第七章 礦塵防治技術(shù)

云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講：曾正良第七章煤礦礦塵防治技術(shù)1/15/20232主要內(nèi)容：礦塵及其性質(zhì)塵肺病煤塵爆炸及預(yù)防綜合防塵第一節(jié)礦塵及其性質(zhì)

一、礦塵的產(chǎn)生及分類(lèi)

礦塵（又稱(chēng)粉塵）是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種煤、巖和其他有毒有害微粒的總稱(chēng)。采（40%）、掘（30%）、錨噴（10%）。在礦山生產(chǎn)過(guò)程中，如鉆眼作業(yè)、炸藥爆破、掘進(jìn)機(jī)及采煤機(jī)作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載及運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的礦塵。在同一礦井里，產(chǎn)塵的多少也因地因時(shí)發(fā)生著變化。一般來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)有防塵技術(shù)措施的條件下，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例大致為：采煤工作面產(chǎn)塵量占45％～80％；掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量占20％～38％，錨噴作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)塵量占10％～15％；運(yùn)輸通風(fēng)巷道產(chǎn)塵量占5％～10％，其他作業(yè)點(diǎn)占2％～5％。各作業(yè)點(diǎn)隨機(jī)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。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/20233幾種常用的分類(lèi)方法：1、按礦塵粒徑劃分

(1)粗塵-->40μm,空氣中易沉降；

(2)細(xì)塵—10~40μm，肉眼可見(jiàn)，在靜止空氣加速沉降；

(3)微塵—0.25~10μm，光學(xué)顯微鏡可見(jiàn)，靜止空氣等速沉降；

(4)超微塵--<0.25μm，電子顯微鏡觀察，擴(kuò)散動(dòng)力。2、按礦塵的存在狀態(tài)劃分

(1)浮游礦塵（浮塵、飄塵）：懸浮于礦內(nèi)空氣中。

(2)沉積礦塵（落塵）：從礦內(nèi)空氣沉降下來(lái)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：5μm以下，（不可見(jiàn)）。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/20234

浮塵和落塵在不同環(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(lái)變成落塵，而落塵當(dāng)落塵受到機(jī)械振動(dòng)、爆風(fēng)沖擊以及巷道中風(fēng)速的變化等外界條件干擾時(shí)，它可再次飛揚(yáng)，又成為浮塵。其風(fēng)速的變化與礦塵粒度的關(guān)系如表。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／μm75～10535～7510～35吹揚(yáng)風(fēng)速／m·s-16.35.293.48產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素1/15/20235二、礦塵的危害

礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)污染工作場(chǎng)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(jī)械磨損，縮短精密儀器使用壽命。

(4)降低工作場(chǎng)所能見(jiàn)度，增加工傷事故的發(fā)生。此外，煤礦向大氣排放的粉塵對(duì)礦區(qū)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生很大影響，對(duì)生活環(huán)境、植物生長(zhǎng)環(huán)境可能造成嚴(yán)重破壞。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/20236三、含塵量的計(jì)量指標(biāo)1、礦塵濃度（單位體積礦內(nèi)空氣中所含浮塵的數(shù)量）

其表示方法有兩種：

(1)質(zhì)量法：每立方米空氣所含浮塵的毫克數(shù)，mg/m3(2)計(jì)數(shù)法：每立方米空氣所含浮塵的個(gè)數(shù)，個(gè)/m3產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)序號(hào)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123456<55～<1010～<2525～<50≥50<10的水泥礦塵20.010.06.04.02.066.03.52.51.51.0

中國(guó)煤礦礦塵濃度標(biāo)準(zhǔn)1/15/20237產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素2、產(chǎn)塵強(qiáng)度

指生產(chǎn)過(guò)程中，采落煤中所含的粉塵量，常用的單位為g/t。3、相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度

指每采掘1噸或1立方米礦巖所產(chǎn)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(shí)間在巷道表面單位面積上所沉積的礦塵量，單位為g/m2·d。這一指標(biāo)用來(lái)表示巷道中沉積礦塵的強(qiáng)度，是確定巖粉撒布周期的重要依據(jù)。5、礦塵的分散度礦塵的分散度是指礦塵的整體組成中各種粒度的塵粒所占的百分比。分散度有兩種表示方法：1）重量百分比；2）數(shù)量百分比。1/15/20238四、礦塵性質(zhì)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(jiàn)的頁(yè)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(guò)5%。2、礦塵的粒度與比表面積

礦塵粒度：礦塵粒度平均直徑，μm

礦塵的比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量礦塵的總表面積；m2/kg,cm2/g

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(gè)指標(biāo)都可以用來(lái)衡量礦塵顆粒的大小。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/202393、礦塵的分散度：礦塵整體組成中各種粒級(jí)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(jí)重量所占總重量的百分比；

(2)數(shù)量百分比：各粒級(jí)顆粒數(shù)所占總顆粒百分比；粒級(jí)的劃分是根據(jù)粒度大小和測(cè)試目的確定的，我國(guó)工礦企業(yè)將礦塵粒級(jí)劃分為4級(jí)：小于2μm、2～5μm、5～10μm和大于10μm。

礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構(gòu)成的一個(gè)重要指標(biāo)。礦塵總量中微細(xì)顆粒多，所占比例大時(shí)，稱(chēng)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(chēng)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。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/2023104、礦塵的濕潤(rùn)性

礦塵的濕潤(rùn)性是指礦塵與液體親和的能力（礦塵與空氣中的水分結(jié)合的現(xiàn)象）。

親水性礦塵：容易被水濕潤(rùn)。

疏水性礦塵：不容易被水濕潤(rùn)。

5、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(fù)電荷。（在粉碎過(guò)程和在空氣流動(dòng)中摩擦而帶有電荷，亦可直接吸附空氣中的離子而產(chǎn)生電荷）。

6、礦塵的光學(xué)特性礦塵的光學(xué)特性包括礦塵對(duì)光的反射、吸收和透光強(qiáng)度等性能。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/202311礦塵的荷電性對(duì)礦塵在空氣中的穩(wěn)定程度有影響。下表是一次實(shí)測(cè)所得數(shù)據(jù)。作業(yè)方式帶正電荷粒子（％）帶負(fù)電荷粒子（％）不帶電粒子（％）干式鑿巖49.844.06.2濕式鑿巖46.743.010.3爆破34.550.614.9井下礦塵的電荷產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素1/15/2023127、礦塵的懸浮性分散度高的塵?？梢暂^長(zhǎng)時(shí)間在空氣中懸浮，不易降落，這是微細(xì)礦塵的一種物理特性，叫懸浮性。據(jù)實(shí)驗(yàn)，不同粒度的煤塵在靜止的空氣中從1m高處自由降落到底板所需的時(shí)間如表。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)不同粒度的煤塵從lm高處自由降落到底板所需時(shí)間煤塵粒度／μm1001010.50.2降落時(shí)間2.6s4.4min7h22h92h1/15/202313五、影響礦塵產(chǎn)生量的因素影響礦塵產(chǎn)生量的因素主要包括以下兩個(gè)方面：

1．自然因素

（1）地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造破壞嚴(yán)重的地區(qū)，斷層、褶曲比較發(fā)育，煤巖較為破碎，礦塵的產(chǎn)生量大。

（2）煤層賦存條件同樣技術(shù)條件下，開(kāi)采厚煤層比開(kāi)采薄煤層的產(chǎn)塵量大；開(kāi)采急傾斜煤層比開(kāi)采緩傾斜煤層的產(chǎn)塵量多。

（3）煤巖的物理性質(zhì)節(jié)理發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松、水分低、脆性大的煤巖，開(kāi)采時(shí)產(chǎn)塵量較大；反之則小。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/202314

2．生產(chǎn)技術(shù)因素

（1）采煤方法不同的采煤方法，產(chǎn)生量也不一樣。如：急傾斜煤層采用倒臺(tái)階采煤法比水平分層采煤法產(chǎn)塵量要大的多；全部冒落法管理頂板比充填法管理頂板產(chǎn)塵量要大。

（2）機(jī)械化程度機(jī)械化程度越高，煤巖破碎程度越嚴(yán)重，產(chǎn)塵量就越大

（3）開(kāi)采強(qiáng)度隨著開(kāi)采強(qiáng)度的加大，采掘推進(jìn)速度加快，產(chǎn)量增加，產(chǎn)塵量將顯著加大；

（4）開(kāi)采深度隨著開(kāi)采深度的增加，地溫增高，煤（巖）體內(nèi)原始水分降低，煤（巖）干燥，開(kāi)采時(shí)產(chǎn)塵量就大。

（5）通風(fēng)狀況風(fēng)速太小，不能將浮塵帶出礦井。風(fēng)速過(guò)大，又將積塵揚(yáng)起。單從降塵角度考慮，工作面風(fēng)速以1.2～1.6m/s較好，產(chǎn)塵最少。產(chǎn)生分類(lèi)礦塵危害計(jì)量指標(biāo)礦塵性質(zhì)影響因素礦塵性質(zhì)1/15/202315第二節(jié)礦山塵肺病一、塵肺病及其發(fā)病機(jī)理

新的塵肺病診斷標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的塵肺病的定義是：“塵肺病是由于在職業(yè)活動(dòng)中長(zhǎng)期吸入生產(chǎn)性粉塵并在肺內(nèi)滯留而引起的以肺組織彌漫性纖維化為主的全身性疾病?！彼且环N嚴(yán)重的礦工職業(yè)病，一旦患病，目前還很難治愈，且因發(fā)病緩慢病程較長(zhǎng)，不同于煤塵、瓦斯爆炸事故一次傷害嚴(yán)重，常不易被人們所重視。實(shí)際上塵肺病引起的致殘和死亡人數(shù)，在國(guó)內(nèi)外都十分驚人。塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/202316從衛(wèi)生部召開(kāi)的第十屆職業(yè)性呼吸系統(tǒng)疾病國(guó)際會(huì)議上（2005.4）獲悉：我國(guó)的職業(yè)病危害形勢(shì)十分嚴(yán)峻，職業(yè)病防治工作與我國(guó)快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)極不適應(yīng)。我國(guó)有毒有害企業(yè)超過(guò)1600萬(wàn)家，受到職業(yè)危害的人數(shù)超過(guò)2億。2003年全國(guó)報(bào)告各類(lèi)職業(yè)病發(fā)病數(shù)為10467例，其中塵肺病發(fā)病數(shù)占了80%。上世紀(jì)50年代以來(lái)我國(guó)報(bào)告累計(jì)塵肺病例58萬(wàn)多人，已死亡14萬(wàn)多人，現(xiàn)患者44萬(wàn)多人。由于目前廠礦企業(yè)勞動(dòng)者的體檢率低，報(bào)告不全，專(zhuān)家估計(jì)實(shí)際發(fā)病要比報(bào)告的例數(shù)多10倍，塵肺實(shí)際發(fā)生的病例數(shù)不少于100萬(wàn)例。

塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/202317有關(guān)塵肺的危害在國(guó)內(nèi)外的很早的史料都有記載，如北宋（960-1127）孫平仲在所著《談苑》中指出，“后苑銀作鍍金，為水銀所熏，頭首俱顫；賣(mài)餅家窺爐，目皆早昏；賈谷山采石人，石末傷肺，肺焦多死”；歐洲文藝復(fù)興后期工業(yè)迅速發(fā)展后西方礦冶書(shū)籍中也有礦工“癆病”之詞；17世紀(jì)早期解剖學(xué)著作中有“切石之死于哮喘，解刀入肺似入沙石”之說(shuō)。塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/2023181、塵肺病的分類(lèi)煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同，可分為三類(lèi)：

(1)硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游離ＳｉＯ2含量較高的巖塵而引的塵肺病稱(chēng)為硅肺病。患者多為長(zhǎng)期從事巖巷掘進(jìn)的礦工。

(2)煤硅肺病(煤矽肺)，由于同時(shí)吸入煤塵和含游離ＳｉＯ2的巖塵所引起的塵肺病稱(chēng)為煤硅病肺?；颊叨酁閹r巷掘進(jìn)和采煤的混合工種礦工。

(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(zhǎng)期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/2023191/15/2023202、塵肺病的發(fā)病機(jī)理進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經(jīng)歷以下四個(gè)過(guò)程：

(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10μm的塵粒首先沉降在其內(nèi)。經(jīng)過(guò)鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)后形成痰排出體外。

(2)在上呼吸道的較大支氣管內(nèi)，通過(guò)慣性碰撞及少量的重力沉降作用，使5～10μm的塵粒沉積下來(lái)，經(jīng)氣管、支氣管上皮的纖毛運(yùn)動(dòng)，咳嗽隨痰排出體外。

(3)在下呼吸道的細(xì)小支氣管內(nèi)，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分2～5μm的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來(lái)，通過(guò)纖毛運(yùn)動(dòng)逐級(jí)排出體外。

(4)粒度為2μm左右的粉塵進(jìn)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(jìn)入肺內(nèi)，殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的1%～2％以下。塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/202321二、塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素1、塵肺病的發(fā)病癥狀塵肺病分為三期：

第一期：重體力勞動(dòng)時(shí)呼吸困難、胸痛、輕度干咳。

第二期：中等體力勞動(dòng)或正常工作時(shí)，感覺(jué)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(shí)，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚至咯血和行動(dòng)困難。塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/2023222、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(duì)于煤塵，引起煤肺病的主要是它的有機(jī)質(zhì)(即揮發(fā)分)含量。(2)礦塵粒度及分散度

5μm以上的礦塵對(duì)塵肺病的發(fā)生影響不大；5μm以下的礦塵可以進(jìn)入下呼吸道并沉積在肺泡中，最危險(xiǎn)的粒度是2μm左右的礦塵。(3)礦塵濃度塵肺病的發(fā)生和進(jìn)入肺部的礦塵量有直接的關(guān)系，也就是說(shuō)，塵肺的發(fā)病工令和作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度成正比。(4)個(gè)體方面的因素塵肺分類(lèi)發(fā)病機(jī)理發(fā)病癥狀影響因素塵肺病1/15/202323

《規(guī)程》第七百三十九條作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵（總粉塵、呼吸性粉塵）濃度應(yīng)符合表26要求。塵肺病1/15/202324第三節(jié)煤塵爆炸及預(yù)防煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中，采掘裝運(yùn)作業(yè)均可產(chǎn)生大量煤塵。其中，采掘作業(yè)產(chǎn)生的煤塵量占80%，裝運(yùn)產(chǎn)生的煤塵量占20%。具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦都有發(fā)生特別重大煤塵爆炸事故的可能。其災(zāi)害程度可造成礦毀人亡，國(guó)內(nèi)外煤礦曾多次發(fā)生煤塵爆炸事故。煤塵爆炸1/15/2023251906年，法國(guó)吉利耶爾煤礦發(fā)生煤塵爆炸死亡1099人，煤礦經(jīng)兩年重建才恢復(fù)生產(chǎn)。這是一個(gè)無(wú)瓦斯煤礦，也是世界上第一次發(fā)生煤塵爆炸。從此，世界上各主要產(chǎn)煤國(guó)家對(duì)煤塵爆炸開(kāi)始進(jìn)行廣泛研究，重視預(yù)防煤塵爆炸事故工作。

1907年，美國(guó)孟諾加煤礦發(fā)生煤塵爆炸，死亡362人，占入井人數(shù)的97%。

1910年，英國(guó)黑里頓煤礦發(fā)生煤塵爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。

1913～1933年，法國(guó)和英國(guó)還多次發(fā)生煤塵、瓦斯煤塵爆炸事故，每次事故都造成一、二百人死亡。

煤塵爆炸1/15/2023261942年，日本侵占東北時(shí)期，采取不顧工人死活的掠奪式生產(chǎn)方式，致使本溪煤礦發(fā)生了世界史上最大的一次瓦斯煤塵爆炸事故，死亡1549人，傷殘246人，死亡者中多為CO中毒。事故前巷道內(nèi)沉積了大量煤塵，電火花點(diǎn)燃局部聚存瓦斯而引起煤塵爆炸。為掩人耳目，日本侵略者將礦井封閉。1962年，山西大同老白洞煤礦在高產(chǎn)日發(fā)生了電火花引燃局部瓦斯導(dǎo)致煤塵爆炸，死亡629人。1963年，日本三池煤礦發(fā)生煤塵爆炸，死亡458人，傷832人，死亡者多為CO中毒。這次事故是發(fā)生在該煤礦的主提煤斜井，是電絞車(chē)提升裝滿煤的串車(chē)，由于礦車(chē)脫鉤順斜井翻滾滑下，將沉積的大量煤塵和礦車(chē)內(nèi)的煤沖擊飛揚(yáng)形成煤塵云，加之礦車(chē)與軌道摩擦產(chǎn)生火花，引起煤塵大爆炸。此事故后經(jīng)還原實(shí)驗(yàn)證實(shí)。2005年，黑龍江七臺(tái)河?xùn)|風(fēng)煤礦主要提煤皮帶斜井發(fā)生煤塵爆炸，死亡171人。煤塵爆炸1/15/2023272005年11月27日，黑龍江七臺(tái)河礦難事故(煤塵爆炸)，確認(rèn)在事故中遇難人數(shù)為171人，其中包括169名井下遇難礦工和井上2名地面遇難人員.煤塵爆炸1/15/202328機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施一．煤塵爆炸的機(jī)理與特征煤塵爆炸

1、煤塵爆炸的機(jī)理煤塵的燃燒和爆炸實(shí)際上是煤塵及其釋放的可燃性氣體的燃燒和爆炸，它的氧化反應(yīng)主要是在氣相內(nèi)進(jìn)行的。因此煤塵爆炸與瓦斯爆炸具有相似之處。但因在固體煤粒表面也有氧化燃燒作用發(fā)生，所以煤塵爆炸又有其獨(dú)特之處。煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過(guò)程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。291/15/2023煤塵爆炸的機(jī)理為：

(1)煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強(qiáng)，一旦遇見(jiàn)火源，氧化過(guò)程迅速展開(kāi)；

(2)當(dāng)溫度達(dá)到300～400℃時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，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?xì)浠衔铮?/p>

(3)形成的可燃?xì)怏w與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周?chē)纬蓺怏w外殼，即活化中心，當(dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過(guò)程開(kāi)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?chē)膲m粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒過(guò)程急劇地循環(huán)進(jìn)行，當(dāng)燃燒不斷加劇使火焰速度達(dá)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?。機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施1/15/202330煤塵爆炸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(yīng)期(煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間)(4)揮發(fā)分減少或形成“粘焦”

(5)產(chǎn)生大量的CO機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施1/15/202331煤塵爆炸二、煤塵爆炸的條件

1、煤塵具有爆炸性：煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸危險(xiǎn)性必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。

2、懸浮煤塵的濃度：下限濃度30一50g/m3，上限濃度1000一2000g/m3。

在井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，一般情況下，很難形成大于下限的懸浮煤塵濃度，但當(dāng)巷道周?chē)某练e煤塵受到?jīng)_擊波的震動(dòng)，氣流的吹揚(yáng)或其他原因再次揚(yáng)起后，就足以達(dá)到爆炸濃度。因此，沉積煤塵是最大約隱患。

3、引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩矗何覈?guó)煤塵爆炸的引燃溫浮塵濃度g/m323~510能見(jiàn)情況正常風(fēng)流可見(jiàn)，呼吸有嗆人感呼吸困難礦燈照明1米外難辨手指機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施1/15/202332煤塵爆炸度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5～40mj。

4、空氣中的瓦斯?jié)舛韧咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算：

δm＝ｋδ

式中：δm----空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限，g/m3；

δ----煤塵的爆炸下限，g/m3；ｋ----系數(shù)。機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施1/15/202333煤塵爆炸

5、空氣中氧的含量空氣中氧的含量高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時(shí)，點(diǎn)燃煤塵云困難，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力低。

6、引爆熱源點(diǎn)燃煤塵云造成煤塵爆炸，就必須有一個(gè)達(dá)到或超過(guò)最低點(diǎn)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(diǎn)燃煤塵云。而且煤塵初爆的強(qiáng)度也越大；反之溫度越低，能量越小，越難以點(diǎn)燃煤塵云，且即使引起爆炸，初始爆炸的強(qiáng)度也越小。機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施1/15/202334煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施三、煤塵爆炸性鑒定《規(guī)程》規(guī)定：新礦井的地質(zhì)精查報(bào)告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定材料。生產(chǎn)礦井每延深一個(gè)新水平，由礦務(wù)局組織一次煤塵爆炸性試驗(yàn)工作。1）鑒定第一種方法是在大型煤塵爆炸試驗(yàn)巷道內(nèi)，點(diǎn)火引爆進(jìn)行鑒定。準(zhǔn)確，但復(fù)雜。一般作為標(biāo)準(zhǔn)鑒定用。第二種方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進(jìn)行鑒定。351/15/2023煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施2）用煤塵爆炸指數(shù)判斷用工業(yè)分析法計(jì)算可燃揮發(fā)分值大致判定煤塵的爆炸危險(xiǎn)性。煤塵爆炸指數(shù)煤塵爆炸性＜10％一般不爆炸10～15％較弱15～28％較強(qiáng)28％以上強(qiáng)烈361/15/2023煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施四、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(qiáng)。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(yīng)，降低煤塵的爆炸性。3、煤塵粒度：粒度對(duì)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(xiǎn)性隨粒度的減小而迅速增加。4、空氣中氧的含量：空氣中氧的含量高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時(shí)，點(diǎn)燃煤塵云困難，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力小。1/15/202337煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施5、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(shí)，煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算：δm＝ｋδ式中：δm—空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限，g/m3；

δ—煤塵的爆炸下限，g/m3；ｋ—系數(shù)。

6、引爆熱源1/15/202338五、預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施主要包括三個(gè)方面。

一是減、降塵措施指在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)減少煤塵產(chǎn)生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達(dá)到從根本上杜絕煤塵爆炸可能性。方法很多，下面主要介紹煤層注水。

二是防止煤塵引燃的措施。

三是隔絕煤塵爆炸的措施。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施1/15/202339(一）減、降塵措施煤層注水：在回采之前預(yù)先在煤層中打若干鉆孔，通過(guò)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(kāi)采過(guò)程煤塵的產(chǎn)塵量。1、煤層注水的減塵作用①煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤(rùn)并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除塵源；②水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤(rùn)。當(dāng)煤體在開(kāi)采中受到破碎時(shí)，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng)，預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生；③水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)，脆性減弱，改變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開(kāi)采而破碎時(shí)，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/2023402、煤層注水的方式

煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸①

短孔注水2～3.5m②

深孔注水5～25m③

長(zhǎng)孔注水30～100m④

巷道鉆孔注水鄰近煤層巷道底板巷道1/15/2023413、注水系統(tǒng)：靜壓注水系統(tǒng)和動(dòng)壓注水系統(tǒng)。4、注水設(shè)備：鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及水表等。5、注水參數(shù)：

①注水壓力注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)弱和鉆孔的注水速度。適宜的注水壓力是：通過(guò)調(diào)節(jié)注水流量使其不超過(guò)地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。②注水速度(注水流量)

注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量。注水速度是影響煤體濕潤(rùn)效果及決定注水時(shí)間的主要因素，鉆孔的注水速度隨鉆孔長(zhǎng)度、孔徑和注水壓力的不同而增減。一般來(lái)說(shuō)，小流量注水對(duì)煤層濕潤(rùn)效果最好。③注水量注水量是影響煤體濕潤(rùn)程度和降塵效果的主要因素。一般來(lái)說(shuō)，中厚煤層的噸煤注水量為0.015～0.03m3/ｔ；厚煤層為0.025～0.04m3/ｔ。④注水時(shí)間

每個(gè)鉆孔的注水時(shí)間與鉆孔注水量成正比，與注水速度成反比。在實(shí)際注水中，常把在預(yù)定的濕潤(rùn)范圍內(nèi)的煤壁出現(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(rùn)的輔助方法。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/2023427、影響煤層注水效果的因素①煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。煤體的孔隙發(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(shí)測(cè)資料，當(dāng)煤層的孔隙率小于4%時(shí)，煤層的透水性較差。②上履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(guān)，煤層埋藏越深則地層壓力越大，而裂隙和孔隙變得更小，導(dǎo)致透水性能降低，因而隨著礦井開(kāi)采深度的增加，要取得良好的煤體濕潤(rùn)效果，需要提高注水壓力。在長(zhǎng)壁工作面的超前集中應(yīng)力帶以及其它大面積采空區(qū)附近的集中應(yīng)力帶，因承受的壓力增高，其煤體的孔隙率與受采動(dòng)影響的煤體相比，要小60%～70％，減弱了煤的透水性。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202343③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(rùn)。為了降低水的表面張力，減小水的極性，提高對(duì)煤的濕潤(rùn)效果，可以在水中添加表面活性劑。陽(yáng)泉一礦在注水時(shí)加入0.5%濃度的洗衣粉，注水速度比原來(lái)提高24%。

煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202344④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(shí)，往往要提高注水壓力，以保證濕潤(rùn)效果。⑤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(shí)間。注水量或煤的水分增量是煤層注水效果的標(biāo)志，也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素，通常，注水量或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、注水速度和注水時(shí)間有關(guān)。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202345(二）防止煤塵引燃的措施遵守《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定嚴(yán)禁攜帶煙草和點(diǎn)火工具下井；井下禁止使用電爐，禁止打開(kāi)礦燈；井口房、抽放瓦斯泵房以及通風(fēng)機(jī)房周?chē)?0m內(nèi)禁止使用明火；井下需要進(jìn)行電焊、氣焊和噴燈焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定采用防爆設(shè)備在有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤層中，采掘工作面只準(zhǔn)使用煤礦安全炸藥和瞬發(fā)雷管。防止機(jī)械摩擦火花采用抗靜電難燃的聚合材料制品煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202346(三）隔絕煤塵爆炸的措施1、清除落塵

《規(guī)程》規(guī)定：“每一礦井，礦長(zhǎng)必須組織人員按計(jì)劃對(duì)井巷定期清掃、沖洗煤塵和刷漿?！睆亩ＷC即使沉積的煤塵再度飛揚(yáng)起來(lái)也達(dá)不到煤塵爆炸的下限濃度，避免煤塵爆炸事故的發(fā)生。2、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(duì)惰性巖粉的要求是：煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202347①可燃物含量不超過(guò)5%，游離SiO2含量不超過(guò)10%；②不含有害有毒物質(zhì)，吸濕性差；③粒度應(yīng)全部通過(guò)50號(hào)篩孔（即粒徑全部小于0.3mm），且其中至少有70％能通過(guò)200號(hào)篩孔（即粒徑小于0.075mm）。3、設(shè)置隔爆裝置隔爆裝置隔爆原理是：在瓦斯煤塵爆炸時(shí)隔爆裝置將會(huì)動(dòng)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(dòng)作方式的不同可分為被動(dòng)式隔爆裝置（水棚）和自動(dòng)抑爆裝置（巖粉棚）。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202348

（1）設(shè)置水棚(被動(dòng)式)

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：①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；②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(jì)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；③相鄰水棚組中心距為0.5～1.0m，主要水棚組總長(zhǎng)度不小于30m，輔助水棚組不小于20m；④首列水棚組距工作面的距離，必須保持在60～200m范圍內(nèi)；⑤水槽或水袋距頂板、兩幫距離不小于0.lm，其底部距軌面不小于1.8m；⑥水內(nèi)如混入煤塵量超過(guò)5％時(shí)，應(yīng)立即換水。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202349KYG型快速移動(dòng)式隔爆棚（l架）結(jié)構(gòu)示意圖（巷道縱向視圖）1單軌吊環(huán)；2單軌；3移動(dòng)裝里；4支撐桿，5水槽架，6水槽；7鋼絲繩點(diǎn)式安裝示意圖1錨桿；2夾持器；3隔爆器線式安裝示意圖l支撐桿；2夾持器；3倒“T”宇架；4隔爆容器機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202350（2）設(shè)置巖粉棚（被動(dòng)式）由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺(tái)板組成，臺(tái)板的間距稍大于板寬，每塊臺(tái)板上放置一定數(shù)量的惰性巖粉。巖粉棚的設(shè)置應(yīng)遵守以下規(guī)定：

①按巷道斷面積計(jì)算，主要巖粉棚的巖粉量不得少于400kg/m2，輔助巖粉棚不得少于200kg/m2

；②輕型巖粉棚的排間距1.0～2.0m,重型為1.2～3.0m；③巖粉棚的平臺(tái)與側(cè)幫立柱（或側(cè)幫）的空隙不小于50mm，巖粉表面與頂梁（頂板）的空隙不小于100mm，巖粉板距軌面不小于1.8m；④巖粉棚距可能發(fā)生煤塵（瓦斯）爆炸的地點(diǎn)不得小于60m，也不得大于30Om；⑤巖粉板與臺(tái)板及支撐板之間，嚴(yán)禁用釘固定，以利于煤塵爆炸時(shí)巖粉板有效地翻落；⑥巖粉棚上的巖粉每月至少檢查和分析一次，當(dāng)巖粉受潮變硬或可燃物含量超過(guò)20%時(shí)，應(yīng)立即更換，巖粉量減少時(shí)應(yīng)立即補(bǔ)充。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202351巖粉棚分輕型和重型兩類(lèi)機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202352被動(dòng)式隔爆裝置失效原因分析（1）當(dāng)前驅(qū)爆炸波壓力小于隔爆棚動(dòng)作所需壓力時(shí)，前驅(qū)爆炸波壓力小于隔爆棚動(dòng)作壓力，隔爆棚不動(dòng)作，火焰將不受阻礙的通過(guò)隔爆棚區(qū)。（2）爆炸波和爆炸火焰的到達(dá)時(shí)間不協(xié)調(diào)。當(dāng)爆炸波和爆炸火焰到達(dá)隔爆棚的時(shí)間差小于隔爆棚動(dòng)作所需的時(shí)間時(shí)，在火焰進(jìn)入棚區(qū)前水霧或巖粉沒(méi)有足夠的時(shí)間擴(kuò)散出去，造成隔爆棚失效。機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸1/15/202353設(shè)置自動(dòng)隔爆裝置自動(dòng)抑爆裝置是利用傳感器探測(cè)爆炸信號(hào)，觸發(fā)自帶的動(dòng)力源噴灑消焰劑，形成抑制帶。自動(dòng)抑爆裝置主要由傳感器、控制儀、噴灑器組成。煤塵爆炸機(jī)理特征爆炸條件爆炸鑒定影響因素預(yù)防措施

減、降塵防止引燃隔絕爆炸ZYB-S型自動(dòng)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1/15/202354煤塵爆炸事故案例分析

———韓橋煤礦“2·9”事故煤塵爆炸1/15/202355礦井及采區(qū)概況。韓橋礦位于徐州市東北32km賈汪煤田內(nèi)，1950年投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為75萬(wàn)t.1961年進(jìn)入薄煤層，核定年產(chǎn)能力為45萬(wàn)t，1981年礦井瓦斯等級(jí)鑒定為低瓦斯礦井(相對(duì)瓦斯涌出且為3.26m3/t)有煤塵爆炸危險(xiǎn)性．煤塵爆炸指數(shù)為41.66%。礦井通風(fēng)方式為中央邊界．需風(fēng)量6356m3/min。一個(gè)采煤工作面，三個(gè)掘進(jìn)工作面。事故經(jīng)過(guò)

-200m水平南二采區(qū)2123工作面，發(fā)生一起煤塵爆炸事故，死亡15人，傷20人。事故波及正在施工的三個(gè)掘進(jìn)頭。波及巷道總長(zhǎng)4127m，有15處17道通風(fēng)設(shè)施遭到破壞。煤塵爆炸1/15/202356事故原因及引爆原因分析該礦井為低瓦斯礦，2123工作面從開(kāi)采以來(lái)，近半年時(shí)間內(nèi)檢查瓦斯，最高濃度為0.24％。從未發(fā)現(xiàn)越限或局部積聚，瓦斯涌出量很低，因而,確定不是瓦斯爆炸。在爆炸波及范圍內(nèi)支架、突出巖幫和—些礦車(chē)上發(fā)現(xiàn)煤塵爆炸的主要特征，有焦渣和粘結(jié)物，故確定是煤塵爆炸。引爆火源分析。22臺(tái)防爆電氣設(shè)備均無(wú)失爆現(xiàn)象。電纜頭均未發(fā)現(xiàn)短路電弧來(lái)分析，排除電氣引火的可能性。事故發(fā)生時(shí)三個(gè)掘進(jìn)頭均未放炮,也沒(méi)有產(chǎn)生火源條件。煤塵爆炸1/15/202357工作面距上口53.4m處，頂板掉矸石三塊。中間一塊約長(zhǎng)1.6m，寬0.6m，厚0.3m，影響溜子運(yùn)輸．在矸石處有放炮母線，終端聯(lián)有4發(fā)已爆的雷管殘留物，溜槽內(nèi)還有8塊崩碎矸石(根據(jù)事后調(diào)查，這是—塊大石頭)。班長(zhǎng)、放炮員及5名采煤工灼傷在母線另一端放炮器附近。據(jù)該工區(qū)座談，曾多次放明炮處理矸石。從以上情況分析，發(fā)生事故的直接原因，是工作面內(nèi)沒(méi)有防塵措施，在崩矸石、放明炮時(shí)，吹起了沉積煤塵，被炸藥傳爆的火焰引燃而爆炸。煤塵爆炸1/15/202358事故的主要教訓(xùn)工作面沒(méi)有防塵措施對(duì)執(zhí)行規(guī)章制度中的一些實(shí)際問(wèn)題未能解決，違章作業(yè)現(xiàn)在一直未能杜絕。工作面巷道布置不太合理，給通風(fēng)安全帶來(lái)不利因素。在防塵管理上，未執(zhí)行定期測(cè)塵制度，井下粉塵濃度不詳。采區(qū)內(nèi)未采取巖粉棚、水槽等限制煤塵爆炸擴(kuò)大的隔爆措施，致使事故波及到幾乎整個(gè)采區(qū)。煤塵爆炸1/15/202359煤塵爆炸的特征

通常，煤塵爆炸具有以下特征：（1）在巷道壁和支架上留有粘焦（皮渣與粘塊）。

粘焦

①當(dāng)煤塵爆炸速度較小時(shí)，火焰和沖擊波以較慢的速度傳播，皮渣和粘塊在支柱的兩側(cè)，爆炸傳來(lái)的方向堆積較密；②當(dāng)爆炸速度很大時(shí)，皮渣和粘塊在支柱的迎風(fēng)側(cè)；③當(dāng)爆炸速度極大時(shí)，皮渣和粘塊在支柱的背風(fēng)側(cè)，而在迎風(fēng)側(cè)有火燒痕跡。（2）煤塵的成分發(fā)生變化。（3）煤塵爆炸時(shí)氣體的碳?xì)浔龋–/H），明顯高于瓦斯（甲烷）爆炸。（4）災(zāi)區(qū)空氣中CO濃度很高。（5）煤塵爆炸具有連續(xù)性。（6）連續(xù)爆炸時(shí)，離開(kāi)爆源越遠(yuǎn)其破壞力越大。1/15/202360煤塵爆炸是三爆（瓦斯爆炸、煤塵爆炸、瓦斯煤塵爆炸）事故之一，處理三爆事故應(yīng)遵循以下原則：1、迅速組織撤退災(zāi)區(qū)和受事故威脅區(qū)域的人員煤塵爆炸后，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，嚴(yán)重威脅災(zāi)區(qū)和回風(fēng)側(cè)人員的生命安全，為了保證撤退和搶救人員的安全，可以采取區(qū)域性或局部反風(fēng)措施；在無(wú)法恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)供給撤退人員自救器或小型呼吸器。2、搶救遇難人員在撤離人員的同時(shí)，應(yīng)組織救護(hù)隊(duì)偵查災(zāi)區(qū)情況（爆源地點(diǎn)、波及范圍、氣體成分以及破壞嚴(yán)重程度）,查明遇難人員,設(shè)法將其引運(yùn)到安全地點(diǎn)。3、切斷通向?yàn)?zāi)區(qū)的電源,撲滅爆炸引起的火災(zāi)，防止發(fā)生連續(xù)爆炸。4、恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng),排除爆炸產(chǎn)生的有毒有害氣體。5、處理煤塵爆炸事故時(shí),要掌握連續(xù)爆炸的規(guī)律。

煤塵爆炸事故的處理方法1/15/202361處理煤塵爆炸事故注意事項(xiàng)：（1）災(zāi)害發(fā)生時(shí)首先切斷災(zāi)區(qū)（甚至災(zāi)區(qū)周?chē)膮^(qū)域）的電源，而且停電操作應(yīng)在災(zāi)區(qū)以外的地點(diǎn)進(jìn)行，以免引起再次爆炸；（2）對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行偵察過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)火源立即撲滅，防止二次爆炸。（3）救災(zāi)過(guò)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(zhǔn)備，以免措手不及，避免出現(xiàn)難以控制的局面。煤塵爆炸事故的處理方法1/15/202362第四節(jié)礦山綜合防塵

一、通風(fēng)除塵

通風(fēng)除塵：指通過(guò)風(fēng)流的流動(dòng)將井下作業(yè)點(diǎn)的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度。

效果主要影響因素：風(fēng)速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤(rùn)程度等。

最低排塵風(fēng)速：能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)而排出的最低風(fēng)速稱(chēng)為最低排塵風(fēng)速。

最優(yōu)排塵風(fēng)速：能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚(yáng)的風(fēng)速稱(chēng)為最優(yōu)排塵風(fēng)速。一般來(lái)說(shuō)，掘進(jìn)工作面的最優(yōu)風(fēng)速為0.4～0.7m/ｓ，機(jī)械化采煤工作面為1.5～2.5m/ｓ。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202363一、通風(fēng)除塵

1.壓入式通風(fēng)排塵優(yōu)點(diǎn)：新風(fēng)流進(jìn)入工作面，含塵空氣沿巷道排出，它能有效地沖淡瓦斯防止聚集，裝備和管理都較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：含塵風(fēng)流沿巷道排出，作業(yè)班工人處于粉塵和炮煙環(huán)境下工作。隨著掘進(jìn)機(jī)械化水平的提高，工作面的瓦斯涌出量和產(chǎn)塵量急劇上升，單一的壓入式通風(fēng)方式將會(huì)使大量的粉塵吹出工作面，造成有人工作的巷道及回風(fēng)系統(tǒng)被嚴(yán)重污染，直接影響著工人的身體健康。由工作面吹出來(lái)的粉塵逐漸沉積下來(lái)也是礦井安全的一大隱患。故單一的壓入式通風(fēng)方式已不能適應(yīng)綜掘工作面的除塵要求。

通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/2023642.抽出式通風(fēng)排塵優(yōu)點(diǎn)：保證掘進(jìn)巷道處于不受粉塵污染的新鮮風(fēng)流中，工作面除塵效果好，作業(yè)環(huán)境得到改善，提高了工作效率。但存在以下弊端：一是風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)流中，不能用于瓦斯?jié)舛容^大的巷道。二是帶有粉塵的風(fēng)流進(jìn)入伸縮風(fēng)筒后，部分粉塵沉積在風(fēng)筒內(nèi)壁，清掃比較困難。三是濕式除塵風(fēng)機(jī)的濾網(wǎng)需定期沖洗、清掃，這就需要停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，不利于工作面瓦斯管理。四是帶有剛性圈的伸縮風(fēng)筒造價(jià)比較高。

通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/2023653.混合式通風(fēng)：

(1)排塵長(zhǎng)壓短抽（前抽后壓）這種通風(fēng)方式，綜掘工作面（為主要產(chǎn)塵點(diǎn)）的粉塵經(jīng)過(guò)濕式除塵風(fēng)機(jī)后進(jìn)行凈化，同樣保證了除塵效果，提高了工作效率。但也存在不少缺點(diǎn)：一是濕式除塵風(fēng)機(jī)及配套風(fēng)筒需隨工作面的推進(jìn)不斷移動(dòng)。二是壓入式局扇與濕式除塵風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量必須匹配才能保證除塵效果。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵≥10m≥10m1/15/202366

（2）除塵風(fēng)機(jī)通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202367

（3）混合式通風(fēng)：長(zhǎng)抽短壓（前壓后）

當(dāng)以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)時(shí)應(yīng)采用壓入式通風(fēng)；而當(dāng)以排除粉塵為主的井筒掘進(jìn)時(shí)，宜采用抽出式通風(fēng)。突出礦井嚴(yán)禁采用抽出式和混合式通風(fēng)。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵≥10m≥10m1/15/202368

除塵對(duì)通風(fēng)工藝的要求

(1)壓、抽風(fēng)筒口相互位置的關(guān)系

①長(zhǎng)壓短抽時(shí)，壓入式風(fēng)筒口距工作面的距離lr≤5SH(SH為巷道斷面積)，壓入式風(fēng)筒口到除塵器排放口的重疊長(zhǎng)度2dld≥2SH（d為風(fēng)筒直徑）。②前抽后壓時(shí)，壓入式風(fēng)筒口距工作面距離lr與長(zhǎng)壓短抽時(shí)相同，壓入式風(fēng)筒口與抽出式風(fēng)筒口的重疊段長(zhǎng)度一般為10～30m。

③前壓后抽時(shí)，壓入式風(fēng)筒口距工作面的距離lr≤5m，抽出式風(fēng)筒口與壓入式局部通風(fēng)機(jī)的重疊段長(zhǎng)度ld

視巷道內(nèi)的塵源（如噴漿支護(hù)等）情況而定，一般為10～20m。④抽入口（吸塵口）距工作面的距離lc。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)1/15/202369

(2)壓、抽風(fēng)量的匹配

①采用除塵系統(tǒng)。②采用長(zhǎng)抽短壓除塵系統(tǒng)。③抽出風(fēng)量的確定。

(3)長(zhǎng)壓局部通風(fēng)機(jī)和長(zhǎng)抽除塵局部通風(fēng)機(jī)的安裝位置①長(zhǎng)壓局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在掘進(jìn)巷道口進(jìn)風(fēng)側(cè)，距巷道口的距離大于10m。②長(zhǎng)抽或長(zhǎng)抽短壓除塵局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在掘進(jìn)巷道回風(fēng)側(cè)，距巷道口的距離大于10m。

(4)抽出式局部通風(fēng)機(jī)與除塵局部通風(fēng)機(jī)串聯(lián)的要求要符合有關(guān)規(guī)定。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)1/15/202370二、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(shù)措施之一。

機(jī)理：1、水能溫潤(rùn)礦塵，增加塵粒的重力；

2、將細(xì)散塵粒聚結(jié)為較大顆粒，加速浮塵沉降；

3、使落塵不易飛揚(yáng)。1、濕式鑿巖、鉆眼該方法的實(shí)質(zhì)是指在鑿巖和打鉆過(guò)程中，將壓力水通過(guò)鑿巖機(jī)、鉆桿送入并充滿孔底，以濕潤(rùn)、沖洗和排出產(chǎn)生的礦塵。2、灑水灑水降塵是用水濕潤(rùn)沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202371通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/2023723、噴霧灑水

定義：將壓力水通過(guò)噴霧器在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下，使水流霧化成細(xì)散的水嘀噴射于空氣中。

作用原理：三個(gè)方面適用條件：廣泛用于采掘切割、爆破、裝載、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202373霧體作用范圍Lb—射程；La—作用長(zhǎng)度；a—擴(kuò)張角

4、水封爆破和水炮泥水封爆破和水炮泥都是由鉆孔注水濕潤(rùn)煤體演變而來(lái)的，它是將注水和爆破聯(lián)結(jié)起來(lái)，不僅起到消除炮煙和防塵作用，而且還提高了炸藥的爆破效果。

要求：塑料袋難燃、無(wú)毒、有一定強(qiáng)度。

作用原理：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)，爆破時(shí)水袋破裂，部分水借助于爆破產(chǎn)生的壓力壓入煤層裂隙中濕潤(rùn)煤體，部分水在高溫高壓下汽化；放煙后，溫度降低，水蒸氣冷卻成霧滴，碰撞、濕潤(rùn)塵粒，從而達(dá)到降塵的目的。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202374

（1）水封爆破。

水封爆破就是在工作面打好炮眼后，先注入壓力不超過(guò)4.903×106Pa

(50kg/cm2)的高壓水，使之沿煤層節(jié)理、裂隙滲透，直到煤壁見(jiàn)水為止。然后裝入防水炸藥，再將注水器插入炮眼進(jìn)行水封，如圖

所示。水封爆破1—安全鏈；2—雷管腳線；3—注水器；4—膠圈；5—水；6—炸藥

通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)1/15/202375（2）水炮泥水炮泥是用裝水塑料袋填于炮眼內(nèi)代替粘土使用。水炮泥的形式有兩種：一種是刀把型的人工結(jié)扎封口水炮泥；另一種是雙層自動(dòng)封口水炮泥，其形式如圖中a、b所示。

塑料水炮泥(a)—人工結(jié)扎封口；(b)—雙層自動(dòng)封口通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)1/15/202376

水炮泥在炮眼內(nèi)的裝填方式有兩種：一種是炮眼底裝炸藥，其后裝水炮泥，最后是粘土炮泥(圖a)；另一種是炮眼底裝一個(gè)水炮泥，其后裝炸藥，再裝一個(gè)水炮泥，最后是粘土炮泥(圖b)。后者使用效果較好。裝填時(shí)要求水炮泥緊密貼著炮眼壁，使其不易從炮眼內(nèi)拋出。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202377水炮泥布置圖1—炮泥；2—水炮泥；3—炸藥

三、密閉抽塵密閉抽塵是把局部產(chǎn)塵點(diǎn)首先密閉起來(lái)，防止礦塵飛揚(yáng)擴(kuò)散，然后再將礦塵抽到集塵器內(nèi)．含塵空氣通過(guò)集塵器將塵粒阻留，使空氣凈化。在缺水或不宜用水的特殊情況下，采用干式鑿巖，就要密閉塵源，采用干式捕塵措施?？卓诓秹m：在炮眼孔口利用捕塵罩和捕塵塞密封孔口，再用壓氣引射器產(chǎn)生的負(fù)壓將鑿巖時(shí)產(chǎn)生的礦塵吸進(jìn)捕塵罩、捕塵塞，經(jīng)吸塵管至濾塵筒。礦塵經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾。捕塵率可以達(dá)到95%。如圖a?？椎撞秹m:如圖b。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202378圖b圖a四、凈化風(fēng)流凈化風(fēng)流是使井巷中含塵的空氣通過(guò)一定的設(shè)施或設(shè)備，將礦塵捕獲的技術(shù)措施。1、水幕凈化風(fēng)流

水幕是在敷設(shè)于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數(shù)個(gè)噴霧器噴霧形成的。噴霧器的布置應(yīng)以水幕布滿巷道斷面盡可能靠近塵源為原則。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/2023791—水管;2—噴霧器一般安設(shè)位置為：①礦井總?cè)腼L(fēng)流凈化水幕：距井口20～100m巷道內(nèi)；②采區(qū)入風(fēng)流凈化水幕：風(fēng)流分叉口支流里側(cè)20～50m巷道內(nèi)；③采煤回風(fēng)流凈化水幕：距工作面回風(fēng)口10～20m回風(fēng)巷內(nèi)；④掘進(jìn)回風(fēng)流凈化水幕：距工作面30～50m巷道內(nèi)；⑤巷道中產(chǎn)塵源凈化水幕：塵源下風(fēng)側(cè)5～10m巷道內(nèi)。

水幕是凈化入風(fēng)流和降低污風(fēng)流礦塵濃度的有效方法。在徐州董莊礦曾做過(guò)試驗(yàn)，在距掘進(jìn)工作面20、40和60m處各設(shè)了一道水幕，工作面含塵風(fēng)流經(jīng)第一道水幕后降塵率為59％～60.5％，經(jīng)第二道水幕后降塵率為78.2％～80％，經(jīng)第三道水幕后，礦塵濃度只有0.78mg／m3，降塵率達(dá)到98.6％。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/2023802、濕式除塵裝置

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(lái)的裝置，又稱(chēng)集塵器或捕塵器。根據(jù)是否利用水或其它液體，除塵裝置可分為干式和濕式兩大類(lèi)。煤礦一般采用濕式除塵裝置。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵1/15/202381

五、個(gè)體防護(hù)

個(gè)體防護(hù)是指通過(guò)佩戴各種防護(hù)面具以減少吸入人體粉塵的一項(xiàng)補(bǔ)救措施。主要包括：

1.防塵口罩礦井要求所有接觸礦塵作業(yè)人員必須佩戴防塵口罩，對(duì)防塵口罩的基本要求是：阻塵率高，呼吸阻力和有害空間小，佩戴舒適，不妨礙視野。

2、防塵安全帽(頭盔)

3、隔絕式壓風(fēng)呼吸防塵裝置隔絕式壓風(fēng)呼吸防塵裝置是利用礦井壓縮空氣通過(guò)離心力脫去油霧、活性炭吸附等凈化過(guò)程，經(jīng)減壓閥減壓同時(shí)向多人均衡配氣供呼吸。通風(fēng)除塵濕式作業(yè)密閉抽塵凈化風(fēng)流個(gè)體防護(hù)綜合防塵AFM-l型防塵送風(fēng)頭盔1—軸流風(fēng)機(jī)；2—主過(guò)濾器；3—頭盔；4—面罩；5—預(yù)過(guò)濾器1/15/202382

六、物理化學(xué)降塵技術(shù)

自20世紀(jì)60年代在國(guó)外井下礦山應(yīng)用表面活性劑降塵以來(lái)，物理化學(xué)降塵技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。中國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始試驗(yàn)并推廣應(yīng)用濕潤(rùn)劑等物理化學(xué)降塵技術(shù)的，目前已在井下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用的物理化學(xué)防塵方法主要有：水中添加濕潤(rùn)劑降塵、泡沫除塵、磁化水降塵及粘塵劑降塵等。

1、添加濕潤(rùn)劑降塵

因粉塵具有一定的疏水性，水的表面張力又較大，對(duì)2um粒徑粉塵捕獲率只有1～28％左右，2um粒徑以下的粉塵捕獲率更低添加濕潤(rùn)劑除塵機(jī)理：濕潤(rùn)劑是于親水基和疏水基兩種不同性質(zhì)基團(tuán)組成的化合物，溶于水后其分子完全被水分子包圍，親水基—端被水分子吸引，疏水基一端被水分子排斥，在水溶液表面形成界面吸附層，而使水與空氣接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水的表面張力降低，同時(shí)伸向空氣的疏水基與粉塵粒子之間有吸附件用，而把塵粒帶入水中，得到充分濕潤(rùn)。

1/15/202383

添加濕潤(rùn)劑還可應(yīng)用于其它各種濕式作業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如用于噴霧降塵。

2、泡沫除塵

20世紀(jì)70年代中期，英國(guó)最先開(kāi)展有關(guān)泡沫除塵的研究，此后，美國(guó)、前蘇聯(lián)、前西德、日本等國(guó)相繼進(jìn)行了試驗(yàn)與研究，取得了一定的成果。近年來(lái)，中國(guó)已在潞安、汾西、鐵法等礦務(wù)局進(jìn)行了研究與試驗(yàn)，取得了良好效果。泡沫除塵原理：利用表面活性劑的特點(diǎn)，使其與水一起通過(guò)泡沫發(fā)生器，產(chǎn)生大量的高倍數(shù)的空氣機(jī)械泡沫，利用無(wú)空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源。泡沫除塵原理包括攔截、粘附、濕潤(rùn)、沉降等，幾乎可以捕集所有與之相遇的粉塵，尤其對(duì)微細(xì)粉塵具有更強(qiáng)的聚集能力。泡沫的產(chǎn)生有化學(xué)方法和物理方法兩種，除塵的泡沫一般是物理方法的，屬機(jī)械泡沫。泡沫除塵可應(yīng)用于綜采機(jī)組、掘進(jìn)機(jī)組、帶式運(yùn)輸機(jī)以及塵源較固定的地點(diǎn)，一般泡沫除塵效果較高，可達(dá)90%以上，尤其是對(duì)降低呼吸性粉塵效果顯著。1/15/202384

3、磁化水降塵

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)水系磁化技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛，水系磁化這門(mén)邊緣學(xué)科引起各領(lǐng)域的高度重視。前蘇聯(lián)最先進(jìn)行了磁化水除塵試驗(yàn)，并與常水降塵率進(jìn)行了對(duì)比，其平均降塵率可提高8.15%～21.08%。中國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始在井下進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的。