煤矿粉尘防治

1、煤矿粉尘防治煤矿粉尘防治煤煤 矿矿 粉粉 尘尘 什么叫矿尘：矿井建设和生产过程中所产生的各种矿物细微颗粒的总称，又称粉尘。 不同矿井由于煤、岩地质条件和物理性质的不同，采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，矿尘的生成量有很大的差异；即使在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面占45%80%；掘进工作面占20%38%；锚喷作业点产尘量占10%15%；运输通风巷道占5%10%；其它作业点占2%5%。各作业点随机械化程度的不断提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。矿尘的分类矿尘的分类 矿尘除

2、按其成分可分为岩尘、煤尘、烟尘、水泥尘等多种有机、无机粉尘外，尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法：n 1.按矿尘粒度大小划分 (1)全尘。全尘是指不同粒径的全部矿尘。也称总粉尘。对于煤尘，常指粒径为1mm以下的尘粒。 n(2)呼吸性粉尘：是指粒径在5m以下，能被人吸入体内肺泡区的浮尘。n 2按矿尘的存在状态划分n(1)浮游矿尘。悬池于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。n(2)沉积矿尘。从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。 n 浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化。浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。矿山除尘研究的直接对象是悬浮

3、于空气中的矿尘，因此一般所说的矿尘就是指这种状态下的矿尘。 n 3、按矿尘的成分分类：n 煤尘。煤尘是指粒径为1mm以下的煤炭颗粒。这是从煤尘本身具有爆炸性的角度来讲的。n 岩尘。 是指粒径为5m以下的岩石微粒。岩尘是从劳动卫生的角度来定义的。n 按岩尘所含二氧化硅量的多少分为硅尘和非硅尘。硅尘是指二氧化硅的含量大于10的岩尘；n 非硅尘是指二氧化硅的含量小于或等于10的岩尘。矿尘的危害矿尘的危害 n (1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。n 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 。n (2)某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。 n (3)加速机械

4、磨损，缩短精密仪器使用寿命。n 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。n (4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。n 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。尘肺病尘肺病 尘肺病是工人在生产中长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。n 1.尘肺类的分类n 煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类：n (1)硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游离SiO2含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病

5、。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。n (2)煤硅肺病(煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。n (3)煤肺病。由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。n 我国煤矿工人工种变动较大，长期固定从事单一工种的很少，因此煤矿尘肺病中以煤硅肺病比重最大，约占80%左右，单纯的硅肺、煤肺病较少。n 作业人员从接触矿尘开始到肺部出现纤维化病变所经历的时间称为发病工龄。上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病。其发病工龄最短（一般在10年左右），病情发展快，危害严重。煤肺病的发病工令一般为203

6、0年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。 尘肺病的发病症状尘肺病的发病症状 n 尘肺病的发展有一定的过程，轻者影响劳动生产力，严重时丧失劳动能力，甚至死亡。这一发展过程是不可逆转的，因此要及早发现，及时治疗，以防病情加重，从自觉症状上，尘肺病分为三期：n 第一期：重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。n 第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。n 第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。影响尘肺病的发病因素 n(1)(1)矿尘的成分矿尘的成分能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离含有游离

7、i i2 2，其含量越高，发病工龄越短，病变的，其含量越高，发病工龄越短，病变的发展程度越快。发展程度越快。 对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质( (即挥发即挥发分分) )含量。据试验，煤化作用程度越低，危害越大，因含量。据试验，煤化作用程度越低，危害越大，因为煤尘的危害和肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。为煤尘的危害和肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。n(2)(2)矿尘粒度及分散度矿尘粒度及分散度尘肺病变主要是发生在肺脏的尘肺病变主要是发生在肺脏的最基本单元即肺泡内。矿尘粒度不同，对人体的危害性最基本单元即肺泡内。矿尘粒度不同，对人体的危害性也不同。

8、也不同。5m5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5m5m以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，最最危险的粒度是危险的粒度是2m2m左右的矿尘左右的矿尘。由此可见，矿尘的粒度。由此可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。越小，分散度越高，对人体的危害就越大。n (3)矿尘浓度尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。国外的统计资料表明，在高矿尘浓度的场所工作时，平均510年就有可能导致硅肺病，如果矿尘中的游离2含量达80%90%，甚至1.52年即可

9、发病。空气中的矿尘浓度降低到规程规定的标准以下，工作几十年，肺部吸入的矿尘总量仍不足达到致病的程度。n (4)个体方面的因素矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的，所以人的机体条件，如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫生条(如鼻毛等)等，对尘肺的发生、发展有一定的影响。n 尘肺病在目前的技术水平下尽管很难完全治愈，但它是可以预防的。 煤矿粉尘爆炸的条件煤矿粉尘爆炸的条件煤尘本身具有煤尘本身具有爆炸性爆炸性（主要取决于挥发分含量主要取决于挥发分含量，大于大于1010的一般都具有爆炸性）的一般都具有爆炸性）煤尘必须悬浮于空气煤尘必须悬浮于空气中，达到一定的浓度（中，达到一定的浓度（下下限限45g/m34

10、5g/m3，上限，上限2000 g/m32000 g/m3, ,最强最强300300400 400 g/mg/m3 3 ）存在能引燃煤尘爆炸的存在能引燃煤尘爆炸的高温热源高温热源，一般为，一般为700700800800 （变化范围较大，受挥发分含量、（变化范围较大，受挥发分含量、粒度、浓度、现场条件等影响较大）粒度、浓度、现场条件等影响较大）氧浓度氧浓度，含氧量低于，含氧量低于18%18%时，单纯的煤尘就不时，单纯的煤尘就不会爆炸会爆炸 影响煤尘爆炸的主要因素影响煤尘爆炸的主要因素n1 1、煤的挥发分煤的挥发分（正比关系，且爆炸下限成反比。（正比关系，且爆炸下限成反比。一般大于一般大于1010

11、的都有爆炸性）的都有爆炸性）n2 2、煤尘粒度煤尘粒度（煤尘爆炸的主体是（煤尘爆炸的主体是10107575微米的煤微米的煤尘，小于尘，小于1mm1mm的都参与爆炸）的都参与爆炸）n 3 3、煤的灰分（、煤的灰分（30304040时，煤尘爆炸性才显著减时，煤尘爆炸性才显著减弱）弱）n 4 4、煤尘水分（起粘结作用，降低飞扬能力，吸热、煤尘水分（起粘结作用，降低飞扬能力，吸热降温、阻燃，但作用不太明显）降温、阻燃，但作用不太明显）n 5 5、瓦斯浓度和含氧量瓦斯浓度和含氧量（瓦斯煤尘相互影响降低下（瓦斯煤尘相互影响降低下限；氧气浓度与点火温度成反比）限；氧气浓度与点火温度成反比）n 6 6、引爆火

12、源和爆炸环境（感应期为、引爆火源和爆炸环境（感应期为2020250250毫秒）毫秒）煤尘爆炸的产物（危害、特征）煤尘爆炸的产物（危害、特征）n 1、产生高温、高压、冲击波n 煤尘爆炸火焰温度为16001900，爆源的温度达到2000以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。 n 在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736Pa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一次爆炸的理论压力将是前一次的57倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/，冲击波速度为2340m/。2、煤尘爆炸具有连续性n 由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将

13、巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，导致新的爆炸，有时可如此反复多次，形成连续爆炸，这是煤尘爆炸的重要特征。3、煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40280m，挥发分越高，感应期越短。 n 4、挥发分减少或形成“粘焦”n 煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘挥发分含量的40%70，致使煤尘挥发分减少，根据这一特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。对于气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘，一旦发生爆炸，一部分煤尘会被焦化，粘结在一起，沉集于支架和巷道壁上，形成煤尘爆炸所特

14、有的产物焦炭皮渣或粘块，统称“粘焦”。“粘焦”也是判断井下发生爆炸事故时是否有煤尘参与的重要标志。n 5、产生大量的CO煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中的浓度可达23，甚至高达8左右。爆炸事故中受害者的大多数(70%80)是由于CO中毒造成的。 预防煤尘爆炸的技术措施预防煤尘爆炸的技术措施 n 预防煤尘爆炸的技术措施主要包括减、降尘措施，防止煤尘引燃措施及限制煤尘爆炸范围扩大等三个方面。n 1.减、降尘措施n 减、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中，通过减少减、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本

15、上杜绝煤尘爆炸的可能性。上杜绝煤尘爆炸的可能性。 n 1)1)煤层注水实质煤层注水是回采工作面最重要的防煤层注水是回采工作面最重要的防尘措施之一，在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，尘措施之一，在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作用煤层注水的减尘作用n 主要有以下三个方面：主要有以下三个方面：n 煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失

16、去飞可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一扬能力，从而有效地消除这一尘源尘源；n 水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从均有水存在，从而而消除了细粒煤尘的飞扬消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生；，预防了浮尘的产生； n 水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘

17、的产生减少了煤尘的产生量。量。限制煤尘爆炸范围扩大的措施限制煤尘爆炸范围扩大的措施 (1)清除落尘 n (2)撒布岩粉 在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。 n (3)设置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚两种，设置应符合以下基本要求：n 应设置在巷道的直线部分，且主要水棚的用水量不小于400L/m2，辅助水棚不小于200L/m2；n 相邻水棚中心距为0.51.0m，主要水棚总长度不小于30m，辅助水棚不小于20m；n 首列水棚距工作面的距离，必须保持60200m；n 水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m，其底部距轨面不小于1.8m；n 水内如混入煤尘量超过5%时

18、，应立即换水。n (4)设置岩粉棚n (5)设置自动隔爆棚 煤矿综合防尘煤矿综合防尘 n 综合防尘技术措施分为通风除尘、湿式作业、密闭抽尘、净化风流、个体防护及一些特殊的除、降尘措施。n一、通风除尘n 通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度 。决定通风除尘效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。风速过低，粗粒矿尘将与空气分离下沉，不易排出；风速过高，能将落尘扬起，增大矿内空气中的粉尘浓度。能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排尘风速。一般来说，掘进工作面的最优风速为0.40.7m/s，机械化采煤工作面为1.52.5m/s。

19、n 规程规定的采掘工作面最高允许风速为4m/ 二、湿式作业二、湿式作业 n 1 1、湿式凿岩、钻眼、湿式凿岩、钻眼 n 在煤矿生产环节中，井巷掘进产生的粉尘不仅量大，而且分散度高。而掘在煤矿生产环节中，井巷掘进产生的粉尘不仅量大，而且分散度高。而掘进过程中的矿尘又主要来源于凿岩和钻眼作业。据实测：干式钻眼产尘量进过程中的矿尘又主要来源于凿岩和钻眼作业。据实测：干式钻眼产尘量约占掘进总产尘量的约占掘进总产尘量的80%80%8585；而湿式凿岩的除尘率可达；而湿式凿岩的除尘率可达90%90%左右左右 。n 2 2、洒水及喷雾洒水、洒水及喷雾洒水n 洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架

20、等处的矿尘。研洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。研究表明，在掘进机上采用低压洒水，降尘率为究表明，在掘进机上采用低压洒水，降尘率为43%43%7878，而采用高压喷，而采用高压喷雾时达到雾时达到75%75%9595；炮掘工作面采用低压洒水，降尘率为；炮掘工作面采用低压洒水，降尘率为51%51%，高压喷雾，高压喷雾达达72%72%，且对微细粉尘的抑制效果明显。，且对微细粉尘的抑制效果明显。n (1)(1)掘进机喷雾洒水掘进机喷雾洒水n 掘进机喷雾分内外两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘，内喷掘进机喷雾分内外两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘，内喷雾则通过掘进机

21、切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成雾则通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成的瞬间将其抑制。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减小的瞬间将其抑制。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减小85%85%9595。 n规程规定：掘进机作业时，应使用内、外喷雾装置，内喷雾装置的使用水压不得小于 3 Mpa，外喷雾装置的使用水压不得小于1.5 Mpa;如果内喷雾装置的使用水压小于 3 Mpa或无内喷雾装置，则必须使用外喷雾装置和除尘器n (2)采煤机喷雾洒水n 采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。采用内喷雾时，水由安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，

22、形成“湿式截割”；采用外喷雾时，水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或档煤板上的喷嘴喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润沉降。规程规定：采煤机必须安装内、外喷雾装置，作业时必须喷雾降尘，内喷雾装置的使用水压不得小于 2 Mpa，外喷雾装置的使用水压不得小于1.5 Mpa，喷雾流量应与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常使用，外喷雾装置的压力不得小于4 Mpa，无水或喷雾装置损坏时必须停机。 综放工作面具有尘源多、产尘强度高、持续时间长等特点。因此，为了有效地降低产尘量，除了实施煤层注水和采用低位放顶煤支架外，还要对各产尘点进行广泛的喷雾洒水。 放煤口喷雾 n 支架间喷雾支架在降柱、前移和升柱过程

23、中产生大量的粉尘，同时由于通风断面小、风速大，来自采空区的矿尘量大增，因此采用喷雾降尘时，必须根据支架的架型等特点，合理确定喷嘴的布置方式和喷嘴型号。 n 转载点喷雾 转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点(即回采工作面输送机与顺槽输送机连接处)加设半密封罩，罩内安装喷嘴，以消除飞扬的浮尘，降低进入回采工作面的风流含尘量。为了保证密封效果，密封罩进、出煤口安装半遮式软风帘，软风帘可用风筒布或皮带制作。n 其它地点喷雾由于综放面放下的顶煤块度大，数量多，破碎量增大，因此，必须在破碎机的出口处进行喷雾降尘。 (3)综放工作面喷雾洒水综放工作面喷雾洒水3水炮泥n 水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内。爆破水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内。爆破时水袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝结，达到降尘的目的。时水袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝结，达到降尘的目的。采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低20%20%5050，尤其是呼吸，尤其是呼吸性粉尘含量有较大的减少。除此之外，水炮泥还能降低爆破产生的有性粉尘含量有较大的减少。除此之外，水炮泥还能降低爆破产生的有害气体，缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。害气体，缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。三、净化风流三、净化风流n 净化风流是使