| 第十一章 礦山防塵
主要內(nèi)容：
1、礦塵及其性質(zhì)
2、塵肺病
3、煤塵爆炸及預(yù)防
4、綜合防塵
第十一章礦山防塵
第一節(jié) 礦塵及其性質(zhì)
一、礦塵的產(chǎn)生及分類
礦塵是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。
幾種常用的分類方法。
1、按礦塵粒徑劃分
(1)粗塵-->40μm,空氣中易沉降；
(2)細(xì)塵—10~40μm，肉眼可見(jiàn)，在靜止空氣加速沉降；
(3)微塵—0.25~10μm，光學(xué)顯微鏡可見(jiàn)，在靜止空氣等速沉降；
(4)超微塵--<0.25μm，電子顯微鏡觀察，擴(kuò)散動(dòng)力。
2按礦塵的存在狀態(tài)劃分
(1) 浮游礦塵：懸浮于礦內(nèi)空氣中
(2) 沉積礦塵：從礦內(nèi)空氣沉降下來(lái)的礦塵
3按礦塵的粒徑組成范圍劃分
(1) 全塵(總粉塵)：各種粒徑的礦塵之和，1mm以下；
(2) 呼吸性粉塵：5μm以下，
二、礦塵的危害
礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1) 污染工作場(chǎng)所，危害人體健康，引起職業(yè)病。
(2) 某些礦塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆炸。
(3) 加速機(jī)械磨損，縮短精密儀器使用壽命。
(4) 降低工作場(chǎng)所能見(jiàn)度，增加工傷事故的發(fā)生。
三、含塵量的計(jì)量指標(biāo)
1、礦塵濃度
其表示方法有兩種：
(1) 質(zhì)量法：每立方米空氣所含 浮塵的毫克數(shù)，mg/m3
(2) 計(jì)數(shù)法：每立方米空氣所含 浮塵的個(gè)數(shù)，個(gè)/m3
2、產(chǎn)塵強(qiáng)度
指生產(chǎn)過(guò)程中，采落煤中所含的粉塵量，常用的單位為g / t。
3、相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度
指每采掘1噸或1立方米礦巖所產(chǎn)生的礦塵量，常用的單位為mg/t或mg/m3。
4、礦塵沉積量
單位時(shí)間在巷道表面單位面積上所沉積的礦塵量，單位為g/m2·d。
四、礦塵性質(zhì)
1、礦塵中游離SiO2的含量
礦塵中游離SiO2的含量是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越大。煤礦上常見(jiàn)的頁(yè)巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離SiO2的含量通常多在20%～50%，煤塵中的含量一般不超過(guò)5%。
2、礦塵的粒度與比表面積
礦塵粒度：礦塵粒度平均直徑，μm
礦塵的比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量礦塵的總表面積；m2/kg,cm2/g
礦塵的比表面積與粒度成反比，粒度越小，比表面積越大，因而這兩個(gè)指標(biāo)都可以用來(lái)衡量礦塵顆粒的大小。
3、礦塵的分散度：礦塵整體組成中各種粒級(jí)塵粒所占百分比。
分散度有兩種表示方法：
(1) 重量百分比：各粒級(jí)重量所占總重量的百分比；
(2) 數(shù)量百分比：各粒級(jí)顆粒數(shù)所占總顆粒百分比；
粒級(jí)的劃分是根據(jù)粒度大小和測(cè)試目的確定的，我國(guó)工礦企業(yè)將礦塵粒級(jí)劃分為4級(jí)：小于2μm、2～5μm、5～10μm和大于10μm。
礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構(gòu)成的一個(gè)重要指標(biāo)。礦塵總量中微細(xì)顆粒多，所占比例大時(shí)，稱為高分散度礦塵；反之，如果礦塵中粗大顆粒多，所占比例大，就稱作低分散度礦塵。礦塵的分散度越高，危害性越大，而且越難捕獲。
4、礦塵的濕潤(rùn)性
礦塵的濕潤(rùn)性是指礦塵與液體親和的能力。
親水性礦塵：容易被水濕潤(rùn)
疏水性礦塵：不容易被水濕潤(rùn)
5、礦塵的荷電性
因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷，可能是正電荷，也可是負(fù)電荷。
6、礦塵的光學(xué)特性
礦塵的光學(xué)特性包括礦塵對(duì)光的反射、吸收和透光強(qiáng)度等性能。
第二節(jié) 礦山塵肺病
一、塵肺病及其發(fā)病機(jī)理
塵肺?。阂蚤L(zhǎng)期吸入大量微細(xì)粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺股市部疾病。
1、塵肺類的分類
煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同，可分為三類：
(1) 硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游離ＳｉＯ2含量較高的巖塵而引的塵肺病稱為硅肺病?；颊叨酁殚L(zhǎng)期從事巖巷掘進(jìn)的礦工。
(2) 煤硅肺病(煤矽肺)，由于同時(shí)吸入煤塵和含游離ＳｉＯ2的巖塵所引起的塵肺病稱為煤硅病肺?；颊叨酁閹r巷掘進(jìn)和采煤的混合工種礦工。
(3) 煤肺病。由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病?；颊叨酁殚L(zhǎng)期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。
2、塵肺病的發(fā)病機(jī)理
進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經(jīng)歷以下四個(gè)過(guò)程：
(1)在上呼吸道的咽喉、氣管內(nèi)，含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10μm的塵粒首先沉降在其內(nèi)。經(jīng)過(guò)鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)后形成痰排出體外。
(2)在上呼吸道的較大支氣管內(nèi)，通過(guò)慣性碰撞及少量的重力沉降作用，使5～10μm的塵粒沉積下來(lái)，經(jīng)氣管、支氣管上皮的纖毛運(yùn)動(dòng)，咳嗽隨痰排出體外。
(3)在下呼吸道的細(xì)小支氣管內(nèi)，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分2～5μm的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來(lái)，通過(guò)纖毛運(yùn)動(dòng)逐級(jí)排出體外。
(4)粒度為2μm左右的粉塵進(jìn)入呼吸性支氣管和肺內(nèi)后，一部分可隨呼氣排出體外；另一部分沉積在肺泡壁上或進(jìn)入肺內(nèi)，殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的1%～2％以下。
二、塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素
1、塵肺病的發(fā)病癥狀
塵肺病分為三期：
第一期：重體力勞動(dòng)時(shí)呼吸困難、胸痛、輕度干咳。
第二期：中等體力勞動(dòng)或正常工作時(shí)，感覺(jué)呼吸困難，胸痛、干咳或帶痰咳嗽。
第三期：做一般工作甚至休息時(shí)，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚至咯血和行動(dòng)困難。
2、影響塵肺病的發(fā)病因素
(1)礦塵的成分
能夠引起肺部纖維病變的礦塵，多半含有游離SiO2，其含量越高，發(fā)病工令越短，病變的發(fā)展程度越快。
對(duì)于煤塵，引起煤肺病的主要是它的有機(jī)質(zhì)(即揮發(fā)分)含量。
(2)礦塵粒度及分散度
5μm以上的礦塵對(duì)塵肺病的發(fā)生影響不大；5μm以下的礦塵可以進(jìn)入下呼吸道并沉積在肺泡中，最危險(xiǎn)的粒度是2μm左右的礦塵。
(3)礦塵濃度
塵肺病的發(fā)生和進(jìn)入肺部的礦塵量有直接的關(guān)系，也就是說(shuō)，塵肺的發(fā)病工令和作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度成正比。
(4)個(gè)體方面的因素
第三節(jié) 煤塵爆炸及預(yù)防
一、煤塵爆炸的機(jī)理及特征
1、煤塵爆炸的機(jī)理
煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過(guò)程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一般煤塵爆炸機(jī)理及過(guò)程主要表現(xiàn)在以下方面：
(1)煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強(qiáng)，一旦遇見(jiàn)火源，氧化過(guò)程迅速展開(kāi)；
(2)當(dāng)溫度達(dá)到300～400℃時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，放出大量的可燃性氣體。
(3)形成的可燃?xì)怏w與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周?chē)纬苫罨行模?dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過(guò)程開(kāi)始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；
(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周?chē)膲m粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒過(guò)程急劇地循環(huán)進(jìn)行。
2煤塵爆炸的特征
(1)形成高溫、高壓、沖擊波
(2)煤塵爆炸具有連續(xù)性
(3)煤塵爆炸的感應(yīng)期
即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間。
(4)揮發(fā)分減少或形成“粘焦”
(5)產(chǎn)生大量的CO
二、煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中并達(dá)到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础?br />
我國(guó)煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5～40mj。
三、影響煤塵爆炸的因素
1、煤的揮發(fā)分， 煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強(qiáng)。
2、煤的灰分和水分，煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應(yīng)，降低煤塵的爆炸性。
3、煤塵粒度，粒度對(duì)爆炸性的影響極大。1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險(xiǎn)性隨粒度的減小而迅速增加。
4、空氣中的瓦斯?jié)舛?，瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算：
δm＝ｋδ
式中：δm— 空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限，g/m3；
δ— 煤塵的爆炸下限，g/m3；ｋ— 系數(shù)，
5、空氣中氧的含量， 空氣中氧的含量高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時(shí)，點(diǎn)燃煤塵云困難，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力
6、引爆熱源
四、煤塵爆炸性鑒定
五、預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施
預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施主要包括三個(gè)方面。
(一）、減、降塵措施
指在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)減少煤塵產(chǎn)生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達(dá)到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。
方法很多，下面主要介紹煤層注水。
(二)、防止煤塵引燃的措施
(三)、限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施
1、煤層注水實(shí)質(zhì)
在回采之前預(yù)先在煤層中打若干鉆孔，通過(guò)鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內(nèi)部，增加煤的水分，從而減少煤層開(kāi)采過(guò)程煤塵的產(chǎn)塵量。
煤層注水的減塵作用主要有以下三個(gè)方面：
① 煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤(rùn)并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除塵源；
② 水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤(rùn)。當(dāng)煤體在開(kāi)采中受到破碎時(shí)，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng)，預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生；
③ 水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)，脆性減弱，改變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開(kāi)采而破碎時(shí)，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃危蚨鴾p少了煤塵的產(chǎn)生量。
2、 影響煤層注水效果的因素
① 煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度
裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。
煤體的孔隙發(fā)育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，當(dāng)煤層的孔隙率小于4%時(shí)，煤層的透水性較差。
② 上履巖層壓力及支承壓力
③ 液體性質(zhì)的影響：0.5%洗衣粉
④ 煤層內(nèi)的瓦斯壓力
煤層內(nèi)的瓦斯壓力是注水的附加阻力。所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時(shí)，往往要提高注水壓力，以保證濕潤(rùn)效果。
⑤注水參數(shù)的影響?yīng)?br />
煤層注水參數(shù)是指注水壓力、注水速度、注水量和注水時(shí)間。
3、煤層注水方式
注水方式是指鉆孔的位置、長(zhǎng)度和方向。按國(guó)內(nèi)外注水狀況，有以下4種方式：
①短孔注水，是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長(zhǎng)度一般為2～3.5m；
② 深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長(zhǎng)一般為5～25m
③長(zhǎng)孔注水，從回采工作面的運(yùn)輸巷或回風(fēng)巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔長(zhǎng)30～100m。
④巷道鉆孔注水。
4、注水系統(tǒng)
注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)和動(dòng)壓注水系統(tǒng)。
靜壓注水：利用管網(wǎng)將地面或上水平的水通過(guò)自然靜壓差導(dǎo)入鉆孔的注水叫靜壓注水。
動(dòng)壓注水：利用水泵或風(fēng)包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動(dòng)壓注水，水泵可以設(shè)在地面集中加壓，也可直接設(shè)在注水地點(diǎn)進(jìn)行加壓。
5、注水設(shè)備
煤層注水所使用的設(shè)備主要包括鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及水表等。
6、注水參數(shù)
① 注水壓力
注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)弱和鉆孔的注水速度。
適宜的注水壓力是：通過(guò)調(diào)節(jié)注水流量使其不超過(guò)地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。
② 注水速度(注水流量)
注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量。鉆孔的注水速度隨鉆孔長(zhǎng)度、孔徑和注水壓力的不同而增減。
一般來(lái)說(shuō)，小流量注水對(duì)煤層濕潤(rùn)效果最好。
③ 注水量
注水量是影響煤體濕潤(rùn)程度和降塵效果的主要因素。
④ 注水時(shí)間
每個(gè)鉆孔的注水時(shí)間與鉆孔注水量成正比，與注水速度成反比。
（二）限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施
1、清除落塵
2、撒布巖粉
3、設(shè)置巖粉棚
由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺(tái)板組成，臺(tái)板的間距稍大于板寬，每塊臺(tái)板上放置一定數(shù)量的惰性巖粉。
4、設(shè)置水棚
水棚包括水槽棚和水袋棚兩種。
5、設(shè)置自動(dòng)隔爆棚
自動(dòng)隔爆棚是利用各種傳感器，將瞬間測(cè)量的煤塵爆炸時(shí)的各種物理參量迅速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，指令機(jī)構(gòu)的演算器根據(jù)這些信號(hào)準(zhǔn)確計(jì)算出火焰?zhèn)鞑ニ俣群筮x擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，讓抑制裝置強(qiáng)制噴撒固體或液體等消火劑，從而可靠地?fù)錅绫ɑ鹧?，阻止煤塵爆炸蔓延
第四節(jié) 礦山綜合防塵
礦山綜合防塵是指采用各種技術(shù)手段減少礦山粉塵的產(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對(duì)人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。
一、通風(fēng)除塵
通風(fēng)除塵：指通過(guò)風(fēng)流的流動(dòng)將井下作業(yè)點(diǎn)的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度。
效果主要影響因素：風(fēng)速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤(rùn)程度等。
最低排塵風(fēng)速：能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)而排出的最低風(fēng)速稱為最低排塵風(fēng)速。
最優(yōu)排塵風(fēng)速：能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚(yáng)的風(fēng)速稱為最優(yōu)排塵風(fēng)速。
一般來(lái)說(shuō)，掘進(jìn)工作面的最優(yōu)風(fēng)速為0.4～0.7m/ｓ，
機(jī)械化采煤工作面為1.5～2.5m/ｓ。
二、濕式作業(yè)
利用水或其它液體，使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法，它是礦井綜合防塵的主要技術(shù)措施之一。
機(jī)理：1、水能溫潤(rùn)礦塵，增加塵粒的重力；
2、將細(xì)散塵粒聚結(jié)為較大顆粒，加速浮塵沉降；
3、使落塵不易飛揚(yáng)。
特點(diǎn)：
1、.濕式鑿巖、鉆眼
實(shí)質(zhì)
2、灑水
灑水降塵是用水濕潤(rùn)沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。
3、 噴霧灑水
定義：將壓力水通過(guò)噴霧器在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下，使水流霧化成細(xì)散的水嘀噴射于空氣中。
霧體結(jié)構(gòu)：噴出霧體的幾何形狀。
La---- 射程，霧粒以很大速度作直線運(yùn)動(dòng)。
Lb ---- 作用長(zhǎng)度，噴霧器的最大噴射距離。
α－擴(kuò)張角，其值愈大霧體的截面積愈大。
適用條件：
廣泛用于采掘切割、爆破、裝載、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程。
4、水炮泥和水封爆破
水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼內(nèi)。
要求：塑料袋難燃、無(wú)毒、有一定強(qiáng)度。
作用原理
三、凈化風(fēng)流
凈化風(fēng)流是使井巷中含塵的空氣通過(guò)一定的設(shè)施或設(shè)備，將礦塵捕獲的技術(shù)措施。
1、水幕凈化風(fēng)流
水幕是在敷設(shè)于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數(shù)個(gè)噴霧器噴霧形成的。噴霧器的布置應(yīng)以水幕布滿巷道斷面盡可能靠近塵源為原則。
一般安設(shè)位置為：
①礦井總?cè)腼L(fēng)流凈化水幕：距井口20～100m巷道內(nèi)；
②采區(qū)入風(fēng)流凈化水幕：風(fēng)流分叉口支流里側(cè)20～50m巷道內(nèi)
③采煤回風(fēng)流凈化水幕：距工作面回風(fēng)口10～20m回風(fēng)巷內(nèi)；
④掘進(jìn)回風(fēng)流凈化水幕：距工作面30～50m巷道內(nèi)；
⑤巷道中產(chǎn)塵源凈化水幕：塵源下風(fēng)側(cè)5～10m巷道內(nèi)。
水幕是凈化入風(fēng)流和降低污風(fēng)流礦塵濃度的有效方法。
2濕式除塵裝置
除塵裝置(或除塵器)是指把氣流或空氣中含有的固體粒子分離并捕集起來(lái)的裝置，又稱集塵器或捕塵器。
根據(jù)是否利用水或其它液體，除塵裝置可分為干式和濕式兩大類。煤礦一般采用濕式除塵裝置。
四、個(gè)體防護(hù)
個(gè)體防護(hù)是指通過(guò)佩戴各種防護(hù)面具以減少吸入人體粉塵的一項(xiàng)補(bǔ)救措施。主要包括：
1.防塵口罩
2防塵安全帽(頭盔) |
發(fā)表評(píng)論 
