矿井粉尘防治-教学课件

粉尘防治理论及技术1985年12月,在个旧组织召开“纪念周恩来总理对云锡肺癌防治工作指示十周年会议”,时任全国政协主席的邓颖超同志为会议题词“为控制云锡矿工肺癌继续努力”。

尘肺病的治疗现在还没有更好的办法，是一种终身不能治愈的职业病，病情最严重的尘肺病患者，呼吸会十分困难，最后都是跪着死亡，让人惨不忍睹。卫生部资料显示，截至2009年底，全国累计报告职业病722730例，其中尘肺病65.3万例。尘肺病例数占职业病总数90%以上。2000年底，全国尘肺病例数为558624例，累计死亡133226例，病死率为23.85%。这意味着中国尘肺病病例每年以超过10000例人数持续增加。

1960年5月9日13时45分，大地骤然抖动，老白洞矿15号井口喷出强烈的火焰和浓烟，威力不亚于12级台风。随即，从16号井口也喷出浓烟，巨大的风力把打钟工和跟车工摔成重伤，井口房屋被摧倒，地面配电所由于掉闸而停止运行；井上井下电源全部中断，电话交换指示灯一齐闪亮后全部中断电源。此时，正是井下交叉作业时间，交班的职工未上井，接班的职工已下井。两个班的干部工人全被困在井下，905名干部工人生死不明。

中外采矿史上最悲惨的煤尘大爆炸在我国最大的煤炭生产基地———大同矿务局发生了。事故死亡677人，连同被救出的228人中又死亡5人，共682人。爆炸牵动了中南海，事故发生的当天，毛主席听取了汇报。当晚11点多，周总理又指示救灾小组不惜一切代价毁矿保人。中国人民解放军各部队共1096名指战员赶到了出事现场。截至5月17日，共动用62架次飞机，十几个火车专列，214辆汽车，运来大批救援物资。1991年4月21日16时05分，山西省洪洞县三交河煤矿发生了特大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡147人、重伤2人、轻伤4人，造成直接经济损失295万元。1993年10月18日17时15分，徐州市煤炭工业公司大刘煤矿修复巷与皮带机下山相交的三角门处由于违章放明炮引发了一起重大煤尘爆炸事故，死亡40人，重伤1人，轻伤3人，直接经济损失约124万元。2003年7月22日，山东徐州贾汪区岗子村五副井发生“7·22特大瓦斯煤尘爆炸事故”，死亡92人。2003年10月21日10时40分,乌海市海勃湾区骆驼山煤矿发生一起煤尘爆炸事故,事故伤亡情况：死亡6人，重伤1人;经济损失：估计直接经济损失80万元。2004年5月18日18时18分，山西省吕梁地区交口县蔡家沟煤矿井下维修硐室发生一起特大煤尘爆炸事故，造成33人死亡，直接经济损失293.3万元。2005年11月27日21时22分，黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司七台河分公司东风煤矿发生一起特别重大煤尘爆炸事故，死亡171人，伤48人，直接经济损失4293.1万元。事故发生后，国务院立即派出调查组对事故进行调查。现已查明，这起事故的直接原因是放炮人员使用非专用炸药违章作业处理煤仓堵塞，导致煤尘飞扬达到爆炸界限，放炮火焰引起煤尘爆炸。调查认定这是一起重大责任事故。2005年12月7日15时14分，河北省唐山市恒源实业有限公司（原刘官屯煤矿，以下简称"刘官屯煤矿"）发生一起特别重大瓦斯煤尘爆炸事故，造成108人死亡，29人受伤，直接经济损失4870.67万元。2006年2月23日18时50分，山东枣矿集团联创公司（原陶庄煤矿）发生一起煤尘爆炸特大事故。在现场施工的27人中，15人死亡12人受伤。2006年7月15日16时40分，山西省晋中市灵石县蔺家庄煤矿发生煤尘爆炸。事故发生时井下矿工人数为59人，其中6人自行出井，1人由救护队员救护出井(已无生命危险)，当时实际井下被困人数为52人。2009年3月10日昌维地区朱留店煤矿发生煤尘爆炸事故，死亡18人，伤51人。

主讲内容第一章:粉尘的性质第五章:通风净化及除尘降尘技术第三章:粉尘测定第二章:尘肺病及其预防第四章:煤尘爆炸及其预防第七章:掘进及运输、转载防尘第六章:采煤工作面综合防尘技术第一章:粉尘的性质§1-1概述§1-2粉尘的粒度、分散度和粒度分布§1-3粉尘的物理化学性质2课时第二章:尘肺病及其防治§2-1粉尘对人体的危害§2-2尘肺的分类及我国尘肺发病的现状§2-3矽肺§2-4煤工尘肺§2-5影响尘肺发病的因素§2-6预防尘肺的措施2课时

第三章:粉尘测定§3-1粉尘浓度测定§3-2粉尘粒度和粒度分布测定§3-3粉尘中游离二氧化硅含量的测定2课时第四章:煤尘爆炸及其预防§4-1粉尘爆炸基础知识§4-2煤尘燃烧与爆炸§4-3煤尘爆炸的预防§4-4煤尘爆炸的抑制与隔绝5课时第五章:通风净化及除尘降尘技术§5-1通风除尘§5-2重力沉降室和惯性除尘器§5-3旋风除尘器§5-4湿式除尘§5-5化学和物理除尘§5-6个体防护5课时第六章:采煤工作面综合防尘技术§6-1采煤工作面粉尘的产生§6-2煤层注水防尘§6-3采空区灌水防尘§6-4炮采工作面综合防尘§6-5机采工作面综合防尘6课时第七章:掘进及运输、转载防尘§7-1破岩防尘§7-2掘进工作面通风除尘§7-3装岩防尘§7-4转载、运输防尘§7-5支护防尘§7-6掘进工作面除尘新技术4课时

结束语希望大家，努力学习，天天向上！愿大家学习开心，共创辉惶！第一章粉尘的性质

§1-1概述一、矿尘及其分类（一）矿尘的含义矿尘，一般指矿物开采或加工过程中产生的微细固体集合体。落尘，浮尘。矿尘是指在矿山建设和生产过程中生成的直径不大于lmm的矿物微粒的总称。矿尘的大小叫粒度（D），单位：mm（二）矿尘的分类1）按矿尘产生的过程分类：矿尘、烟尘2）按矿尘颗粒的大小分类：粗尘、细尘、微尘、超微粉尘3）其他分类二、粉尘的危害1）对人体的危害：①尘肺病；②皮肤病；③慢性中毒。2）矿尘浓度较高时，降低工作场所的能见度，操作时容易造成人身事故，使工伤事故增多。3）煤尘爆炸。会使人身受到伤害。破坏设备，甚至毁坏整个矿井。4）加速机械的磨损，减少精密仪表的使用时间。三、矿井粉尘防治的目的煤尘爆炸是煤矿五大灾害之一，其后果往往极为惨痛，伤亡严重，损失惊人，危害性极大。同时由矿尘引起的尘肺病危害着职工的健康，每年因尘肺死亡人数3000人左右。因此，了解矿尘的性质和危害，掌握其防治方法十分必要。§1-2粉尘的粒度、分散度和粒度分布一、单一粉尘粒径的定义粒径：矿尘颗粒大小的尺度，用μm表示。3种形式的粒径：1）投影径：尘粒在显微镜下所观察到的粉尘的尺度。2）几何当量径：取尘粒的某一几何量相同时的球形粒子的直径。3）物理当量径：取尘粒的某一物理量相同时的球形粒子的直径。二、粉尘平均粒径七种“平均粒径”的表示方法。1）算术平均值径：指粉尘直径的总和除以粉尘的颗粒数。2）平均表面积径：指粉尘表面积径的总和除以粉尘的颗粒数。3）体积（或重量）平均径：指各粉尘的体积（或重量）的总和除以粉尘的颗粒数。4）线性平均径5）体积表面平均径6）重量平均径7）几何平均径：指几个粉尘粒径连乘积的n次方根。三、粉尘的分散度与粒度分布粒度分布（分散度）：粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占的百分比。分散度又叫做粒度分布。（1）计算公式1）个数标准的粒度分布2）重量标准的粒度分布（也称重量分散度）分散度高，表示粉尘中微细尘粒占的比例大；分散度低，表示粉尘中粗大尘粒占的比例大。尘粒直径/μm可达呼吸道的部位

30气管分歧部10终末支气管3肺泡管

1肺泡管和肺泡囊腔0.3部分沉在肺泡上，65%再呼出0.1部分沉在肺泡上，65%再呼出0.03部分沉在肺泡上，34%再呼出表1.5不同直径的尘粒可达肺脏的部位（2）粉尘分散度的影响1）粉尘粒度分布对尘粒在呼吸道中阻碍的影响矿尘分散度的高低和被吸入人体后在呼吸道中各部位的阻留有着密切关系。2）粉尘粒度分布对尘粒的比表面积和吸附性的影响相同质量的粉尘，分散度高的要比分散度低的比表面积大很多倍。§1-3粉尘的物理化学性质一、粒尘粒子的形状单个粉尘粒子的形状取决于形成粒子的方法。破碎、研磨形成的粉尘粒子形状在很大程度上由母料的性质决定。一般情况下，它们表现为不规则的结晶颗粒。

二、粉尘的游离二氧化硅含量粉尘中的游离二氧化硅含量是引起并促进尘肺病及病程发展的主要因素，含量越高，其危害越大。许多矿岩都含有游离二氧化硅，煤系地层由于沉积环境不同、岩性不同，其二氧化硅含量变化较大，无烟煤的游离二氧化硅含量高于烟煤。三、粉尘的密度粉尘的密度：单位体积粉尘的质量。真密度：粉尘体积不包括尘粒之间空隙的密度。

——不包括尘粒之间空隙的粉尘体积——粉尘的质量固体磨碎而形成的粉尘，其密度与母料相同。四、粉尘的相对密度

相对密度：粉尘的质量与同体积标准物质的质量之比，为无因次量。通常是采用压力为1.013×105Pa和温度为4℃时的纯水作为标准物质。单纯尘粒的单位体积的质量叫做粉尘的真密度，包括空隙在内的集合体的单位体积的质量叫做假密度。

五、粉尘的比表面积和表面能每单位质量（体积）粉尘的表面积称为比表面积（简称比面）。粉尘的比表面积与直径成反比，粒径越小，比表面积越大。1）随着粉尘颗粒比表面积的增大，它的溶解性、化学活性及吸附能力都将大大增加。2）随着粉尘颗粒比表面积的增大，对周围介质（空气）的吸附能力也明显增加，从而大大提高了微细颗粒的悬浮性。3）随着粉尘颗粒比表面积的增大，与空气中的氧气反应就愈剧烈，成为引起煤尘自燃和爆炸的因素之一。4）由于微细粒尘吸附能力的增强，井下爆破后，尘粒表面还能吸附某些气体化合物，如一氧化碳等。

六、粉尘的凝聚与附着粉尘的凝聚：尘粒间互相结合形成新的大尘粒的现象。粉尘的附着：尘粒和其他物体结合的现象。粉尘粒子附着在固体表面上，或者粉尘粒子彼此相互附着的现象称为黏附。附着的强度也就是克服附着现象所需要的力称为粘附力。在气态介质中产生黏附的力有：范德华力、电场力、毛细力。这三种力都和产生黏附的两种物体的物理、化学性质有关。七、粉尘的湿润性

粉尘的湿润性：粉尘与液体相互附着或附着难易的性质。（1）影响粉尘湿润性的因素：1）液体的表面张力。表面张力越小的液体，越容易湿润粉尘。如酒精、煤油的表面张力小，对粉尘的湿润比水好。因此，要提高喷雾降尘效果，往往是通过降低水的表面张力的途径来实现。2）粒尘形状和大小。球形尘粒的吸湿性比不规则尘粒的吸湿性要小。尘粒越细，吸湿能力越差，特别是5μm以下的尘粒，即使其吸湿能力强（亲水的），也只有在尘粒与水雾具有较高的相对速度的情况下才能被湿润。3）温度和气压条件。粉尘的吸湿能力随温度上升而下降，随气压增加而增加。4）粉尘的吸湿能力还与其成分和荷电状态有关。（2）湿润角（3）吸湿速度

——湿润时间为20min时的吸湿速度，mm/min；——湿润时间为20min时液体上升的高度，mm。（4）粉尘湿润性在防尘技术中的应用许多粉尘都具有一定的吸湿能力，特别是亲水性粉尘粒子表面的吸附能力强，易与水结合，使粒尘直径增大，重量增加而易于沉降。井下的各种喷雾洒水降尘及湿式除尘器除尘就是利用了矿尘的湿润特性。井下除尘设备类型的选择，也要考虑矿尘湿润性的这一因素。对于湿润性好的亲水性（中等亲水或强亲水）矿尘，宜选用湿式除尘器；对于某些湿润性差（即吸湿速度过慢）的憎水性矿尘，在采用喷雾洒水、煤岩注水、湿式除尘器除尘等防尘措施时，宜在水中加入适量湿润剂降低其表面张力，增加它的亲水性，提高防尘效果。八、粉尘的光学特性（1）尘粒对光的反射能力与吸收能力（2）尘粒的透光程度（3）光强衰减程度九、粉尘的自燃性和爆炸性可燃性粉尘分为两类：1)粉尘的自然温度高于周围环境的温度，因而只能在加热时引起燃烧；2)粉尘的自然温度低于周围环境的温度，甚至在不加热时都可能引起自燃。爆炸的浓度极限：在封闭或半封闭空间内，可燃性悬浮粉尘的燃烧会导致化学爆炸，但是在一定浓度范围内才能发生爆炸，这个浓度称为爆炸极限。

十、粉尘的电物理性质1）荷电性研究粉尘电性质：（1）可利用其特性研制电除尘设备；（2）带电尘粒吸入肺组织，较易沉积于支气管、肺泡管中，增加对人体的危害。2）比电阻比电阻是评定粉尘导电性的一个指标，一般在104—10­­11Ω·m范围内，比较适于静电除尘。十一、粉尘的电化学性质粉尘的电化学性质：粉尘的溶解度、pH化学活性、表面电性、电导率、降解和残留、防腐等。矿物粉尘的pH—电导率是矿物表面的特征值，反应其溶解性、化学活性、表面电性、降解和残留、防腐等方面的行为趋势。它的大小主要与溶液中带电粒子的多少、种类、电荷大小以及溶液的温度等因素有关。由矿尘自身溶解电离和水解的离子引起的电导率变化越大，其化学活性也越大。第二章尘肺病及其预防§2-1粉尘对人体的危害一、局部作用1）眼睛粉尘对眼睛可产生局部的机械性刺激作用，多见于接触煤尘、金属粉尘、木尘的工人中。2）牙齿、耳、消化系统粉尘可促使龋齿的发生，因为口腔细菌可分解粉尘中的糖类，发生的乳酸破坏了珐琅质，多见于接触粮食的工人中。3）皮肤粉尘是一种吸入性抗原，一切经呼吸道进入的可以刺激机体使之产生抗体或致敏的大分子物质可引起变态反应并导致皮肤病。

二、癌症致癌的粉尘有沥青、砷化合物、铬酸盐、石棉、放射性物质等。三、变态反应粉尘作为吸入性抗原可以引起导致皮肤病以外的其他变态反应。四、粉尘的光化学作用当皮肤接触沥青粉尘后，在经过日光晒，会引起光照性皮炎，临床表现为痛性红斑性皮炎。五、中毒呼吸系统为一些细小的粒子进入提供了一个非常方便的途径，粒子在体内经溶解后进入血液循环和内脏器官。引起全省中毒作用的粉尘有石英、铅、锰、砷、镉等。六、粉尘的感染性传染方式多，易携带的病菌多。七、粉尘对呼吸系统的作用1）对呼吸道的机械刺激和感染作用损伤呼吸道黏膜，随后细菌通过损伤的黏膜侵入呼吸道组织造成感染。炎症初起为肥厚性炎症，纤毛上皮失去正常作用，后期为萎缩性炎症。2）粉尘对肺部的影响（1）尘肺（2）肺癌（3）肺炎§2-2尘肺的分类及我国尘肺发病现状一、尘肺病的定义尘肺是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘(灰尘)，并在肺内潴留而引起的以肺组织弥漫性纤维化(疤痕)为主的全身性疾病。

二、尘肺的分类1）按照法定职业病分类我国法定十二种尘肺有:矽肺、煤工尘肺、电墨尘肺、碳墨尘肺、滑石尘肺、水泥尘肺、云母尘肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊工尘肺、铸工尘肺。2）按照危害性分类（1）良性的尘肺：铁肺、钡肺等。（2）恶性的尘肺：矽肺。3）按其病因分类（1）矽肺（2）硅酸盐肺（3）煤和碳素尘肺（4）混合性尘肺（5）其他尘肺4）按《尘肺病诊断标准》分类（1）无尘肺（0,0+）（2）一期尘肺（Ⅰ，Ⅰ+）（3）二期尘肺（Ⅱ，Ⅱ+）（4）三期尘肺（Ⅲ，Ⅲ+）5）按照尘肺的病理类型分类（1）结节型尘肺（2）弥漫纤维化型尘肺（3）尘斑型尘肺三、我国尘肺发病现状1）尘肺病发病率居高不下卫生部公布的数字表明，自上世纪50年代以来，截止2005年我国累计报告尘肺病例607,570例，这个数字相当于世界其他国家尘肺病人的总和。其中已经约有14万多人死亡，病死率在20%以上，现存活病人为470,089例。近年来，每年新发尘肺病达1万例。2005年各类职业病报告12212例，其中尘肺病病例报告9173例，占各类职业病总数的75%。尘肺病例死亡966例。根据2005年尘肺病例数据分析表明，矽肺和煤工尘肺仍是最主要的尘肺病，两者共占尘肺病例总数的90.8%，专家估计尘肺病实际发生的病例数不少于100万人。现在厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全。据2005年对山西、辽宁两省进行的尘肺病情况调查统计，国有重点煤矿职业性健康检查的体检率为64%，国有地方煤矿体检率为37%，乡镇煤矿体检率为39%，非煤企业体检率为38%。以此推算，平均体检率不到50%。专家预计今后10年至15年我国尘肺病发病总数还将呈继续上升趋势。2）煤矿尘肺病发病情况十分严重2005年尘肺新病例来自煤炭行业4477例，占48.80%，其次是冶金行业905例，占9.87%，地方级乡镇煤矿企业的职业病防治工作的力度比较或者非常差，特别是乡镇煤矿对于职业病的防治工作几乎处于空白状态。3）农民工成为尘肺病主要受害群体目前，我国职业病危害正呈现出三大转移趋势，一是由城市工业区向农村转移；二是由东部地区向中西部转移；三是由大中型企业向中小型企业转移，职业病分布越来越广。1.3亿进城农民工，相当一部分在有毒、有害作业岗位，矿山开采、建筑施工、危险化学品3个行业的工作场所，大部分是农民工。有些企业一旦发现农民工患职业病或有患病苗头就立即解雇；对农民工和本企业固定职工的劳动保护待遇实行双重标准，不与农民工签订劳动合同、不告知其作业岗位危害因素、不进行岗前培训、不给农民工进行健康体检，不给农民工建立健康监护档案和办理工伤社会保险。这些农民工一旦患上职业病，由于没有劳动合同，企业主不提供职业史证明，致使诊断、治疗和工伤补助得不到落实。会问题。

据国有煤矿农民工尘肺病发病状况调查表明，接受健康检查的农民工患病率高达4.74%，最短患病工龄只有1.5年，平均6.69年，与正式职工发病最短工龄25年、发病率0.89%的数字相比，农民工职业病具有发病工龄短、患病率高的特点，其职业病以尘肺病最多。这种趋势发展下去，到2010年前后，农民尘肺职业病将成为农村中一个突出的社会问题。

§2-3矽肺一、病因游离二氧化硅的存在形式有结晶型、微晶型、无定型。其中后两种游离二氧化硅没有明显的致病性，只引起轻度纤维化和细胞反应。以化合物形式存在的硅，其致纤维化的性质发生改变，但对肺的损害不如游离二氧化硅。二、矽肺的症状呼吸困难、咳嗽、咳痰、咯血、胸闷、胸痛、全身损害状况三、矽肺的并发症1）肺结核2）肺部感染3）自发性气胸4）慢性肺源性心脏病四、治疗1）立即脱离矽作业环境2）采取综合措施3）接受药物治疗4）合并症治疗5）支气管肺泡灌洗§2-4煤工尘肺一、病理变化煤肺的病理变化：肉眼所见，肺表面可见大小不等的煤尘斑，呈暗黑色。尘斑周围有肺气肿。煤矽肺的病理变化：肺表面可见大量的黑色的结节和煤斑，直径约2-3mm二、症状和体症一般煤肺在发病之前肺功能通常无异常变化，在合并支气管炎或肺部感染时才会出现相应症状。咳嗽时一般为轻微干咳，合并肺部感染时，咳嗽加重，伴咳痰，可咳出含煤尘或胆固醇结晶的粘痰，少有咯血。三、并发症煤工尘肺主要合并症为慢性支气管炎和肺气肿、呼吸道感染、自发性气胸和慢性肺源性心脏病、肺结核、类风湿尘肺等。四、煤工尘肺的预防和治疗1）对煤矿工人定期检查，对患有煤工尘肺者应及时调离。2）药物治疗3）物理治疗4）应积极处理其合并症

§2-5影响尘肺发病的因素1）粉尘的分散度2）粉尘的浓度3）接触粉尘工龄4）粉尘物理和化学特性5）上呼吸道、肺部、心脏和其他疾患6）个人习惯7）劳动条件§2-6预防尘肺的措施1）改善生产过程的防尘设备；2）防尘设备及时维护检修，防止车间内粉尘沉积；3）调整工作时间；4）加强个人防护，并注意工人宿舍及食堂等生活场所得粉尘问题；5）增强机体对疾病的抵抗力；6）应加强行业管理，建立严格的卫生监督和环境监测制度；建立和健全防尘机构，包括评价防尘措施效果；7）做好就业前和定期体格检查，定期拍摄胸片，对已脱离粉尘作业者亦进行定期随访；8）注意就业禁忌症。第三章粉尘测定§3-1粉尘浓度测定一、采样目的1）对井下各作业地点的粉尘浓度进行测定，以检查是否达到国家卫生标准；2）测定作业点粉尘的粒度分布及其矿物组成的化学、物理性质；3）研究各种不同采掘工序的产尘状况，提出解决办法；4）评价各种降尘措施的效果。二、粉尘浓度表示方法1）计数表示法，以单位体积空气中粉尘的颗粒数（颗/cm3）；2）计重表示法，以单位体积空气中粉尘的质量（mg/cm3）。三、采样器种类1）全尘浓度采样器2）呼吸性粉尘采样器按淘析器分离原理分为：平板淘析器、离心淘析器、冲击分离器。3）两级计重粉尘采样器四、测尘仪器的种类1）按检测原理分类：①光电法②滤膜增重法③β射线吸收法2）按测尘浓度类型分类：①全尘粉尘测尘仪②呼吸性粉尘测尘仪③两段分级记重粉尘测尘仪3）按测尘工作方式分类：①长周期、定点、连续测尘仪②短周期、定点、连续测尘仪③便携式测尘仪五、测尘仪工作原理1）呼吸性粉尘采样器2）两级计重粉尘采样器3）全尘计重粉尘采样器4）全尘计重的滤膜测尘法六、快速直读测尘仪1）光散射式测尘仪：利用光照射尘粒引起的散射光经过光电器件变为电子信号测量悬浮粉尘浓度的一种快速测尘仪。2）压电晶体测尘仪：利用石英压电晶体有一定的振荡频率，当晶体表面沉积有一定量的粉尘粒子时就会改变其振荡频率，根据频率的变化求出粉尘浓度。3）β射线测尘仪：利用尘粒可以吸收β射线的原理所研制而来。§3-2粉尘粒度和粒度分布测定一、概述测定方法：显微镜法、液相沉降法、气相离心分离法。二、光学显微镜法1）显微镜的分辨力显微镜的放大作用是增大视角，其放大倍数指的是长度而非面积，显微镜的分辨力是由物镜的分辨力决定，而物镜的分辨力又由它的数值孔径和照明光线的波长两个参数决定的。2）样品制作方法：①干式制样法②湿式制样法③切片法3）观测：①显微镜放大倍数的选择②目镜测微尺的标定4）测定5）测定结果整理§3-3粉尘中游离二氧化硅含量的测定测定粉尘中游离二氧化硅含量的目的：了解粉尘的化学性质，评价各种粉尘对人体健康的危害。一、焦磷酸的重量法测定粉尘中游离二氧化硅含量原理在245℃～250℃的温度下，焦磷酸能溶解硅酸盐及金属氧化物，而对游离二氧化硅几乎不溶。因此，用焦磷酸处理样品后，所得残渣质量即为游离二氧化硅的量，以百分数表示。二、二氧化硅含量测定程序及步骤

1）采样2）分析三、粉尘中游离二氧化硅含量的计算——游离二氧化硅的含量，%；m1——坩埚质量，g；m2——坩埚加沉渣质量，g；G——粉尘样品质量，g。第四章煤尘爆炸及其预防§4-1粉尘爆炸基础知识一、概述1785年，意大利面粉厂粉尘爆炸；1864年，英国的哈尔威煤矿也发生了爆炸。科学家法拉第在事件的报告上写道：“甲烷混合物的燃烧和爆炸会掀起存在于坑道里的全部煤尘，并且使之着火。”随着工业现代化的发展，粉尘爆炸源越来越多，粉尘爆炸的危险性和事故数量也有所增加。从1952-1979年，日本发生209起粉尘爆炸事故，死伤546人。美国在1970-1980年发生100起工业粉尘爆炸，25人死亡。近二十年来，随着经济的发展和生产规模的扩大，我国粉尘爆炸事故屡有发生。1981年，广州黄埔港粮食筒仓发生爆炸；1987年，青岛第六棉纺厂梳并粗工车间发生爆炸；2000年1月21日，杭州升佳木业有限公司一车间发生一起木屑粉尘爆炸，造成4人死亡，7人受伤。从20世纪80年代开始，煤炭科学研究总院重庆分院对我国煤尘爆炸事故的防范进行了系统的研究，煤炭行业也相继出台了煤尘鉴定、防爆、抑爆标准，煤尘爆炸事故大幅度减少。可爆炸粉尘原料:①农林②矿冶③纺织④轻纺⑤化工粉尘爆炸场所：①室内②设备内部二、可爆性粉尘的概述粉尘是粉碎到一定细度的固体粒子的集合体，按状态可分成粉尘层和粉尘云。粉尘分为可燃粉尘和不可燃粉尘。可燃粉尘是指与空气中氧反应能放热的粉尘。相反，与氧不发生反应或不发生放热反应的粉尘统称为不可燃粉尘或惰性粉尘。粉尘粒度是粉尘爆炸中的一个重要参数，其形状和表面状态对爆炸反应也有较大的影响。三、可燃粉尘爆炸（1）可燃粉尘爆炸的条件1）一定的粉尘浓度；2）一定的氧含量；3）足够的点火源；4）粉尘必须处于悬浮状态；5）粉尘要处在相对封闭的空间。（2）可燃粉尘爆炸机理研究粉尘爆炸过程：1）供给粒子表面以热能，使其温度上升；2）悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体；3）可燃气体与空气混合而燃烧；4）粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。（3）粉尘爆炸的特点1）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，但燃烧时间长，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强；2）发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤；3）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；

4）即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随有不完全燃烧，故燃烧气体中含有大量的CO，所以会引起中毒。5）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。

四、粉尘爆炸基本参数的实验研究粉尘爆炸参数的实验测定往往与所用仪器设备、实验条件、判据及定义密切相关。1）点火温度：在Godbert—Greenwald炉中测定。2）点火能量：粉尘云的最小点火能量是用已知能量的电容器放电来测定的。3）最低爆炸浓度：是指低于这个浓度，粉尘云就不能爆炸。4）爆炸压力和压力上升速度：可用Hartmannm管测量，即在管顶部装一个压力传感器，记录爆炸压力随时间变化的过程，而最大压力上升速度则是以最大压力除以从点火到出现最大压力的时间得到。五、粉尘爆炸和气体爆炸的比较1）混合物的均匀性由于粉尘粒子受重力影响而发生沉降，因此粉尘浓度分布只能维持较短的时间。若要保持其均匀性，必须人为地连续保持初始湍流状态。相反，对气体混合物来说，它的分散均匀不受湍流程度影响，即使在静止状态，仍可以很好的分散均匀。2）颗粒度Dp气体燃料由分子组成，与氧反应时分子反应；粉尘燃料由固体物质组成，与氧反应受氧的扩散控制，因此与表面积密切相关，表面积越大（粒度越小），反应速度越高。随着粒度减小，下线爆炸浓度CL逐渐降低，而最大爆炸压力和最大压力上升速度则明显增大。

3）燃料对大气的稀释当气体燃料注入充满空气的容器中时，原始氧量相对减少，这种稀释作用可能是相当严重的。当粉尘燃料进入容器时，置换体积仅约0.005%，氧总量只减少0.005%，这种微超的变化难以用仪器检测，完全可以忽略，即大气中氧量可以认为是不变的。4）初始湍流和初始压力对于可燃气混合物，，可用简单方法直接测定反应速度；但对粉尘来说，都处于湍流状态，反应速度已经包含了湍流的影响。5）爆炸浓度粉尘爆炸区别于气体爆炸的一个重要特点是前者的上下限浓度范围极宽。6）爆炸后大气组分粉尘爆炸中燃烧的燃料远小于气体爆炸时燃烧的燃料。7）点火温度粉尘层的点火温度随粉尘层厚度增加而减小，粉尘层的点火温度比低分子量的气体的点火温度低得多。

六、影响粉尘爆炸的因素1)物理化学性质物质的燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如煤、碳、硫的粉尘等；越易氧化的物质，其粉尘越易爆炸，例如镁、氧化亚铁、染料等；越易带电的粉尘越易此起爆炸。粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，产生的静电不易散失，造成静电积累，当达到某一数值后，便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。2)颗粒大小、形状粉尘的表面吸附空气中的氧，颗粒越细，吸附的氧就越多，因而越易发生爆炸，而且，发火点越低，爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小，不仅化学活性增加，而且还容易带上静电。3)粉尘的浓度与可燃气体相拟，粉尘爆炸也有一定的浓度范围，也有上下限之分。但在一般资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆炸上限较高。

§4-2煤尘燃烧与爆炸一、煤尘燃烧与爆炸的原因和过程（1）煤尘的燃烧煤尘的燃烧形式：堆积自燃、加热自燃和明火引燃。①堆积自燃：井下采空区中采尽的煤、停采线的内侧遗落的浮煤或堆积的煤尘，虽无外来热源，由于存在少量漏风，使得浮煤或煤尘与氧发生反应，这种氧化潜热的积累导致温度升高。当温度达到煤的燃点时，浮煤或煤尘就会发生自然发火。②加热自燃：由于外来的热源将煤尘加热，使其温度达到自然温度时，也会发生燃烧。③明火引燃：由明火如烟头、电火花等提供使煤尘燃烧的初始热量，火使局部达到自然温度而燃烧。（2）煤尘的爆炸可燃气体质量小、燃点低、与空气混合后遇到高温容易燃烧，燃烧产生的热量传给已悬浮的其他煤尘，其他煤尘受热燃烧后又产生热量，这样依次又迅速的传播给附近的煤尘，促使氧化反应的速度越来越快，温度越来越高，范围越来越大，随即导致气体急剧膨胀运动，并在火焰前方形成冲击波，且伴有响声。当冲击波强度达到300m/s时，便由燃烧转化为爆炸。二、煤尘爆炸的必要条件（1）煤尘具有爆炸性。煤尘爆炸性的鉴定方法：1）实验室大管状煤尘爆炸性鉴定法；2）大型煤尘爆炸实验模拟巷道鉴定法。（2）浮游煤尘的浓度。一般褐煤的爆炸下限浓度为45～55g/m3，烟煤的爆炸下限浓度为110～335g/m3，上限浓度为1500～2000g/m3，爆炸力最强的煤尘浓度为300～400g/m3。（3）引爆热源。我国煤尘爆炸的引燃温度为610℃～1050℃，一般为700℃～800℃，有时需要达到1050℃才能爆炸。（4）充足的氧含量。氧气浓度低于12%～16%，煤尘的燃烧速度会大大降低，甚至会自动熄灭，不会引起爆炸。三、煤尘爆炸的主要特征（1）产生高温高压煤尘爆炸火焰温度为1600～1900℃，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。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736KPa，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，后一欠爆炸的理论压力将是前一次的5～7倍。（2）爆炸的冲击波及火焰正向冲击波：破坏力极强的扩散冲击，冲击波速度最大可达为2340m/s。反向冲击波:在爆源附近形成气体稀薄的低压区或负压区，导致被挤压的爆炸烈焰和高温气体高速返回爆源。比正向冲击波能量较弱。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s。（3）生成有毒有害气体煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中浓度可达2%～3%，甚至高达到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。井下CO最高允许浓度0.0024%。（4）产生焦皮渣和黏块对于结焦煤尘，在煤尘爆炸时，只有一部分煤尘完全烧成灰烬，其余的仅仅表面烧焦，形成一种独特的、烧焦的皮渣或黏块。

皮渣和黏块是煤尘爆炸或瓦斯煤尘爆炸区别与瓦斯爆炸的主要特征。（5）煤尘爆炸具有传播效应三个阶段：1)煤尘爆炸刚刚形成；2）由于爆炸连续进行，其爆炸强度也不断增加；3）烈爆阶段。

（6）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40%～280ms（或者250ms），挥发分越高，感应期越短。

四、影响煤尘爆炸的主要因素（1）煤尘的可燃挥发分煤尘爆炸的主要是在尘粒分解的可燃气体（挥发分）中进行的，因此煤的挥发分数量的和质量是影响尘爆炸的最重要因素。一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强，即煤化作用程度低的煤，其煤尘爆炸性强，随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。（2）煤的水分煤尘中的水分对尘粒起着黏结作用，能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，能降低煤尘的爆炸性，同时还能降低落尘的飞扬能力。煤的天然灰分和水分都很低，降低煤尘爆炸性的作用不显著，只有人为地掺入灰分（撒岩粉）或水分（洒水）才能防止煤尘的爆炸。煤的水分只有在煤尘爆炸时有抑制作用。（3）煤的灰分煤内有灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，并能阻止煤尘飞扬，使其迅速下降，降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥分含量的多少有关，挥发分小于15%的煤尘，灰分的影响比较显著，大于15%时，天然灰分对为尘的爆炸几乎没有影响。

（4）煤尘粒度粒度对爆炸性的影响极大。粒径100μm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加，75μm以下的煤尘特别是30～75μm的煤尘爆炸性最强，因为单位质量煤尘位质量煤尘的粒度越小，总表面积及表面能越大，粒径小于10μm后，煤尘爆炸性增强的趋势变得平缓。煤尘粒度对爆炸压力也有明显的影响。煤炭科学研究院重庆分院的试验。结果表明：在同一煤种不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高，爆炸范围也随之扩大，即爆炸性增强，粒度不同的煤尘引燃温度煤尘燃温度也不相同。煤尘粒度越小，所需引燃温度越低，且火焰传播速度也越快，爆炸性越强。（5）煤尘的浓度

煤尘的浓度是决定煤尘由燃烧能否转化成爆炸以及爆炸性强弱的重要条件。规律如下：超过30～45g／m3（煤尘爆炸的下限浓度），则随着煤尘浓度增加，爆炸强度也增大；当浓度达300～400g／m3（煤尘爆炸威力最强的浓度）时，则随着煤尘浓度增加，爆炸强度将减弱；当煤尘浓度超过1500～2000g／m3（爆炸的上限浓度）时，就不会发生爆炸。（6）空气中的瓦斯浓度瓦

随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸浓度下限急剧下降，这一点在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井应引起高度重视。一方面，煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另一方面，有煤尘参与时，小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的爆尘瓦斯爆炸事故，造成严重的后果。

（7）引爆热源和爆炸环境点燃煤尘云造成煤尘爆炸，就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃尘云。而且爆尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。煤尘爆炸的空间状况对煤尘爆炸的强烈程度也有很大的影响。如爆炸空间的形状、空间的长短和断面积大小及其变化情况等等。（8）空气中氧的含量空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中含氧的多少而不同。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。

五、煤尘爆炸事故案例分析江苏徐州市贾汪区贾汪镇“7.22”瓦斯煤尘爆炸事故。我国历史上最严重的一次煤尘爆炸发生在1942年日本侵略者统治下的本溪煤矿，死亡1549人，残246人，死亡的人员中大多为CO中毒，事故发生前，巷道内沉积了大量煤尘，是由于电火花点燃局部聚积的瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事故。山西省吕梁地区交口县蔡家沟煤矿“5.18”特大煤尘爆炸事故调查报告2004年5月18日18时18分，山西省吕梁地区交口县蔡家沟煤矿井下维修硐室发生一起特大煤尘爆炸事故，造成33人死亡，直接经济损失293.3万元。事故发生后，国务院领导同志高度重视，温家宝总理、黄菊副总理、华建敏国务委员作出重要批示。国家煤矿安全监察局和山西省人民政府有关负责同志迅速赶赴事故现场，指导事故抢救和善后工作。根据国务院领导同志的指示和《煤矿安全监察条例》（国务院令第296号）等有关法律法规的规定，成立了由国家煤矿安全监察局副局长梁嘉琨任组长、山西省人民政府副省长靳善忠等任副组长，国家煤矿安全监察局、监察部、全国总工会和山西省人民政府有关部门负责人参加的蔡家沟煤矿“5.18”煤尘爆炸事故调查组（以下简称事故调查组）。

事故调查组经过现场勘察、调查取证和技术分析，查清了事故原因，认定了事故性质和责任，提出了对有关责任人员的处理建议和防范措施。现将有关情况报告如下：一、矿井基本情况

蔡家沟煤矿为村办集体煤矿，现由蔡瑞明个人承包经营。事故发生前，该矿的采矿许可证、煤炭生产许可证、营业执照全部过期，且未经山西省人民政府有关部门批准擅自组织生产，属违法组织生产矿井。该矿始建于1987年，1988年投产。矿井原设计生产能力2万吨/年，2000年6月矿井进行改扩建后，设计生产能力为6万吨/年。现在实际产量为每天300吨左右。该矿现有职工92人，分两班作业。850立方米/分钟。

该矿采用竖井、斜井开拓方式，矿井采煤方式为以掘代采，放炮落煤，井下布置有南北两个生产作业区域，分别布置了10个和9个掘进头。矿井通风方式为中央并列抽出式，矿井总入风量780立方米/分钟，总排风量850立方米/分钟。

矿井相对瓦斯涌出量0.75立方米/吨，为低瓦斯矿井；煤尘爆炸指数为34.33%，具有爆炸危险性；煤层具有自燃倾向性。该矿的“四证”情况为：采矿许可证有效期至2003年11月，煤炭生产许可证有效期至2000年6月30日，营业执照有效期至2003年3月22日；2003年4月，该矿矿长取得了矿长资格证书（有效期至2005年12月）。2001年山西省乡镇煤矿停产整顿验收时，该矿申请了验收，但山西省煤矿安全生产专项整顿工作领导组未予批准，一直处于待批状态。2003年11月，山西省煤矿安全生产专项整顿工作领导组办公室以晋煤整顿办函〔2003〕73号文件下发了《关于搞好待批乡镇煤矿复产验收工作的通知》，要求对待批矿井按新的验收标准重新组织验收。该矿虽上报了材料申请验收，但山西省煤矿安全生产专项整顿工作领导组办公室未予批准，仍为待批矿井。按照山西省人民政府晋政办发〔2003〕38号文件有关“没有参加专项整治验收和上报省整顿办未批准的矿井，坚决不准生产”的规定，该矿不得生产。二、事故经过及抢救、善后情况

2004年5月18日18时18分,蔡家沟煤矿井下维修硐室发生爆炸事故，当时井下共有34人。18时40分，该矿向双池镇人民政府报告了事故情况。吕梁地委、行署接到事故报告后，迅速组织汾西矿业集团公司救护大队、吕梁地区矿山救护大队和孝义市矿山救护中队赶赴事故现场进行抢救。20时50分，汾西矿业集团公司救护大队一个小队开始入井进行侦察，搜索遇险人员。5月19日0时40分，成功救出1名井底放煤工。事故发生后，山西省委、省人民政府有关负责同志先后赶赴事故现场指挥抢险救灾工作。经过全体救护队员的奋力抢救，截至6月5日，33名遇难矿工尸体全部找到，抢救工作结束。吕梁地区行署、交口县人民政府认真开展善后工作，抽调干部包户耐心细致地做思想工作，迅速落实相关政策，遇难矿工都得到了妥善的处理，保持了矿区和社会稳定。

抢救现场成功救治一名矿井工人三、事故原因及性质

（一）直接原因蔡家沟煤矿煤尘具有爆炸危险性，但该矿不按规定采取防尘措施，井下生产运输过程中大量煤尘飞扬，致使井下维修硐室的煤尘达到爆炸浓度；工人违章在维修硐室焊接三轮车时产生的高温焊弧引爆煤尘。

（二）间接原因1）蔡家沟煤矿在采矿许可证、煤炭生产许可证及营业执照已过期且未经验收合格的情况下，违法组织生产。2）蔡家沟煤矿安全生产管理混乱。违反《安全生产法》和《煤矿安全规程》的规定，没有保证矿井防尘方面的资金投入，没有建立完善的矿井防尘供水系统，南、北煤库均未安设喷雾洒水装置，没有预防和隔绝煤尘爆炸的措施；也没有采取及时清除巷道中的浮煤、清扫或冲洗沉积煤尘、定期撒布岩粉等措施；井下布置了19个掘进头，通风系统紊乱，无法将矿尘稀释排出；工人违章长期在井下使用电焊机；在没有消除矿井存在的重大事故隐患的情况下，违章指挥工人进行生产。

3）双池镇党委、人民政府及有关机构没有采取有效措施加强对待批矿井的管理。有关人员工作严重失职，镇党委书记(原镇长)三次到蔡家沟煤矿检查，未能发现该矿的违法生产问题；镇在该矿蹲点的干部未及时向有关负责人汇报该矿的违法生产问题，也没有采取措施予以制止；镇煤管站的有关人员在多次检查中发现该矿的违法生产问题，只采取了填写整改三定表、封绞车等措施，没有进一步采取措施制止该矿违法生产，也没有及时发现该矿存在的井下未采取洒水灭尘措施、工人违章在井下长期使用电焊机等重大事故隐患。4）交口县人民政府及有关部门对蔡家沟煤矿监管不力。县煤炭工业管理局多次发现该矿的违法生产问题，但没有采取有效措施予以制止；在对该矿派驻安全监察员时，将不能履行职责的人员聘任为驻矿安全监察员，使安全监察员的监督作用形同虚设。公安部门没有严格执行爆破器材的四级审批制度，在审批过程中把关不严，未能制止该矿私自购买炸药违法组织生产。交口县电力公司未落实上级有关要求，没有对蔡家沟煤矿采取停电措施。县人民政府对煤炭管理、公安等部门对待批煤矿监管不力的问题失察。

5）吕梁地区煤炭工业局和吕梁煤炭安全纠察支队在对待批的蔡家沟煤矿进行检查时，只采取了封绞车、下整改三定表等措施，未能采取有效措施制止该矿违法组织生产。6）吕梁地区行署对全区煤矿安全生产专项整治工作组织、领导不力，对地区煤炭工业局和吕梁煤炭安全纠察支队等有关职能部门对待批煤矿监管不力的问题失察。

（三）事故性质经调查认定,蔡家沟煤矿“5.18”煤尘爆炸事故是一起责任事故。

四、对事故有关责任人员的处理建议

这起事故共追究事故责任人员27人，其中，蔡家沟煤矿法定代表人等4人被移交司法机关处理，给予包括吕梁地区行署1名副专员在内的23人党纪、政纪处分（6人被行政撤职或撤销党内职务）。另外，还有3人因涉嫌包庇罪也被移交司法机关处理。

五、对蔡家沟煤矿实施行政处罚的意见

（一）依据《煤炭法》第六十七条，建议由山西省人民政府责成其有关部门没收蔡家沟煤矿2002年--2004年违法生产所得888.3万元，并处违法所得2倍的罚款1776.6万元。(二)依据《山西省劳动保护暂行条例》第四十四条，建议由山西吕梁煤矿安全监察办事处对蔡家沟煤矿罚款5万元。（三）依据《安全生产法》第九十三条和第九十四条，建议由山西省人民政府决定对蔡家沟煤矿予以关闭，并在关闭前责成其有关部门依法吊销该矿有关证照。§4-3煤尘爆炸的预防

一、预防煤尘爆炸技术措施（1）防止浮游煤尘飞扬采取湿式作业、喷雾洒水、煤层注水预湿煤体等降尘措施。（2）防止瓦斯煤尘重新飞扬并参与爆炸1）清扫和冲洗2）撒布岩粉3）巷道刷浆（3）防止产生引爆火源1）消除井下明火2）消除瓦斯引燃3）消除爆破火焰4）消除电气失爆5）消除其他火源二、预防煤尘爆炸组织措施（1）矿井的各级领导都必须坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针，摆正安全与生产的关系。（2）加强爆破管理，严禁不符合有关规定的爆破作业，必须执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度。（3）必须长期坚持“一通三防”齐抓共管责任制，做到细化量化，通风安监部门要对责任制度执行情况定期进行考核，做到有奖有罚。（4）各矿必须将煤矿安全质量标准化工作当做一项重要的基础工作来抓。（5）采取多种培训形式切实加强对特殊工种的工人和通防专业管理干部、专业技术人员的培训和教育。（6）建立奖罚制度

§4-4煤尘爆炸的抑制与隔绝一、概述爆炸抑制技术的目的就是把爆炸事故控制在其发生的初始阶段或局部区域，降低灾害损失的程度和范围。二、我国关于隔绝煤尘爆炸的规定（1）隔爆棚：主要采用被动式隔爆水棚（或岩粉棚）也可采用自动隔爆装置隔绝煤尘爆炸的传播。隔爆棚分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚，隔爆棚应符合下列规定。

主要隔爆棚应在下列巷道设置：1）矿井两翼与井筒向联通的主要大巷；2）相邻采区之间的集中运输巷和回风巷；3）相邻煤层之间的运输石门和回风石门。辅助隔爆棚应在下列巷道中设置：1）采煤工作面进风、回风巷道；2）采区内的煤和半煤巷掘进巷道；3）采取独立通风并有煤尘爆炸危险的其它巷道。（2）水棚1）水棚包括水槽和水袋，水槽和水袋必须符合MT157的规定，水袋宜作为辅助隔爆水棚。2）水棚的安装方式：水棚的安装方式，即可采用吊挂式或上托式，也可采用混合式；水袋（棚）安装方式的原则是当受到爆炸冲击力时，水袋中的水容易泼出；水袋（棚）的必须之必须符合以下规定：

断面S＜10m2时，nB/L×100≥35%;

断面S＜12m2时，nB/L×100≥60%;

断面S＜12m2时，nB/L×100≥65%。3）水棚分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚，各自的设置地点见4），按布置方式又分为集中式和分散式，分散式水棚只能作为辅助水棚。4）水棚的巷道设置位置：水棚应设置在直线巷道内；水棚与巷道交叉口、转弯处的距离须保持50m～75m,与风门的距离应大于25m；第一排集中水棚与工作面的距离必须保持60m～200m,第一排分散式水棚与工作面的距离必须保持30m～60m；在应设辅助隔爆棚的巷道应设多组水棚，每组距离不大于200m5）水棚排间距离与水棚的棚间长度：集中式水棚排间距离为1.2m～3.0m,分散式水棚沿巷道分散布置，两个槽（袋）组的间距为10m～30。集中式主要水棚的棚间长度不小于30m,集中式辅助棚的棚区长度不小于20m，分散式水棚的棚区长度不得小于200m。6）水棚用水量

集中式水棚的用水量按巷道断面积计算：主要水棚不小于400L/m2,辅助水棚不小于200L/m2；分散式水棚的水量按棚区所占巷道的空间体积计算，不小于水棚不小于1.2L/m2。7）水棚的管理：要经常保持水槽和水袋的完好和规定的水量；每半个月检查一次。（3）岩粉棚1）岩粉棚分为重型岩粉棚和轻型岩粉棚，重型岩粉棚作为主要岩粉棚，轻型岩粉棚作为辅助岩粉棚。2）岩粉棚的岩粉用量按巷道断面积计算，主要岩粉棚为400kg/m2,辅助岩粉棚为200kg/m2.3）岩粉棚及岩粉棚架的结构及其参数：岩粉棚的宽度为100mm～150mm;岩粉棚长度：重型棚为350m～500mm，轻型棚为≤350mm。堆积岩粉的板与两侧支柱（或两帮）之间的间隙不得小于50mm;岩粉板面距顶梁（或顶板）之间的距离为250mm～300mm,使堆积岩粉的顶部与顶梁（或顶板）之间的距离不得小于100mm。4）岩粉棚的排间距离：重型棚1.2m～3.0m，轻型棚为1.0m～2.0m；5）岩粉棚与工作面之间的距离，必须保持在60m--300m之间；6）岩粉棚不得用铁丝或铁钉固定；7）岩粉棚上的岩粉，每月至少进行一次检查，如果岩粉受到潮湿、变硬则应立即及更换，如果岩粉的量减少，则应立即补充，如果在岩粉表面沉积有煤尘则应将加以清除。

三、抑爆和隔爆原理抑爆是利用爆炸探测器感应初始爆炸，中心控制单元触发抑爆器动作，扑灭爆炸火焰，防止容器设备或巷道空间产生过高的压力。

爆炸探测器→中心控制单元→抑爆器抑爆系统的组成及结构示意图隔爆技术主要用于巷道或容器、车间的连接管道，防止爆炸火焰和炽热的爆炸产物向其他容器、车间或单元传播。四、爆炸抑制技术抑爆技术的有效性和可靠性取决于粉尘的物理化学性质、爆炸特性参数、抑爆空间的几何参数及初始流动状态、抑爆系统的爆炸探测方式、抑爆剂的选择及抑爆器的各种技术参数等。爆炸探测单元准确、可靠是决定整个抑爆系统性能的关键之一。抑爆器能否快速喷洒抑爆剂并维持抑爆带是系统能否有效抑爆的另一个关键。五、爆炸隔绝技术爆炸隔绝技术：在爆炸物（煤尘）爆炸的传播路线上放置盛有消火剂（岩粉或水）的容器；或是安置水幕，在爆风的作用下，容器中的消火剂或水幕能在整个巷道断面上均匀地洒散开，扑灭爆炸火焰，隔绝爆炸。第五章通风净化及除尘降尘技术§5-1通风除尘一、阻力及阻力系数运动的尘粒引起其周围介质（气体）的扰动，这种扰动要消耗能量，其来源于运动的尘粒，表现为气体对尘粒运动的阻力。只要尘粒和气体之间有一定的相对速度，气体对尘粒都有阻力，这个阻力为PD为：

PD=CDAv2ρg/2=CDπv2

ρgd2p/8式中A——球形尘粒迎风方向截面积，m2

v——尘粒与气体之间的相对速度，m/s；

ρg——空气的密度，kg/m3;CD——阻力系数。阻力系数CD为尘粒雷诺数Rep的函数：CD=f(Rep)

Rep=ρgvdp/μ=vdp/v式中μ——气体的动力粘度系数，Pa·s;v——气体的运动粘度系数，m2/s;分四个阶段来研究就阻力系数：①层流区②过渡区③紊流区④高速区二、尘粒的沉降速度当尘粒由静止状态开始降落时，降落的速度很小，阻力亦很小，尘粒呈加速运动。随着降落速度的增加，阻力随之增大，当阻力、浮力、重力平衡时，尘粒的沉降速度将达到最大数值，尘粒即以此速度做等速沉降，此时的速度v=vp，称为尘粒的沉降速度。

vp=(ρp-ρg)gd2p/18μ在层流区和过渡区中，沉降速度还与流体黏性有关；但在紊流区中，沉降速度与流体黏性无关。

三、粉尘粒子的扩散对于很小的尘粒，受到的流体分子各个方向的撞击作用将不再平衡而抵消，这将导致粉尘会呈现随机的不规则运动，即布朗运动。四、排尘风速的确定最低排尘风速：能促使对人体最有危害的微小粉尘（5μm以下）保持悬浮状态并随风流运动的最低风速。最优排尘风速：排尘风速逐渐增大，能使较大的尘粒悬浮并被带走，同时增强了稀释作用。当风速增加到一定值后，再增高时，沉降的粉尘被再次吹扬，风流主要造成吹扬的作用，稀释则为其次作用。五、排尘风量的确定（1）通风方法①局部排风系统②全面通风③局部送风系统（2）全面通风换气量（3）局部排风风量①局部排风罩的分类：密闭罩、柜式排风罩、外部吸气罩、接吸式排风罩、吹吸式排风罩。②密闭罩：局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩③外部吸气罩§5-2重力沉降室和惯性除尘器一、重力沉降室（1）重力沉降室的工作原理及特点利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力(重力)从气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室或降尘室。优点：结构简单，阻力低，运行稳定，造价、运行和维护费用低，经久耐用；另外，设备磨损很小，可处理高磨料及高浓度的含尘气体，可以回收干粉，而且处理含尘气体的温度不受限制。缺点：除尘效率低，一般只有40%～50%，适于捕集密度和粒径较大的粉尘；设备较庞大，适合处理中等气体量的常温或高温气体，常作为多级除尘的预除尘使用。（2）重力沉降室的分级效率及极限沉降粒径提高重力除尘室除尘效率的途径：1）降低沉降室内含尘气流的水平流速；2）延长沉降室的水平距离；3）降低沉降的高度；4）在沉降室内增设一定形式的挡板或喷雾装置，可将除尘效率提高约5%～10%。二、惯性除尘器惯性除尘器的工作原理：在重力沉降室中，为了增强除尘效果，设置与气流方向平行的沉降隔板，也可以在室内采取其他措施，使气流遇到障碍物而绕流时，粉尘在惯性的作用下从气流中分离出来，从而使气体得到净化。§5-3旋风除尘器旋风除尘器的特点：（1）结构简单，内部没有运动部件。（2）操作、维护方便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低。（3）操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制。（4）处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。（5）可耐400℃高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度。（6）除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气。（7）可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。但其也有几个缺点，主要如下：（1）卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率。（2）磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位都容易磨坏。（3）除尘效率不高(对捕集粒径小于5um的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低)，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。（4）由于除尘效率随筒体直径增加而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制。一、基本型旋风除尘器工作原理含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称为外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。这股向上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。二、气流的速度为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：切向速度Vθ、径向速度Vr、轴向速度Vz。1）切向速度切向速度是决定气流合速度大小的主要速度分量，也是决定气流质点离心力和颗粒捕集效率的主要因素。2）轴向速度Vz3）径向速度Vr：假设内外涡旋的交界面是圆柱面，外涡旋均匀通过该柱面进入内涡旋，那么认为气流通过此圆柱面时的平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度Vr。切向速度的分布§5-4湿式除尘一、湿法除尘机理（1）惯性作用尘粒和水滴之间的惯性碰撞。（2）直接拦截在流体扰流流过捕尘体时，若颗粒半径rp大于或等于该流体与捕尘体表面之间的最小距离s，则颗粒便可被直接拦截。（3）扩散粒径在0.3μm以下的粒尘，惯性碰撞数很小，扩散成为重要的捕集因素。此时，在气体分子的撞击下，尘粒就像气体分子一样做复杂的布朗运动，在运动过程中，尘粒和水滴接触而被捕集。（4）其他机理二、影响湿法除尘的主要因素（1）单位体积空气的耗水量。（2）粉尘的密度大则易于捕集，空气中含尘浓度高，总捕集效率高。（3）粉尘的湿润性。三、湿式除尘设备两大类：（1）尘粒随气流一起冲入液体内部，尘粒加湿后被液体捕集，它的作用是液体洗涤含尘气体。自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器、筛板塔。（2）用各种方式向气流中喷入水雾，使尘粒与液滴、液膜发生碰撞。文丘里除尘器、喷淋塔、填料塔。§5-5化学和物理除尘一、化学抑尘粉尘润湿剂：用于提高水对粉尘的湿润能力和抑尘效果，它特别适合于疏水性的呼吸性粉尘。黏结剂：利用覆盖、黏结、硅化和聚合等原理防止泥土和粉尘飞扬。凝聚剂：使场地中的泥土或粉尘等细颗粒物质保持较高的含水率而产生凝胶，从而防止扬尘。二、磁化水降尘（1）磁化水的降尘机理磁化水是指经过磁水器处理过的水，它使水的物理化学性质发生了暂时的变化。磁化水的降尘机理：1）经磁化且由活性水分子组成的水体作为捕尘体具有很强的极性，容易与其他物质形成物理键而发生吸附。粉尘在磁场作用下同样可能导致极性加强，导致水体与粉尘更容易发生相互吸附，从而出去粉尘。2）水分子链（团）的氢键发生畸变、断裂，使液体分子间的平衡距离变大，引力常数变小，表面张力降低，导致喷出的雾滴更细小。（2）磁化设备我国煤矿磁水器：TFL型高效磁化喷嘴降尘器、RMJ型系列磁水器（3）应用前景优越性：1）磁化水降尘器设备简单、安装容易、安全防爆、性能可靠。2）成本低、易实施，一次投入后长期有效。3）降尘率高。三、泡沫除尘（1）泡沫除尘机理泡沫除尘是一项新型的除尘技术。泡沫剂和水一起按一定比例混合，通过发泡器产生大量高倍数泡沫喷洒到尘源或空气中。当泡沫液喷洒到岩矿或料堆上时，便形成无空隙的泡沫体覆盖在尘源上，使粉尘得以湿润和抑制。利用泡沫发生器造成泡沫状的液滴喷洒到含尘空气中时，则形成大量的泡沫粒子群，其总体积和总面积很大，从而大大增加雾液与尘粒的接触面和附着力，提高水雾的降尘效果。其除尘机理包括：拦截、粘附、湿润、沉降等。泡沫除尘效率从表面活性能角度来看主要取决于泡沫药剂的配方。（2）泡沫的产生和泡沫剂泡沫的产生有物理和化学方法2种。物理：空气机械泡沫。气泡剂性能的强弱，直接影响泡沫发生量多少和除尘效率。§5-6个体防护一、自吸过滤式防尘口罩（1）国家标准：（《自吸过滤式防尘口罩通用技术条件》GB/T2626-1992）标准对防尘口罩的技术要求：1）所用材料应无异常气味，对人无过敏性，无刺激性伤害。2）滤尘材料的技术要求：3）口罩性能要满足表5-8要求。（2）防尘口罩的特点1）简易防尘口罩2）复式防尘口罩（3）防尘口罩的使用条件1）使用环境：不适用于含有烟气和氧低于18%的环境2）适用范围：依据粉尘最高容许浓度和环境的粉尘浓度选用各类口罩。

二、动力型防尘口罩（1）过滤式送风防尘口罩工作原理和特点1）AFK-1型过滤式送风防尘口罩工作原理：借助小型通风机的动力，将含尘空气抽入并经滤料进行净化，然后把净化后的洁净空气沿蛇形螺旋管送至橡胶口罩内，供佩戴者呼吸用。2）特点：阻尘率高、低泄露、呼吸阻力小、不憋气、质量轻、携带方便、使用寿命长、成本及维护费用均低等。（2）隔绝式压风呼吸器1）工作原理:将压风减压、过滤净化，并通过多极限压、安全限压装置，使高压气流可靠地还原为新鲜空气，经导管送入呼吸口罩内供佩戴者呼吸用，隔绝尘、毒的效率达100%。2）特点及适用范围：①该呼吸器不仅能防止粉尘，同时也能防止炮烟、瓦斯对人体的伤害，具有多功能、高效率、持久保护的特点。②佩戴着呼吸舒畅、不憋气；气流的温度、湿度也适宜，呼吸清爽。③可就地利用工作面的压风管网，压气耗量少，经济实惠。具有气动机具的特点，安全、耐用、维护简单。采用快速接头连接，如有灾变发生，人可迅速卸掉随声的胶管。（3）防尘服它是适用于透气性织物或材料制成的防止“对人体皮肤无毒，无放射性危害”的粉尘的防尘服。按款式分为连体式和分体式防尘服，按用途分为A类（普遍型）和B类（防静电型）。第六章采煤工作面综合防尘技术§6-1采煤工作面粉尘的产生一、炮采工作面粉尘的产生及粉尘分布炮采工作面主要产尘工序是打眼和炸药爆破落煤工序，产尘量占整个采煤工作面正规循环过程总产尘量的60～75%。对人体有直接危害的是打眼和运煤工序，特别是电钻干打眼、用锹攉煤。二、机采工作面粉尘的产生及粉尘分布机采工作面高粉尘浓度主要原因是进风流的污染、采煤机切割和转载、周期性移架、运输机的载运河转载以及工作面片帮和顶板冒落等。采煤机作业是最主要的尘源。（1）采煤机作业产尘及工作面煤尘浓度分布采煤机产尘来源于：1）截煤时，截齿刀尖前的煤被压实而成压固核，当接触应力增加到极限值时，压固核被压碎产生煤尘；2）大块煤采落后，紧跟在后面的截齿切割厚度减小，增加了产尘量；3）被割下和被滚筒抛出的煤，在弹性恢复时沿裂缝继续分离便成更小煤块，同时产生煤尘；4）截齿摩钝后，各刃面变成了弧面，与煤碾压和摩擦产生粉尘；5）截齿对煤体的冲击，割下来的煤互相碰撞及滚筒螺旋叶片装煤时的二次破碎产生煤尘。

采煤机产尘分布规律：1）顺风切割时，煤尘浓度由前滚筒开始沿顺风方向急剧增高；就采煤机本身而言，最低煤尘浓度点在后滚筒位置，由这点开始，无论是向前滚筒方向还是向后滚筒方向，煤尘浓度都呈增加的趋势。2）逆风切割时，前滚筒司机位置的煤尘浓度较高；沿顺风方向，煤尘浓度不断减小，在离开后滚筒两个支架位置，煤尘浓度达到最低值；之后，沿顺风方向煤尘浓度又逐渐增加。不论采用哪种切割方式，后滚筒司机周围的煤尘浓度都最低，其数值一般为前滚筒司机位置煤尘浓度的50%～60%，这就是由于采煤机喷雾系统起作用的缘故。（2）移架产尘及工作面煤尘浓度分布

移架所产生的呼吸性粉尘约为采煤机司机处粉尘的31%。移架产尘量的大小受多种因素的影响，但最主要的是直接顶板的条件。移架产尘量的多少与顶板强度成正比，与工作面所在盘区的上覆顶板岩层厚度成正比。

§6-2煤层注水防尘《煤矿安全规程》第一百五十四条规定，采煤工作面应采取煤层注水防尘措施，有下列情况之一的除外：（1）围岩有严重吸水膨胀性质、注水后易造成顶板垮塌或底板变形，或者地质情况复杂、顶板破坏严重，注水后影响采煤安全的煤层；（2）注水后会影响采煤安全或造成劳动条件恶化的薄煤层；（3）原有自然水分或防灭火灌浆后水分大于4%的煤层；（4）孔隙率小于4%的煤层；（5）煤层很松软、破碎，打钻孔时易塌孔、难成孔的煤层；（6）采用下行垮落法开采近距离煤层群或分层开采厚煤层，上层或上分层的采空区采取灌水防尘措施时的下一层或下一分层。一、煤层注水的实质煤层注水实质：在回