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1、矿山粉尘及其防治技术悬浮于空气中的颗粒物质主要来源于自然界的风砂尘土、火山爆发、森林火灾、海水喷 溅以及人为的各种烟尘，如采矿过程中的粉碎、研磨、筛分装卸及运输过程中散发的粉尘， 建筑工地和交通运输等产生的烟尘等。北京大气的主要污染源有风沙土壤，煤炭燃烧，汽车 燃油和二次污染。据测，大气颗粒中约有39种元素： Si,AI,Fe,Ca,Na,Mg,M n,Cu,Pb,Z n,Cr,Cd,Ba,Sr,Ti,V,Mo,Co,Ni,P,S,Sm,U,W,As,Ga,Br,La,丫 b,Rb,Ce,Hf,Cs,Tb,Sc,Eu,Sb等。由于粉尘具有很强的吸附能力，能把S02、氮氧化物、苯 并芘（致癌物质
2、）等吸附在表面。长期吸入粉尘颗粒，超过呼吸系统保护能力，肺部就会产 生弥漫性的纤维组织增生，即日常所谓的尘肺病，如支气管炎、肺结核、肺气肿、肺心病等 症，尤其接触镍尘和石棉粉尘的人，易引起肺癌等症。镉尘对人体危害的主要靶器官是肾和 肺。露天采场生产因大量使用大型移动式机械设备和大爆破 ,使矿内空气产生一系列尘毒 污染,如爆破和采用柴油机为动力的设备等。常见的污染物质主要有粉尘、有害有毒气体 H2S, S02, C0, N02 等和放射性气溶胶。由于生产工序的不同,产尘量与所用的机械设 备类型、生产能力、岩石性质、作业方法及自然条件等许多因素有关。露天开采强度大,机 械化程度高,受地面气象条件影
3、响,产生的气体常具突发性,如爆破,不利的气象条件及不良的 自然通风方式,甚至可使局部污染扩散全矿,使大气污染。选矿生产过程中产生的大量粉尘和 有毒物质,也是矿区大气污染的重要因素,在自然及运输车辆产生的风流作用下,会将尾矿粉 直接扬起,使大气中粉尘浓度非常高,严重地污染矿区空气。此外,矿区繁忙的交通运输产生的富含重金属物质的废气,矿区冶炼厂、烧结厂、电厂产生的浓烟以及矿区燃煤产生的有害物 质,均构成矿区大气的污染。矿山粉尘是矿井在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。矿山生产的主要环 节如采矿、掘进、运输、提升的几乎所有作业工序都不同程度地产生粉尘。采掘机械化和开 采强度、采矿方法、作业
4、地点的通风状况、地质构造及煤层赋存条件都是影响粉尘产生的因 素。(一)矿山粉尘的性质及危害1粉尘的概念(1) 全尘。全尘是指用一般敞口采样器采集到一定时间内悬浮在空气中的全部固体微粒。(2) 呼吸性粉尘。呼吸性粉尘是指能被吸入人体肺部并滞留于肺泡区的浮游粉尘。空气动 力直径小于7.07 m的极细微粉尘，是引起尘肺病的主要粉尘。(3) 浮尘和落尘，悬浮于空气的粉尘称浮尘，沉积在巷道顶、帮、底板和物体上的粉尘称 为落尘。2粉尘性质(1) 粉尘中游离二氧化硅的含量。粉尘中游离二氧化硅的含量是危害人体的决定因素，含 量越高，危害越大。游离二氧化硅是引起矽肺病的主要因素。(2) 粉尘的粒度。粉尘粒度是指
5、粉尘颗粒大小的尺度。一般来说，尘粒越小，对人的危害 越大。(3) 粉尘的分散度。粉尘的分散度是指粉尘整体组成中各种粒级的尘粒所占的百分比。粉 尘组成中，小于5m的尘粒所占的百分数越大，对人的危害越大。(4) 粉尘的浓度。粉尘的浓度是指单位体积空气中所含浮尘的数量。粉尘浓度越高，对人 体危害越大。(5) 粉尘的吸附性。粉尘的吸附能力与粉尘颗粒的表面积有密切关系，分散度越大，表面 积也越大，其吸附能力也增强。主要指标有吸湿性、吸毒性。(6) 粉尘的荷电性。粉尘粒子可以带有电荷，其来源是煤岩在粉碎中因摩擦而带电，或与 空气中的离子碰撞而带电，尘粒的电荷量取决于尘粒的大小并与温湿度有关，温度升高时荷
6、电量增多，湿度增高时荷电量降低。(7) 煤尘的燃烧和爆炸性。煤尘在空气中达到一定的浓度时，在外界明火的引燃下能发生 燃烧和爆炸。3尘的危害性矿尘的危害性主要表现在以下4 个方面：(1) 污染工作场所，危害人体健康，引起职业病；(2) 某些矿尘(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。(二)矿山粉尘防治技术矿山防尘技术包括风、水、密、净和护等5 个方面，并以风、水为主。风就是通风除尘； 水是指湿式作业；密是指密闭抽尘；净是净化风流；护是采取个体防护措施。下面分别叙述 矿山生产过程中的主要防尘技术。2.掘进工
7、作面防尘(1) 炮掘工作面防尘。风动凿岩机或电煤钻打眼是炮掘工作面持续时间长，产尘量高的工 序。一般干打眼工序的产尘量占炮掘工作面总产尘量的80%90%,湿式打眼时占40% 60。所以，打眼防尘是炮掘工作面防尘的重点。 打眼防尘。打眼防尘的主要技术有湿式凿岩、干式凿岩捕尘等。风钻湿式凿岩：这是国内外岩巷掘进行之有效的基本防尘方法。干式凿岩捕尘：在无法实施湿式作凿岩时，如岩石遇水会膨胀，岩石裂隙发育，实施湿 式作业其防尘效果差等情况下，可用于式孔口捕尘器等干式孔口除尘技术。煤电钻湿式打眼：在煤巷、半煤巷炮掘中，采用煤电钻湿式打眼能获得良好的降尘效果，降尘率可达75%90%。 放炮防尘。放炮是炮掘
8、工作面产尘最大的工序，采取的防尘措施主要有以下几种：水炮泥：这是降低放炮时产尘量最有效的措施。放炮喷雾：这是简单有效的降尘措施，在放炮时进行喷雾可以降低粉尘浓度和炮烟。(2) 机掘工作面通风除尘。掘进工作面虽然采取了相应的防尘措施，但一些细微的粉尘仍然是悬浮于空气中，尤其是掘进机械化程度的不断提高，产尘强度剧增，机掘工作面的产尘 强度就大大高于炮掘工作面，用一般的防尘措施难于控制粉尘，因此国内外研究了通风除尘 技术，以便有效控制高浓度尘源。 通风除尘系统。合理的通风除尘系统是控制工作面悬浮粉尘运动和扩散的必要条件、 主要有三种通风系统在国内外使用：长压短抽通风除尘系统、长抽通风除尘系统和长抽短
9、压 通风除尘系统。 通风除尘设备。主要设备有湿式除尘风机、湿式除尘器、袋式除尘器以及配套的抽出 式伸缩风筒、附壁风筒等。 通风工艺的要求。压、抽风筒口相互位置的关系：压抽风量的匹配；局部通风机安装 位置；抽出式局部通风机与除尘局部通风机的串联要求。(3) 锚喷支护防尘。锚喷支护技术发展很快，它也是煤矿的主要产尘源之一。锚喷支护的 粉尘主要来自打锚杆眼、混合料转运、拌料和上料、喷射混凝土以及喷射机自身等生产工序 和设备。针对这些产尘源，锚喷文护主要采取配制潮料向喷射机上料、双水环加水、加接异径葫 芦管、低压近喷、水幕净化和通风除尘等。3运输、转载防尘（1）机械控制自动喷雾降尘装置。该类装置的特点
10、是结构简单、容易制造，使用和维护方 便而且降尘效果较好。（2）电器控制自动喷雾降尘装置。该装置适用于煤矿转载运输系统中不同的尘源，它是靠 电器控制实现自动喷雾，有光控、声控、触控、磁控等多种形式。4综合防尘措施综合防尘措施包括湿式钻眼、冲刷井壁巷帮、使用水炮泥、放炮喷雾、装岩（煤）洒水和 净化风流等措施。（二）矿山防尘技术矿山防尘技术包括风、水、密、净和护等5 个方面，并以风、水为主。风就是通风 除尘；水是指湿式作业；密是指密闭抽尘；净是净化风流；护是采取个体防护措施。1防尘技术采煤工作面防尘。包括煤层注水、合理选择采煤机截割机构和喷雾降尘。掘进工作面防尘。包括掘进工作面防尘、机掘工作面通风除
11、尘和锚喷支护防尘。运输、 转载防尘。包括机械控制自动喷雾降尘装置和电器控制自动喷雾降尘装置。综合防尘措施。包括湿式钻眼、冲刷井壁巷帮、使用水炮泥、放炮喷雾、装岩（煤）洒水 和净化风流等措施。2煤尘防、隔爆措施煤尘爆炸必须在 3 个条件同时具备时才可能发生，即粉尘本身具有爆炸性；粉尘悬浮 在空气中并达到一定浓度；有足以点燃粉尘的热源。如果不让这些条件同时存在，或者破坏已经形成的这些条件，就可以防止煤尘爆炸的发 生和发展。这是制定各种防止煤尘爆炸措施的出发点和基本原则。第一，采取防尘措施。一般情况下，生产场所的浮游煤尘浓度是远低于爆炸下限浓度的。 但是，因空气震荡（放炮的冲击波）等原因使沉积煤尘重
12、新飞扬起来，这时的煤尘浓度大大超 过爆炸下限浓度。据估算4叶断面小巷道的周边上，只要沉积0 . 04mm厚的一层煤尘，当 它全部飞扬起来，就达到了爆炸下限。实际上，井下的沉积煤尘都超过了这个厚度，所以， 减少巷道内的沉积煤尘量并清除出井，是最简单有效的防爆措施。各生产环节采用有效的防尘，降尘措施，减少煤尘的产生，降低空气中的煤尘浓度，也 就降低了沉积煤尘量。因此，综合防尘措施既是减少粉尘危害工人健康的措施，也是防止煤 尘爆炸的治本措施。第二，杜绝着火源。井下能引起煤尘爆炸的着火源有电气火花、摩擦火花、摩擦热、煤 自燃而形成的高温点、爆破作业出现的爆燃以及瓦斯爆炸所产生的高温产物等。消除这类着
13、火源的主要技术措施有：保持矿用电气设备完好的防爆性能，加强管理防止出现电器设备失 爆现象；选用非着火性轻合金材料避免产生危险的摩擦火花；胶带、风筒、电缆等常用的非 金属材料必须具有阻燃，抗静电性能；采用阻化剂、凝胶或氮气防止煤柱、采空区残留煤发 生自燃，同时，加强瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的发生。由于煤矿自然条件十分复杂，发生煤尘爆炸的随机性很大，除了上述一般性的安全技术 措施外，针对煤尘爆炸的特点，各国还研究了防止煤尘爆炸的专门技术，其中使用历史最长， 应用面广、简单易行的防止煤尘爆炸技术措施是撒布岩粉法。第三，撒布岩粉法。这种方法是定期向巷道周边撒布惰性岩粉，用它覆盖沉积在巷道周 边上的沉积
14、煤尘。岩粉层在巷道风速很低时，它的粘滞性起到了阻碍沉积煤尘重新扬起的作 用。3防止煤尘爆炸传播技术防止煤尘爆炸传播技术也称为隔绝煤尘爆炸传播技术（以下简称隔爆技术），是指把已经 发生的爆炸控制在一定范围内并扑灭，防止爆炸向外传播的技术措施。该技术不仅适于对煤 尘爆炸的控制，也适用于对瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸的控制。该技术分为两大类，被动式隔 爆技术和自动式隔爆技术。被动式隔爆技术（也称隔爆措施）。发生爆炸的初期，爆炸火焰峰面是超前于爆炸压力波 向前传播，随着爆炸反应的继续和加强，压力波逐渐赶上并超前于火焰峰面传播，两者之间 有一时间差。被动式隔爆技术就是利用这一规律，利用压力波的能量使隔爆措施动
15、作，在巷 道内形成扑灭火焰的消焰抑制剂尘云，后续到达到的火焰进入抑制剂尘云时被扑灭，阻止了 爆炸继续向前传播。被动式隔爆技术主要有：岩粉棚，水槽棚和水袋棚，统称为被动式隔爆 棚。被动式隔爆棚的设置方式有 3 种形式，集中式布置，分散式布置和集中分散式混合布 置。根据隔爆棚在井巷系统中限制煤尘爆炸的作用和保护范围，可将它们分为主要隔爆棚（重 型棚）和辅助隔爆棚（轻型棚），重型棚的作用是保护全矿性的安全，设置在矿井两翼与井筒相 通的主要运输大巷和回风大巷；相邻煤层之间的运输巷和回风石门；相邻采区之间的集中运 输巷和回风巷。轻型棚的作用是保护一个采区的安全，在采煤工作面的进风、回风巷；采区 内的煤及
16、半煤岩掘进巷道；采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其他巷道内设置。自动隔爆技术。被动式隔爆技术的作用原理决定了该技术措施只能在距爆源60 200m（岩粉棚300m）范围内发挥抑制爆炸的作用。因此，在爆炸发生的初期该技术是无效的。 此外，在低矮、狭窄和拐弯多的巷道中使用也极其不利，不能发挥抑爆效果。针对这些缺点， 各国研究并使用了自动隔爆技术。传感器、控制器和喷洒装置是自动隔爆装置三大组成部分，由若干台自动隔爆装置组成 的隔爆系统即为自动式隔爆措施，采用的传感器主要有3类：接受瓦斯煤尘爆炸动力效应 的压力传感器，利用爆炸热效应的热电传感器和利用爆炸火焰发出的光效应的光电传苎器。 控制器是向喷洒抑制剂的执行机构发出动作指令的仪器；喷洒机构一般由执行机构，喷洒器 和抑制剂贮存容器组成。它的作
