煤矿矿尘防治课件

1、煤矿矿尘防治前言 我国粉尘危害十分严重，不仅发生过数十次煤尘爆炸事故，而且更加严重的是致使许多矿工患了尘肺病。原来每年夺去三千多矿工的生命。解放前为手工作业；19531962年为干式作业。以后推广湿式作业。1962年以后推广十项措施：水式凿岩；耙装洒水；放炮喷雾；净化风流；冲洗岩（煤）帮；煤层注水；水式煤电钻；水炮泥；通风除尘；潮料喷浆。现状评价：煤矿矿尘防治前言第一节矿尘的产生、存在状态及其危害一、矿尘的分类矿尘 ( 粉尘): 煤矿生产过程中所产生的各种矿物的细微颗粒，叫矿尘。按产生来源可分为原生矿尘和次生矿尘。按其存在状态可分为浮游矿尘和沉积矿尘。按其岩性可分为煤尘（凡粒径小于 1 毫米的

2、煤炭颗粒）和岩尘（凡粒径小于 5 um 的岩石颗粒）两种。按尘粒的可见程度，又可分为可见矿尘（粒径大于 10 um ）,0.110 um 的）和超显微矿尘；的显微矿尘（粒径还可分为爆炸性矿尘和非爆炸性矿尘、呼吸性和非呼吸性矿尘等。第一节矿尘的产生、存在状态及其危害一、矿尘的分类二、矿尘的产生原生矿尘是由于煤（岩）层受地质构造或采场支承压力的作用被破裂而产生的它们存在于煤（岩）体的层、节理和裂隙之中，后随煤（岩）体的采落和破碎而进入矿内空间。次生矿尘是由于开采生产造成煤（岩）体的破碎而产生的。三、矿尘的存在状态矿尘有两种存在状态：浮游状态和沉积状态。飞扬和悬浮在矿井空气中的矿尘叫浮游矿尘，简称浮

3、尘，浮尘的存在状态为浮游状态；从空气中沉降下来的矿尘叫沉积矿尘，简称积尘（或落尘），积尘的存在状态为沉积状态。矿尘的浮游状态和沉积状态是相对的，随条件改变可以互相转化浮尘因自重逐渐沉降下来可成为沉积状态；而积尘如受外界干扰，如振动、暴风等，又可再次飞扬起来呈浮游状态。二、矿尘的产生原生矿尘是由于煤（岩）层受地质构造或采场支承压四、矿尘的危害矿尘污染劳动环境，降低了生产场所的可见度，影响劳动效率和操作安全。 工人长期在矿尘环境中工作，吸入大量矿尘后，轻者能引起呼吸道炎症，重者可导致尘肺病（吸入 5 um 以下的尘粒后，人体呈现出的肺组织弥漫性纤维化增生、病变和功能衰竭疾病，称为尘肺病 - 煤矿职

4、业病），严重影响人体健康和寿命。据统计， 1980 年我国煤矿因各类事故死亡人数与当年因尘肺病死亡人数的比例为 1 ： 0.8 ； 1983 年，死于尘肺病的人数比同年因公死亡人数还多 125 人。矿尘中的煤尘，具有可燃性，遇有外界火源，很容易引起火灾；而有的煤尘还能导致爆炸事故，造成巨大损失。四、矿尘的危害矿尘污染劳动环境，降低了生产场所的可见度，第二节煤尘爆炸及预防一、煤尘爆炸过程煤尘能爆炸的两个原因：一是煤被破碎而成细小颗粒的粉尘后，其表面积较原来有显著增大（ 1 cm3 的正立方体的煤块全部破碎成直径为 1 um 的尘粒，其总表面由 6 cm2 增大到 6 m2 ，是原来的 1 万倍）

5、，吸附空气中氧分子的数量增大，其氧化能力有显著提高，受热面积和可燃气体的释放速度也都有很大增大；二是煤尘受热后能放出大量的可燃气体（例如， 1 kg 挥发分为 20-26% 的焦煤，可放出 290350 L 的可燃气体），而这种气体中含有大量的爆炸性碳氢化合物气体。煤尘爆炸的过程：煤尘在热源作用下迅速放出可燃气体和一定热量，而释放的热量以热辐射和气体分子热传导的方式传给附近的煤尘后，附近煤尘又会迅速放出更多的可燃气体和热量，且放出的可燃气体同空气也会发生化学反应而放出热量，而热量再传给其他煤尘这样循环进行，氧化速度越来越快，温度越来越高，范围越来越大，当达到一定程度时，就会导致气体发生运动，并

6、在火焰前面形成冲击波；当化学反应产生的热量超过热辐射和热传导所造成的热量损失时，反应将以声、光的形式释放能量，这时的燃烧便转为爆炸。第二节煤尘爆炸及预防一、煤尘爆炸过程二、煤尘燃烧与爆炸的区别煤尘的燃烧与爆炸，以及爆炸剧烈程度的差别，其实质也就是火焰传播的速度不同。煤尘燃烧过程进行得比较缓慢，并没有显著的声效应，其火焰速度通常不超过 20 m/ s ，对物体的破坏性较小；而煤尘爆炸是一种极为迅速的物理和化学转化过程，它是由煤尘燃烧到一定临界条件下跳跃式地转变而来的，并伴有显著的声光效应，使周围空气的压力发生急剧突变，附近物体遭到严重破坏和变形。发生煤尘连续爆炸有两种情况一是在发生煤尘爆炸的地点

7、，空气受热膨胀，密度变小，经过一个极短的时间形成负压区（负压约为 49.03 kpa ），在负压作用下，空气向爆炸点逆流，促成 返回风 而带来新鲜空气，若该处仍有热源和足够浓度的煤尘存在时，就可能发生第二次爆炸，甚至第三次，第四次；另一种情况是煤尘爆炸产生的冲击波速度远大于火焰速度，随着时间的延长，两者差距越来越大，当前面的冲击波把巷道积尘（如果存在沉积煤尘）再次扬起，且达到一定浓度，而高温火焰又跟踵而至时，就会把扬起的煤尘点燃，发生第二次, 第三次连续爆炸。二、煤尘燃烧与爆炸的区别煤尘的燃烧与爆炸，以及爆炸剧烈程度的三、煤尘爆炸的主要特征煤尘（参与）爆炸的显著特征是爆炸后产生一些皮渣与粘块。

8、 皮渣与粘块是区别和判断瓦斯爆炸、煤尘爆炸或瓦斯与煤尘混合爆炸的主要依据之一。 如果在爆源附近没有发现皮渣与粘块，则可以判断是瓦斯爆炸； 如果发现有皮渣与粘块，可分两种情况：一是该区域没有瓦斯或瓦斯涌出量很小，不具备造成瓦斯积聚的条件，则可判定为煤尘爆炸，二是该区域平时瓦斯涌出较大或不正常，具备瓦斯积聚的条件，则可判定为瓦斯与煤尘或煤尘与瓦斯二者混合爆炸。另外，还可以根据皮渣与粘块在支柱上的位置不同，来判断煤尘爆炸的强烈程度：焦化物附着在支架两侧为弱爆炸；焦化物在支架迎风侧为中等程度爆炸；发生强爆炸时焦化物附在支架的背风侧，而迎风侧有烧灼痕迹。应当指出的是，只有气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘

9、爆炸时，才能产生皮渣与粘块。三、煤尘爆炸的主要特征煤尘（参与）爆炸的显著特征是爆炸后产生四、煤尘爆炸的危害1 、爆炸产生高温煤尘爆炸时要释放出大量的热能。据理论计算，爆炸瞬时的温度可达 2300 2500 度，实测值也比较接近。高温能够引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤人员，也是可能发生连续爆炸的主要热源。2, 爆炸产生高压煤尘爆炸的理论压力为 735.5 kpa ，但实际发生爆炸时往往超过此值。美国试验测得的爆炸压力为 1863.26 kpa ；法国测得的为 980.67 kpa ，可把抗压强度为 3922.7 kpa 的钢板巷道破坏，并将钢板抛出 150 m 以外。另外，在有大量沉积煤尘的巷道中

10、，爆炸压力随着离开爆源距离的增加会跳跃式的增大；如遇到障碍物或巷道断面突然变化及巷道拐弯时，爆炸压力也会有很大增高。爆炸高压可损坏设备，推倒支架, 造成冒顶和人员伤亡，使矿井遭受严重破坏。3,爆炸产生火焰和冲击波煤尘爆炸时产生的高温火焰传播速度为 610-1800 m/s ，同时，伴随着火焰的传播，还将产生强大的冲击波，速度为 2340 m/ s 。冲击波不仅能使设备，支架，人员等遭受损害，还能够将途经巷道内的积尘扬起，被随之而来的火焰点燃，造成二次, 三次等连续爆炸事故。隔爆设施便是根据冲击波与火焰的速度差这一特点而研制和安设的。4, 爆炸产生有害气体煤尘爆炸能够产生大量的具有强烈毒性的一氧

11、化碳 co ，其浓度一般为 2-3% ，最高可达 8-10% （日本曾测得 14% ）。这是煤尘爆炸或煤尘参与爆炸造成大量人员伤亡的主要原因。四、煤尘爆炸的危害1 、爆炸产生高温煤尘爆炸时要释放出大量的五、煤尘爆炸的基本条件1, 煤尘本身具有爆炸性煤尘本身有无爆炸性，必须通过鉴定。鉴定方法有两种，一是采用 大管状煤尘爆炸鉴定仪 的装置进行鉴定；二是根据煤的工业分析结果，计算挥发分指数（煤尘爆炸指数- 煤的挥发份同煤中可燃物质之比）来初步判断。一般说来，煤尘爆炸指数 Vdaf 10% 的煤尘属于爆炸性煤尘， Vdaf 越大则爆炸性越强； Vdaf 10% 属于无爆炸性危险的煤尘。2,煤尘呈浮游状

12、态，并达到一定浓度只有当煤尘在空气中呈浮游状态并具达到一定浓度时才能发生爆炸。能够形成爆炸的浮游煤尘浓度范围，叫煤尘爆炸界限。单位体积空气中，能够发生爆炸的最低煤尘浓度称为煤尘爆炸下限浓度；单位体积空气中，能够发生爆炸的最高煤尘浓度称为煤尘爆炸上限浓度。我国试验表明，煤尘爆炸下限浓度为 45 g/m3,上限浓度为 1500-2000 g/m3 。爆炸威力最强的煤尘浓度为 300-400 g/ m3 。3 、有足以点燃煤尘的热源能够引起煤尘爆炸的热源温度变化范围是比较大的，它与煤尘本身的性质和试验条件有关。我国试验的煤尘爆炸引燃温度在 610 1050 度之间，一般为 700 800 度。五、煤

13、尘爆炸的基本条件1, 煤尘本身具有爆炸性煤尘本身有无爆六、影响煤尘爆炸的主要因素1 、煤的挥发分煤的可燃挥发分越高，煤尘爆炸性越强，而且，挥发分越高，煤尘爆炸下限浓度越低，越易爆炸。2 、煤的灰分由于灰分是不燃物质，而且能吸收煤尘燃烧时放出的热量，起冷却作用。所以，灰分越高，煤尘爆炸性越低，但是当灰分较少（ 20% 以下）时，影响不大，只有达到 30-40% 时，爆炸性才明显减弱。3, 煤尘粒度凡粒径小于 1 毫米的煤尘都能参与爆炸，但爆炸的主体是 0.075 毫米（ 75 um ）以下的尘粒。粒径越小，爆炸性越强；但过于微小达到0.01mm时，因很快会被氧化而成为灰烬，反而爆炸性降低。4 、

14、煤的水分水分能粘结尘粒、降低其飞扬能力，还能吸热降温和阻燃，因而能遏制煤尘爆炸的发生。应当指出，水分对抑制煤尘起爆的作用较大；但当爆炸已经发生时，水分的作用就很微弱了，即使煤尘水分达到 25% ，已呈稠泥状，仍能参与强烈爆炸。5 、煤尘燃烧和爆炸的实质就是煤尘被迅速而剧烈地氧化，显然其与空气中的氧含量有密切关系氧气含量越高，点燃煤尘的温度越低（纯氧中为 430 度），爆炸强度越大；反之，氧气含量越低，所需点燃煤尘的温度就越高，爆炸强度也越弱。当氧浓度小于 18% 时，煤尘不能爆炸。但爆炸一旦发生，则不再受空气中氧含量的影响。六、影响煤尘爆炸的主要因素1 、煤的挥发分煤的可燃挥发分越高七、综合防

15、尘技术措施矿井综合防尘技术措施包括以下几个方面的内容。1 、减少煤尘产生量的措施防尘的“治本”措施，尽量减少生产过程中的原始煤尘发生量。煤体注水不论采取哪种注水方式，注水后煤体所增加的水分都应在 1% 以上，或全水分在 4% 以上。采空区灌水。 水炮泥。湿式打眼。 合理确定炮眼数目和装药量。改进截齿结构，合理选择截割参数。2 、降低浮游煤尘浓度的措施放炮喷雾。转载喷雾洒水。采掘机械喷雾洒水。攉煤洒水。合理选择风速。3 、个体防护措施普通防尘口罩、动力型防尘口罩。七、综合防尘技术措施矿井综合防尘技术措施包括以下几个方面的内八、回采工作面、掘进工作面应采取的防尘措施1 、炮采工作面应采取的防尘措施

16、是：煤层注水；湿式打眼；放炮前后洒水；输送机转载点喷雾洒水；放炮使用水炮泥；工作面进、回风巷道冲洗巷帮、清扫积尘； ( 风流净化；个体防护。2 、机械化采煤工作面应采取的防尘措施是：煤层注水；割煤机内、外喷雾；放顶煤综采机架放煤口喷雾洒水；输送机转载点喷雾洒水；工作面进、回风巷道冲洗巷帮、清扫积尘；风流净化；个体防护。3 、掘进工作面应采取的防尘措施是：湿式打眼；放炮喷雾；放炮使用水炮泥；装岩（煤）洒水；冲洗岩帮；净化风流；个体防护。八、回采工作面、掘进工作面应采取的防尘措施1 、炮采工作面应九、防止煤尘爆炸应采取的技术措施1 、防止浮游煤尘爆炸的技术措施 降低控制浮游煤尘的浓度在爆炸下限以下

17、； 消除各种引爆火源。2 、防止沉积煤尘参与爆炸的技术措施 冲洗巷道。 清扫积尘。 撒布岩粉对岩粉有质量要求。 喷洒粘结剂。 将粘尘剂，如氯化钙（氯化钾、氯化钠）与湿润剂混合，喷洒在巷道四周，使煤尘失去飞扬性。九、防止煤尘爆炸应采取的技术措施1 、防止浮游煤尘爆炸的技术十、隔爆设施的作用原理隔爆设施：是指开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，在适当位置安设的隔绝煤尘爆炸传播的安全设施其作用是使已经发生瓦斯或煤尘爆炸地点附近的煤尘不能参与爆炸，使爆炸事故不能继续和扩展下去。 岩粉棚、水棚等都是隔爆设施。隔爆设施两种。 被动式隔爆设施（岩粉棚、水棚等）的作用原理：借助于已形成的爆炸冲击波或暴风的作用力，使

18、设施动作（或击碎容器），将消焰剂（岩粉、水等）弥散于巷道空间，阻隔（或熄灭）爆炸火焰之传播。自动式隔爆设施（如自动隔爆水幕等）作用原理：，在设施前方一定位置安设传感器，感知爆炸的有关参量之一（如火焰或爆炸压力等），并将信号传至运算机构计算时间并指令动作机构，使隔爆设施动作，将消焰剂喷出（或扬出）并弥散于巷道空间以隔绝火焰。十、隔爆设施的作用原理隔爆设施：是指开采有煤尘爆炸危险煤层的十一、防止煤尘爆炸事故扩大应采取的技术措施第155条：开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层和相邻的工作面，都必须用水棚或岩粉棚隔开。 国内外通常采用的隔爆措施和实施要求如下。1 、岩粉隔爆装置 岩粉棚。当爆炸波传来时，岩粉板被推翻，岩粉撒落形成粉雾弥漫巷道空间，从而阻止火焰传播和冷却灭火。 岩粉箱。形式多种多样。其隔爆作用与岩粉棚相同。2 、水隔爆装置（水的比热较岩粉高 5 倍，吸热效果好，长期使用不更换，因此较岩粉应用更广） 隔爆水槽。 隔爆水袋。 用水量均根据巷道断面大小而定，主要巷道不少于 400 L/m2 ，水棚长度不少于 30 m