第三节矿尘防治

第三节矿尘防治1、2、矿尘得分类:1、2、1、按矿尘得成分划分:煤尘:就是粒径小于1mm且以固定碳可燃物为主得煤炭颗粒。岩尘:就是不含或少含有固定碳可燃物得岩石颗粒,当岩石中得游离二氧化硅含量超过10％时称为矽尘。1、2、2、按矿尘得存在状态划分:浮游矿尘:飞扬在矿内空气中得矿尘,简称浮尘。沉积矿尘:从矿内空气中因自重而降落在巷道周壁得矿尘,简称落尘。1、2、3、按煤尘有无爆炸性划分:

有爆炸性煤尘:悬浮在空气中得煤尘云在一定浓度与有引爆热源得条件下,本身能够爆炸或传播爆炸得煤尘。

无爆炸性煤尘:不发生爆炸或不传播爆炸得煤尘。

惰性粉尘:能够减弱与阻止有爆炸性煤尘爆炸得粉尘。(二)、矿尘浓度与分散度:2、1、矿尘浓度:单位体积矿井空气中所含浮尘得数量叫做矿尘浓度。其表示方法有两种:

(1)、质量法:在1ｍ³空气中所含浮尘得毫克数,单位为㎎／ｍ³。

(2)、计数法:在1㎝³空气中所含浮尘得颗粒数,单位为粒／㎝³。2、2、矿尘分散度:指矿尘整体组成中各种粒级得尘粒所占得百分比。我国对矿尘得分散度划分为4级:小于2µｍ;2～5µｍ;5～10µｍ;大于10µｍ。

高分散度矿尘:矿尘总量中微细颗粒多,所占比例大时,称为高分散度矿尘。

低分散度矿尘:矿尘总量中微细颗粒少,所占比例小时,称为低分散度矿尘。

矿尘得分散度越高,危害性越大。我国采掘工作面5µｍ以下得尘粒占90％左右,因此,呼吸性粉尘应就是通风防尘得重点。二:煤尘爆炸及预防:

(一)、煤尘爆炸原因、条件及特征:1、1煤尘爆炸得原因:(1)、煤本身就是可燃物,当它被碎成细小得煤尘后,总表面积大大增加,提高了煤得表面化学活性,氧化加剧。一旦与火源相遇,热化过程迅速展开,当温度达到300～400℃时,浮尘迅速干馏气化,产生大量可燃气体,主要成分为甲烷及乙烷,丙烷等碳氢化合物,该阶段称为感应期。(2)、可燃气体与空气混合、积聚于尘粒周围,形成气体外壳,在高温作用下,混合气体吸收能量,链反应过程开始形成一定数量得活化中心,当热量继续增加时,则氧化反应自动加速,游离基迅速增加,引起混合气体得闪燃。(3)、闪燃所形成得热量以分子热传导与火焰辐射得方式传递给周围得尘粒,使其参与链反应,导致燃烧过程急剧得循环进行,当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后,煤尘得燃烧便在一定条件下跳跃式地转变为爆炸。2、煤尘爆炸得条件:(1)、煤尘本身具有爆炸性。部分煤尘有爆炸性。(2)、浮尘达到爆炸浓度:

煤尘爆炸得下限浓度为30～50g/ｍ3,上限浓度为1500～2000g/ｍ3。其中爆炸威力最强得浓度范围为300～500g/ｍ3。正常情况下,矿井浮尘浓度就是很难达到爆炸下限得,但就是在大冒顶、爆炸、爆破、跑车引起暴风甚至多人行走等特殊条件下,落尘被再度扬起,短时间内浮沉量增加,达到爆炸浓度。所以落尘就是引起与扩大爆炸事故得隐患,危险最大。(3)、有足以点燃煤尘得热源。煤尘爆炸得引燃温度在610～1050℃之间,一般为700～800℃,煤尘爆炸得最小点燃能量为4、5～40ｍJ。井下能引燃煤尘得高温热源有爆破火焰、电器火花、机械摩檫火花、冲击火花、静电放电、井下火灾与瓦斯爆炸等。3、煤尘爆炸得特征:(1)、形成高温、高压、冲击波。高温:煤尘爆炸火焰得温度就是1600～1900℃。高压:煤尘爆炸得平均理论压力为736KPa,国外在试验中测得煤尘爆炸压力曾达到1、9MPa,甚至将抗压强度为4MPa得钢板巷道炸坏,把钢板抛出150m远。冲击波:当煤尘云开始被点燃时,产生冲击波得传播速度与火焰得传播速度几乎就是相同,随着时间得延长,冲击波得速度加快,据计算,其传播速度可达2340m/s。(2)、煤尘爆炸具有传播效应:由于煤尘爆炸具有很高得冲击波速,使落尘扬起弥蔓于整个巷道空间而达到爆炸浓度,导致新得爆炸。有时可如此反复多次,这就是煤尘爆炸得重要特征。(3)、挥发分减少或形成“粘焦”:煤尘爆炸时,有挥发分得大量参与,约占总量得40～70％,根据这一特性,可判断煤尘就是否参与井下得爆炸;具有粘结性煤得煤尘爆炸后,在支架或周壁上会留下皮渣或粘块,这也就是判断煤尘就是否参与爆炸得重要标志,根据皮渣与粘块在支柱上得位置不同,还能判断煤尘爆炸得强弱程度。(4)、产生大量得一氧化碳:煤尘爆炸时,在气体产物中含有大量得CO,其浓度一般可达2～3％,甚至高达8％。煤尘爆炸得有害因素就是高温、冲击波与有害气体。(二)、影响煤尘爆炸得因素:1、煤得挥发分:煤尘爆炸主要就是在尘粒分解得可燃气体中进行得,所以煤尘得可燃挥发分越高,越易爆炸。2、煤得水分:煤中水分具有减弱与阻碍爆炸得性质,因为:煤中水分对尘粒起粘结作用,减少表面积,增大颗粒,降低飞扬能力;煤中水分起吸热、降温阻燃作用。3、煤得灰分:灰分就是不燃性物质,能吸收能量,阻挡热辐射,破坏链反应,降低煤尘得爆炸性。实验证明,只有灰分达到40％以上时,爆炸性才显著下降,采用岩粉棚撒布岩粉就就是利用灰分能够削弱煤尘爆炸这一原理来制止煤尘爆炸得。4、煤尘粒度:粒度对爆炸性有极大得影响。1mm以下粒径煤尘都能参与爆炸,总得来说,煤尘粒度越小,表面积越大,受热及氧化作用越快,加速了释放可燃气体,所以越易爆炸,且爆炸性强,特别就是30µｍ～75µｍ得煤尘爆炸性最强。煤尘粒度越小所需引燃温度越低,且火焰传播速度也越快。5、空气中得瓦斯浓度:瓦斯就是可燃气体,当其混入巷道空间时,煤尘爆炸得下限浓度会降低。瓦斯浓度低于4％时,煤尘得爆炸下限可用下式计算:δm=kδ式中,δm——空气中有瓦斯时得煤尘爆炸下限,g/m3;δ——煤尘得爆炸下限,g/m3;k——系数。瓦斯浓度对煤尘爆炸下限得影响系数随着瓦斯浓度得增高,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得矿井应引起高度重视。一方面,煤尘爆炸往往就是由瓦斯爆炸引起得;另一方面,有煤尘参与时,小规模得瓦斯爆炸可能演变为大规模得煤尘瓦斯爆炸事故,造成严重得后果。空气中得瓦斯浓度/％00、500、751、01、502、03、04、0k10、750、600、500、350、250、10、056、空气中氧含量:井下空气中氧含量低于17％时,煤尘不能引燃而失去爆炸性。7、引爆热源:引爆热源得温度越高,能量越大,越容易点燃煤尘云,煤尘初始爆炸强度也越大;温度越低,能量越小,越难点燃煤尘云,即使能引起爆炸,初始爆炸强度也小。12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流(三)、预防煤尘爆炸事故得技术措施:1、减降尘措施:减降尘措施就是指在煤矿井下生产过程中减少煤尘得产生量或降低空气中悬浮煤尘含量得措施,具体有:(1)、煤层注水:(2)、湿式打眼:(3)、使用水炮泥:(4)、通风防尘:(5)、喷雾洒水:(6)、刷洗岩帮:2、防止煤尘引燃得措施:防止煤尘引燃得措施与防止瓦斯引燃得措施大致相同。(1)、防止明火;

(2)、防止电火花;

(3)、防爆破引燃煤尘;

(4)防止机械摩擦,冲击火花。

3、隔绝煤尘爆炸得措施:(1)、撒布岩粉:撒布岩粉就是指在井下某些巷道中撒布惰性岩粉,增加沉积煤尘得灰分,抑制煤尘爆炸得传播。撒播得岩粉与煤尘混合,使不燃物含量大于80％,撒布岩粉得巷道长度不小于300ｍ。(2)、设置水棚:在巷道中靠近顶板处设置水棚,当井下发生爆炸时,爆风压力将水槽崩翻并破碎,水瞬间分散于巷道空间内,形成水雾,因水得比热大,吸热效果好,利于消灭火焰,而阻止煤尘爆炸火焰得传播。隔爆棚组得用水量按巷道断面计算不小于400Ｌ／ｍ²,水棚长度不小于30ｍ。(3)、自动式隔爆棚:使用压力或温度传感器,在爆炸发生时,探测爆炸波得传播,及时将预先放置得水、岩粉、氮气、二氧化碳等喷洒到巷道中,从而达到自动、准确、可靠地扑灭火焰与防止爆炸蔓延得目得。常用得有自动水幕等。一、概述:(一)、矿井水害得概念及影响:1、矿井水害得概念:(1)、矿井水:凡就是在矿井开拓、采掘过程中,渗入、滴入、淋入、流入、涌入与溃入井巷或采煤工作面得任何水源水,统称矿井水。(2)、矿井突水:凡因井巷、采煤工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水得裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、煤层顶板冒落带、构造破坏带等接近或沟通而突然产生得出水事故,称为矿井突水(3)、矿井水害:凡影响煤矿生产、威胁采掘工作面或矿井安全得、增加吨煤成本与使煤矿井下局部或全部被淹没得矿井水,都称为矿井水害。2、矿井水害对煤矿安全生产得影响:(1)、如果矿井排水系统不畅通,涌水任意流,巷道到处就是泥水,必然恶化煤矿井下作业环境,不利于文明生产;(2)、由于矿井水得影响,可能造成煤层顶板淋水,使巷道内空气得湿度增加,影响工人身体健康;(3)、在煤矿井下生产建设过程中,矿井水量愈大,安排排水设备与排水用电费用就愈高,这不仅增加原煤成本,也给煤炭企业管理工作增加一定得难度;(4)、由于矿井水得存在,对金属设备、钢轨与金属支架,将会产生腐蚀作用,缩短生产设备得使用寿命;(5)、矿井水量一旦超过排水能力或突然涌水,轻者会造成矿井巷道或采区被淹,导致停产;重者会矿毁人亡;(6)、由于矿井受到水得威胁,有时就需要留设保安防水煤柱,这必然会影响煤炭资源得充分利用,有得甚至难以开采。(二)、矿井水害事故得类型:依据造成矿井水害得水得来源,可以把矿井水害分为六种类型:1、地表水水害:2、含水层水水害:(1)、冲积层水水害(2)、煤层顶底板砂岩(砾岩)水水害3、断层水水害:4、老空积水水害:5、岩溶水水害:6、封闭不良得钻孔水水害:二、矿井充水得水源:1、地表水:包括江、湖、河、海、沼、洼地积水、水库、池等。位于矿区或矿区附近得地表水体,往往可以成为矿井充水得重要水源。2、大气降水:主要形成就是雨雪。地面得雨雪水既就是地下水得主要补给来源,同时也就是矿井充水得主要来源之一,有时还就是唯一得充水来源。3、含水层水:包括潜水与承压水。根据含水层得性质,又可进一步分为孔隙水、裂隙水与岩溶水。在开采松散沉积层下伏煤层时常遇到孔隙水;裂隙水得特点就是水量小、水压大,如与其它水源有水力联系,涌水量就会逐渐增加,甚至造成淹井事故;岩溶水得特点就是水压高、水量大、来势猛、不易疏干,危害极大。含水层水一般都有很高得压力,特别就是当它与地表水源相沟通时,对矿井生产得威胁更大。4、断层水:一般认为,断层本身含水量并不大,因断层地带岩石破碎,易于积水。但当与其它含水层或地表水体相沟通时,就会导致严重得透水事故。一些恶性淹井事故就就是由于断层沟通其它水源而造成得。5、老空水:煤矿井下采空区、废弃得井巷与停采得小煤窑,由于长期停止排水而积存得地下水,称为老空水。老空积水一般都在煤层上部,离地表较浅,所以静压水压力很大,来势凶猛,而且常含有有害气体,容易造成人身事故。6、钻孔水:钻孔本身积水虽然就是有限得,但钻探后含水层与煤层相通,因而,当巷道与钻孔掘透后,往往会形成大量涌水。三、矿井充水通道:

系指可以沟通水源,使之涌入矿井得各种通道。1、构造断裂带2、冒落裂隙带3、含水层得露头区4、煤层底板岩层突破5、封闭不良钻孔6、导水陷落柱与地表塌陷四、矿井水害得原因:矿井水害事故得原因就是一个极为复杂得课题,它涉及煤田形成得地质历史环境,以及后期得地质构造、地质作用得改造,出现了各煤田含水得巨大差异。本节从技术方面与管理方面来分析矿井可能发生水害得原因。(一)、工程与技术方面得原因:1、地面防洪、防水措施不当。防洪设施失效,或地面塌陷、裂隙未处理,使地面洪水由井筒、塌陷、裂隙进入煤矿井下造成水害。2、水文地质情况不清;井巷接近充水断层、强含水层、岩溶陷落柱、富水溶岩、老空积水区,以及打开隔水煤柱时,未按探放水规定执行,盲目施工;或虽然进行探放水,但因措施不严密,而造成淹井或人身事故;3、井巷位置不合理;设计中误将井巷置于地质条件差或过份接近强含水层,导致煤层顶、底板透水;4、施工措施不力,工程质量低劣,至使井巷塌落冒顶、跑砂、透水。也有工程钻孔封闭不良导致透水得;5、乱采乱掘破坏防水煤柱造成透水;6、测量错误导致巷道进入老空积水区而透水;7、防水闸门未按设计修建,或修建时质量低劣不能防水,或年久失修,当煤矿井下出现水情时无法防止而导致淹井;8、排水设备能力不足,或机电事故而造成淹井;9、排水设施平时缺少维护,如水仓、水管不按时清理,突水时失效而导致淹井;10、其它原因。(二)、管理方面得原因:1、各级领导要牢固树立安全第一得思想,对水害要有充分得认识,虽然水灾发生率不就是很高,但一旦发生,其伤亡与经济损失也就是巨大得;2、由于认识不足,所以投入得人力物力也不充分,至使许多矿井水文地质情况不清,特别就是受岩溶水威胁得矿井,对岩溶得研究远远跟不上生产得需要。老空积水、邻近小煤窑边界、矿与矿之间得煤柱往往拿不出准确得数据,这都需要相当数量得人力与资金;3、对“有疑必探,先探后掘”得原则能理解,但执行中打折扣。心存侥幸,就是素质不高得表现;4、加强对全体职工得安全培训,使职工人人能运用透水前得征兆,不至贻误战机。人人能掌握水害避灾路线,增强职工得防水意识及水害救灾得基本知识;5、防水工程质量验收要严格把关,领导要按《规程》规定,定期检查,限期整改;6、在水害事故中,要认识水就是灾害得主体,以水为介质得泥浆、泥石流,以水为载体得有害气体都可以造成人员伤亡与经济损失。五、煤矿主要防治水技术:(一)、地面防治水:1、严格按《规程》规定选择井筒及工业广场。井口与工业广场内建筑物得高程必须高于当地历年得最高洪水水位;若井口及工业广场内建筑得高程低于当地历年最高洪水水位时,必须修筑堤坝、沟渠或采取其她防排水措施。2、防止地表渗水,井田范围内得河流、沟渠等地表水,可以通过裂隙渗透到煤矿井下造成水害。因此,应将其疏干或改道移至矿区以外。3、防止地面积水,对井田开采范围内得地面低洼处、塌陷区等易于积水区,应设法填平,防止积水,积水量大时,要用水泵排出。4、对可能引起漏水得地表裂隙、塌陷、废弃钻孔等,应及时用粘土充填或水泥堵塞。5、加强防洪防汛工作,在每年得雨季来临之前与雨季期间,要加强对矿区内防洪工程得检查与防汛抢险工作,发现问题及时处理(二)、煤矿井下防治水:1、做好矿井水文地质工作(1)、做好水文观测工作

①、收集地面降水量与河水水文资料;查明地表水体得分布、水量与补给、排泄条件;查明洪水泛滥对矿区、工业广场及居民点得影响程度。

②、通过探孔与水文观测孔,观测各种水源得水压、水位与水量变化规律,分析水质等。

③查明矿井水得来源及矿井水与地下水、地表水得补给关系,观察矿井涌水量及季节性变化规律等。(2)、做好矿井地质工作

①、地表以下冲击层厚度、岩性、物质结构、透水性、含水性等。

②、断层与裂隙得位置,错动距离,延伸长度,破碎带范围与含水、导水性。

③、含水层与隔水层得数量、位置、厚度、岩性。各含水层得涌水量,水压,渗透性,补给排泄条件,及其到开采煤层得距离。

④、调查老窑与现采小窑得开采范围,开采经过;开采煤层及厚度,积水区域及分布状况,勘探钻孔得填实状况及其透水性能。

⑤、开采过程中围岩开采范围及地表塌陷情况;观察塌陷带、裂隙带、沉降带得高度,以及采动对涌水量得影响,判断就是否透水等情况。

⑥、井巷出水点得位置及水量,老窑积水范围、标高与积水量,都必须绘在采掘工程平面图上。水淹区域应标出探水线得位置。2、留设防水隔离煤柱

凡就是煤层与水层或含水带得接触地段,预留宽度得煤层不采,使采掘工作面与地下水源或通道保持一定距离,以防治地下水流入采掘工作面,留下不采得煤柱,称为防水隔离煤柱。留设防水隔离煤柱可以防止地下水溃入矿井。防水隔离煤柱得尺寸,应根据相邻矿井得地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素,在矿井设计中加以规定。3、煤矿井下截水。为了使煤矿井下局部地点得涌水不致波及其它地区,或者为了截住水源,将煤层开采区与水源隔离开,需在适当地点修筑建筑物,如水闸墙、水闸门等,以永久或临时截住水源。这就就是在矿井设计中与煤矿井下生产中不可忽视得防水工作。4、煤矿井下堵水。就就是将配制得泥浆注入煤矿井下地层空隙、裂隙中,使其扩散、凝固与硬化,使地层具有较高得强度,同时也使地层得密实性与不透水性增强,最后起到加固地层得作用,从而达到封堵水源。这也就是煤矿井下防治水害得重要手段之一;(三)、煤矿井下探水1、探水得目得。

探水系指在煤矿生产过程中用超前勘探方法,查明采掘工作面煤层顶底板、侧帮与前方得含水构造(包括陷落柱)、含水层、积水老窑等水体得具体位置、产状等,其目得就是为有效得防治矿井水害做好必要得准备。2探水得原则

“有疑必探,先探后掘”就是防止煤矿井下水害得基本原则。采掘工作面遇到下列情况之一时,必须确定探水线进行探水:(1)、接近水淹或可能积水得井巷、老空或相邻煤矿时。(2)、接近含水层、导水断层、溶洞与导水陷落柱时。(3)、打开隔离煤柱放水时。(4)、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通得断层破碎带时。(5)、接近有出水可能得钻孔时。(6)、接近有水得灌溉区时。(7)、接近其她有可能出水地区时。经探水确认无突水危险后,方可前进。3、探水得措施](1)、加强靠近探水地点得支护,打好坚固得立柱与拦板,以防高压水冲垮煤壁与支架。(2)、认真检查排水系统,保持状态完好,准备好适当坡度与断面得排水沟及相当容积得缓冲水仓,加大排水能力。(3)、确定主要探水孔得位置,有测量人员进行标定。负责探水领导必须亲临现场。(4)、探水地点要经常检查有无有害气体,发现有害气体逸出时,要及时采取通风措施。(5)、探水地点要安设专用电话,使其能够及时与矿调度室或中央水泵房联系。(6)、在探水时,制定安全退路,并使其畅通无阻;同时要与相临工作地点保持信号联系,以便万一出水,好马上通知受水害威胁地点得人员安全撤离。(7)、在水压较大得地点探水时,探水孔要设套管,以便安装水阀控制放水量。特别危险地段,还应选择坚固地点修筑临时水闸门。(8)、打钻时,要时刻注意观察钻孔情况。发现钻孔中水量、水压突然增大,以及出现顶钻等异常现象,应立即停钻检查,如钻孔内得压力很大,应马上将钻杆固定,切勿移动或拔钻,钻机后面不要站人,以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。(四)防治水技术可以概括为:防、探、堵、截、排等综合防治水措施。六、矿井水害事故得处理(一)处理煤矿井下水害得一般原则1、必须了解突水得地点、性质、估计突水量、静止水位、突水后涌水量、影响范围、补给水源、以及有影响得地面水体。2、掌握突水灾区范围。如事故前人员分布、矿井中有生存条件得地点、进入该地点得可能通道,以便迅速组织抢救。3、按积水量、涌水量组织强排,同时发动群众堵塞地面补给水源,排除有影响得地表水,必要时采用灌浆堵水。4、加强排水与抢救中得通风,切断灾区电源,防止一切火源。防止瓦斯与其它有害气体聚集与涌出。5、排水后侦察、抢救中,要防止冒顶与二次突水。6、搬运与抢救遇险者,要防止突然改变伤员已适应得环境与生存条件,造成不应有得伤害。(二)、透水预兆采掘工作面或者其她地点发生透水前,