付东亚煤矿五大灾害课件讲解

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1、 矿井防尘 二采队：付东亚 1 矿尘及其性质 一、矿尘的产生及分类 v1、定义：矿井在生产过程中所产生的各种矿物微粒统 称矿尘。我国通常把0.751.0mm以下的矸料叫矿尘。 v2、矿尘的分类： v（1）粗尘：粒径大于40m，相当于一般筛分的最小颗 粒，在空气中极易沉降。 v（2）细尘：粒径为1040m，（1m（微米） =1/1000mm），肉眼可见，在静止空气中做加速沉降。 v（3）微尘：粒径为0.2510m，用光学显微镜可以观 察到，在静止空气中做等速沉降。 v（4）超微尘；粒径小于0.25m，用电子显微镜才能观 察到，在空气中做扩散运动。 二、矿尘的危害 v矿尘的危害主要表现在四个方面

2、v1、对人体的危害：皮肤沾染矿尘，阻塞毛孔，能引 起皮肤病或发炎。矿尘吸入体内，轻者可引起上 呼吸道的炎症，重者可导致矿工职业病尘肺病。 v2、发生燃烧或爆炸：井下煤尘在一定条件下，可以 燃烧或爆炸，从而造成严重灾害。 v3、加速机械的磨损，减少精密仪品的使用时间。 v4、降低工作场所的能见度，增加工伤事故的发生。 （如地面大雾天一样）。对煤矿来说矿尘主要指 的是煤尘，而煤尘是煤矿五大灾害（瓦斯、煤尘、 水、火、顶板）之一，它严重地威胁着矿工的健康 和安全生产。 三、矿尘性质 1、矿尘的粒度与比表面积： v（1）矿尘的粒度：矿尘颗粒的平均直径，单位为 m（1m=1/1000mm）。 v（2）矿

3、尘的比表面积：指单位质量矿尘的总表面积 ，单位为m2/kg或cm2/g。 2、矿尘的分散度： 各种粒度的尘粒在矿尘总量中所占的百分比，称矿尘 分散度。表示方法有两种： v（1）重量分散度：即各粒级尘粒的重量占总重量的 百分比，叫重量分散度。 v（2）数量分散度：即各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒 数的百分比，叫数量分散度。 v（3）我国通常将矿尘的粒度分为四级： 2m；2 5m；510m；10m。 v（4）矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称高 分散度矿尘； v（5）低分散度矿尘：矿尘总量中粗大颗粒多，所占 比例大，称低分散度矿尘。 v矿尘的分散度越高，危害性越大，而且难以捕获。 所以在制定防尘措

4、施时，必须考虑矿尘的分散度。 矿井在生产过程中产生的矿尘，小于5m的尘粒往 往占80%左右。也就是说，矿井在生产过程中产生的 矿尘属高分散度矿尘，其危害性是比较大的，应引 起重视。因为只有粒度小于5m的矿尘，才能进入 人的肺部，它们是矿井防尘的重点对象。 v规程规定粉尘分散度，每半年测定一次。 2 矿山尘肺病 一、尘肺病及其发病机理 v1、尘肺病：尘肺病是人在长期的生产过程中吸入大 量粉尘引起肺脏纤维性病变的一种病疾。 v尘肺病是一种严重的矿工职业病。此病在目前还很 难治愈。由于患此病的病程较长，没有象瓦斯爆炸 ，煤尘爆炸、出水事故、火灾以及冒顶等工伤事故 那样触目惊心。因此，往往不被人所重视

5、。 v2、尘肺病的分类：煤矿尘肺病分为三类： v（1）矽肺病长期从事岩巷掘进的工人所患的尘 肺病多属矽肺病。 v（2）煤矽肺长期从事半煤岩巷掘进和采煤工人 患的是煤矽病。 v（3）煤肺病长期接触和吸入煤尘的采煤工人所 患的为煤肺病。 v由于井下工人的工作变化较大，并非从事单一的工 种，所以，煤矿尘肺病以煤矽肺病比重最大，约占 80%。 v3、尘肺病的发病时间： 煤矿尘肺病的工龄由10年到2030年以上。前者一 般为矽肺病（此病危害性最大，病情发展最快，也 最严重）发病工龄，后者为煤肺病发病工龄，煤矽 肺病的发病工龄介于二者之间，但接近后者。 一、煤尘爆炸的机理 v煤尘爆炸的机理还没有统一的认识

6、，一般认为，煤炭 本身存在着足够数量容易氧化的游离基（活化中心） ，所以常温条件下容易氧化，生成更多的游离基，使 链反应得以持续。其过程如下： v1煤是可燃物质，当煤破碎成煤尘后，表面积显著 增加，氧化能力明显增强，更容易和氧进行氧化反应 。 v2遇到外界高温热源时，单位时间内能够吸收更多 的热量，当高温达到300400时，就可以放出高温 分解的可燃性气体（主要成分是甲烷、乙烷、丙烷、 丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物）。 3 煤尘爆炸及预防 v3这些可燃性气体集聚于尘粒周围，形成气体外壳 。当这个外壳内的气体达到一定浓度并吸收一定能 量后，链反应过程开始，游离基迅速增加，就发生 了尘粒的内

7、燃。 v4内燃放出的热量传递给周围的尘粒，并使之参于 链反应，反应速度急剧增加，达到一定程度时，便 发展为爆炸。 v一般情况下，煤尘爆炸往往是瓦斯爆炸引起的，但 在煤尘参于的情况下，小规模的瓦斯爆炸能发展成 为大规模的爆炸事故。原因是小规模的瓦斯爆炸冲 击波将大量的落尘扬起，并参于爆炸，使爆炸威力 更加强大，它能摧毁井巷和矿井，并造成井下大量 人员伤亡。 三、煤尘爆炸的特征 v1煤尘爆炸地点空气的温度：煤尘爆炸产生的热量 可使爆炸地点空气的温度达到2000以上，一般为 23002500。 v2产生的爆炸压力：在距煤源200m的巷道出口处， 爆炸压力可达0.51.0Mpa，即510个大气压（ k

8、g/cm2）。美国在相当长的巷道中试验，煤尘的爆炸 压力曾达到19kg/cm2。甚至高到将抗压强度为 40kg/cm2的钢板巷道炸坏，其钢板被抛出150m远。 v3煤尘爆炸时的火焰速度： 一些国家曾利用试验巷道对煤尘爆炸的火焰速度进行 了测定。其中：美国为12001500m/s，英国为 610m/s，法国为990m/s，日本为1800m/s（因为他们 的试验条件各不相同，使所得结果有很大差异）。 v可想而知，煤尘爆炸的冲击波的速度一定更大（当 爆炸刚开始时，冲击波和火焰的速度基本相同，经 一定时间冲击波的速度就变大）。 v国外的研究人员用化学计算的方法，求得煤尘云在 一端密闭，一端开口的无限长

9、的巷道内爆炸时，最 大火焰的瞬时燃烧速度为1120m/s，而冲击波的速度 则为2340m/s，即冲击波的速度是火焰速度的2倍还 多。 v4产生大量的CO：一般在煤尘爆炸后的空气中存在 着23%的CO，甚至高达8%左右。爆炸事故中受害者 80%左右为CO中毒造成的。 v5煤尘爆炸具有连续性： v煤尘爆炸的一个重要特点是能够发生连续爆炸。因 为煤尘爆炸的冲击波速度很快，能将巷道内的落尘 扬起，使巷道内的煤尘浓度迅速达到爆炸范围，落 后于冲击波的火焰到达时，就能再次发生煤尘爆炸 。如1940年抚顺龙风矿在一昼夜内所发生的43次瓦 斯连续爆炸事故中，实际也有煤尘参于爆炸的结果 。所以在有煤尘爆炸危险的

10、矿井，必顺采取防止煤 尘爆炸传播的专门措施。 v6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，一般为40280ms，挥发分越高，感应 期越短。 四、煤尘爆炸的条件 v煤尘爆炸必须同时具备三个条件：1、煤尘本身具有 爆炸性；2、煤尘必须是一定浓度的浮尘；3、存在 能引燃煤尘爆炸的高温热源。 v1煤尘的爆炸性：煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必 要条件。煤尘的爆炸性必须通过试验确定（谈有关 煤尘爆炸性鉴定情况）。 v2煤尘浓度：矿井下煤的浮尘只有达到一定浓度时 ，才有可能爆炸。国外一般书中指出煤尘爆炸下限 浓度为3040g/m3。我国试验结果：煤

11、尘的爆炸下 限浓度为45g/m3。一般是112g/m3。爆炸力量最强的 浓度为300400g/m3。至于煤尘爆炸上限浓度，最 高可达2000g/m3。 v3引燃煤尘爆炸的高温热源： v（1）煤尘的引燃温度：煤尘的引燃温度变化范围较 大，它随着煤尘的性质、浓度及试验条件的不同而 变化。在国内外的试验中得出了如下几种引燃温度 ：610，650700，700800，820840， 8501015。 v我们认为一般在700800，有时可达1100。 v（2）煤矿中能点燃煤尘的高温热源有： v爆破火焰，电气火花，机械摩擦火花，瓦斯燃烧或 爆炸，井下火灾等。煤尘一接触这些高温热源，就 有可能形成燃烧或爆炸

12、。如果爆炸一形成，爆炸波 便可将巷道中的落尘扬起为延续和扩大爆炸而补充 尘源，这就使爆炸具有连续性破坏力更大的可能。 据80年代的统计资料，放炮和机电火花引起的煤尘 爆炸事故分别占总数的45%和35%。 五、预防煤尘爆炸的技术措施 v防止煤尘爆炸的措施：1、降尘措施；2、防止煤尘 引燃措施和限制煤尘爆炸措施。 v1降尘措施：设法减少生产中煤尘的生成量，以及 降低浮尘和清除落尘，是防尘防爆中一项主要而积 极的途径。具体措施有： v（1）煤层注水：是回采工作面最有效的防尘措施， 其方法是在回采前预先在煤层中打若干钻孔，通过 钻孔将压力水（0.5071.01MPa或更大的压力水） 注入煤体，以湿润煤

13、层，减少开采时煤尘的发生量 （一般可降尘6090%），同时瓦斯涌出量也有所减 少。 v煤层注水方式：深孔注水和浅孔注水两种。 v（2）水封煤破和水炮泥：是借炸药爆破时产生的压 力将水注入煤层中的一种降尘方法。 v水炮泥是利用一个或几个盛水的塑料袋放在炮眼内 代替炮泥，爆破时塑料袋破裂，水在高温高压下汽 化，或渗入煤体内，捕足尘粒或湿润煤层。 v另一种方法是将水注入钻孔内（如下图），当炸药 爆破时，一部分水在高温高压下变成水雾，捕捉尘 粒，一部分水渗入炸散的煤壁内湿润煤体，起到降 尘作用。同时水炮泥还能降低爆破产生的有害气体 ，缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。 v2、防止煤尘引燃的措施：（与

14、防止瓦斯引燃措施基 体相同）。 v3、限制煤尘爆炸的措施： 限制煤尘爆炸，就是将已经出现的煤尘爆炸截住，阻 止其继续传播和发展。它是由装设在巷道中的岩粉 棚或水槽棚实现的。 4 矿山综合防尘 v要想保证工人的健康，不得尘肺病；使矿井安全生产 ，避免出现爆炸事故，必须将井巷中空气的矿尘浓度 降到国家规定的安全标准以下，这就要采取综合的防 尘措施。除前面所讲的煤层注水，水封爆破和水炮泥 等措施外，还应采取以下有关措施： 一、通风除尘 v通风除尘是用通风的方法将井下作业点的浮尘排出， 是降低井下矿尘浓度的重要措施之一。决定通风除尘 效果的主要因素是风速。风速过低，粗粒矿尘将不会 被排出而沉降在巷道内

15、；风速过高，能将落尘扬起， 增大空气中的矿尘浓度，恶化工作环境。因此，通风 除尘效果是随风速的增加而逐渐增加的，达到最佳效 果后，如果再增大风速，效果又逐渐下降。 v所以，能最大程度的排除矿尘而不增大空气中的 矿尘浓度的风速称最优风速。最优风速与矿尘密 度，粒度，形状等有关。一般情况，掘进工作面 的最优风速为0.40.7m/s，机械化采煤工作面 的最优风速为1.52.5m/s。 v规程规定的采掘（采煤和掘进）工作面最高 容许风速为4m/s。不仅考虑了工作面供风量的要 求，同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题 。 二、湿式作业 v水能湿润矿尘，增加尘粒重力，能将细散尘粒聚结 为较大的颗粒，使浮

16、尘加速沉降，落尘不易飞扬。 此项工作设备简单，使用方便，费用不高，而效果 较好等优点。 v（一）湿式凿岩、钻眼：该方法的实质是指在凿岩 和打眼过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入孔 底，以湿润、冲洗和排出矿尘。 v（二）喷雾洒水：经常向巷道周壁喷雾洒水，使落 尘保持足够的湿度，即使在爆炸波冲击下也不会参 于爆炸。在平硐内进行煤尘爆炸的试验表明，落尘 含水量大10%时，不参与爆炸，爆炸火焰在这段巷道 内传播的距离不超过10m。喷雾洒水作为隔绝爆炸传 播的措施时，洒水巷道长度不得小于200m，巷道长 度小于200m时，全部巷道都应洒水。洒水后煤尘中 的水分应保持在12%以上，或手捏煤尘能成团。 三、净化风流 v自动水幕：是在需要除尘或隔绝煤尘爆炸的巷道内 ，设置数排在爆炸波或冲击波作用下能迅速启动的 自动喷雾洒水装置。 四、除尘供水 v防尘用水水源可以是地下水或地面水，供水方式分 集中供水，分区供水和个别（供水车）供水。 五、个体防护