《矿尘危害及防治》ppt课件

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1、第二章 矿尘防治 目 录,第一节 基本概念和理论概述 第二节 矿井防尘技术 第三节 煤尘爆炸及其鉴定 第四节 防治煤尘爆炸的技术 第五节 煤尘抑爆及隔爆技术 第六节 粉尘监测技术,第一节 基本概念和理论概述 主 要 内 容,一、 矿尘的概念及矿尘分类 二、 矿尘产生 三、 矿尘的特性 四、 矿尘灾害的形式 五、尘肺病,一、粉尘概念及分类,1、概念:粉尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称，又称矿尘。,2、矿尘分类,矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘等多种无机矿尘外，尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。 1按矿尘粒径划分 (1)粗尘 (2)细尘 (3)

2、微尘 （4）超微粉尘 2按矿尘的存在状态划分 (1)浮游矿尘：悬浮飞扬的矿尘，简称浮尘。 (2)沉积矿尘：沉降在巷道四周和堆积物上的矿尘，简称为落尘。,浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化，浮尘因受自重的作用可以逐渐沉降下来变成落尘，而落尘当落尘受到机械振动、冲击以及巷道中风速的变化等外界条件干扰时，它可再次飞扬，又成为浮尘。其风速的变化与矿尘粒度的关系如表 。,落尘变成浮尘风流的变化与矿尘粒度的关系,3按矿尘的粒径组成范围划分 (1)全尘（总矿尘）：所有粒径的矿尘 (2)呼吸性矿尘：粒径小于5m的矿尘 4、按产生过程可分为 （1）原生矿尘：因受地质构造运动和或承受的压力作用 （2）次生矿尘：在

3、各个生产环节中产生,二、矿尘的产生,1、自然条件 地质构造情况：地质构造复杂 煤层赋存情况：急倾斜煤层、厚煤层 煤岩的物理性质：节理发育、结构疏松 2、生产条件 机械化程度：机械化程度高 生产集中化：采掘速度快 采煤方法：到台阶采煤法、全部垮落法 通风状况：合理风速可以有效排除矿尘,三、矿尘的性质 1矿尘的粒度 矿尘颗粒的大小称矿尘的粒度。单位为微米。 按可见度不同分为四种 （1） 粗尘：粒度大于40微米 （2） 细尘：粒度大于10-40微米； （3） 微尘：粒度为0.25-10微米； （4） 超微粉尘：粒度小于0.25微米。 2矿尘的分散度 矿尘的分散度是指粉尘的集合体，各种粒径或粒径区间的

4、尘粒所占的百分比。分散度有两种表示方法。 1）重量百分比。 2）数量百分比。,某矿井岩石掘进工作面的矿尘分散度,三、矿尘的性质,3矿尘浓度 单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度，其表示方法有两种： (1)质量法。 (2)计数法。,表3-1-2 中国煤矿矿尘浓度标准,三、矿尘的性质,4、矿尘的悬浮性 分散度高的尘粒可以较长时间在空气中悬浮，不易降落，这是微细矿尘的一种物理特性，叫悬浮性。据实验，不同粒度的煤尘在静止的空气中从1m 高处自由降落到底板所需的时间如表3-1-3 。,表3-1-3 不同粒度的煤尘从lm 高处自由降落到底板所需时间,5、矿尘的成分 二氧化硅是地壳内最常见的氧化物，

5、它以两种状态存在：一种是结合状态的二氧化硅，即硅酸盐矿物，其危害性不大；另一种是游离状态的二氧化硅，主要为石英，它是引起人体尘肺病的主要因素。,三、矿尘的性质 6、矿尘的吸湿性 矿尘与空气中的水分结合的现象叫吸湿性或者叫湿润性。 7、矿尘的荷电性 尘粒由于在粉碎过程和在空气流动中摩擦而带有电荷，悬浮在空气中的矿尘亦可直接吸附空气中的离子而产生电荷。 8、粉尘的表面积性和粘附性 9、矿尘的爆炸性,矿尘的荷电性对矿尘在空气中的稳定程度有影响。 表3-1-4是一次实测所得数据。,表3-1-4 井下矿尘的电荷,矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面： (1)污染工作场所，引起职业病。 (2)某些矿尘

6、（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸； (3)加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命； (4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。,四、矿尘灾害的形式,五、尘肺病,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） (2) 煤硅肺病（煤矽肺） (3) 煤肺病。 2尘肺病发病原因,在中国有超过2亿人受到职业病的威胁和危害。而在各类职业病中，尘肺病占到80%。尘肺病包括12种疾病，主要表现是肺组织弥漫性纤维化，矽肺病是最常见的一种尘肺病。 据卫生部门统计，截至2006年底，全国累计报告职业病67.6万例，其中尘肺病累计发病61万多例，病人广泛分布于煤炭、冶金、

7、坑道建设等行业。自上世纪50年代以来，中国有14万多人死于职业尘肺病，每年新增约1万例，以上各数据均居世界首位。 尘肺病波及人数众多，而且不可治愈，由此消耗的社会资源要远远高于矿难等突发性灾难。现在全国出现了许多“尘肺村”。,尘肺病的发病情况,3、影响尘肺病的发病因素 (1) 矿尘的成分 (2) 矿尘粒度及分散度 (3) 矿尘浓度 (4) 个体方面的因素 （5）接触时间和发病工龄,第二节 矿井防尘技术 主 要 内 容,一、 通风防尘 二、 湿式作业 三、 密封抽尘 四、 泡沫除尘 五、个体防护,一、通风除尘,（一）通风排尘的作用 通风排尘技术是稀释和排出作业地点悬浮的矿尘，防止其过量积聚的有效

8、措施。 （二）粉尘的沉降和扩散 （三）排尘的风速,二、湿式作业 湿式作业是利用水或其他液体，使之与尘粒相接触而捕集矿尘的方法，它是矿井综合防尘的主要技术措施之一，具有所需设备简单、使用方便、费用较低和除尘效果较好等优点。 （一）湿式凿岩 、钻眼 该方法的实质是指在凿岩和打钻过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。,（二）洒水防尘 （三）喷雾捕捉浮尘 1、原理 （1）惯性碰撞作用 （2）扩散作用 （3）凝聚作用 2、影响湿式除尘的主要因素 （1）水滴的粒度与分布的密度 （2）水滴与尘粒的相对速度 （3）耗水量 （4）粉尘相对密度 （5）粉尘的湿润性,3、喷雾

9、器 4、喷雾器的类型 （1）单水喷雾器 （2）单水引射喷雾器 （3）风水喷雾器 （4）喷雾自动控制,（四）水封爆破和水炮泥 水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联结起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。 （五）防尘供水,（1）水封爆破。水封爆破就是在工作面打好炮眼后，先注入压力不超过4.903106Pa(50kg/cm2)的高压水，使之沿煤层节理、裂隙渗透，直到煤壁见水为止。然后装入防水炸药，再将注水器插入炮眼进行水封，如图2-2-5 所示。,图2-2-5 水封爆破 1安全链；2雷管脚线；3注水器； 4胶圈；5水；6炸药,（2）水炮泥。水炮

10、泥是用装水塑料袋填于炮眼内代替粘土使用。 水炮泥的形式有两种：一种是刀把型的人工结扎封口水炮泥；另一种是双层自动封口水炮泥，其形式如图3-2-6a 、b 所示。,图3-2-6 塑料水炮泥 ( a )人工结扎封口；( b )双层自动封口,三、密闭抽尘 密闭抽尘是把局部产尘点密闭起来，防治矿尘飞扬扩散，然后再将矿尘抽到集尘器中。 四、净化风流 净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将粉尘捕获而净化风流的技术措施。 1、水幕净化风流 2、湿式旋流除尘风机 3、旋流粉尘净化器,巷道水幕净化风流 水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。如图3-2-11所示一般安设位置为：,图3-2-

11、11 巷道水幕示意图 1-水管； 2-喷雾器, 矿井总进风设在距井口20100m 巷道内； 采区进风设在风流分叉口支流内侧2050 m 巷道内； 采煤工作面回风设在距工作面回风口1020m回风巷内； 掘进回风设在距工作面3050m 巷道内； 巷道中产尘源净化设在尘源下风侧510m 巷道内。,五、泡沫除尘 1、原理：将起泡能力很强的起泡溶液，通过喷嘴，均匀地喷洒在发泡网格上形成薄膜，再经风流的吹激，使每个网格连续不断地形成气、液两相的空气机械泡沫。气流使泡沫离开网格，并沿着输泡管流动，输往尘源，将粉尘湿润和隔绝并沉积下来，尤其是对微细的尘粒，具有很强的积聚能力。 2、泡沫除尘的优点及适用范围 （

12、1）耗水量低 （2）除尘效率高 （3）适用于运输机转载点，矿车翻笼、溜矿槽、采煤机等,六、个体防尘 矿井要求所有接触矿尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本要求是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野。,图3-2-22 AFM-l 型防尘送风头盔 1 轴流风机；2主过滤器； 3头盔；4面罩；5预过滤器,第三节 煤尘爆炸及其鉴定,一、煤尘爆炸的机理 二、煤尘爆炸必要条件 三、影响煤尘爆炸的因素 四、煤尘爆炸的特征 五、煤尘爆炸性鉴定,一、煤尘爆炸的机理 爆炸的原因：(1)煤炭被迫碎成微细颗粒的煤尘以后，增大了表面积。（2）煤尘受热后，单位时间内能吸收较多的热量，使温度很快升

13、高，释放可燃气体。可燃气体在爆炸界限内遇到明火爆炸。 爆炸的过程：第一步是悬浮的煤尘在热源作用下被干馏而放出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合，在高温高压作业下吸收能量，形成一定数量的火化中心，发生燃烧并释放热量；第三步是煤尘燃烧放出热量，热量迅速传递给周围的煤尘，这些煤尘也受热分解，跟着燃烧起来。,二、煤尘爆炸的必要条件 （1）煤尘本身具有爆炸性； 煤尘的爆炸危险性可以由挥发份作为大致的判断； 若确定煤尘是否有爆炸性，必须进行煤尘爆炸鉴定 （2）煤尘必须悬浮在空气中，并达到一定浓度； 煤尘爆炸下限浓度为40g/m3, 上限为1500-2000g/m3， （3）有点燃煤尘爆炸的热源。 引燃温

14、度在：610,二、煤尘爆炸的必要条件 （1）煤尘本身具有爆炸性； 煤尘的爆炸危险性可以由挥发份作为大致的判断； 若确定煤尘是否有爆炸性，必须进行煤尘爆炸鉴定 （2）煤尘必须悬浮在空气中，并达到一定浓度； 煤尘爆炸下限浓度为40g/m3, 上限为1500-2000g/m3， （3）有点燃煤尘爆炸的热源。 引燃温度：6101050C，一般为700-800c. 热源有：爆破火焰、电气火花、摩擦火花、瓦斯爆炸及井下明火。,三. 影响煤尘爆炸的因素 （1）煤的物理化学性质 挥发分。灰分。水分。 （2）煤尘粒度。 （3）矿井的瓦斯浓度。 四、煤尘爆炸的特征 （1）煤尘爆炸产生“黏焦” 。 （2）煤尘爆炸有

15、一个感应期。 （3）爆炸温度。 （4）产生高压,（5）煤尘爆炸产生大量的一氧化碳气体 （6）爆炸呈现连续、跳跃式发展，而且表现出离爆源越远，破坏性越严重。,五、煤尘爆炸性鉴定,方法有两种 1、坑道法。该方法比较复杂，一般情况不使用 2、管道法。使用大管状煤尘爆炸鉴定仪进行鉴定。,第四节 防止煤尘爆炸的技术措施,一、 减 尘 技 术 二、 降 低 浮 尘和消除落尘 三、防治煤尘引燃,一、减尘技术,（一）煤层注水 1、煤层注水减尘的实质 用水预先湿润煤体，即在煤层未开采前打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体的内部增加煤层的水分。 2、煤层注水的作用 （1）降低原生煤尘的产尘量 （2）预防次

16、生煤尘的产生 （3）改变煤的物理力学性质,3、影响煤层注水效果的因素 （1）煤层注水的效果同煤层的裂隙及孔隙的发育程度有关。 （2）煤层的注水效果与煤层的埋藏深度和地压的集中程度有关。埋藏越深，地压越集中的地方，煤层的孔隙被压紧，透水性越差。 （3）与煤体的湿润能力有关。其取决于水与煤体的湿润角和水的表面张力系数。 （4）煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。,4、煤层注水方法 煤层注水的方式有： 超前长钻孔注水、短钻孔注水、深孔注水和巷道钻孔注水等多种方式。 煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、分流器及水表等，见图3-2-1。,表3-2-1 煤层注水方式的种类,长钻孔布置方式。钻孔直径为75100 mm ，其布置形式较多，如图3-2-1所示。,（1）超前长钻孔注水,注水压力和流量 注水方法。 一是利用矿井地面贮水池，通过井下供水管网实施静压注水； 二是利用井下的水泵实施动压注水。 a. 静压注水：,b.