矿尘防治教案.doc

矿尘防治技术课程项目教学策划与设计教学项目：项目1 矿尘的检测 计划学时：20项目任务项目1 矿尘的检测时间实施地点通风仿真实训室班级06通风安全1、2计划学时20教师郑光相、李英杰目标熟知矿尘的性质及危害，掌握粉尘浓度测定仪的使用方法任务内容与要求 任务内容：1.矿尘及计量指标；2.矿尘的产生及危害； 3.粉尘浓度测定方法；4.粉尘分散度、矿尘中游离二氧化硅含量测定方法。 任务要求：1.熟知矿尘及计量指标、尘源及危害；2.能正确使用粉尘浓度测定仪测定工作地点的粉尘；3.了解粉尘分散度、矿尘中游离二氧化硅含量测定方法。媒介工作页、多媒体课件、粉尘浓度测定仪教学方法1.设疑引导讨论法2.讲解分析法教学组织项目教学介绍-任务引入及讲解-互动测尘技能训练（示范-仿效分组训练-测尘技能训练）任务实施步骤一、讲解相关知识（多媒体课件，共8个学时）一） 项目教学介绍（5分钟）二）任务引入及讲解相关知识（多媒体课件，6个学时）三）互动（2个学时）1设疑问题（5分钟）2组织讨论（60分钟）1）分6个学习小组讨论分析，学习小组代表针对设疑问题进行陈述； 2）各小组补充陈述发言。3自由提问答疑（5分钟）4.教师点评、答疑（20分钟）二、测尘技能训练（12个学时）效果评价教学组织评价：教学方法评价：学生学习评价：项目1 矿尘的检测任务1 测定粉尘浓度知识点熟知矿尘的计量熟知矿尘的产生与危害技能点 能正确使用粉尘浓度测定仪测定指定地点的粉尘浓度 能正确选择测点和采样一、任务引入二、相关知识1矿尘的概念粉尘：能够较长时间呈浮游状态存在于空气中的一切固体微小颗粒称为粉尘。煤矿粉尘(简称粉尘)系煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。生产性粉尘：生产过程中散放出的大量粉尘称为生产性粉尘。矿山粉尘(简称矿尘)就属于这类粉尘，它是矿井在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。2矿尘的分类1）矿尘按其成分分为：煤尘和岩尘2）按矿尘粒径划分：粗尘：粒径大于40m，相当于一般筛分的最小粒径，在空气中极易沉降。细尘：粒径为10m40m，在明亮的光线下，肉眼可以看到，在静止空气中作加速沉降运动。微尘：粒径为0.25m10m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降运动。超微尘：粒径小于0.25m，要用电子显微镜才能观察到，在空气中作扩散运动。3）按矿尘成因划分：原生矿尘和次生矿尘 4）按矿尘的存在状态划分浮游矿尘，简称浮尘。沉积矿尘：，简称落尘。浮尘和落尘在不同风流环境下可以相互转化，矿井防尘的主要对象是浮尘。5） 按矿尘的粒径组成范围划分全尘（总粉尘）：粉尘采样时获得的包括各种粒径在内的粉尘的总和。对于煤尘，常指粒径在1mm以下的所有尘粒。呼吸性粉尘：能吸入人体肺部并能滞留于肺泡内的微细粉尘。6)按矿尘中游离SiO2含量划分硅尘：含游离SiO2在10以上的矿尘。它是引起矿工矽肺病的主要因素。煤矿中的岩尘一般多为硅尘。一般地，粒径大于100m的尘粒在大气中会很快沉降；10m100m的尘粒可以滞留在呼吸道中；5m10m的尘粒大部分会在呼吸道沉积，被分泌的黏液吸附，可以随吐痰排出；小于5m的尘粒能深入肺部，引起各种尘肺病，是导致尘肺病的病因，对人体健康威胁甚大。 5.按矿尘中游离SiO2含量划分1)硅尘：含游离SiO2在10以上的矿尘。它是引起矿工矽肺病的主要因素。煤矿中的岩尘一般多为硅尘。2)非硅尘：含游离SiO2在10以下的粉尘。煤矿中的煤尘一般多为非硅尘。6.按矿尘有无爆炸性划分 1)爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定悬浮在空气中的煤尘在一定浓度和有引爆热源的条件下，本身能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。2)非爆炸性煤尘：经过爆炸性鉴定，不能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。3)惰性粉尘：能够减弱和阻止有爆炸性粉尘爆炸的粉尘，如岩粉等。一、 矿尘的计量指标矿尘的计量指标很多。在煤矿安全管理工作中，最常用矿尘的计量指标有矿尘浓度、产尘强度、矿尘沉积量。1.矿尘浓度矿尘浓度是指单位体积矿井空气中所含浮游矿尘量。其表示方法有质量法和计数法两种。1)质量法是指每立方米空气中所含浮尘的毫克数；单位为mgm3；2)计数法是指每立方厘米空气中所含浮尘颗粒数，单位为粒cm3。我国规定的粉尘浓度标准为质量法。很多国家过去曾采用计数法，因其测定复杂和不能很好地反映粉尘的危害性，其中大多数国家现已改用质量法。粉尘浓度的大小直接影响着粉尘危害的严重程度，是衡量作业环境劳动卫生状况好坏和评价防尘技术效果的重要指标。作业场所空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)浓度应符合表11要求。表11 作业场所空气中粉尘浓度标准粉尘中游离SiO2含量（）最高允许浓度/（mg/m3）总粉尘呼吸性粉尘101050508080102223.510.50.32.产尘强度产尘强度是指生产过程中，采落煤中所含的矿尘量，又称为绝对产尘强度。常用的单位为gt。与其相对应的是相对产尘强度。 3.相对产尘强度指每采掘1t或1m3煤(岩)所产生的矿尘量，常用的单位为mgt或mgm3。凿岩或井巷掘进工作的相对产尘强度可按每钻进1m钻孔或掘进1m巷道计算。相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较不同生产情况下的产尘量。4.矿尘沉积量 矿尘沉积量是指单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为gm2d这一指标用来表示巷道中沉积矿尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。 第二节 矿尘的性质要做好煤矿防尘工作，必须掌握煤矿矿尘的性质，这是防尘工作的基础。深入研究矿尘的某些性质，可以在不增加防尘成本的前提下，充分利用其有利性质，改变其不利性质，并采取有效措施，大大提高除尘效果。一、矿尘中游离二氧化硅的含量煤(岩)尘粒本身具有复杂的矿物成分和化学成分，其中游离SiO2是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。游离SiO2是许多矿岩的组成成分。在煤矿常见的岩石中，游离SiO2的含量通常为2050，煤尘中游离SiO2的含量一般不超过5。二、矿尘的密度1.真密度单位体积（不包括尘粒间的空隙）矿尘的质量称矿尘密度，单位为kgm3或gcm3。排除矿尘间空隙以纯矿尘体积计量的密度称为真密度。2.表观密度用包括矿尘间空隙在内的体积计量的密度称为表观密度或堆积密度。矿尘的真密度是一定的，而堆积密度则与堆积状态有关，其值小于真密度。3.相对密度矿尘的相对密度系指矿尘的质量与同体积标准物质的质量之比，因而是无因次量。常采用1个标准大气压(101325Pa)和温度为4时的纯水作为标准物质。由于在这种状态下1 cm3的水的质量为1g，因而矿尘的相对密度在数量上就等于其密度。但相对密度和密度是两个不同的概念。三、矿尘的粒度与比表面积1.矿尘的粒度矿尘的粒度指矿尘颗粒的大小，又称粒径。因矿尘的形状不规则，一般用尘粒的平均直径或其投影定向长度来表示粒度，通常用m计量。一般说来，矿尘的粒度越小，危害性越大。粒度小于5m的呼吸性矿尘易被人吸入细支气管和肺泡里引起尘肺病。2.矿尘的比表面积单位质量矿尘的总表面积称为比表面积，单位为m2kg或cm2g。矿尘的比表面积与直径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表面积是衡量矿尘颗粒大小的指标之一。二、 矿尘的分散度分散度是指物质破碎的程度。通常所说的矿尘分散度是指某粒级的矿尘量与矿尘总量的百分比。我国把矿尘的分散度划分为4个计测范围(粒级)： I为小于2m；为25m；为510m；为大于10m。矿井生产过程中产生的矿尘，小于5m的往往占80左右。湿式作业情况下，矿尘总量减少，分散度却增加了，个别场合小于5m的尘粒可达90以上。根据矿尘总量中不同粒级的矿尘所占比重的多少，矿尘的分散度可分为高分散度的矿尘和低分散度的矿尘。高分散度的矿尘是指矿尘总量中微细尘粒多、所占比例大的矿尘；低分散度的矿尘是指矿尘总量中粗大的尘粒多、所占比例大的矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。所以在制订防尘措施时，必须考虑矿尘的分散度，以收到最佳效果。根据计量方法的不同，矿尘分散度又可分为计数分散度和质量分散度。计数分散度，指某粒级的矿尘颗粒数占矿尘总量颗粒数的百分比；质量分散度，指某粒级矿尘的质量占矿尘总质量的百分比。 三、 矿尘的湿润性矿尘的湿润性是指尘粒与水分子的亲和能力，亦称吸湿性、浸润性。根据湿润性，可将矿尘分为亲水性矿尘(易湿润的矿尘)和疏水性矿尘(不易湿润的矿尘)。湿式除尘就是利用矿尘的湿润性从空气中分离(易湿润的)矿尘的。煤矿中的岩尘一般为亲水性矿尘，煤尘为疏水性矿尘。通常采取提高尘粒与水滴的相对运动速度、降低水的表面张力等方法来提高湿润效果。湿润后的矿尘质量增加，同时粒子间相互碰撞时容易凝聚在一起形成较大的尘粒，从而加快了沉降速度。井下使用喷雾装置就是利用矿尘的这种性质捕捉矿尘的。四、 矿尘的荷电性矿尘的荷电性是指矿尘粒子因在被破碎的过程中互相摩擦碰撞等原因，得到或失去电子而带电的性质。尘粒的荷电量取决于尘粒的大小和密度，并与湿度和温度有关。当温度升高时，荷电量增加；当温度降低时，荷电量减少。同一种尘粒可带正电，也可以带负电，或不带电，这与其化学性质无关。尘粒的荷电性影响尘粒在空气中的稳定程度。如同性电荷相斥，增加了尘粒在空气中的运动；异性电荷相吸，会使尘粒在碰撞时凝聚而沉降。一般认为，荷电尘粒易被阻留于体内，尘粒的荷电量还影响细胞的吞噬速度。矿尘的荷电量越大时，对人体的危害也越严重。 五、 矿尘的光学特性矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。在测尘技术中，常利用矿尘的光学特性来测定它的浓度和分散度。1.尘粒对光的反射能力光通过含尘气流的强弱程度与岩粒的透明度、形状、大小及气流含尘浓度有关，但主要取决于气流含尘浓度和尘粒大小。当尘粒直径大于1m时，光线由于被直接反射而损失，即光线损失与反射面面积成正比。当气流含尘浓度相同时，光的反射值随粒径减小而增加。2.尘粒的透光程度含尘气流(对光线)的透明程度，取决于气流含尘浓度的高低。当浓度为0.115gm3时，含尘气流是透明的，可通过90的光；随着浓度的增加，其透明度将大为减弱。3.光强衰减程度当光线通过含尘气流时，由于尘粒对光的吸收和散射等作用，会使光强减弱。 八、矿尘的燃烧性和爆炸性有些矿尘(主要是硫化矿尘和煤尘)在空气中达到一定浓度时，在高温热源的作用下，能发生燃烧和爆炸。矿尘爆炸时能产生高温、高压，生成大量的有毒有害气体，对矿井安全生产威胁极大。 一般认为，含硫大于10的硫化矿矿尘即有爆炸性，发生爆炸的矿尘浓度范围为250gm31 500gm3，引燃温度为435450。 第一节 矿尘的危害一、矿尘的产生1.产生矿尘的主要作业工序煤矿作业的各个生产过程中都可以产生矿尘。能产尘的作业工序主要有以下几种：1)钻眼作业，如气动凿岩机或煤电钻打眼、打锚杆眼、注水眼等；2)炸药爆破； 3)采煤机割煤、装煤和掘进机掘进；4)采场支护、放顶；5)巷道支护，特别是锚喷支护；6)装载、运输、转载、卸载和提升；7)通风安全设施的构筑等。2.影响矿尘量多少的主要因素 煤矿矿尘生成量受多个因素影响，理论和实践分析表明，主要取决于下列因素： 1）地质构造及煤层赋存条件 在地质构造复杂、断层褶曲发育并且受地质构造破坏强烈的地区开采时，矿尘产生量较大；反之则较小。井田内如有火成岩侵入，煤体变脆变酥，产尘量也将增加。 一般说来，开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量要大，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量要高。 2）煤岩的物理性质 通常，节理发育且脆性大的煤易碎，结构疏松而又干燥坚硬的煤岩在采掘工艺相近的条件下产尘量大，且分散度高。 3）环境的温度和湿度 煤岩本身水分低、煤帮岩壁干燥，而且环境相对湿度又低时，作业时产尘量会相对增大；反之，若煤岩体本身潮湿，矿井空气湿度又大，虽然作业时产尘较多，但由于水蒸气和水滴的湿吸作用，矿尘悬浮性减弱，空气中矿尘含量会相对减少。 4）采煤方法 不同的采煤方法产尘量差异很大。例如，急倾斜煤层采用倒台阶方法开采比用水平分层开采的产尘量要大；全部冒落采煤法比水砂充填法的产尘量要大得多。就减少产尘量而言，旱采(特别是机采)又远不及水采。 5）产尘点的通风状况 煤矿矿尘浓度的大小和作业地点的通风方式、风速及风量密切相关。当井下实行分区通风、风量充足且风速适宜时，矿尘浓度就会降低；如采用串联通风，含尘污风再次进入下一个作业地点，或工作面风量不足、风速偏低，矿尘浓度就会逐渐增高。保持产尘点的良好通风状况，关键在于选择既能使矿尘稀释并排出，又能避免落尘重新飞扬的最佳风速。根据现场试验研究，采煤工作面风速为1.2ms1.6ms，浮游矿尘浓度小；掘进工作面的风速以0.25ms0.65ms为宜。 6）采掘机械化程度和生产强度 煤矿采掘工作面的产尘量是随着采掘机械化程度的提高和生产强度的加大而急剧上升。 二、矿尘的尘源分布 煤矿矿尘的主要尘源是采掘运输和装载、锚喷等作业场所。采掘工作面产生的浮游矿尘约占矿井全部矿尘的80以上；其次是运输系统中的各转载点，由于煤岩遭到进一步破碎，也产生相当数量的矿尘。 按产尘来源分析，在现有防尘技术条件下，各生产环节所产生的浮游矿尘产生量比例关系大致是：采煤工作面占4580；掘进工作面占2038；锚喷作业点占1015；运输通风巷道占510；其他作业点矿尘占25。三、矿尘的危害矿尘具有很大的危害性,表现在以下几个方面：1.污染工作场所,危害人体健康,引起职业病工人长期吸入矿尘后,轻者会患呼吸道炎症,皮肤病,重者会患尘肺病,而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。.某些矿尘(如煤尘,硫化尘)在一定条件下可以爆炸煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸,对于瓦斯矿井,煤尘则有可能参与瓦斯同时爆炸.煤尘或瓦斯煤尘爆炸,都将给矿山以突然性的袭击,酿成严重灾害。.加速机械磨损,缩短精密仪器使用寿命.随着矿山机械化,电气化,自动化程度的提高,矿尘对设备性能及其使用寿命的影响将会越来越突出,应引起高度的重视。.降低工作场所能见度,增加工伤事故的发生.在某些综采工作面干割煤时,工作面煤尘浓度高达40008000mg/m3,有的甚至更高,这种情况下,工作面能见度极低,往往会导致误操作,造成人员的意外伤亡 项目1煤层瓦斯预测与瓦斯地质图编制项目任务任务2煤层瓦斯含量预测时间08-02-实施地点瓦斯仿真实训室班级06通风安全1计划学时6教师孙和应、刘保福目标熟知煤层瓦斯含量的预测意义；会采用常规方法预测煤层瓦斯含量任务内容与要求 任务内容：1.煤层瓦斯含量及其影响因素；2.地质勘探时期煤层瓦斯含量的测定方法；3.矿井生产时期煤层瓦斯含量的测定方法； 任务要求：1.熟知煤层瓦斯含量及其影响因素；2.会测定分析煤层瓦斯含量。媒介工作页、多媒体课件、煤层瓦斯含量测定仪器教学方法1.设疑引导讨论法2.讲解分析法3.示范指导操作法教学组织设疑组织讨论问题回答引导分析指导操作组织讲评任务实施步骤效一、相关知识（2学时）1.设疑问题（5分钟）（1）煤层瓦斯含量概念及表达式（原始含量、释放部分、残存量）；（2）影响煤层瓦斯含量的因素；（3）煤层瓦斯含量的测定方法。2.组织讨论（40分钟）（1）分3个学习小组形势讨论分析；（2）学生结合教材学习项目查找设疑的问题，并写出文字材料。（3）教师巡回指导。3.组织发言（25分钟）（1）学习小组代表针对设疑问题进行陈述。（5分钟）（2）自由提问答疑。（3分钟）4.组织评价（1）教师讲评、答疑；（15分钟）（2）学生评教。（5分钟）二、操作技能（任务实施4学时）1.设疑问题（5分钟）（1）煤层瓦斯含量仪器的组成作用；（2）煤层瓦斯含量的测定步骤；（3）煤层瓦斯含量的测定注意事项。2.组织认识（40分钟）（1）分3个学习小组认识测定仪器组成及研讨作用；（2）教师巡回指导学生结合仪器绘出结构图。非硅尘：含游离SiO2在10以下的粉尘。煤矿中的煤尘一般多为非硅尘。7)按矿尘有无爆炸性划分 爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定悬浮在空气中的煤尘在一定浓度和有引爆热源的条件下，本身能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。非爆炸性煤尘：经过爆炸性鉴定，不能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。惰性粉尘：能够减弱和阻止有爆炸性粉尘爆炸的粉尘，如岩粉等。 3矿尘的计量指标最常用矿尘的计量指标有矿尘浓度、产尘强度、矿尘沉积量。1）矿尘浓度矿尘浓度是指单位体积矿井空气中所含浮游矿尘量。其表示方法有质量法和计数法两种。质量法是指每立方米空气中所含浮尘的毫克数；单位为mgm3；计数法是指每立方厘米空气中所含浮尘颗粒数，单位为粒cm3。我国规定的粉尘浓度标准为质量法。粉尘浓度的大小直接影响着粉尘危害的严重程度，是衡量作业环境劳动卫生状况好坏和评价防尘技术效果的重要指标。作业场所空气中粉尘浓度标准粉尘中游离SiO2含量（）最高允许浓度/（mg/m3）总粉尘呼吸性粉尘101050508080102223.510.50.32）产尘强度产尘强度是指生产过程中，采落煤中所含的矿尘量，又称为绝对产尘强度。常用的单位为gt。与其相对应的是相对产尘强度。 3）相对产尘强度指每采掘1t或1m3煤(岩)所产生的矿尘量，常用的单位为mgt或mgm3。凿岩或井巷掘进工作的相对产尘强度可按每钻进1m钻孔或掘进1m巷道计算。相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较不同生产情况下的产尘量。4）矿尘沉积量 矿尘沉积量是指单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为gm2d这一指标用来表示巷道中沉积矿尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。4矿尘的尘源分布 煤矿矿尘的主要尘源是采掘运输和装载、锚喷等作业场所。在现有防尘技术条件下，各生产环节所产生的浮游矿尘产生量比例关系大致是：采煤工作面占4580；掘进工作面占2038；锚喷作业点占1015；运输通风巷道占510；其他作业点矿尘占25。5矿尘的危害矿尘具有很大的危害性,表现在以下几个方面：1）污染工作场所,危害人体健康,引起职业病2）某些矿尘(如煤尘,硫化尘)在一定条件下可以爆炸3）加速机械磨损,缩短精密仪器使用寿命.4）降低工作场所能见度,增加工伤事故的发生.三、知识链接1 规程规定：总粉尘：作业场所的粉尘浓度，井下每月测定两次；粉尘分散度，每6个月测定一次。呼吸性粉尘：呼吸性粉尘监测，采、掘（剥）工作面每3个月测定1次，其他工作面或作业场所每6个月测定1次。每个采样工种分2个班次连续采样，1个班次内至少采集2个有效样品，先后采集的有效样品不得少于4个；定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。粉尘中游离SiO2含量:每6个月测定1次，在变更工作面时也必须测定1次；各接尘作业场所每次测定的有效样品数不得少于3个。2测定目的1)对井下各作业地点的矿尘浓度进行测定，以检验作业地点的矿尘浓度是否达到国家卫生标准；2) 研究各种不同采、掘、装、运等生产环节的产尘状况，提出相应的解决方案；3) 评价各种防尘措施的效果。3测定方法和仪器矿尘浓度测定采用质量浓度。测定方法主要有滤膜质量称重测尘法和直读式测尘法。1）滤膜质量称重测尘法（AFQ-20A矿用粉尘采样器）（！）工作 原理滤膜称重法测矿尘浓度的过程可分为井下采尘和地面测定两步进行。采尘通常使用专门的矿尘采样仪器，利用仪器中的抽气装置（抽气泵），使一定体积的含尘空气通过已知质量的滤膜，矿尘被阻留在滤膜上；然后，根据采样后的滤膜上矿尘的质量（即滤膜增重）和采气量，计算出单位体积空气中矿尘的质量，即 C=(m2-m1)/Qt) 1000式中C 矿尘的质量浓度，mg/m3；m2 采样后含尘滤膜的总质量，mg； m1 采样前滤膜的质量，mg； Q 抽气流量，L/min； t 采样时间，min。（2） 捕尘滤膜滤膜的作用:采样仪器是通过滤膜受尘来捕获矿尘的，滤膜是矿尘的载体。常用的滤膜的结构:是由直径1.21.5 m超细合成纤维（过氯乙烯）制成的网状薄膜，简称合成纤维滤膜。薄膜的特性:薄膜的孔隙很小，有明显的带负电性和憎水性，耐酸碱腐蚀，阻尘率在99%以上。滤膜可溶于醋酸丁脂等有机溶剂，采样后的滤膜可用来测定矿尘的分散度。滤膜规格:滤膜有75mm和40mm直径的两种规格，分别用于矿尘浓度大于200 mg/m3和低浓度的场合。常用的为直径40 mm的小号滤膜。（3） 主要结构及各部分功能（4） 测尘工作步骤滤膜准备。先将待用滤膜放在干燥皿内干燥；然后用镊子将滤膜两面的衬纸取下，用精度为万分之一克的分析天平称重，做好编号并记录初重；将滤膜装入滤膜夹上，直径40 mm的滤膜平铺，直径75 mm的折成漏斗形。检查夹装牢靠和无漏缝现象后，装入样品盒待备用。矿尘采样。采样位置在作业点下风侧风流较稳定区域选取；采样点位于工人呼吸带高度，距底板约1.5 m左右；采样头方向应迎向风流；采样开始时间，连续产尘点应在作业开始后20 min采样，阵发性产尘，与工人操作同时进行；采样流量和时间，应使所采矿尘量不小于1 mg，对于小号滤膜不大于20 mg，一般采样流量为1030 L/min，采样时间应不少于20 min，但要视被测空间的矿尘浓度而定。称重。采样后的滤膜连同夹具一起放在干燥器中，称重时取出，使受尘面朝上，用镊子取下滤膜，向内对折23次，用原先称重的天平称重。如测点水雾大，滤膜表面有小水珠，必须先干燥30 min后再称重，称重后再干燥30 min，直到前后两次重量差不大于0.2 mg为止，取其值为末重。计算矿尘浓度。经过以上采样、干燥、称取质量后，可按(2-1)式计算矿尘浓度。为了保证测尘的准确性，要求同一测点在相同流量下，同时测定两个试样（平行样品），两个平行样品按上式计算矿尘浓度，然后按下式计算平行样品矿尘浓度的差值： = 2C /(C1 + C2 )式中C 平行样品计算结果之差，mg/m3； C1、C2分别为两个平行样品的计算结果，mg/m3。当值小于20时，方可确认2次测定(两个平行样品)有效，或称两个平行样品合格，这时以两次测定结果的平均值作为测点的矿尘浓度；否则必须重测。现场条件记录。统计分析采样时，应记录现场生产条件、作业装备、通风防尘、降尘措施等情况，逐月将测定结果统计分析，上报有关单位。 滤膜采样测尘法的优缺点:测定精度较高，但是此法不能立即知道作业地点的矿尘浓度，需要拿到实验室内进行处理、计算后才得知。费工费时，很不方便。2) GH100型直读式矿尘测定仪它是目前比较先进自动化程度很高的测尘仪器，是既能测定全尘，又能测定呼吸性矿尘。 测尘原理GH100型直读式矿尘测定仪内部装有一个低能量的射线源。利用射线穿过含尘过滤膜被吸收，使射线的能量和数量发生衰减的原理进行测尘。 测尘操作 注意事项任务2 测定粉尘分散度知识点 熟知矿尘的光学特性 熟知矿尘的分散度技能点能正确测定粉尘分散度一、相关知识1.矿尘的光学特性 矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。在测尘技术中，常利用矿尘的光学特性来测定它的浓度和分散度。1)尘粒对光的反射能力光通过含尘气流的强弱程度与岩粒的透明度、形状、大小及气流含尘浓度有关，主要取决于气流含尘浓度和尘粒大小。2)尘粒的透光程度含尘气流(对光线)的透明程度，取决于气流含尘浓度的高低。随着浓度的增加，其透明度将大为减弱。3)光强衰减程度当光线通过含尘气流时，由于尘粒对光的吸收和散射等作用，会使光强减弱。 2.矿尘的分散度1）分散度：是指物质破碎的程度。通常所说的矿尘分散度是指某粒级的矿尘量与矿尘总量的百分比。2）分散度划分的4个计测范围(粒级)： I为小于2m；为25m；为510m；为大于10m。矿井生产过程中产生的矿尘，小于5m的往往占80左右。3）高分散度的矿尘和低分散度的矿尘：高分散度的矿尘是指矿尘总量中微细尘粒多、所占比例大的矿尘；低分散度的矿尘是指矿尘总量中粗大的尘粒多、所占比例大的矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。4）计量分类：计数分散度和质量分散度。计数分散度，指某粒级的矿尘颗粒数占矿尘总量颗粒数的百分比；质量分散度，指某粒级矿尘的质量占矿尘总质量的百分比。二、知识链接1测定目的粉尘分散度的测定目的是在了解粉尘浓度的基础上，更进一步衡量粉尘的危害性，对工作地点的劳动卫生条件进行评价，同时对正确选择防尘装备和措施，并检验其实际效果，有着密切的联系。矿尘粒径的测定，是测尘技术中的一个重要组成部分。2显微镜法测量粉尘分散度3间接法测量粉尘的粒径分布任务3 测定矿尘中游离二氧化硅含量知识点 熟知矿尘中游离二氧化硅含量技能点 能正确检测矿尘中游离二氧化硅含量一、相关知识1矿尘中游离二氧化硅含量煤(岩)尘粒本身具有复杂的矿物成分和化学成分，其中游离SiO2是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。游离SiO2是许多矿岩的组成成分。在煤矿常见的岩石中，游离SiO2的含量通常为2050，煤尘中游离SiO2的含量一般不超过5。2测定目的及测定方法分类1）测定目的矿尘中游离SiO2含量对矽肺发病起着重要的作用。矽肺发病率的高低、发病工龄的长短，以及矽肺病变的严重程度，除与矿尘浓度和分散度有关外，还与矿尘中游离SiO2的含量有着密切的关系。2）测定方法分类测定方法有物理的X光衍射法、红外光谱分析法和化学的焦磷酸法。我国普遍使用的是焦磷酸法。二、知识链接用焦磷酸法检测矿尘中游离二氧化硅含量1方法原理焦磷酸法是利用在245250的温度下，焦磷酸能溶解硅酸盐，而石英（游离SiO2含量通常在97以上）几乎完全不溶的特性，用焦磷酸处理硅酸盐与游离SiO2的混合矿尘，然后用计重法测定所得到残渣重量，即为游离的二氧化硅的含量。2试剂焦磷酸：将85磷酸加热至250，蒸去水分至不冒泡为止，冷却后贮存在塑料试剂瓶中；结晶硝酸铵；0.1N盐酸；取浓盐酸0.9mL、加水稀释至100mL；氢氟酸；pH试纸。3器材硬质锥形瓶（容量50mL)，量筒（容量25mL)：玻璃棒（直径5毫米，长度30毫米)；温度计（量程0360)；电炉（可调温)；高温电炉（附温度控制器)；烧杯（容量400mL和250mL)；玻璃漏斗；抽滤瓶（容量1000mL)；定量滤纸；试管夹（木质)；干燥器（包括变硅胶干燥剂)；瓷坩埚或铂坩埚；分析天平（精度为万分之一克)；玛瑙钵；坩埚钳。4测定分析步骤将采集的矿尘样品烘干，如矿尘粒较大，需要放在玛瑙钵中研细，直到用手捻时带有滑感为止，在105的温度下烘干2小时，冷却后，将矿尘存放在干燥器内备用。准确称取0.10.2g的矿尘样品，将其置于容量为50mL的锥形瓶中。如果样品中含有硫化矿物（如黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等)，在锥形瓶中可加数克结晶硝酸铵。用量筒取l5mL焦磷酸，倒入锥形瓶中搅拌，使样品全部湿润。搅拌时可用一根玻璃棒与温度计放在一起，玻璃棒的底部稍长出温度计2毫米左右，用粘膏或胶圈固定。将锥形瓶放在可调电炉上，迅速加热到245250。并用带有温度计的玻璃棒不断搅拌，保持15分钟。取下锥形瓶，在室温下放置冷却到100150，在冷却过程中，加热蒸馏水（5080）稀释到4045mL，稀释时边加水边用力搅拌，使粘稠的酸与水完全混合。将锥形瓶内容物小心移入250或400mL的烧杯中，此时再用热蒸馏水稀释至150200mL，用玻璃棒搅匀。将烧杯放在电炉上并煮沸内容物，趁热用致密的无灰滤纸过滤。过滤时滤液勿倒太满，一般约在滤纸的三分之一处。为了加快过滤可用抽气管抽滤。过滤后，用热0.1N盐酸溶液10mL清洗瓶内矿尘，并移入漏斗中，将滤纸上的沉渣冲洗35次，再用热蒸馏水洗至无酸性反应为止。可用pH试纸检验。将滤纸连同沉淀物置于已称重的磁坩埚中，先低温炭化（切忌明火），然后放入高温电炉，以9501000灼烧30min，冷却称量恒重。游离SiO2的含量按下式计算：100%式中，W1 空坩埚的恒重值，g；W2 坩埚与沉淀物的总重，g；G 样品质量，g。焦磷酸重量法分析结果较为准确，但操作费时间，对于不能完全被焦磷酸所溶解的矿物质，如炭化矽、黄玉、绿柱石等，在测定时应注意区别。5操作注意事项(1) 矿尘中如含有硫化矿物如黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等，需在加焦磷酸溶解时。加少量结晶硝酸铵在12l70 左右，硝酸铵分解对硫化物起氧化作用，同时冒出二氧化氮（NO2)，在此温度下多保持一些时间（35分钟)，使硫化矿物完全溶解。如所加硝酸胺量不够，可待温度冷至100左右再加硝酸胺，然后继续加热，硝酸铵也可使有机物被氧化而除去。(2) 矿尘样品中为炭素矿尘时，如煤、石墨、炭黑、活性炭等，称重后需先在磁坩埚内炭化，并在900灼烧约30分钟，使有机物及炭完全烧掉，冷却后将残渣用焦磷酸冲入锥形瓶中，如焦磷酸太粘可加热4050再用。(3) 矿尘样品中如有碳酸盐时，在加热时因酸盐遇到酸分解而产生泡沫，所以要注意控制温度，缓慢加热，勿使作用太剧烈，以免样品受到损失。(4) 焦磷酸溶解硅酸盐时，温度不得超过250，否则易形成胶状沉淀，影响测定。(5) 焦磷酸与水混合时，应缓慢并充分搅拌，否则也易形成胶状沉淀，使过滤发生困难。(6) 过滤时需用致密的无灰滤纸，如用无致密的无灰滤纸时，或在滤浓中见有白色的矿尘漏过的，可用较疏松的无灰滤纸做成纸浆，摊在漏斗中放好的滤纸上。纸浆的制法是取一张较疏松的无灰滤纸加10 mL 1:1盐酸，煮5分钟并捣烂。加水稀释到2000 mL，搅拌成悬浮液，可平均分配到10个漏斗上使用。 互动（2个学时）1设疑问题（5分钟）(1)什么叫矿尘？如何分类？(2)矿尘的计量指标有哪些？各指标含义如何？(3)煤矿安全规程关于作业场所空气中矿尘浓度的规定？(4)矿尘的性质有哪些？(5)产生矿尘的主要作业工序有哪些？影响因素有哪些？(6)矿尘有哪些危害？(7)简述常规的滤膜称重法测矿尘浓度的方法和步骤。（8）简述显微镜法测量粉尘分散度（9）简述用焦磷酸法检测矿尘中游离二氧化硅含量 2组织讨论（60分钟）1）分6个学习小组讨论分析，学习小组代表针对设疑问题进行陈述； 2）各小组补充陈述发言。3自由提问答疑（5分钟）4.教师点评、答疑（20分钟） 测尘技能训练（12个学时，示范讲解-仿效-分组训练-测尘技能训练）矿尘防治技术课程项目教学策划与设计教学项目：项目2 防止和隔绝煤尘爆炸 计划学时：6 项目任务项目2 防止和隔绝煤尘爆炸时间实施地点通风仿真实训室班级06通风安全1、2计划学时4教师郑光相、李英杰目标熟知煤尘爆炸的必要条件及影响因素，熟知预防煤尘爆炸的技术措施任务内容与要求 任务内容： 1煤尘爆炸的必要条件;2影响煤尘爆炸的因素；3煤尘爆炸的主要特征4隔爆设施的位置、作用、隔爆机理、规格质量标准 任务要求：1.熟知隔爆设施的位置、作用、隔爆机理、规格质量标准；2. 熟知预防煤尘爆炸的技术措施；3. 了解煤尘爆炸性鉴定。媒介工作页、多媒体课件、煤尘爆炸演示仪教学方法1.设疑引导讨论法2.讲解分析法教学组织任务引入及讲解-互动（设疑组织讨论问题回答引导分析-教师点评、答疑）煤尘爆炸演示项目1、2考核及效果评价任务实施步骤一、讲解相关知识（多媒体课件，共2个学时）二、互动（1个学时）三、煤尘爆炸演示（1个学时）四、项目1、2考核及效果评价（2个学时）效果评价教学组织评价：教学方法评价：学生学习评价：项目2 防止和隔绝煤尘爆炸知识点熟知煤尘爆炸的必要条件;熟识影响煤尘爆炸的因素；了解煤尘爆炸的主要特征技能点熟知隔爆设施的位置、作用、隔爆机理、规格质量标准以及管理方法熟知预防煤尘爆炸的技术措施掌握煤尘爆炸的必要条件了解煤尘爆炸性鉴定一、任务的导入二、相关知识1.矿尘的燃烧性和爆炸性 硫化矿尘和有爆炸性的煤尘在空气中达到一定浓度时，在高温热源的作用下，能发生燃烧和爆炸。矿尘爆炸时能产生高温、高压，生成大量的有毒有害气体，对矿井安全生产威胁极大。 一般认为，含硫大于10的硫化矿矿尘即有爆炸性，发生爆炸的矿尘浓度范围为250gm31 500gm3，引燃温度为435450。2.矿尘的粒度与比表面积1)矿尘的粒度 矿尘的粒度指矿尘颗粒的大小，又称粒径。因矿尘的形状不规则，一般用尘粒的平均直径或其投影定向长度来表示粒度，通常用m计量。 一般说来，矿尘的粒度越小，危害性越大。粒度小于5m的呼吸性矿尘易被人吸入细支气管和肺泡里引起尘肺病。2)矿尘的比表面积单位质量矿尘的总表面积称为比表面积，单位为m2kg或cm2g。矿尘的比表面积与直径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表面积是衡量矿尘颗粒大小的指标之一。3.煤尘爆炸的机理煤尘爆炸是一种非常复杂的链式反应。其爆炸机理及过程如下：1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；2)当温度达到300400时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体；3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。4煤尘爆炸的特征煤尘受热分解产生的可燃性气体的性质和数量在燃烧和传播过程中起着决定性的作用。1）煤尘爆炸有如下几个特征：产生高温高压，形成正、反向冲击波；煤尘的挥发分会减少，煤尘被焦化生成特有产物“粘焦”；煤尘爆炸有一定的感应期；煤尘爆炸产生大量有害有毒气体；煤尘爆炸有连续爆炸的特性。 （1）产生高温高压据测定，煤尘爆炸后火焰温度达16001900。但爆炸产生的热量可使爆炸地点温度超过2000。 爆炸压力可达0.5MPa1.0MPa.(煤尘爆炸平硐实验距爆源200m处测得)。煤尘爆炸后，产生的火焰和冲击波，会形成正向冲击波和反向冲击波。这两种冲击波，是导致煤尘连续爆炸发生的主要因素 （2)挥发分减少和生成粘焦煤尘爆炸时煤尘中的挥发分会减少，也会生成特有的产物“粘焦”。 （3）煤尘爆炸的感应期 煤尘爆炸有一定的感应期,即煤尘开始受热分解到产生大量可燃性气体，再到发生煤尘爆炸所需的时间。这一时期的长短，主要取决于煤尘中挥发分含量的高低。煤尘中挥发分含量愈高，煤尘爆炸的感应期愈短。煤尘中挥发分含量愈低，煤尘爆炸的感应期愈长。煤尘爆炸的感应期，一般大致在40毫秒到280毫秒之间。（4）煤尘爆炸后的产物煤尘爆炸后的产物，以大量的有害有毒的气体为主，主要有：CO、CO2、CH4、H2、HCN等。井下空气中CO气体的浓度可达23，氧气不足时，CO气体的浓度甚至可达8或更多。在氧气充足时则生成大量CO2。这两种气体在事故中造成大量的员工CO中毒和CO2窒息，空气中髙浓度的CO或CO2是造成大量人员伤亡的主要因素。（5）煤尘爆炸有连续性煤尘爆炸还有其连续爆炸的特性。5煤尘爆炸的必要条件及影响因素1）煤尘爆炸必须同时具备三个条件：（1）煤尘本身具有爆炸性；（2）煤尘必须悬浮在空气中并达到一定浓度；（3）有能引燃煤尘爆炸的高温热源存在。2）影响因素（1）煤的挥发分挥发分含量越高的煤，其煤尘越易爆炸。挥发分含量不能作为确定煤尘有无爆炸危险性的唯一依据。(2）煤尘的粒度粒度在075毫米以下的煤尘都能参与煤尘爆炸，粒度越大，煤尘的爆炸越弱，粒度越小，煤尘爆炸性越强。（3）煤尘浓度煤尘浓度过髙或过低时，煤尘是不可能发生爆炸的。爆炸煤尘浓度范围： 3040g/m32000g/m3。 爆炸强度最高煤尘浓度范围：300400g/m3。（4）矿井沼气矿井沼气的存在，在一定程度上降低了煤尘爆炸的浓度下限。挥发分较高的煤尘在无沼气时可以单独爆炸。(5）水分水分能降低煤尘爆炸的危险性。作用：吸热；降低了空气中悬浮的煤尘的浓度；降低落尘的飞扬能力，使其不易转化为浮尘。（）灰分作用：吸热；阻挡热辐射，降低煤尘在空气中的浓度，从而降低了煤尘爆炸的危险性。（7）空气中氧的含量作用：降低点燃煤尘的温度；当氧含量低于17时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高，含氧低，爆炸压力低。6煤尘爆炸事故的原因）煤尘产生量剧增）煤尘治理工作基础较差，欠账多3）沉积煤尘是参与爆炸的最大隐患浮游煤尘是煤尘爆炸的直接因素，而沉积煤尘是局部煤尘爆炸引起采区内连续爆炸的最大隐患。）通风系统不合理5）有引燃热源存在6）缺乏个人防护装备或不随身携带7）由于没有编制矿井灾害预防措施和处理计划，以及对职工进行安全知识、互救自救知识教育不够，以致在处理事故时失误。有的本应根据具体情况，加强通风或早些时间恢复通风，有的把正常的事故区域内供风的局部通风机停止运转，造成不利于大量有害气体的排出，在一定程度上也扩大了事故，加重了人员伤亡。 7煤尘爆炸性鉴定1）规程规定2）两种鉴定方法：方法一，在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，一般作为标准鉴定用；另一种是在实验室内使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进行，目前多采用这种方法。3）介绍大管状煤尘爆炸性鉴定仪4）试验的程序5）煤尘在燃烧管内遇到加热器时现象观察与分析6）煤尘爆炸性试验遵循规则三、知识链接一）预防煤尘爆炸的技术措施。1煤层注水煤层注水是井下最有效、最积极主动的防尘措施,是采煤工作面最重要的防尘措施之一。2采空区灌水采空区灌水预先湿润煤体防尘，是在采用下行陷落法分层开采厚煤层过程中，将水灌入上一分层的采空区内，水在重力及煤体孔隙的毛细管力作用下缓慢渗入下一分层的煤体中，使煤体得到湿润，减少下分层开采时浮游粉尘的产生量。开采近距离煤层群时，在上部煤层的采空区内灌水，在适当条件下，能使下部煤层得到湿润，从而收到较好的防尘效果。3清除积尘落尘迅速浮起转化为浮沉，是导致煤尘爆炸的主要原因之一。井下巷道四