埋藏越深則地層壓力越大，而裂隙和孔隙變得更小，導至透水性能降低，因而隨著礦井開采深度的增加，要取得良好的煤體濕潤效果，需要提高注水壓力。在長壁工作面的超前集中應力帶以及其他大面積采空區(qū)附近的集中應力帶，因承受壓力增高，其煤體的孔隙率與受采動影響的媒體相比，要小6070，減弱了煤的透水性。 液體性質(zhì)的影響 煤是極性小的物質(zhì)，水是極性大的物質(zhì)，兩者之間極性差越小，越易濕潤。為了降低

49、水的表面張力，減小水的極性，提高對煤的濕潤效果，可以在水中添加表面活性劑。陽泉一礦在注水時加入0.5%的洗衣粉，注水速度比原來提高24。78 煤層內(nèi)的瓦斯壓力 煤層內(nèi)的瓦斯壓力是注水的附加阻力。水壓克服瓦斯壓力后才是注水的有效壓力，所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時，往往要提高注水壓力，以保證濕潤效果。 注水參數(shù)的影響 煤層注水參數(shù)是指注水壓力、注水速度、注水量和注水時間。注水量或煤的水分增量是煤層注水效果的標志，也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素。通常，注水量和煤的水分增量變化在50到80之間，注水量和煤的水分增量都和煤層的滲透性、注水壓力和注水時間有關。793）煤層注水方式 短孔注水 短孔注

50、水是在回采工作面的垂直或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長度一般為23.5m。 深孔注水 深孔注水是在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長一般為525m。 80 長孔注水 長孔注水是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30100M；當工作面長度超過120m而單向孔達不到設計深度或煤層傾角有變化時，可采用上向、下向鉆孔聯(lián)合布置鉆孔注水。81 巷道鉆孔注水 即由上鄰近煤層的巷道向下煤層打鉆注水或由底板巷道向煤層打鉆注水。在一個鉆場可打多個垂直于煤層或扇形布置方式的鉆孔。巷道鉆孔注水采用小流、長時間的注水方法，濕潤效果良好；但打巖石鉆孔不經(jīng)濟，而且受條件限制，所

51、以極少采用。 82 1穩(wěn)流閥 2-壓力表 3濾前防塵用水 4濾流器殼體 5濾網(wǎng)筒 6-堵 頭 7濾清水 8擋水罩 9噴嘴 10O型密封圈 11-外 套 12芯 子 13-膨脹膠管 14進水管 15 水 箱 16-水箱蓋 17電機 18注水泵 -管道濾流器 - 水力膨脹式封孔器 -煤塵注水設備 83844）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) 利用管網(wǎng)將地面或上水平的水通過自然靜壓差導入鉆孔的注水叫靜壓注水。靜壓注水采用橡膠管將每個鉆孔中的注水管與供水干管聯(lián)接起來，期間安裝有水表和截止閥，干管上安裝壓力表，然后通過供水管路與地表或上水平水源相連。 利用水泵或風包加壓將水壓入鉆孔的注水

52、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。85六、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(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。 根據(jù)我國礦山幾十年來積累的豐富的防塵經(jīng)驗，大體上將綜合防塵技術措施分為通風除塵、濕式作業(yè)、密閉抽塵、凈化風流、個體防護及一些特殊的除、降塵措施。 對任何礦物的開采，在設計和規(guī)劃階段的決策都能夠影響礦塵問題的嚴重程度。開采方式、生產(chǎn)速度和裝備的選擇，都能夠影響礦塵的產(chǎn)生和擴散量。礦井的規(guī)劃、通風巷道的尺寸和數(shù)量以及通風系統(tǒng)的效率，能夠決定對礦井中空氣污染物（包括粉塵）的稀釋速度。 86 對于

53、現(xiàn)有的礦井，要控制呼吸性粉塵的產(chǎn)生、聚集和危害性，可以分為四個方面： 抑制預防粉塵進入空氣中 過濾和凈化對空氣除塵 氣流稀釋 隔離將人員與高濃度粉塵分離 一般來講，對礦山進行良好的管理和維護，能夠在很大程度上改善對粉塵的控制問題。這些措施包括：制定裝備的維修計劃，定量設計通風系統(tǒng)，清掃溢出的巖層碎片和當?shù)囟逊e的粉塵，以及對工人作業(yè)進行充分的監(jiān)督管理等 。87 通風除塵是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，因此搞好礦井通風工作能有效地稀釋和及時地排出礦塵。決定通風除塵效果的主要因素是風速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤程度等。風速過低，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不易排

54、出；風速過高，能將落塵揚起，增大礦內(nèi)空氣中的粉塵濃度。因此，通風除塵效果是隨風速的增加而逐漸增加的，達到最佳效果后，如果再增大風速，效果又開始下降，如圖6-1所示。通風除塵88圖6-1礦塵濃度與風速的關系 1刨煤機工作時； 2聯(lián)合采煤機工作時；89 排除井巷中的浮塵要有一定的風速。我們把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。同時，我們把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0.40.7ms，機械化采煤工作面為1.52.5ms。 規(guī)程規(guī)定的采掘工作面最高容許風速為4ms，不僅考慮了工作面供風量的要求，同時也充

55、分考慮到煤、巖塵的二次飛揚問題。 90 濕式作業(yè)是利用水或其他液體，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，具有所需設備簡單、使用方便、費用較低和除塵效果較好等優(yōu)點。缺點是增加了工作場所的濕度，惡化了工作環(huán)境，能影響煤礦產(chǎn)品的質(zhì)量，除缺水和嚴寒地區(qū)外，一般煤礦應用較為廣泛，我國煤礦較成熟的經(jīng)驗是采取以濕式鑿巖為主，配合噴霧灑水、水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術措施。濕式作業(yè)91 該方法的實質(zhì)是指在鑿巖和打鉆過程中，將壓力水通過鑿巖機、鉆桿送人并充滿孔底，以濕潤、沖洗和排出產(chǎn)生的礦塵。 在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，井巷掘進產(chǎn)生的粉塵不僅量大，而且分散度高，據(jù)統(tǒng)計，煤礦塵

56、肺患者中95以上發(fā)生于巖巷掘進工作面，煤巷和半煤巖巷的煤塵瓦斯燃燒、爆炸事故發(fā)生率也占較大的比重。而掘進過程中的礦塵又主要來源于鑿巖和鉆眼作業(yè)。據(jù)實測：干式鉆眼產(chǎn)塵量約占掘進總產(chǎn)塵量的8085，而濕式鑿巖的除塵率可達90左右，并能提高鑿巖速度1525。因此，濕式鑿巖、鉆眼能有效降低掘進工作面的產(chǎn)塵量。1、濕式鑿巖、鉆眼92 灑水降塵是用水濕潤沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。當?shù)V塵被水濕潤后，塵粒間會互相附著凝集成較大的顆粒，附著性增強，礦塵就不易飛起。在炮采炮掘工作面放炮前后灑水，不僅有降塵作用，而且還能消除炮煙、縮短通風時間。煤礦井下灑水，可采用人工灑水或噴霧器灑水。對于生產(chǎn)強度

57、高、產(chǎn)塵量大的設備和地點，還可設自動灑水裝置。2、灑水及噴霧灑水93 噴霧灑水是將壓力水通過噴霧器(又稱噴嘴)，在旋轉(zhuǎn)或(及)沖擊的作用下，使水流霧化成細微的水滴噴射于空氣中。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，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；炮掘工作面采用低壓灑水，降塵率為51，高壓噴霧達72，且對微細粉塵的抑制效果明顯。949596 水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼內(nèi)

58、。爆破時水袋破裂，水在高溫高壓下汽化，與塵粒凝結(jié)，達到降塵的目的。采用水炮泥比單純用土炮泥時的礦塵濃度低2050，尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少。除此之外，水炮泥還能降低爆破產(chǎn)生的有害氣體，縮短通風時間，并能防止爆破引燃瓦斯。 水炮泥的塑料袋應難燃，無毒，有一定的強度。水袋封口是關鍵，目前使用的自動封口水袋。裝滿水后，能將袋口自行封閉。 水封爆破是將炮眼的爆藥先用一小段炮泥填好，然后再給炮眼口填一小段炮泥填好，兩段炮泥之間的空間，插人細注水管注水，注滿后抽出注水管，并將炮泥上的小孔堵塞。 3、水炮泥和水封爆破97 凈化風流是使井巷中含塵的空氣通過一定的設施或設備，將礦塵捕獲的技術措施。目前使

59、用較多的是水幕和濕式除塵裝置。 1、水幕凈化風流 水幕是在敷設于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數(shù)個噴霧器噴霧形成的，噴霧器的布置應以水幕布滿巷道斷面盡可能靠近塵源為原則。凈化水幕應安設在支護完好、壁面平整、無斷裂破碎的巷道段內(nèi)。一般安設在位置在： 礦井總?cè)腼L流凈化水幕 距井口20100m巷道內(nèi)； 采區(qū)入風流凈化水幕 風流分叉口支流內(nèi)側(cè)2050m巷道內(nèi)；凈化風流98 采煤回風流凈化水幕 距工作面回風口1020m回風巷內(nèi)； 掘進回風流凈化水幕 距工作面3050m巷道內(nèi)； 巷道中產(chǎn)塵源凈化水幕 塵源下風測510m巷道內(nèi)。 水幕的控制方式可根據(jù)巷道條件，選用光電式、觸控式或各種機械傳動的控制方式。選

60、用的原則是即經(jīng)濟合理又安全可靠。 水幕是凈化風流和降低污風流礦塵濃度的有效方法。徐州懂莊礦在距掘井工作面20、40和60米處各設置了一道水幕，工作面含塵風流經(jīng)第一道水幕后降塵率為5960.5%,經(jīng)第二道水幕后降塵率為78.280，經(jīng)第三道水幕后，礦塵濃度只有0.78mg/m3,降塵率達到98.6%。 992、濕式除塵裝置 所謂除塵裝置(或除塵器)是指把氣流或空氣中含有的固體粒子分離并捕集起來的裝置，又稱集塵器或捕塵器。根據(jù)是否利用水或其他液體，除塵裝置可分為干式和濕式兩大類。煤礦一般采用濕式除塵裝置。 目前我國常用的除塵器有SCF系列除塵風機、KGC系列掘進機除塵器、TC系列掘進機除塵器、MA