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1、一、煤矿粉尘的产生及特性二、煤矿粉尘的危害1 严重危害工人身体健康。煤尘与其他粉尘一样主要通过呼吸道进入人体，其次是皮肤接触，部分粉尘溶于口腔唾液或粘附在食物上也能吞入消化道。人体对粉尘的进入具有防御功能，呼吸道和肺部均有排除和清除粉尘的能力。但是，长期大量吸入煤矿粉尘会破坏人体防御功能，使清除功能受损，而过量的煤矿粉尘沉积，导致人体损伤，形成各种疾病。煤矿粉尘会直接或间接引起呼吸系统疾病主要包括以下几类。第一，尘肺。煤工尘肺是指煤矿各工种工人长期吸入作业场所生产性粉尘所引起的尘肺的总称。粉尘病变严重程度与体内潴留的粉尘数量有关，即存在接触反应关系，还同粉尘的组成成分有关。在煤矿开采过程中，由
2、于工种不同，工人接触粉尘的性质也有差异，从而引起肺部弥漫性纤维化病变。尘肺病根据煤矿工人接触粉尘的性质可以认为有3种主要类型：（1）煤肺。长期在单纯有煤尘的环境下作业的工人，他们接触的粉尘主要是煤尘。这类人员发生的尘肺在病理上有典型的煤尘纤维灶和灶周肺气肿，这类肺部病变称为煤肺。煤肺发病期多在20-30年以上，病情进展缓慢，危害较轻。（2）矽肺。长期在煤矿岩石掘进工作面作业的工人，他们接触的粉尘主要是含游离SiO2较高的岩尘。这类人员发生的尘肺在病理上除有组织纤维化外，还有典型的矽结节形成，属矽肺类型。病理上有典型的矽结节改变，发病期短，一般为10-15年。矽肺的发病率较高，病情发展较快，危害
3、严重。（3）煤矽肺。一般煤矿井下工人多数都在有煤尘产生和有岩尘产生的两种作业环境下工作过，他们接触的粉尘既有煤尘也有岩尘。所患的尘肺兼有煤肺和矽肺的病理改变特征，这类尘肺称煤矽肺。煤矽肺是我国煤工尘肺最常见的类型，发病期多在5-20年左右，病情发展较快，危害严重。不同类型煤矿的煤工尘肺发病情况因开采方式不同有很大差异。露天煤矿工人的尘肺患病率低，井工开采工作面的粉尘浓度和粉尘分散度均高于露天煤矿，尘肺患病率和发病率较高。其中，矽肺占11.4%，煤矽肺占87.6%，煤肺占1.0%。不同煤种的致病能力也不同，由强到弱依次为：无烟煤、烟煤、褐煤。尘肺病是难以治愈的职业病之一，工人一旦得病，轻则慢性致
4、残，重则死亡。因此，尘肺病不仅造成力下降，而且增加社会负担，其经济损失是巨大的。第二，慢性阻塞性肺病（COPD）。国内外许多研究已证实，长期吸入煤尘不但引起尘肺，还会引起慢性阻塞性肺疾病，包括慢性支气管炎、支气管哮喘及肺气肿。而且在临床上，慢性阻塞性肺病可以独立存在而不伴有明显尘肺，其发病机理尚未明了，可能与吸烟、呼吸道感染及遗传因素等有关。第三，上呼吸道炎症。粉尘首先侵入上呼吸道黏膜，早期引起其功能亢进，黏膜下血管扩张、充血，黏液腺分泌增加，以阻留更多粉尘，长久则酿成呼吸道肥大性病变，然后由于黏膜上皮细胞营养不良，终将造成萎缩性病变，呼吸道抵抗力下降，容易继发病毒及细菌感染性疾病。第四，肺癌
5、。有研究表明，一些有煤矿开采的地区，人群中肺癌的发病有升高趋势，可能与吸入煤矿生产性粉尘有关。但据英国24个煤矿统计，接触煤矿粉尘工人与不接触粉尘人群中的肺癌发病率无明显差别。煤矿病人肺癌的发病机制有待进一步探讨。第五，局部作用。粉尘沉着于皮肤可能堵塞皮脂腺，容易继发感染而引起接触性皮炎、毛囊炎，疖肿等：进入眼内的粉尘颗粒，可引起结膜炎等。第六，过敏和中毒作用。煤矿粉尘还可能引起过敏反应和机体的中毒作用，这与粉尘混合的其他元素或者化合物有关。2 煤尘爆炸。煤尘爆炸是空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程。煤是复杂的固体化合物，被破碎成煤尘后，其吸氧和被氧化的能力大大增强，在外界高温热源的作用下，悬
6、浮的煤尘单位时间内能吸收更多的热量，大约300-400时，就可放出可燃气体。这些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，连锁反应过程开始，游离基迅速增加，燃烧循环地进行下去。由于燃烧产物的迅速膨胀而在火焰波波阵面前方形成压缩波，压缩波在不断压缩的介质中传播时，后波可以赶上前波，这些单波叠加的结果，使火焰面前方气体的压缩逐渐增高，因而引起了火焰传播的自动加速。当火焰速度达到每秒数百米以后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。从燃烧转变为爆炸的必要条件是由于化学反应产生的热能必须超过热传导和辐射所造成的热损失：否则，燃烧剂不能持续发展，也不会转
7、为爆炸。三、煤矿粉尘的控制措施1 改进采掘机械结构。研究表明，截齿越宽，压固核越小，产尘量也越低。因此，从防尘角度出发，选择合理的截齿几何形状，可以减小采掘时的压固核，目前效果较好的是镐形刀刃的粗截齿。采掘作业时，一般截深越大，采落的矿岩块块度越大，固压核越小，产尘量也越小。截深主要取决于采掘机上的截齿数目，适当减少截齿数，可达到降尘的目的。此外，当采煤机的滚筒转速与牵引速度适当匹配时，也可降低粉尘的生成量。对于摩擦与碾压、冲击与振动产尘，可通过定期更换截齿，按照规程安装采掘机械等一般性措施加以缓解。2 干式凿岩捕尘。一般在缺水矿井使用，可分为两种：一种是干式孔底捕尘，经过钎杆中心孔、风钻机头
8、和连在机头上的输尘软管，将炮眼内的粉尘抽到干式孔底中去：另一种是孔口干式捕尘，通过炮眼口的捕尘塞和连在捕尘塞上的抽尘管，把炮眼内的粉尘抽到一个滤尘袋中去，过滤后的干净空气回到巷道内。3 个体防护。煤矿矿井各生产环节尽管采取了多项防尘措施，但也难以使各作业地点粉尘浓度达到卫生标准。此种情况下，特别是在强产尘源和个别不宜安装防尘设备条件下作业的人员，必须佩戴个体防尘用具。在煤矿经常使用的个体防尘用具主要有：自吸过滤式防尘口罩、动力送风过滤式个体防尘用具和隔绝式压风呼吸器。4 湿式除尘技术。湿式除尘技术是井下矿山应用最普遍的一种方法。一般作业场所的相对湿度达到65%以上就可以大大降低粉尘的浓度。水能
9、湿润粉尘，增加粉尘重力，并将细散的尘粒聚合为较大的尘粒，使浮沉加速沉降，落尘不易飞扬。湿式除尘方法设备简单，使用方便，应用与维护费用低，降尘效果明显。5 物理化学降尘技术。我国是从20世纪80年代开始试验并推广应用降尘剂等物理化学降尘技术的，目前已经井下进行实验与应用的物理防尘方法主要有：水中添加降尘剂降尘，泡沫除尘，磁化水降尘及黏尘剂降尘等。6 添加降尘剂降尘。水中添加降尘剂是在水力除尘的基础上发展起来的一种降尘技术。通常情况下，水的表面张力较高，微细粉尘不易被水迅速有效地湿润，因而降尘效果不佳。但不可否认的是，水力除尘方法是迄今为止最简便、最易推广的方法之一。水中添加降尘剂后，则可大大增加
10、水溶液对粉尘的浸润性，即粉尘粒子原有的固-气界面被固-液界面所代替，使液体对粉尘的浸润程度大大提高，从而提高降尘效率。7 泡沫除尘。泡沫除尘是用无空隙的泡沫体覆盖尘源，使刚产生的粉尘得以湿润、沉积、失去飞扬能力的除尘方法。泡沫除尘几乎可以捕集所有与之相遇的粉尘，特别是对于细微粉尘具有很强的聚集能力。泡沫除尘的特点主要有：泡沫除尘与喷雾洒水相比，可减少耗水量33%-60%：除尘效率可达90%-98%，比一般的喷雾洒水降尘率提高33%-50%，可将胶带输送机胶带重载侧的产尘量减少约98%。8 磁化水除尘。磁化水是经过磁水器处理过的水，磁化处理后，水的表面张力、吸附、溶解渗透能力增加，水珠变小，有利
11、于提高水的雾化程度，增加与粉尘的接触机会，提高降尘率。磁化水降尘的优越性主要有：设备简单，安装方便，性能可靠；成本低，易于实施，一次投入长期有效；降尘效率高于其他物理化学方法。9 黏尘剂抑尘。目前使用的黏尘剂大多为吸湿性盐类，其作用原理是：通过无机盐（如氧化钙或氯化镁）不断地吸收空气中的水分，使沉积于黏尘剂的粉尘始终处于湿润状态，同时由于在黏尘剂中添加有表面活性物质，所以比普通的水更容易湿润矿井粉尘。黏尘剂可以持续黏结由井下空气带来的不断沉积于巷帮与底板的粉尘。10 矿井通风排尘。矿井通风排尘是指借助风流稀释与排出矿井空气中的粉尘。矿井内各个产尘点在采取了其他防尘措施后，仍会有一定量的粉尘进入
12、矿井空气中，其中绝大部分是小于10m的微细粉尘，如果不及时通风稀释与排出，将由于粉尘的不断积累而造成矿进内空气严重污染，危害矿工的身心健康。最优排尘风速在一般干燥的巷道中为1.5 m/s-4m/s，它也受到一些因素的影响，如工作区有扰动，促使粉尘飞扬，则最优排尘风速值要降低。在潮湿巷道，粉尘不易被吹扬起来，在较高的风速范围（5m/s-6m/s以下），稀释作用为主，粉尘浓度随风速的增加而下降。11 分区通风。对井下各工作区域实行分区通风，每一生产水平、每一采区都必须布置单独的回風道，严格禁止各水平采区之间的串联通风，尽量避免采区之间角联风路的存在。采区内回采工作面和掘进工作面应采用独立的通风线路
13、，防止互相影响。矿井主要进、回风道之间的联络巷必须构筑永久性挡风墙，需要使用的必须安设正反向两道风门。装有主要通风机的出风口应安装防爆门。在开采有煤尘爆炸危险的矿井两翼、相邻采区、相邻煤层和相邻工作面时，应安设岩粉棚或水棚隔开。在所有运输巷道和回风巷中必须撒布岩粉，防止爆炸传播。12 煤尘爆炸的阻爆隔爆技术。煤尘爆炸的阻爆隔爆技术主要包括被动式隔绝煤尘爆炸传播技术和自动式隔爆措施。第一，被动式隔绝煤尘爆炸传播技术。当发生瓦斯煤尘爆炸时，由超前于爆炸火焰传播的冲击波超压的作用，将隔爆棚击碎或爆风掀翻，使棚架上或槽子内的抑制剂（岩粉或水）飞散开来，在巷道中形成一个高浓度的岩粉云或水雾带，使滞后于爆风的爆炸火焰到达棚区时被扑灭，从而阻止爆炸继续向前传播。第二，自动式隔爆措施。自动隔爆装置由传感器、控制器和喷洒装置组成。其原理是在煤尘瓦斯爆炸的瞬间，煤源附近立即出现火焰，压力升高，温度急剧上升。自动式隔爆装置就是借助于传感器，将这些物理参量的变化接受下来转换成电信号，通过控制器自动控制机构，在预定地点喷洒一定浓度的抑制剂，把刚好到达的火焰扑灭。因自动隔爆装置具有使用灵活的特点，可以把爆炸发生的初期就将爆炸限制在最小范围不让其扩展。所以，自动隔爆装置应尽可能安装在距可能发生瓦斯煤尘爆炸地点较近的位置，在拐弯巷道和采掘机械上也可以安装使用。
