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1、第二章 矿尘防治技术,第一节 矿尘的性质、危害及其测定,矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种矿物（煤、岩）微粒的总称。 几种常用的分类方法： 1、按矿尘粒径划分 (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。 (2) 细尘。粒径为1040m，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。 (3) 微尘。粒径为0.2510m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降。,(4) 超微尘。粒径小于0.25m，要用电子显微镜才能观察到，在空气中作扩散运动。 2、按矿尘的存在状态划分 (1) 浮游矿尘：悬池于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。 (2) 沉积矿尘：从矿内空气中沉降下来
2、的矿尘，简称落尘。,3、按矿尘的粒径组成范围划分 (1) 全尘(总粉尘)。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为1mm以下的尘粒。 (2) 呼吸性粉尘。主要指粒径在5m以下的微细尘粒。,各生产环节产生浮游矿尘的比例,采煤工作面产尘量占45%80%，掘进工作面产尘量占20%38%，锚喷作业点产尘量占10%15%，运输通风巷道产尘量占5%10%，其它作业地点2%5%。各作业地点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大。,一、矿尘的性质,1、矿尘的粒度 指矿尘颗粒的平均直径，单位为m 按粒度大小分为以下三类： 1）可见粉尘：粒径大于10m，肉眼可见粉尘 2）显微镜粉尘：粒径为100.25m，用光学
3、显微镜可见粉尘,3）超显微粉尘：粒径小于0.25m，在电子显微镜下可见粉尘。 细微尘粒，其总表面积增大，因而化学活性、溶解性和吸附能力明显增强，其次更容易悬浮于空气中。 粒径5m以下的微细尘粒称为呼吸性粉尘。,2、矿尘的分散度,各种粒级粒尘所占矿尘总量的百分比称为矿尘的分散度。 我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级：小于2m、25m、510m、和大于10m。,矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标，是研究矿尘性质与危害的一个重要参数。矿尘总量中细微颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘，反之，如果矿尘中粗大颗粒多，所占比例大，就称作低分散度矿尘。 矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕捉
4、。,3、矿尘中游离sio2的含量 其含量越高，危害越大。因此规程规定生产作业点粉尘中游离sio2含量，每6个月测定1次，在变更工作面时也应测定1次.页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离sio2含量通常在2050%，煤尘中的含量一般不超过5%。,4、矿尘的湿润性 矿尘与空气中的水分结合的现象叫矿尘的吸湿性或湿润性。 根据湿润性可分为： 亲水性矿尘 疏水性矿尘（水中添加湿润剂，增加水滴的动能等方法进行湿式除尘）,5、矿尘的荷电性 因空气的电离以及尘粒之间的碰撞、摩擦等作用，使尘粒带有电荷，可能是正电荷，也可是负电荷。 6、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。,二、矿
5、尘的危害,1、危害人体健康，引起职业病,2、某些矿尘（煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸。 3、加速机械磨损，缩短精密仪器寿命。 4、降低作业场所能见度，增加工伤事故的发生。,三、矿尘浓度测定,单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度。 表示方法： （1）质量法 每立方米空气中所含浮尘的毫克数，mgm3 （2）计数法，每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，粒cm3。,我国规定采用质量法来计量矿尘浓度，计数法只作参考。 规程规定了作业场所空气中粉尘浓度明确规定：,测定矿尘浓度的方法,（一）滤膜采样测尘 1、测尘原理 测定时，利用粉尘采样仪抽取一定体积的含尘空气，当含尘空气通过滤膜时，将粉尘阻留在
6、已知质量的滤膜上，根据采样后滤膜质量增加和通过的空气量，即可按式计算。,1）算出测定地点矿尘的浓度 C=m2-m1/Qt1000 C粉尘质量浓度，mg/ m1采样前的滤膜质量，mg m2采样后的滤膜质量，mg t采样器采样时间，min,2、粉尘采样器,内有装滤膜的采样头、流量计、抽气泵、计时器和电源等组成。 分为（两种） 呼吸性粉尘采样器（增设一个前置预捕集器，用以捕集非呼吸性粉尘，能对人体危害的呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘进行分离） 全尘采样器,滤膜的作用是捕获粉尘，有40mm和75mm两种规格，分别适用于采集小于和大于200mg/m的粉尘。 3、使用方法 1）采样前的准备 （1）滤膜安装 （2
7、）选择采样头，用冲击式预捕集器 ，须在玻璃片上涂上硅油；用旋风式预捕集器时，须在下部底盒中放上滤膜。 （3）对采样器充电。,2）采样 3）采样后称重 （二）射线吸收法测尘 原理是：当射线源发出的射线穿过粉尘时，一部分射线被粉尘吸收，未吸收的射线由射线测定仪测出，由此可算出被吸收的射线强度。根据射线强度的变化而得出粉尘质量，以数字直接显示呼吸性粉尘或总粉尘浓度。,第二节 矿山尘肺病,一、尘肺病及其发病机理 新的尘肺病诊断标准中规定的尘肺病的定义是：“尘肺病是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘并在肺内滞留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。”它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难
8、治愈，且因发病缓慢病程较长，不同于煤尘、瓦斯爆炸事故一次伤害严重，常不易被人们所重视。实际上尘肺病引起的致残和死亡人数，在国内外都十分惊人。,从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上（2005.4）获悉：我国的职业病危害形势十分严峻，职业病防治工作与我国快速发展的经济形势极不适应。我国有毒有害企业超过1600万家，受到职业危害的人数超过2亿。2003年全国报告各类职业病发病数为10467例，其中尘肺病发病数占了80%。上世纪50年代以来我国报告累计尘肺病例58万多人，已死亡14万多人，现患者44万多人。由于目前厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全，专家估计实际发病要比报告的例数多10倍，
9、尘肺实际发生的病例数不少于100万例。,1、尘肺病的分类煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类： (1) 硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游离2含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。 (2) 煤硅肺病(煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。 (3) 煤肺病。由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。 我国，煤矿尘肺病中煤硅肺病比例最大，约占总数的80%左右,2、尘肺病的发病机理 进入人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程： (1)在上呼吸道的咽喉
10、、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10m的尘粒首先沉降在其内。经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外。 (2)在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使510m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。,尘肺病,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25m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)粒度为2m左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，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入量的1%2以下。,二、尘肺病的发病症状及影响因素 （一）
11、、尘肺病的发病症状分为三期： 第一期：重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。 第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。 第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。,2、影响尘肺病的发病因素 (1)矿尘的成分 能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离SiO2，其含量越高，发病工令越短，病变的发展程度越快。如吸入游离二氧化硅70%以上的矿尘时，肺部往往形成以结节为主的弥漫性纤维化，且病情发展快，含量低于10%，则肺内病变以间质性为主，发展较慢。 对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。,(2)矿尘粒度及分散度
12、 大于10m的尘粒，滞留在呼吸道粘膜上，伴随粘液排出体外，105m，沉积在气管和支气管中，约20%能到达肺泡。 51m的能进入呼吸道深部并沉积在肺泡中，尤其35m的矿尘危害最大，小于1m的尘粒又能随气体排出体外。 矿尘粒度越小，分散度越高，对人体危害就越大。,(3)矿尘浓度 尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的发病工令和作业场所的矿尘浓度成正比。 (4)接触矿尘作业时间 工龄越长，吸入越多，就越易患尘肺病，硅肺病发病工龄10年左右，短的35年，煤肺病一般在2030年，煤硅肺病介于两者之间。 ,（5）、个体方面因素 人的身体条件，年龄、健康状况、卫生条件。,第三节 煤尘爆
13、炸及预防 煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘。其中，采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%。具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能。其灾害程度可造成矿毁人亡，国内外煤矿曾多次发生煤尘爆炸事故。,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，英国黑里顿煤矿发生煤尘爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346
14、人，其中287人死于CO中毒。 19131933年，法国和英国还多次发生煤尘、瓦斯煤尘爆炸事故，每次事故都造成一、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，山西大同老白洞煤矿在高产日发生了电火花引燃局部瓦斯导致煤尘爆炸，死亡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
15、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，黑龙江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。,2005年11月27日，黑龙江七台河矿难事故(煤尘爆炸)，确认在事故中遇难人数为171人，其中包括169名井下遇难矿工和井上2名地面遇难人员.,一煤尘爆炸的机理与特征,煤尘的燃烧和爆炸实际上是煤尘及其释放的可燃性气体的燃烧和爆炸，它的氧化反应主要是在气相内进行的。因此煤尘爆炸与瓦斯爆炸具有相似之处。但因在固体煤粒表面也有氧化燃烧作用发生
16、，所以煤尘爆炸又有其独特之处。煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。,（一）煤尘爆炸的机理,煤尘爆炸的机理 (1) 煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开； (2) 当温度达到300400 时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1 左右的其他碳氢化合物； (3) 形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃； (4) 闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。,（二）煤尘爆炸
