礦塵危害及其預(yù)防

1、第一節(jié) 概 述 礦塵是礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種巖礦微粒的總稱(chēng)，又稱(chēng)粉塵。懸浮于空氣中的礦塵稱(chēng)浮塵；沉落下來(lái)的稱(chēng)為落塵。礦塵主要危害：污染工作場(chǎng)所，危害人體健康，甚至引起塵肺病和皮膚??；能加速機(jī)械的磨損，縮短精密儀表的使用時(shí)間，降低工作場(chǎng)所的可見(jiàn)度，使工傷事故增多；煤塵在一定條件下還可以發(fā)生爆炸，釀成嚴(yán)重的災(zāi)害。做好防塵工作，是保證煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)重要方面。,第三章 礦塵危害及其預(yù)防,影響礦塵量大小

2、的影響因素 自然因素：煤層節(jié)理發(fā)育，斷層和褶皺發(fā)育的地點(diǎn)，其產(chǎn)塵量一般較大。急傾斜比緩傾斜煤層、厚煤層比薄煤層產(chǎn)塵最大。如結(jié)構(gòu)酥松、脆性大且干燥，產(chǎn)塵且就大。 生產(chǎn)技術(shù)因素：倒臺(tái)階采煤法比其它采煤法的產(chǎn)塵量大，全部陷落采煤法比充填法產(chǎn)塵量大；采掘機(jī)械化程度越高產(chǎn)塵量越大，而采掘機(jī)械的截齒形狀、排列方法、截割和牽引速度等也影響著粉塵的產(chǎn)生。風(fēng)速過(guò)大會(huì)增大浮塵量。 礦塵的產(chǎn)生量按地點(diǎn)分，以采掘

3、工作面最高；其次是運(yùn)輸系統(tǒng)中的各轉(zhuǎn)截點(diǎn)。,第二節(jié) 礦塵的性質(zhì)及其危害 一、礦塵的性質(zhì) 礦塵的性質(zhì)取決于構(gòu)成的成分和存在的狀態(tài)。 1. 礦塵中游離二氧化硅(SiO2)的含量 礦塵中游離二氧化硅的含量是危害人體的決定因素，含量越高，危害越大。 二氧化硅在井下有兩種存在狀態(tài)：一種是結(jié)合狀態(tài)，如硅酸鹽礦物，對(duì)人體危害小。另一種是游離狀態(tài)，頁(yè)巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r塵中等都含有游

4、離狀態(tài)的二氧化硅，含量在10～80％，煤塵中也含有l(wèi)～5％。它是引起礦工硅肺病的主要因素。,2. 礦塵的粒度、分散度和濃度 1) 礦塵的粒度：是指礦塵顆粒大小的尺度。因其形狀不規(guī)則，一般用塵粒的平均直徑或投影走向長(zhǎng)度表示。礦塵的粒度單位用um計(jì)量。 礦塵粒度依可見(jiàn)性分為三類(lèi)：(1)可見(jiàn)塵粒：粒徑大于1.0um；(2)顯微顆粒：粒徑為0.25～1.0um；(3)亞顯微顆粒：粒徑小于0.25pm。

5、煤巖粉碎成微細(xì)的塵粒，其總表面積大大增加，化學(xué)活性、溶解性和吸附能力都有顯著地增加；其動(dòng)力特性是更易懸浮于空氣中，難以把它從空氣中捕捉分離出來(lái)，易被人們吸入體內(nèi)。所以，一般說(shuō)來(lái)塵粒越小，對(duì)人的危害越大。,2) 礦塵的分散度：是指礦塵整體組成中各種粒級(jí)的塵粒所占的百分比。 我國(guó)對(duì)礦塵的分散度，劃分為四個(gè)計(jì)測(cè)范圍：小于2um；2～5um；5～10um；大于l0um。礦塵組成中，小于5um的塵粒所占百分?jǐn)?shù)越大，對(duì)人體的危害越大。

6、 分散度有兩種表示方法： (1) 重量百分比：用各粒級(jí)塵粒的重量占總重量的百分?jǐn)?shù)表示，叫做重量分散度； (2) 數(shù)量百分比：用各粒級(jí)塵粒的顆粒數(shù)占總顆粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示，叫做數(shù)量分散度。,3) 礦塵濃度：?jiǎn)挝惑w積礦井空氣中所含浮塵的數(shù)量叫做礦塵濃度，空氣中粉塵濃度越高，對(duì)人體的危害越大。我國(guó)規(guī)定采用重量法表示礦塵濃度，即在1m3空氣中所含浮塵的毫克數(shù)，mg/m3； 目前煤礦普遍推行濕式作業(yè)的防塵措施

7、，礦塵濃度大幅度下降。但5um以下的塵粒分散度較高，對(duì)人們的危害仍然相當(dāng)嚴(yán)重。根據(jù)重慶地區(qū)四個(gè)煤礦采掘工作面空氣中塵粒分散度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：5um以下的塵粒占90％左右，不僅危害性很大而且這部分礦塵更難捕獲和沉降。因此應(yīng)是通風(fēng)防塵工作的重點(diǎn)。,3. 礦塵的濕潤(rùn)性 濕潤(rùn)現(xiàn)象是分子力作用的一種表現(xiàn)，如果液體(水)分子間的引力小于液體與固體分子間的引力，則固體就能被液體所濕潤(rùn)。反之，固體不易濕潤(rùn)。根據(jù)濕潤(rùn)性，可將粉塵分為親水性粉塵

8、與疏水性粉塵。濕式除塵就是利用粉塵的濕潤(rùn)性從空氣中分離粉塵的。 微細(xì)的礦塵表面吸附空氣形成氣膜而難于濕潤(rùn)，多采取提高塵粒與水滴的相對(duì)速度，降低水的表面張力等方法以提高濕潤(rùn)效果。塵粒與器壁或物體表面的粘附現(xiàn)象稱(chēng)為附著性。濕潤(rùn)性強(qiáng)的粉塵，附著性亦強(qiáng)。,4. 礦塵的荷電性 懸浮于空氣中的塵粒通常帶有電荷，破碎時(shí)的磨擦、粒間撞擊或放射性照射，電暈放電等都會(huì)形成電荷。礦塵的荷電量與于塵粒的大小、比重、溫度及濕度有關(guān)

9、。溫度升高荷電量增高；濕度增加，荷電量降低，浮游在空氣中的塵粒有90～95％帶正電或負(fù)電，有5～10％塵粒不帶電。采掘工作面剛剛產(chǎn)生的新鮮塵粒較回風(fēng)道中的塵粒易帶電。當(dāng)塵粒帶有相同電荷時(shí)，則相互排斥不易凝聚，懸浮于空氣中的塵粒穩(wěn)定性增高，不易沉降。塵粒帶有相異電荷時(shí)，則相互吸引，可促進(jìn)凝聚，加速沉降。由于礦塵具有荷電性，帶電的塵粒也較容易沉積在支氣管和肺泡中，增加了對(duì)人體的危害。,5. 煤塵的燃燒和爆炸性 煤塵在空氣中達(dá)

10、到一定濃度時(shí)，在外界明火的引燃下，能發(fā)生燃燒和爆炸，屬于爆炸性礦塵。煤尖爆炸時(shí)產(chǎn)生高溫、高壓、生成大量的有毒有害氣體，在災(zāi)區(qū)空氣中一氧化碳的濃度可達(dá)百分之幾以上，嚴(yán)重地威脅人員的生命安全。,二、塵肺病 人體長(zhǎng)期大量吸入微細(xì)粉塵而引起的一種慢性職業(yè)病，一旦患病很難治愈。我國(guó)塵肺病的死亡人數(shù)為工傷事故死亡人數(shù)的6倍。 1. 塵肺病的分類(lèi)及其病理 1) 由于吸入含游離二氧化硅含量較高的巖塵而引起的塵肺病，稱(chēng)為

11、硅肺病。 2) 由于同時(shí)吸入煤塵和含游離二氧化硅的巖塵所引起的塵肺病為煤硅肺病。 3) 長(zhǎng)期在煤層中從事采掘工作、由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病。,人體對(duì)硅塵有防御和清除功能，既能濾塵，又能運(yùn)送和吞噬礦塵。所謂濾塵系指含塵氣流經(jīng)過(guò)鼻腔、咽部和氣管時(shí)，由于沿程的撞擊和慣性使大于10um的塵粒沉積下來(lái)，經(jīng)鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)阻留而排出體外。運(yùn)送表現(xiàn)為將滯留在氣管、支氣管的粉塵顆粒借助于呼吸道粘膜所分泌的粘液和粘

12、膜皮上的纖毛運(yùn)動(dòng)，伴隨粘液排出體外。小于3um的塵粒沉積在肺泡表面，則被肺內(nèi)的巨噬細(xì)胞吞噬，通過(guò)阿米巴樣運(yùn)動(dòng)移送到具有纖毛上皮的細(xì)支氣管的粘膜表面，與粘液混在一起，通過(guò)纖毛擺動(dòng)排出(排除率達(dá)80%)。通過(guò)上述三條途徑可將進(jìn)入肺臟的97～98％左右的塵粒排出體外，而殘留在肺內(nèi)的塵粒，只是吸入粉塵量的2～3％。,人體雖有良好的防卸和清除功能，但若長(zhǎng)期吸入高濃度粉塵，仍可引起塵肺病。殘留在肺泡內(nèi)的塵粒能形成硅酸膠毒，可殺死肺泡而留在組織內(nèi)，形

13、成纖維病變。病變開(kāi)始呈現(xiàn)細(xì)網(wǎng)，之后，肺泡逐漸減少而變?yōu)榇志W(wǎng)，接著便在粗網(wǎng)網(wǎng)眼間出現(xiàn)結(jié)節(jié)，許多結(jié)節(jié)逐漸地融合成為團(tuán)塊。肺組織將部分地失去彈性而硬化，不能擔(dān)負(fù)呼吸作用，使肺功能受到損害。輕者影響勞動(dòng)能力。嚴(yán)重時(shí)將喪失勞動(dòng)能力，甚至死亡。而并發(fā)癥又促使病情惡化。 塵肺病患者自覺(jué)癥狀為：氣短、胸悶、胸痛、咳嗽和咯血。初期癥狀多不明顯。一般說(shuō)來(lái)，隨著病情進(jìn)展，上述癥狀也趨于嚴(yán)重。,2. 影響塵肺病發(fā)生發(fā)展的主要因素 1)

14、礦塵中游離二氧化硅的含量越高越易致病， 2) 塵粒越微小越易致病，小于5um的塵粒被稱(chēng)為呼吸性粉塵，它的分散度越高，對(duì)人體的危害越大。 3) 空氣中含有的礦塵濃度越大，越易得病。 4) 接觸粉塵作業(yè)的時(shí)間越長(zhǎng)，越易發(fā)病。硅肺病的發(fā)病工齡一般在10年左右，但短的也有3～5年發(fā)病者，煤肺病一般在20～30年，煤硅肺病介于前二者之間。 5) 身體不佳，個(gè)人衛(wèi)生較差的礦工更易致病。,第三節(jié) 綜合防塵技術(shù)

15、 綜合防塵技術(shù)包括風(fēng)、水、密、凈和護(hù)等五個(gè)方面，并以風(fēng)、水為主。風(fēng)即是通風(fēng)除塵，水是指濕式作業(yè)，密是密閉抽塵，凈是凈化風(fēng)流，護(hù)采取個(gè)體防護(hù)措施。 一、通風(fēng)除塵 1． 通風(fēng)除塵的作用 通風(fēng)除塵是稀釋和排出工作地點(diǎn)懸浮粉塵，防止過(guò)量積累的有效措施。許多礦井的經(jīng)驗(yàn)證明，搞好通風(fēng)工作，是取得良好防塵效果的重要一環(huán)。,2． 礦塵的沉降和擴(kuò)散 1)礦塵在靜止空氣中的沉降 塵粒的沉降速

16、度與粒徑的平方成正比。10um以上的塵粒沉降速度較高，能較快地降落下來(lái)。而對(duì)人體危害較大的微細(xì)塵粒沉降速度非常小，如lum的塵粒，從lm高度降到地面，需7h，在風(fēng)流中，由于紊流的作用，微細(xì)塵粒將能長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中并隨風(fēng)擴(kuò)散。1um以下的細(xì)微塵?；静幌鲁粒诳諝庵刑幱诓煌Ｐ倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,礦塵在靜止空氣中沉降速度(Vs)可按下式計(jì)算：

17、 (m/s) 式中γs、γ——分別為塵粒與空氣的重率，N/m3； μ——空氣的絕對(duì)粘度系數(shù)，Pa·s。 d——塵粒直徑，m。,,2) 礦塵的擴(kuò)散 在礦井里，礦塵的擴(kuò)散主要受控于風(fēng)流。使礦塵擴(kuò)散和揚(yáng)起粉塵的氣流，大體可分為一次塵化氣流和二次氣流。所謂一次塵化氣流即是在產(chǎn)塵過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生氣流。如車(chē)輛運(yùn)行、煤巖垮落、割煤機(jī)滾筒旋轉(zhuǎn)誘導(dǎo)的氣流和爆破沖擊波等。一次塵化氣流是使礦塵

18、飛揚(yáng)擴(kuò)散于作業(yè)空間的主要?jiǎng)恿Γ饔梅秶怯邢薜摹?二次氣流是指出外部進(jìn)入產(chǎn)塵空間的氣流，主要指井下風(fēng)流。其它如鑿巖機(jī)的排氣、風(fēng)筒漏風(fēng)等也屬于此類(lèi)。二次氣流使飛揚(yáng)于空氣中的礦塵向更大范圍擴(kuò)散和蔓延，要控制它所造成的污染必須采取合理的通風(fēng)措施。,3．排塵風(fēng)速 排除井巷中的浮塵要有一定的風(fēng)速，據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)，當(dāng)巷道中風(fēng)速達(dá)到0.15m/s時(shí)，5um以下的浮塵粒將隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)，滿足最低排塵風(fēng)速的要求。提高風(fēng)速，粒徑稍

19、大的塵粒也能懸浮并被排走，同時(shí)增強(qiáng)了稀釋作用。當(dāng)風(fēng)速增加到1.5～2m/s時(shí)，作業(yè)地點(diǎn)的礦塵濃度將降到最低值，故稱(chēng)最優(yōu)排塵風(fēng)速。 在產(chǎn)塵量高，礦塵比重大，通風(fēng)條件比較困難的作業(yè)地點(diǎn)，可適當(dāng)增大排塵風(fēng)速。但是風(fēng)速越高，揚(yáng)起礦塵的作用越強(qiáng)，礦塵二次揚(yáng)起能?chē)?yán)重污染礦井空氣?！兑?guī)程》規(guī)定：采掘工作面的最高允許風(fēng)速為4m/s。,二、濕式作業(yè) 濕式作業(yè)是礦井防塵的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，它具有簡(jiǎn)單易行，費(fèi)用小，效果好等優(yōu)

20、點(diǎn)。我國(guó)煤礦較成熟的經(jīng)驗(yàn)是采取以濕式鑿巖為主，并配合噴霧灑水、水炮泥、水封爆破以及煤體注水等防塵技術(shù)措施。 1． 濕式鑿巖 濕式鑿巖就是在鑿巖過(guò)程中，將壓力水通過(guò)鑿巖機(jī)送入并充滿孔底。以濕潤(rùn)，沖洗和排出產(chǎn)生的礦塵，是鑿巖工作普遍采用的有效防塵措施。,2. 濕式鉆眼 濕式鉆眼就是用濕式煤電鉆在煤層中鉆眼。它具有良好的水密封性能，能有效地控制回采工作面和煤層掘進(jìn)工作面的煤塵。 3. 灑水防塵

21、 灑水防塵是用水濕潤(rùn)沉積于煤、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵，當(dāng)?shù)V塵被水濕潤(rùn)庸，塵粒間互相附著凝集成較大的顆粒。同時(shí)，因礦塵濕潤(rùn)后增加了附著性，而能粘結(jié)在巷直周壁、支架煤巖表面上，這樣在煤巖裝運(yùn)等生產(chǎn)過(guò)程或受到高速風(fēng)流作用時(shí)，礦塵不易揚(yáng)起。產(chǎn)塵量大的設(shè)備和地點(diǎn)，要設(shè)自動(dòng)灑水裝置。,4. 噴霧捕捉浮塵 將水霧化成微細(xì)水滴噴射于空氣中與浮塵碰撞接觸，則塵粒被水捕捉而附于水滴上或者濕潤(rùn)的塵?；ハ嗄纱箢w粒，從而加速

22、其沉降，使之盡快變?yōu)槁鋲m。 影響水滴捕塵效果的因素有水滴粒度，水滴越小，在空氣中分布密度越大，與礦塵的接觸機(jī)會(huì)越多，捕塵效果越好。據(jù)測(cè)定，水霧的粒度最佳為20～50um。其次是水滴與塵粒的相對(duì)速度，水滴速度高，與塵粒碰撞時(shí)有利于克服水的表面張力，而將塵粒濕潤(rùn)捕捉。另外，含塵風(fēng)流的速度、礦塵的濃度、粒徑、帶電性等對(duì)捕塵效果也有影響。,噴霧體結(jié)構(gòu)：壓力水從噴霧器中噴出后，霧粒開(kāi)始作高速直線運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)的距離叫射程(La)，

23、其間水滴具有較大的動(dòng)能，捕塵效果較好。以后，因動(dòng)能減少和重力作用，水滴速度減慢，水滴開(kāi)始以拋物線軌跡作下落運(yùn)動(dòng)，此間捕塵作用減弱。水滴運(yùn)動(dòng)的最大距離稱(chēng)為作用長(zhǎng)度(Lb)。噴射面積用噴霧體的擴(kuò)張角(α)表示。,,噴霧器的類(lèi)型水噴霧器和氣水噴霧器兩類(lèi),5．“水泡泥”和水封爆破 “水炮泥” 和水封爆破的作用相同。水泡泥是用盛水的塑料袋代替部分炮泥充填于炮眼內(nèi)，爆破時(shí)水袋破裂，在高溫高壓爆波的作用下，大部分水汽化，然后重新凝結(jié)成

24、極細(xì)的霧滴與產(chǎn)生的礦塵相接觸，起到降塵作用。國(guó)內(nèi)外一些資料表明，水泡泥爆破要比泥封爆破工,,作面礦塵濃度降低40～70％，對(duì)5Pm以下的礦塵也有較好的撲捉效果。同時(shí)還能減少爆破產(chǎn)生的有毒有害氣體。,6． 防塵供水 防塵用水，應(yīng)盡量采用集中供水的方式，將貯水池設(shè)在地面。貯水池容量不得小于正常生產(chǎn)時(shí)的耗水量。一般應(yīng)考慮正常生產(chǎn)的鑿巖、噴霧、灑水及煤層注水等用水量。 井下鑿巖防塵用水的壓力應(yīng)低于壓風(fēng)的壓力，靜壓供

25、水的水頭，一般需保持在40～50m。如水頭過(guò)大，則必須減壓。供水管路的直徑根據(jù)用水量和管路中合理水速(取1.5～2.2m/s)計(jì)算選取。 水質(zhì)要求：①.含有固體懸浮物不超過(guò)150mg/L；②.PH值在6.5～8.5之間；③.大腸桿菌不超過(guò)3個(gè)/L。,三、密閉抽塵 在缺水或不宜用水的特殊情況下，采用干式鑿巖，就要密閉塵源，采用干式捕塵措施，干式捕塵有多種方式： 1.孔口捕塵 在炮眼孔口

26、利用捕塵罩和捕塵塞密封孔口，再用壓氣引射器產(chǎn)生的負(fù)壓將鑿巖時(shí)產(chǎn)生的礦塵吸進(jìn)捕塵罩、捕塵塞，經(jīng)吸塵管至濾塵筒。捕塵器使用效果良好。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，不用捕塵器干打眼時(shí)，礦塵濃度為509. 2mg/m3 ；使用捕塵器后則降到25.2mg/m3，捕塵率達(dá)到95.0％，缺點(diǎn)是引射器耗風(fēng)量較大。,2.孔底捕塵 利用抽塵凈化設(shè)備，將孔底產(chǎn)生的礦塵經(jīng)釬桿中心孔抽出凈化。鑿巖機(jī)有中心抽塵與旁側(cè)抽塵兩種形式。圖3—7是中心抽塵凈化系統(tǒng)示意圖。

27、,該系統(tǒng)是借壓氣引射器作用將孔底礦塵經(jīng)釬桿中心孔，導(dǎo)塵管吸到除塵器內(nèi)，經(jīng)凈化后排出。,四、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，而將礦塵捕獲凈化風(fēng)流的技術(shù)措施。 1. 水幕凈化風(fēng)流,在含塵濃度較高的風(fēng)流所通過(guò)的巷道中設(shè)置多道水幕以?xún)艋L(fēng)流。噴霧器的布置應(yīng)以水霧布滿巷道斷面為原則，并盡可能靠近塵源，縮小含塵空氣的彌漫范圍。,2． 濕式旋流除塵風(fēng)機(jī) 濕式旋流除塵風(fēng)機(jī)是在JBT型

28、軸流式局部扇風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上改制的。將含塵風(fēng)流吸入風(fēng)機(jī)，與風(fēng)機(jī)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)霧盤(pán)形成的水霧強(qiáng)力混合，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入脫水器。經(jīng)排水管排出。脫水凈化的風(fēng)流，由后導(dǎo)流器直接排出。濕式旋流除塵風(fēng)機(jī)，除塵效果顯著。比壓入式降低粉塵濃度70～75％。主要缺點(diǎn)是體積較大。影響了使用。,五、個(gè)體防護(hù) 井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取防塵措施后，但仍有少量微細(xì)礦塵懸浮于空氣中，加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)是綜合防塵措施的一個(gè)重要方面。個(gè)體防塵的工具主要是口罩，礦井要求

29、所有接觸粉塵作業(yè)人員必須佩帶防塵口罩。武漢冶金安全研究所設(shè)計(jì)的武安-2型防塵口罩，面具由橡皮膜壓制而成，邊緣包有泡沫塑料，能貼緊面部，口罩下部?jī)蓚?cè)各有一個(gè)進(jìn)氣口朝下的過(guò)濾盒，盒內(nèi)裝有超細(xì)纖維用以截塵。該防塵口罩阻塵率可達(dá)99％；呼氣阻力30Pa；吸氣阻力17～23Pa，佩帶舒適，使用方便。,第四節(jié) 煤塵爆炸 煤是可燃物質(zhì)，破碎成細(xì)小顆粒后，表面積增大，氧化能力顯著提高，一旦與火源相遇，熱化過(guò)程迅速展開(kāi)。在300～400

30、℃溫度時(shí)，煤能放出大量的可燃?xì)怏w。這類(lèi)可燃性氣體一經(jīng)與空氣混合在高溫作用下吸收能量，形成一定數(shù)量的活化中心，發(fā)生燃燒和放出熱量。如果放出的熱量能夠有效地傳播給附近的煤塵，這些煤塵也就迅速的受熱分解，跟著燃燒起來(lái)。此種過(guò)程連繼不斷地進(jìn)行，氧化反應(yīng)越來(lái)越快，溫度越來(lái)越高，活化中心越來(lái)越多，導(dǎo)致為劇烈的爆炸。,,,一、煤塵爆炸的必要條件 煤塵爆炸必須同時(shí)具備以下三個(gè)條件： (1)煤塵本身具有爆炸性，煤塵爆炸用煤塵爆炸指數(shù)V

31、r來(lái)確定，其值為：式中 Va——工業(yè)分析的揮發(fā)分(％)， Aa———工業(yè)分析的灰分(％)； Wa——工業(yè)分析的水分(％) 一般認(rèn)為， Vr 小于10％，沒(méi)有煤塵爆炸危險(xiǎn)性； Vr在10～15％之間，屬于弱爆炸危險(xiǎn)性；Vr在15％以上者，有爆炸危險(xiǎn)性。,(2).煤塵必須懸浮在空氣中，并達(dá)到一定濃度；單位體積空氣中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低煤塵含量叫做煤塵爆炸下限濃度，最高煤塵含量叫做煤塵爆炸上限濃度。煤塵爆炸的濃度范圍

32、與煤的成分、粒度、引火源的種類(lèi)、溫度及試驗(yàn)的條件有關(guān)。我國(guó)試驗(yàn)的結(jié)果：煤塵爆炸下限濃度為45g/m3，上限濃度最高達(dá)1500～2000g/m3。爆炸力量強(qiáng)的煤塵濃度為300～400g/m3。 在井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，一般情況下，很難形成大于45g/m3的懸浮煤塵濃度，但當(dāng)巷道周壁的沉積煤塵受到?jīng)_擊波的震動(dòng)，氣流的吹揚(yáng)或其他原因再次揚(yáng)起后，就足以達(dá)到爆炸濃度。因此，沉積煤塵是最大的隱患。,(3).有一個(gè)能點(diǎn)燃煤塵爆炸的熱源。煤

33、塵爆炸的引燃溫度變化范圍較大，它是隨著煤塵的性質(zhì)和試驗(yàn)條件的不同而變化。經(jīng)試驗(yàn)，我國(guó)煤塵爆炸的引燃溫度在610℃到1050℃之間，一般為700～800℃。 煤礦中能引燃煤塵的高溫?zé)嵩从校罕苹鹧?、電氣火花、斜井跑?chē)碰撞和磨擦產(chǎn)生的火花、瓦斯燃燒或爆炸、井下火災(zāi)或明火等。,三、煤塵爆炸的特征 1.煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生“粘焦”。由于煤中含有不燃物質(zhì)，當(dāng)煤塵爆炸過(guò)程中供氧不足，燃燒不完全時(shí)，將有一部分煤塵被局部焦化

34、，粘結(jié)在一起，沉集于支架和巷道壁上形成一種煤塵爆炸所特有的產(chǎn)物——“粘焦”。它是判斷井下發(fā)生爆炸事故時(shí)是否有煤塵參與的重要標(biāo)志之一。但是只有氣煤，肥煤、焦煤等粘結(jié)性煤的煤塵爆炸時(shí)，才能產(chǎn)生“粘焦”。 2.煤塵爆炸也有一個(gè)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。根據(jù)試驗(yàn)，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40～250ms；揮發(fā)分越大，感應(yīng)期越短。,3.爆炸后的瞬時(shí)溫度可達(dá)2000℃以上

35、 4.爆炸產(chǎn)生高壓。爆炸壓力隨著離開(kāi)爆炸源的距離的延長(zhǎng)而跳躍式增大。在爆炸過(guò)程中，如遇有障礙物，巷道的拐彎或巷道斷面的突變，爆炸力將猛增，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，第二次爆炸的理論壓力為第一次爆炸壓力的5～7倍。如再繼繼爆炸將在前次爆炸壓力基礎(chǔ)上仍按5～7倍增加。所以煤塵爆炸的破壞性要比瓦斯爆炸更為嚴(yán)重。 5.產(chǎn)生大量的一氧化碳。煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生大量一氧化碳，它在災(zāi)區(qū)空氣中的濃度可達(dá)2～3％，甚至高達(dá)8％左右。這是造成礦工大量中毒

36、傷亡的原因。,四、煤塵爆炸性鑒定 第一種方法是在大型煤塵爆炸試驗(yàn)巷道內(nèi)，點(diǎn)火引爆進(jìn)行鑒定。這種方法比較準(zhǔn)確可靠，但工作繁重和復(fù)雜，所以一般作為標(biāo)準(zhǔn)鑒定用。,第二種方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，使用大管狀煤塵爆炸什鑒定儀進(jìn)行鑒定。,試驗(yàn)程序是：將經(jīng)過(guò)干燥的1g煤塵(煤塵試樣粉碎后，須全部通過(guò)75um篩孔，并在105℃的溫度下烘干2h)放到試料管內(nèi)，同時(shí)將加熱器升溫，當(dāng)溫度升到1100℃以后，開(kāi)動(dòng)電磁打氣筒，活塞動(dòng)作使煤塵試樣呈霧狀噴

37、入燃燒管內(nèi)，當(dāng)霧狀煤塵通過(guò)加熱器時(shí)，在燃燒管內(nèi)出現(xiàn)火焰者則屬于有煤塵爆炸危險(xiǎn)煤塵，如果沒(méi)有火焰或有稀少火星則屬于沒(méi)有煤塵爆炸危險(xiǎn)性煤塵。,第五節(jié) 防止煤塵爆炸的技術(shù)措施 防止煤塵爆炸的技術(shù)措施可分為減塵、降塵、消除落塵和防止煤塵引燃等四個(gè)方面。 一、減塵措施 減塵措施是指減少采掘工作中煤塵的發(fā)生量。具體措施有： 1.煤層注水 煤層注水防塵是用水預(yù)先濕潤(rùn)煤體，即在煤層未開(kāi)

38、采之前打若干鉆孔，通過(guò)鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體的內(nèi)部增加煤層的水分。,2.采空區(qū)灌水預(yù)濕煤體 當(dāng)厚煤層采用傾斜、水平、斜切分層以人工假頂或用夾殲層作分層頂板，下行陷落法開(kāi)采時(shí)，以及近距離煤層開(kāi)采時(shí)，在上一分層或上一煤層的采空區(qū)灌水，依靠水的自重及煤體或夾矸層內(nèi)孔隙的毛細(xì)作用力緩慢滲入下一分層或下一煤層的煤體，使之在開(kāi)采前預(yù)先濕潤(rùn)，達(dá)到防塵的目的。另外水在采空區(qū)內(nèi)還能粘結(jié)冒落的矸石，在礦山壓力的作用下形成再生頂板，有利

39、于頂板管理。如系自然發(fā)火煤層，還有防止煤炭自燃的作用，在水中再加阻化劑其效果會(huì)更好。,二、降低浮塵和清除落塵 1)采煤機(jī)捕塵設(shè)施 采煤機(jī)上裝有外噴霧與內(nèi)噴霧裝置，外噴霧常用的形式是將一組噴咀裝在滾筒的后側(cè)或外側(cè)形成水幕捕捉飛揚(yáng)的浮塵。 采煤機(jī)上的內(nèi)噴霧裝置是保證在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)只向切割煤體的截齒供水。水流經(jīng)采煤機(jī)滾筒空心軸，由一個(gè)同步器使水流緊靠截齒噴出，對(duì)不工作的截齒可切斷水源，從而減少耗水量，

40、捕塵效率較之外噴霧可提高30％，使空氣中的含塵量降到50～70mg/m3。同時(shí)還能消除截齒磨擦產(chǎn)生火花引起瓦斯燃燒的可能。,2)綜采掩護(hù)支架的降塵 綜采掩護(hù)支架在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大量的巖塵和煤塵，同時(shí)由于通風(fēng)斷面較小，風(fēng)速大，來(lái)自采空區(qū)的礦塵量增大?？稍谘谧o(hù)支架頂梁的下方安設(shè),噴咀，以30°傾斜噴射到側(cè)護(hù)板至采空區(qū)的全部空間。另外掩護(hù)支架橫向噴咀以120°的擴(kuò)散角向上斜噴到相鄰的掩護(hù)支架上。,3) 回采工作

41、面運(yùn)輸機(jī)與順槽運(yùn)輸機(jī)聯(lián)接處的捕塵 在轉(zhuǎn)載點(diǎn)加煤塵罩。在煤塵罩內(nèi)安裝噴咀，消除飛揚(yáng)的浮塵，降低進(jìn)入回采工作面的風(fēng)流含塵量。,,2． 消除落塵 定期清掃沖洗沉積在巷道壁和支架上的落塵，是防止煤塵再次飛揚(yáng)形成爆炸注塵云的一項(xiàng)重要措施。當(dāng)巷道周壁沉積的煤塵厚度為0.05mm時(shí)，如果受到氣浪的沖擊，將使形成的懸浮煤塵濃度達(dá)到爆炸下限濃度。 清掃煤塵的方法分人工和機(jī)械清掃兩種。常用的機(jī)械清掃是用干

42、式吸塵機(jī)和濕式清掃車(chē)。 沖洗煤塵可由防塵灑水管路系統(tǒng)供水，小范圍的沖洗由專(zhuān)用水車(chē)或盛水的普通礦車(chē)來(lái)供水。,第六節(jié) 煤塵抑爆及隔爆技術(shù) 煤塵抑爆及隔爆技術(shù)是使沉落的煤塵失去爆炸性，以及將局部爆炸隔離在較小范圍內(nèi)的技術(shù)。 一、抑制煤塵爆炸的措施 定期在巷道內(nèi)撤布惰性巖粉，以增加沉積的煤塵中不燃物質(zhì)的含量，從而抑制煤塵爆炸的發(fā)生。這種方法應(yīng)用比較廣泛?！兑?guī)程》規(guī)定：在所有運(yùn)輸巷道和回

43、風(fēng)道中必須撤布巖粉。一般為石灰?guī)r粉。對(duì)情性巖粉的要求是：可燃物質(zhì)含量不得超過(guò)5％，游離二氧化硅含量不超過(guò)10％：不含有害有毒物質(zhì)；吸濕性差，粒度應(yīng)全部通過(guò)50號(hào)篩孔；且其中至少有70％能通過(guò)200號(hào)篩孔；色彩淡白鮮明。,在巷道內(nèi)撤布巖粉時(shí)，應(yīng)使所有的表面，包括頂、幫、底以及背板后側(cè)暴露處，都應(yīng) 用巖粉覆蓋；煤塵和巖粉混合后，不燃物質(zhì)含量不得低于80％；撒布巖粉的巷道長(zhǎng)度，不得小于300m，如如巷道長(zhǎng)度小于300m時(shí)，全部巷道都應(yīng)撤布巖粉

44、。 近些年來(lái)，國(guó)外一些國(guó)家為提高惰性巖粉的效果又往巖粉中添加磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化納(NaCl)、氯化鉀(KCl)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、碳酸氫鉀(KHCO3) 等抑制劑。 對(duì)巷道中的煤坐和巖粉的混合粉塵，每3個(gè)月至少化驗(yàn)一次。,二、隔爆措施 《規(guī)程》規(guī)定：開(kāi)采有煤塵爆炸危險(xiǎn)煤層的礦井，在礦井的兩翼，相鄰的采區(qū)，相鄰的煤層都必須用巖粉棚或水棚隔開(kāi)。,粉均勻散落彌漫于巷道中

45、，造成濃厚的不燃巖粉霧。爆炸火焰?zhèn)鱽?lái)時(shí)，被冷卻熄滅而阻斷。,1．巖粉棚隔爆 巖粉棚是由架設(shè)于巷道頂部的多塊木制巖粉板組成，板間距離至少大于板寬，每決臺(tái)板上放置一定數(shù)量的惰性巖粉。當(dāng)煤塵爆炸時(shí)，爆炸波將臺(tái)板震翻，巖,巖粉棚的巖粉量根據(jù)巷道凈斷面積而定。主要運(yùn)輸巷不得少于400kg/m2，其它巷道不得少于200kg/m2。巖粉應(yīng)經(jīng)常保持干燥狀態(tài)，為此須配備專(zhuān)人經(jīng)常檢查和定期更換。 巖粉棚必須成列，總長(zhǎng)度不得小

46、于20m，并設(shè)在巷道直線段內(nèi)。采區(qū)運(yùn)輸或回風(fēng)道中設(shè)置巖粉棚，距可能發(fā)生煤塵爆炸的地點(diǎn)，不得小于60m，也不得大于300m。 巖粉棚上的巖粉每月至少進(jìn)行一次可燃物質(zhì)含量的分析，如發(fā)現(xiàn)受潮結(jié)塊、巖粉量減少或可燃物質(zhì)含量超過(guò)20％時(shí)，應(yīng)立即補(bǔ)充或更換。,2.水槽棚隔爆 水槽棚子是用具有一定強(qiáng)度的硬質(zhì)易碎聚氯乙烯和聚氨脂塑料制成。水槽內(nèi)盛滿水置于距頂板100～150mm處。當(dāng)井下發(fā)生爆炸時(shí)，爆風(fēng)壓力將水槽崩翻并

47、破碎，水瞬間分散于巷道空間內(nèi)，形成水霧。水的比熱較巖粉大6倍，吸熱較果好，利于,,消滅火焰，阻止煤塵爆炸火焰的傳播。水槽的形狀為倒梯形，容積規(guī)格有40L、70L、80L三種。,距巷道軌面不得低于1.8m；距工作面的距離為40～150m；水槽棚內(nèi)混入5％的煤塵后即應(yīng)換水。 另外還可以用吊掛水袋的方法隔爆，此方法在日本用的比較多。日本還研制了自動(dòng)式防爆水幕，它是借爆炸壓力，觸發(fā)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)打開(kāi)設(shè)置在巷道內(nèi)水幕帶的噴咀噴水隔爆

48、。,,,水槽在巷道內(nèi)布置形式：有懸掛式、置放式和混合式。 水槽棚應(yīng)安設(shè)在巷道的直線段內(nèi)成列布置；總水量應(yīng)按巷道斷面以400L/m2計(jì)算；水槽棚中心間距為500～1000mm，水槽棚的總長(zhǎng)度不得小于30m；水槽棚,第七節(jié) 礦塵測(cè)定 礦井要經(jīng)常進(jìn)行測(cè)塵工作，以便及時(shí)了解井下各工作地點(diǎn)的礦塵狀況。測(cè)塵工作主要是測(cè)定礦塵的濃度和分散度。 一、礦塵濃度的測(cè)定 我國(guó)主要采用重量法測(cè)塵。重量法

49、測(cè)塵又分濾膜測(cè)塵、光散射測(cè)塵和光電測(cè)塵。我國(guó)主要采用濾膜測(cè)塵。計(jì)算公式為：,,式中 G——礦塵濃度，mg/m3；W2——采樣后濾膜重量，mg； W1——采樣前濾膜重量，mg；Q——流量計(jì)讀數(shù)，L/min； t——采樣時(shí)間；min。,測(cè)定礦塵濃度采用的儀器是KBC型礦塵測(cè)定儀。該裝置以微型蓄電池為動(dòng)力，采用安全火花開(kāi)關(guān)，帶動(dòng)小型電動(dòng)抽氣機(jī)，通過(guò)裝有濾膜的采樣器及流量計(jì)，進(jìn)行礦塵測(cè)定。電動(dòng)抽氣機(jī)的能力，帶濾膜時(shí)抽氣量為25～30L／min

50、，抽氣負(fù)壓1569Pa以上。測(cè)塵時(shí)將帶濾膜的固定環(huán)，放入采樣器內(nèi)，接通電源開(kāi)關(guān)抽氣機(jī)開(kāi)始工作，調(diào)節(jié)流量旋鈕，視箱壁上流量計(jì)窗孔，使流量達(dá)到20～25L/min，并保持穩(wěn)定。取好的樣品放于保存盒內(nèi)，之后稱(chēng)重計(jì)算出礦塵的濃度。,二、礦塵分散度的測(cè)定 了解礦塵分散度組成，對(duì)全面衡量礦塵的危害性，評(píng)價(jià)勞動(dòng)衛(wèi)生環(huán)境及鑒定防塵措施的效果是很重要的。礦塵分散度可用數(shù)量分散度來(lái)表示。目前普遍使用顯微觀測(cè)法。利用濾膜可溶于有機(jī)溶劑而礦塵不

51、被溶解的原理，將采后的濾膜放于磁坩鍋(或其它器皿)中，加1～2ml醋酸丁溶劑，使濾膜溶解并攪拌均勻，然后取一滴加在載物玻璃片的一端，再用玻璃片推片制樣品，一分鐘后即可在載物玻璃片上形成一粉塵薄膜，然后可用顯微鏡觀測(cè)。,使用前要先對(duì)目鏡測(cè)微尺進(jìn)行標(biāo)定。再將準(zhǔn)備好的樣品放于顯微鏡的載物臺(tái)上，用選定的目,和物鏡，調(diào)整好焦距，鏡然后用目鏡測(cè)微尺度量塵粉。觀測(cè)時(shí)樣品的移動(dòng)方向不變，量塵粒的定向粒徑，按分散度的分級(jí)計(jì)算。測(cè)定時(shí)不應(yīng)有選擇，每一樣品需