矿山防尘技术

矿山防尘技术吴玉国第一页，共四十五页。一、矿井粉尘粉尘：指能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体微小颗粒。生产性粉尘：在生产过程中产生并形成的，能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体微粒。矿尘：指在采矿过程中所产生的细小矿物颗粒。它是煤矿在建设和生产过程中所产生的煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。煤尘：一般指粒径在0.75～1mm以下的煤炭微粒。岩尘：一般指粒径在10～45μm以下的岩粉尘粒。第一章

矿尘及其危害

第一节

矿尘的产生及分类第四页，共四十五页。二、矿尘的产生工序①各类钻眼作业，如风钻或煤电钻打眼，打锚杆眼、水孔等；②炸药爆破；③采煤机割煤、装煤和掘进机掘进；④采场支护、顶板冒落或冲击地压；⑤各类巷道支护，特别是锚喷支护；⑥各种方式的装载、运输、转载、卸载和提升；⑦通风安全设施的构筑等。第一章 矿尘及其危害

第一节 矿尘的产生及分类第五页，共四十五页。三、矿尘生成量影响因素①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度第一章 矿尘及其危害第一节

矿尘的产生及分类第六页，共四十五页。四、矿尘尘源分布尘

源所占比例（%）采煤工作面45～80掘进工作面20～38锚喷作业点10～15运输通风巷道5～10其它作业点2～5第一章

矿尘及其危害第一节 矿尘的产生及分类第七页，共四十五页。五、矿尘分类（1）1、按矿尘粒径分名称粒径范围特

征粗尘＞40μm筛分的最小粒径，空气中极易沉降细尘10～40μm肉眼可见，静止空气中作加速沉降运动微尘0.25～10μm光学显微镜观察到，在静止空气中作等速沉降运动超微尘＜0．25μm电子显微镜观察到，在空气中作扩散运动第一章 矿尘及其危害

第一节 矿尘的产生及分类第八页，共四十五页。名称特

征原生矿尘开采前地质作用和变化产生，存在于层理、节理、裂隙中次生细尘生产过程中因破碎煤岩产生，矿尘的主要来源第一章 矿尘及其危害第一节

矿尘的产生及分类五、矿尘分类（2）2、按矿尘成因分第九页，共四十五页。名称特

征浮游矿尘（浮尘）悬浮于矿井空气中的矿尘沉积矿尘（落尘）从矿井空气中沉降下来的矿尘浮尘和落尘在一定条件下可互相转化！第一章 矿尘及其危害第一节 矿尘的产生及分类五、矿尘分类（3）3、按矿尘存在状态分第十页，共四十五页。名称粒径范围特

征全尘＜

1mm各种粒径在内的矿尘总和呼吸性粉尘＜5μm能通过人体呼吸道进入肺泡区，是导致尘肺病的主要病因，对体威胁极大第一章 矿尘及其危害第一节 矿尘的产生及分类五、矿尘分类（4）4、按尘粒组成范围分第十一页，共四十五页。5、按矿尘中游离SiO2含量分名称游离SiO2含量（%）特

征硅尘＞10硅肺病的主要致病因素，岩尘多为硅尘非硅尘＜10煤尘多为非硅尘矿山粉尘浓度标准以矿尘中的SiO2含量多少为依据。第一章 矿尘及其危害

第一节 矿尘的产生及分类五、矿尘分类（5）第十二页，共四十五页。作业场所空气中粉尘浓度标准序号粉尘中游离SiO2含量（%）最高允许浓度/（mg/m3）总粉尘呼吸性粉尘1＜10103.5210～＜5021350～＜8020.54≥8020.3《煤矿安全规程》（2007）第739条第一章 矿尘及其危害第一节 矿尘的产生及分类第十三页，共四十五页。五、矿尘分类（6）6、按矿尘有无爆炸性分名称特

征有爆炸性煤尘经过煤尘爆炸性鉴定，能发生爆炸或传播爆炸的煤尘无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，如岩粉等第一章 矿尘及其危害第一节 矿尘的产生及分类第十四页，共四十五页。六、含尘量的计量指标指标单位定义矿尘浓度质量法mg/m3单位体积矿井空气中所含悬浮粉尘量计数法粒/cm3产尘强度相对mg/t,mg/m3,mg/m每采掘1t或1m3矿岩所产生的矿尘量绝对g/t生产过程中采落煤中所含的粉尘量矿尘沉积量g/（m2

·d）单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量第一章 矿尘及其危害

第一节 矿尘的产生及分类第十五页，共四十五页。七、矿尘的危害1、污染工作场所，危害人体健康，引起尘肺病；2、某些矿尘在一定条件下可以爆炸；3、加速机械磨损，减少精密仪表的使用时间；4、降低工作场所的能见度，增加工伤事故的发生。第一章 矿尘及其危害第一节

矿尘的产生及分类第十六页，共四十五页。性质1：矿尘中游离SiO2含量矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。性质2：矿尘的密度和比重分类单位定义真密度Kg/m3,g/cm3排除矿尘间空隙以纯矿尘的体积计量的堆积密度包括矿尘间隙在内的体积计量真密度一定，堆积密度与堆积状态有关，其值小于真密度比重无粉尘的质量与同体积标准物质的质量之比第一章

矿尘及其危害第二节

矿尘性质第十七页，共四十五页。性质3：矿尘粒度和比表面积分类单位定义粒度μｍ矿尘颗粒的平均直径比表面积m2/kg单位质量矿尘的总表面积粒度与比表面积成反比，粒度越小，比表面积越大性质4：矿尘分散度1、矿尘分散度指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比，表征矿岩被粉碎的程度。第一章

矿尘及其危害第二节

矿尘性质第十八页，共四十五页。性质4：矿尘分散度2、分散度的表示方法分类定义质量分散度各粒级尘粒的质量总质量的百分比数量分散度各粒级的尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比同一种矿尘的质量分散度和数量分散度的数值不尽相同3、尘粒粒级第一章 矿尘及其危害第二节 矿尘性质粒级1234粒径（μm）＜22～5第十九页，共四十五页。5～10＞10性质4：矿尘分散度4、矿尘分散度的重要意义①矿尘的分散度直接影响着它的比表面积的大小，矿尘分散度越高，其比表面积越大，矿尘的溶解性、化学活性和吸附能力等也愈强。②矿尘分散度对尘粒的沉降速度有显著的影响。矿尘在空气中的沉降速度主要取决于它的分散度、密度及空气的密度和粘度。③矿尘分散度对尘粒在呼吸道中的阻留有直接影响。综上所述，矿尘的分散度愈高，危害性愈大，而且愈难捕获。第一章 矿尘及其危害第二节

矿尘性质第二十页，共四十五页。第一章

矿尘及其危害第二节

矿尘性质性质5：矿尘的湿润性指矿尘与液体的亲和能力。分为亲水性和疏水性矿尘。性质6：矿尘的荷电性悬浮于空气中的尘粒，因空气的电离作用和尘粒之间或尘粒与其他物体碰撞、摩擦、吸附而带有电荷，设计和使用除尘器有重要意义。性质7：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。第二十一页，共四十五页。性质8：矿尘的燃烧性和爆炸性矿尘爆炸时产生高温、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％的硫化矿尘即有爆炸性，发生爆炸的粉尘浓度范围为250～1500g/m3，引燃温度为435

～

450℃。第一章

矿尘及其危害第二节

矿尘性质第二十二页，共四十五页。一、历年发生的重大煤尘爆炸事故1906年，法国吉利耶尔煤矿发生煤尘爆炸死亡1099人，煤矿经两年重建才恢复生产。这是一个无瓦斯煤矿，也是世界上第一次发生煤尘爆炸。从此，世界上各主要产煤国家对煤尘爆炸开始进行广泛研究，重视预防煤尘爆炸事故工作。1907年，美国孟诺加煤矿发生煤尘爆炸，死亡362人，占入井人数的97%。1910年，英国黑里顿煤矿煤矿发生煤尘爆炸，并引起瓦斯爆事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第二十三页，共四十五页。1913—1933年，法国和英国还多次发生煤尘、瓦斯煤尘爆炸事故，每次事故都造一、二百人死亡。1942年，日本侵占东北时期，采取不顾工人死活的掠夺式生产方式，致使本溪煤矿发生了世界史上最大的一次瓦斯煤尘爆炸事故，死亡1549人，伤残246人，死亡者中多为CO中毒。事故前巷道内沉积了大量煤尘，电火花点燃局部聚存瓦斯而引起煤尘爆炸。为掩人耳目，日本侵略者将矿井封闭。1962年，山西大同老白硐煤矿在高产日发生了电火花引燃局部瓦斯导致煤尘爆炸，死629人。1963年，日本三池煤矿发生煤尘爆炸，死亡458人，伤832人，死亡者多为CO中毒。这次事故是发生在该煤矿的主提煤斜井，是电绞车提升装满煤的串车，由于矿车脱钩顺斜井翻滚滑下将沉积的大量煤尘和矿车内的煤冲击飞扬形成煤尘云，加之矿车与轨道摩擦产生火花，引起煤尘大爆炸。此事故后经还原实验证实。2005年，七台河东风煤矿主要提煤皮带斜井发生煤尘爆炸，死亡171人。第一章

矿尘及其危害第三节 煤尘爆炸一、历年发生的重大煤尘爆炸事故第二十四页，共四十五页。二、煤尘爆炸的机理一是煤尘悬浮在空气中，因颗粒小与氧气接

触面积增大，加强了煤的氧化速度和强度；二是煤尘受热后可产生大量的可燃气体，如

1kg的焦煤（挥发分在20%-26%）受热后可产生290-350L的可燃气体。第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第二十五页，共四十五页。三、煤尘爆炸过程第一阶段，煤尘在热源的作用下氧化释放大量可燃气体；第阶段，可燃气体和空气混合后促使强烈氧化燃烧；第三阶段热分子传导和火焰辐射在介质中迅速传播，使附近煤尘扬起，受热燃烧，之后，燃烧产物迅速膨胀而形成火焰前面的压缩波、冲击波使火焰前方气体压力增高，引起火焰自动加速，继续循环下去，因煤尘的存在可持续发生剧烈的化学反应，使火焰跳跃或发生爆炸。第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第二十六页，共四十五页。煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。具体是：高温：煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃日本实验测得为1600-1900℃。高速：用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800

m/s，按理论计算最大速度为

2340

m/s。四、煤尘爆炸特征第一章

矿尘及其危害第三节 煤尘爆炸第二十七页，共四十五页。第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸四、煤尘爆炸特征（1）高压：理论压力为7.5kg/cm2，距爆源越远压力越大。据美国乔治拉伊斯的巷道实验结果是：在有大量煤尘沉积的巷道内发生煤尘爆炸后，距爆源越远爆炸压力越大。距爆源106米时压力为4.43kg/cm2，距228米时压力为8.37kg/cm2。因此煤尘爆炸呈离爆源越远破坏越严重的特点。国外实验测得爆炸压力高达19kg/cm2，甚至将抗压强度为40

kg/cm2钢板巷道爆坏，并把钢板抛出150米，表现出遇巷道中障碍物拐弯处爆炸压力有很大的增高。第二十八页，共四十五页。第一章

矿尘及其危害第三节 煤尘爆炸四、煤尘爆炸特征（2）煤尘爆炸可产生大量CO。CO含量为2～3%。煤尘爆炸时，结焦煤尘（气煤、肥煤）部分可焦化成煤

炭皮渣与粘块，粘附在支架和巷道壁上，这一点是区别

瓦斯爆炸还是煤尘爆炸的重要标志。根据皮渣和粘块粘

在支柱的位置，还可判断煤尘爆炸的强度。皮渣和粘块

粘在支柱两侧，表明是火焰传播速度较慢，为弱爆炸；皮渣和粘块粘在支柱进风侧并较密时，表明为中等强度爆炸；皮渣与粘块粘在支柱背风侧或逆风侧，有火烤痕迹时，则表明为强爆炸。第二十九页，共四十五页。五、煤尘爆炸危害1、可以摧毁整个矿井、井巷、采煤工作面，导致大面积顶板垮塌冒落，压埋井下作业人员，堵塞通风。2、可以将设备损坏，把支柱设备、煤石块吹起撞击，导致井下作业人员死亡，爆炸波可使矿工粉身碎骨；爆炸波还可以通向地面的井筒、冲击破坏与井筒连接的地面厂房，造成作业人员伤亡。3、煤尘爆炸火焰还可引起井下可燃物着火，引起局部积存的瓦斯发生爆炸，造成事故扩大。4、煤尘爆炸产生的CO随风流进入全矿井的所有地点，致使井下作业人员CO中毒死亡。第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第三十页，共四十五页。六、煤尘爆炸条件（1）1、煤尘本身具有爆炸性其爆炸性是经技术鉴定和实验测出的：一是在煤尘瓦斯爆炸实验巷道，进行模拟实验测得。二是在实验室用大管状煤尘爆炸鉴定仪试验得出。三是通过分析煤的挥发分得出当挥发分（V指）<10%时，可认定煤尘基本无爆炸性，但按规定必须进试验才能最后确定。当V指>10%时，有爆炸性。（V指<10%为无爆炸性，V=10%-15%为弱爆炸性，V指=15-28%为强爆炸性，V指>28%为强烈爆炸性）第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第三十一页，共四十五页。2、煤尘在空气中的浓度。煤尘是指煤的颗粒直径在1mm以下的粉煤。煤尘参与爆炸的主体是直径在0.075mm的煤尘。由于实验煤样和实验条件的不同，测得爆炸浓度的下限和上限浓度也不同我国下限浓度为45g/m3，前苏联为30-50g/m3，波兰为30

gm3，德国为28

g/m3，美国32

g/m3，英国50

g/m3，法国23

g/m3，日本48g/m3。爆炸上限为最强的浓度为300-400g/m3。国外测得的煤尘爆炸上限浓度目前为1000-2000gm3，这在煤矿生产环节中是不常有的。第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸六、煤尘爆炸条件（1）第三十二页，共四十五页。第一章

矿尘及其危害第三节 煤尘爆炸六、煤尘爆炸条件（3）3、煤尘爆炸的点燃热源。经实验，煤尘点燃浓度为650-990℃，但由于煤的可燃挥发分和试验的条件不同而不同，煤尘点燃温度有时低于650℃的，有时高于1000℃。前苏联测得的最高点燃温度达937-1150℃。在煤矿井下能点燃煤尘的热源有：放炮火焰（这是大量存在的）、电气设备产生的火花、电缆接头不良或电缆损坏产生的短路或撞击产生电弧、斜井跑车产生的摩擦火花皮带堵转产生摩擦皮带着火、矿井内外因火灾、瓦斯燃烧或爆炸以及炸药爆炸等。第三十三页，共四十五页。七、煤尘与瓦斯爆炸的差别比较的项目煤尘爆炸瓦斯爆炸存的状态浮尘和落尘空气和瓦斯发现的难易程度落尘厚度难定瓦斯浓度易检测爆炸倾向性煤尘爆炸性影响因素较多瓦斯爆炸性相同荷电性带静电荷不带电荷产生CO量大量的CO少量的CO第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第三十四页，共四十五页。1、煤的挥发分2、煤的灰分和水分3、煤尘的粒度4、空气中的瓦斯浓度5、空气中的氧含量6、引爆热源八、影响煤尘爆炸的因素第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第三十五页，共四十五页。《煤矿安全规程》规定，新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定材料，生产矿井每延深一个新水平，应进行一次煤尘爆炸性试验工作。煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，这种方法比较准确可靠，但工作繁重复杂所以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，方法简便，目前多采用这种方法。九、煤尘爆炸性鉴定第一章

矿尘及其危害第三节

煤尘爆炸第三十六页，共四十五页。第一章

矿尘及其危害第三节 煤尘爆炸九、煤尘爆炸性鉴定第三十七页，共四十五页。尘肺病：指工人长期大量吸入作业环境中悬浮粉尘而引起的肺部组织纤维性病变的总称。据我国某矿务局统计，尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的6倍。联邦德国煤矿死于尘肺病的人数比工伤事故死亡人数多10倍。一、尘肺病第一章

矿尘及其危害第四节

尘肺病第三十八页，共四十五页。二、尘肺病的分类类别接尘性质接尘工种比例（%）发病率（%）硅肺病硅尘岩巷掘进较少4.22煤硅肺病硅、煤尘岩煤掘进及采煤802.35煤肺病煤尘采煤工较少0.30第一章 矿尘及其危害第四节 尘肺病发病率：尘肺病患者占接尘人员的百分数。第三十九页，共四十五页。1、在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10μm的尘粒首先沉降在其内。经过鼻腔和气管粘膜分泌特粘结后形成痰排出体外。2、在上呼吸道的较大支气管内，能过惯性碰撞及少量的重力沉降作用使5～10μm的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外。因此，真正进入下呼吸道的粉尘，其粒度均小于5μm。3、在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分2—5μm的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外。4、粒度2μm左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内，残留在肺内的粉尘仅占总吸人量的l％一2％以下。三、尘肺病的发病机理第一章

矿尘及其危害第四节

尘肺病第四十页，共四十五页。四、尘肺病症状阶段症状第一期重体力劳