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1、MYRE.煤矿矿尘防治煤矿矿尘防治 晋煤集团通风处晋煤集团通风处陈永庆陈永庆1MYRE.概述概述矿尘性质矿尘性质矿尘危害矿尘危害矿尘测定矿尘测定煤尘爆炸及其预防煤尘爆炸及其预防综合防尘技术综合防尘技术防尘新技术防尘新技术主要内容主要内容2MYRE.一、概述概述-矿尘的基本概念矿尘的基本概念从自然界的空气中，人们所吸入的不仅仅是气体，也从自然界的空气中，人们所吸入的不仅仅是气体，也含有一定量的液体和固体颗粒，通常被称为尘埃。在工业含有一定量的液体和固体颗粒，通常被称为尘埃。在工业生产中也会产生大量的微小固体颗粒，一般称之为粉尘，生产中也会产生大量的微小固体颗粒，一般称之为粉尘，绝大多数粉尘的颗粒
2、小到我们的肉眼都看不到。从生理学绝大多数粉尘的颗粒小到我们的肉眼都看不到。从生理学角度，自然界中产生的大部分尘埃，人体已能有效地进行角度，自然界中产生的大部分尘埃，人体已能有效地进行处理。然而，在一些工业工作环境中，空气中的浮尘浓度处理。然而，在一些工业工作环境中，空气中的浮尘浓度已经超过了人体呼吸系统所能处理的能力，由粉尘所引起已经超过了人体呼吸系统所能处理的能力，由粉尘所引起的呼吸问题是最早的工业职业病之一。的呼吸问题是最早的工业职业病之一。3MYRE.矿尘的分类矿尘的分类矿尘：在矿井生产过程中所产生的各种岩矿微粒统称矿尘：在矿井生产过程中所产生的各种岩矿微粒统称矿尘，也叫粉尘。矿尘，也叫
3、粉尘。按矿尘的成分划分：按矿尘的成分划分：煤尘：是从爆炸角度来定义的，它是粒径小于煤尘：是从爆炸角度来定义的，它是粒径小于1mm且以固定碳可燃物为主的煤炭颗粒。且以固定碳可燃物为主的煤炭颗粒。岩尘：是从卫生角度来定义的，它是不含或极少含有岩尘：是从卫生角度来定义的，它是不含或极少含有固定碳可燃物的岩石颗粒。固定碳可燃物的岩石颗粒。4MYRE.按矿尘的存在状态划分：按矿尘的存在状态划分：浮尘：飞扬在空气中的矿尘称为浮尘，浮尘在空气中浮尘：飞扬在空气中的矿尘称为浮尘，浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形状有关，还与空飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形状有关，还与空气的湿度、风速有密切
4、关系。对矿井安全生产与井下工作气的湿度、风速有密切关系。对矿井安全生产与井下工作人员的健康有直接影响的是浮尘，因此，浮尘是矿井防尘人员的健康有直接影响的是浮尘，因此，浮尘是矿井防尘的主要对象。的主要对象。积尘：从空气中沉降下来的矿尘称为积尘。随外界条积尘：从空气中沉降下来的矿尘称为积尘。随外界条件的改变，浮尘和积尘可以相互转化，积尘是产生矿井连件的改变，浮尘和积尘可以相互转化，积尘是产生矿井连续爆炸的最大隐患。续爆炸的最大隐患。5MYRE.按煤尘有无爆炸性划分：按煤尘有无爆炸性划分：有爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定悬浮在一有爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定悬浮在一定浓度和有引起爆炸热
5、源的条件下，本身能发生爆炸或传定浓度和有引起爆炸热源的条件下，本身能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。播爆炸的煤尘。无爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定不发生爆无爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定不发生爆炸或不传播爆炸的煤尘。炸或不传播爆炸的煤尘。按照对人体的危害程度划分：按照对人体的危害程度划分：呼吸性粉尘：呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积的，呼吸性粉尘：呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积的，粒径在粒径在5微米以下的粉尘，特别是微米以下的粉尘，特别是2微米以下的粉尘。微米以下的粉尘。非呼吸性粉尘：不能进入人体肺部的其它尘粒。非呼吸性粉尘：不能进入人体肺部的其它尘粒。全尘：呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之
6、和就是全尘。全尘：呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之和就是全尘。6MYRE.矿尘浓度：矿井空气中所含浮尘的数量叫做矿尘浓度。矿尘浓度：矿井空气中所含浮尘的数量叫做矿尘浓度。矿尘浓度的表示方法有两种：矿尘浓度的表示方法有两种：质量法，每立方米空气中所含浮尘的毫克数，质量法，每立方米空气中所含浮尘的毫克数，mgmgm m3 3； 计数法，每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，粒计数法，每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，粒cmcm3 3。矿尘浓度的大小直接影响着矿尘危害的严重程度，是矿尘浓度的大小直接影响着矿尘危害的严重程度，是衡量作业环境的劳动卫生状况和评价防尘技术效果的重要衡量作业环境的劳动卫生状况和评价防
7、尘技术效果的重要指标。指标。国内外早期都使用计数法，后因认识到计数法不能国内外早期都使用计数法，后因认识到计数法不能很好地反映矿尘的危害性，从很好地反映矿尘的危害性，从20世纪世纪50年代末起，国内年代末起，国内外广泛开始采用质量法来计量矿尘浓度。外广泛开始采用质量法来计量矿尘浓度。矿尘产生状况的指标矿尘产生状况的指标7MYRE. 产尘强度：是指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，产尘强度：是指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用的单位为常用的单位为g/t。 相对产尘强度：是指每采掘相对产尘强度：是指每采掘1t或或1m3矿岩所产生的矿尘矿岩所产生的矿尘量，常用的单位为量，常用的单位为mg/t或
8、或mg/m3。凿岩或井巷掘进工作面。凿岩或井巷掘进工作面的相对产尘强度可按每钻进的相对产尘强度可按每钻进1m钻孔或掘进钻孔或掘进1m巷道计算。巷道计算。相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较不相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较不同生产情况下的产尘量。同生产情况下的产尘量。 矿尘沉积量：是单位时间在巷道表面单位面积上所沉矿尘沉积量：是单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为积的矿尘量，单位为g/m2d。这一指标用来表示巷道中沉。这一指标用来表示巷道中沉积粉尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。积粉尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。8MYRE.矿尘的来源矿
9、尘的来源粉碎作业粉碎作业机械化采矿机械化采矿支护作业支护作业爆破作业爆破作业装载作业装载作业运输和碾压运输和碾压9MYRE.矿尘的产生矿尘的产生 在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮尘比例大致为：采掘工作面产尘量占最多，约占全部粉尘尘比例大致为：采掘工作面产尘量占最多，约占全部粉尘的的80%；锚喷作业点产尘量占；锚喷作业点产尘量占1015；运输通风巷道；运输通风巷道产尘量占产尘量占5l0；其他作业点占；其他作业点占25。各作业点随。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘
10、工作也就更加重要。作也就更加重要。10MYRE.二、二、矿尘性质矿尘性质1、矿尘的成分和游离二氧化硅的含量矿尘的成分和游离二氧化硅的含量矿岩被粉碎成矿尘后，化学成分基本上无改变。从安矿岩被粉碎成矿尘后，化学成分基本上无改变。从安全卫生角度考虑，主要了解矿尘中是否含有有毒物质、放全卫生角度考虑，主要了解矿尘中是否含有有毒物质、放射性物质、燃烧与爆炸性物质和游离二氧化硅，以便采取射性物质、燃烧与爆炸性物质和游离二氧化硅，以便采取相应的预防措施。游离状态的二氧化硅（主要是石英）是相应的预防措施。游离状态的二氧化硅（主要是石英）是许多矿岩的组成成分，如煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩许多矿岩的组成成分，如
11、煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在的含量通常多在2050，煤，煤尘中的含量一般不超过尘中的含量一般不超过5，半煤岩中的含量在，半煤岩中的含量在20%左左右。矿尘中游离右。矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素，其的含量是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。含量越高，危害越大。11MYRE.从工业卫生角度来说，各种粉尘对人体都是有害的，从工业卫生角度来说，各种粉尘对人体都是有害的，粉尘的化学组成及其在空气中的浓度，直接决定对人体的粉尘的化学组成及其在空气中的浓度，直接决定对人体的危害程度，粉尘中含游离二氧化硅的量越高，危害越严重。危害程
12、度，粉尘中含游离二氧化硅的量越高，危害越严重。二氧化硅是地壳上最常见的氧化物，是许多种岩石和二氧化硅是地壳上最常见的氧化物，是许多种岩石和矿物的重要组成部分，它有两种存在状态，一种是结合状矿物的重要组成部分，它有两种存在状态，一种是结合状态的二氧化硅，即硅酸盐矿物，如长石态的二氧化硅，即硅酸盐矿物，如长石(K2OAl2036Si02)；石棉；石棉(CaO3MgO4SiO2)；高高岭土岭土(Al2032SiO22H2O)，滑石，滑石(3Mg04SiO2H20)等等。等等。12MYRE.另一种是游离状态的二氧化硅，主要是石英，在自然另一种是游离状态的二氧化硅，主要是石英，在自然界中分布很广。粉尘中
13、的游离二氧化硅的含量是引起并促界中分布很广。粉尘中的游离二氧化硅的含量是引起并促进尘肺病及病程发展的主要因素，含量越高，其危害越大。进尘肺病及病程发展的主要因素，含量越高，其危害越大。许多矿岩都含有游离二氧化硅，煤系地层由于沉积环许多矿岩都含有游离二氧化硅，煤系地层由于沉积环境不同、岩性不同，其游离二氧化硅含量变化较大，煤层境不同、岩性不同，其游离二氧化硅含量变化较大，煤层中以煤为主，或者时也伴有夹石等，从煤种来看，无烟煤中以煤为主，或者时也伴有夹石等，从煤种来看，无烟煤的二氧化硅的含量高于烟煤。的二氧化硅的含量高于烟煤。13MYRE.2、矿尘的粒径、矿尘的粒径矿尘颗粒大小的尺度称为粒径，其单
14、位用微米表示。矿矿尘颗粒大小的尺度称为粒径，其单位用微米表示。矿尘的形状很不规则，不能直接用直径表示；一般采用有尘的形状很不规则，不能直接用直径表示；一般采用有不同定义的不同定义的“当量粒径当量粒径”，根据测定方法与目的确定。，根据测定方法与目的确定。矿山一般用显微镜测定的尘粒投影定向径表示，（见表矿山一般用显微镜测定的尘粒投影定向径表示，（见表21）。按粒径大小，矿尘可分为：）。按粒径大小，矿尘可分为：（1）粗尘，粒径大于）粗尘，粒径大于40m，相当于一般筛分的最小，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降；颗粒，在空气中极易沉降；14MYRE.表表21常规浮尘的粒度范围常规浮尘的粒度范围
15、悬浮浮颗粒粒类型型大小范大小范围(10-6m)下限下限上限上限呼吸性粉尘呼吸性粉尘煤尘及其他岩尘煤尘及其他岩尘正常空气灰尘正常空气灰尘柴油烟气柴油烟气病毒病毒细菌细菌烟草烟气烟草烟气引起过敏的花粉引起过敏的花粉尘雾尘雾薄雾薄雾细雨细雨-0.10.0010.050.0030.150.011855010051002010.05301605010040015MYRE.（2）细尘，粒径为）细尘，粒径为1040m，肉眼可见，在静，肉眼可见，在静止空气中做加速沉降；止空气中做加速沉降；（3）微尘，粒径为）微尘，粒径为0.2510m，用光学显微镜，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中做等速沉降；可以观察到，
16、在静止空气中做等速沉降；（4）超微尘，粒径小于）超微尘，粒径小于0.25m，要用电子显微，要用电子显微镜才能观察到，在空气中做扩散运动。镜才能观察到，在空气中做扩散运动。16MYRE.3、矿尘的分散度、矿尘的分散度在全部矿尘中各种粒径的尘粒所占的百分比叫做矿尘在全部矿尘中各种粒径的尘粒所占的百分比叫做矿尘的分散度。矿尘分散度有两种表示方法：的分散度。矿尘分散度有两种表示方法：数量分散度，指各粒径区间尘粒的颗粒数占总额粒数数量分散度，指各粒径区间尘粒的颗粒数占总额粒数的百分比；的百分比；质量分散度，指各粒径区间尘粒的质量占总质量的百质量分散度，指各粒径区间尘粒的质量占总质量的百分比。分比。粒级的
17、划分是根据粒度大小和测试目的确定的，我国粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的，我国工矿企业将矿尘粒级划分为工矿企业将矿尘粒级划分为4级，小于级，小于2m、25m、510m和大于和大于10m。17MYRE.矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指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。矿尘总量标，是研究矿尘性质与危害的一个重要参数。矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘；反中微细颗粒多，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
18、分散度越高，危害性越大。散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大。18MYRE.4、矿尘的湿润性、矿尘的湿润性粉尘粒子能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉粉尘粒子能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性或吸湿性、浸润性等。粉尘粒子与液体接触尘的润湿性或吸湿性、浸润性等。粉尘粒子与液体接触时，如果接触面能扩大而相互附着，就是能被润湿；如时，如果接触面能扩大而相互附着，就是能被润湿；如果接触面趋于缩小而不能相互附着，则为不能被润湿。果接触面趋于缩小而不能相互附着，则为不能被润湿。粉尘的粒径、形状、含水率、表面粗糙度及荷电性等对粉尘的粒径、形状、含水率、表面粗糙度及荷电性等对润湿性有影响
19、。同类粉尘，球形尘粒比不规则尘粒润湿润湿性有影响。同类粉尘，球形尘粒比不规则尘粒润湿性岛尘粒越细润湿能力越差。性岛尘粒越细润湿能力越差。液体的表面张力越小，越易被粉尘吸湿，如酒精、煤油液体的表面张力越小，越易被粉尘吸湿，如酒精、煤油等的表面张力小，对粉尘的润湿比水好。等的表面张力小，对粉尘的润湿比水好。尘粒与水雾粒的相对运动速度较高时易被吸湿。粉尘的尘粒与水雾粒的相对运动速度较高时易被吸湿。粉尘的吸湿能力还随着环境温度上升而下降。吸湿能力还随着环境温度上升而下降。19MYRE.矿矿尘尘的的湿湿润润性性是是指指矿矿尘尘与与液液体体亲亲和和的的能能力力。湿湿润润性性决决定定采采用用液液体体除除尘尘
20、的的效效果果，容容易易被被水水湿湿润润的的矿矿尘尘称称为为亲亲水水性性矿矿尘尘，不不容容易易被被水水湿湿润润的的矿矿尘尘称称为为疏疏水水性性矿矿尘尘。对对于于亲亲水水性性矿矿尘尘，当当尘尘粒粒被被湿湿润润后后，尘尘粒粒间间相相互互凝凝聚聚，尘尘粒粒逐逐渐渐增增大大、增增重重，其其沉沉降降速速度度加加速速，矿矿尘尘能能从从气气流流中中分分离离出出来来，可可达达到到除除尘尘目目的的。矿矿井井常常用用的的喷喷雾雾洒洒水水和和湿湿式式除除尘尘器器就就是是利利用用矿矿尘尘的的湿湿润润性性使使其其沉沉降降的的。对对于于疏疏水水性性矿矿尘尘，一一般般不不宜宜采采用用湿湿式式除除尘尘器器，而而多多采采用用水水
21、中中添添加加湿湿润润剂剂，增增加加水水滴滴的动能等方法进行湿式除尘。的动能等方法进行湿式除尘。20MYRE.粉尘的吸湿能力粉尘的吸湿能力由于不同粉尘对同一液体的亲、憎程度是不同的，由于不同粉尘对同一液体的亲、憎程度是不同的，可用湿润角和吸湿速度表示其吸湿能力：可用湿润角和吸湿速度表示其吸湿能力：（1）湿润角）湿润角2-2湿润角越大，湿润角越大，粉尘的吸湿能粉尘的吸湿能力越强力越强21MYRE.粉尘的吸湿能力粉尘的吸湿能力（2）吸湿速度：通常取粉尘的吸湿时间为）吸湿速度：通常取粉尘的吸湿时间为20min，测出此时的，测出此时的吸湿高度吸湿高度L20(mm)，则吸湿速度为：，则吸湿速度为：22MY
22、RE.5、矿尘的比表面积、矿尘的比表面积矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大，因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。大，因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。煤岩破碎成微细的尘粒后，首先其比表面积增加，因而煤岩破碎成微细的尘粒后，首先其比表面积增加，因而化学活性、溶解性和吸附能力明显增加；其次更容易悬化学活性、溶解性和吸附能力明显增加；其次更容易悬浮于空气中，表浮于空气中，表2-3所示为在静止空气中不同粒度的尘所示为在静止空气中不同粒度的尘粒从粒从1m高处降落到底板所需的时间；另外，粒度减小高处降落到底板所需的时间；另外
23、，粒度减小容易使其进人人体呼吸系统，据研究，只有容易使其进人人体呼吸系统，据研究，只有5m以下以下粒径的矿尘才能进入人的肺内，是矿井防尘的重点对象。粒径的矿尘才能进入人的肺内，是矿井防尘的重点对象。表表2-3尘粒沉降粒沉降时间粒度粒度(m)1001010.50.2沉降沉降时间 (min)0.0434.04201320552023MYRE.6、矿尘的电性质、矿尘的电性质矿尘是一种微小粒子，因空气的电离以及尘粒之间的碰矿尘是一种微小粒子，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，也撞、摩擦等作用，使尘粒带有电荷，可能是正电荷，也可能是负电荷，带有相同电荷的尘粒，互相
24、排斥，不易可能是负电荷，带有相同电荷的尘粒，互相排斥，不易凝聚沉降；带有相异电荷时，则相互吸引，加速沉降，凝聚沉降；带有相异电荷时，则相互吸引，加速沉降，因此有效利用矿尘的这种荷电性，也是降低矿尘浓度，因此有效利用矿尘的这种荷电性，也是降低矿尘浓度，减少矿尘危害的方法之一。减少矿尘危害的方法之一。24MYRE.7、矿尘的爆炸性矿尘的爆炸性煤尘和有些矿尘（如硫化矿尘）在空气中达到一定浓度煤尘和有些矿尘（如硫化矿尘）在空气中达到一定浓度并在外界高温热源作用下，能发生爆炸，称为爆炸性矿并在外界高温热源作用下，能发生爆炸，称为爆炸性矿尘。矿尘爆炸时产生高温、高压，同时产生大量有毒有尘。矿尘爆炸时产生高
25、温、高压，同时产生大量有毒有害气体，对安全生产有极大的危害，防止煤尘的爆炸是害气体，对安全生产有极大的危害，防止煤尘的爆炸是具有煤尘爆炸危险性矿井的主要安全工作之一。具有煤尘爆炸危险性矿井的主要安全工作之一。25MYRE.三、三、矿尘的危害矿尘的危害矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：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，危害人体健康，引起职业病。污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。（1 1）有毒矿尘）有毒矿尘 这这些些矿矿尘尘能能够够在在呼呼吸吸系系统统内内引引发发化化学学反反应应或或者者使使有有毒毒混混合合物物通通过过肺肺泡泡壁壁被被吸吸收收进进血血流流中中
26、，它它们们对对机机体体组组织织或或某某些些特特定定器器官官是是有有毒毒的的。某某些些金金属属矿矿尘尘属属于于这这一一类类。最最有有害害的的矿矿尘尘包包括括砷砷、铅铅、铀铀及及其其他他放放射射性性矿矿物物、水水银银、镉镉、硒硒、锰、钨、银和镍的混合物锰、钨、银和镍的混合物26MYRE.（2）致癌矿尘：致癌矿尘： 铀系的衰变所释放的铀系的衰变所释放的、射线和生成的氡子体成射线和生成的氡子体成为最危险的致癌微粒。石棉纤维和新生的石英粒子（在次要为最危险的致癌微粒。石棉纤维和新生的石英粒子（在次要程度上）引起的肺部组织的磨损和表面化学反应的共同作用程度上）引起的肺部组织的磨损和表面化学反应的共同作用会
27、导致肿瘤的形成。暴露在砷尘下也会引起癌症。对柴油机会导致肿瘤的形成。暴露在砷尘下也会引起癌症。对柴油机废气粒子的潜在致癌特性的研究也在进行中。废气粒子的潜在致癌特性的研究也在进行中。（3）纤维变性矿尘：纤维变性矿尘： 很多矿尘的侵蚀作用会导致肺部组织的微小疤痕。长时很多矿尘的侵蚀作用会导致肺部组织的微小疤痕。长时间的侵蚀会产生纤维组织增生并导致肺部失去弹性和换气面间的侵蚀会产生纤维组织增生并导致肺部失去弹性和换气面积的大量减少。硅石（石英，燧石）和一些硅酸盐（石棉、积的大量减少。硅石（石英，燧石）和一些硅酸盐（石棉、云母、滑石）是危害最大的纤维变性矿尘，可能也会引起中云母、滑石）是危害最大的纤
28、维变性矿尘，可能也会引起中毒或者致癌反应。焊接烟气和一些金属矿石也产生纤维变性毒或者致癌反应。焊接烟气和一些金属矿石也产生纤维变性矿尘，长时间或者过多的暴露在煤尘中也会引起纤维变性反矿尘，长时间或者过多的暴露在煤尘中也会引起纤维变性反应。应。27MYRE.由于上述几种原因，工人长期吸人矿尘后，轻者会患由于上述几种原因，工人长期吸人矿尘后，轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病，而尘肺病引发的矿呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病，而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。据国内某矿务局统工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。据国内某矿务局统计，尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的计，
29、尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的6倍；德国煤倍；德国煤矿死于尘肺病的人数曾比工伤事故死亡人数高矿死于尘肺病的人数曾比工伤事故死亡人数高10倍。因此，倍。因此，世界各国都在积极开展预防和治疗尘肺病的工作。世界各国都在积极开展预防和治疗尘肺病的工作。2、某些矿尘、某些矿尘(如煤尘、硫化尘如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。在一定条件下可以爆炸。煤煤尘尘能能够够在在完完全全没没有有瓦瓦斯斯存存在在的的情情况况下下爆爆炸炸，对对于于瓦瓦斯斯矿矿井井，煤煤尘尘则则有有可可能能参参与与瓦瓦斯斯同同时时爆爆炸炸。煤煤尘尘或或瓦瓦斯斯煤煤尘尘爆爆炸炸，都都将将给给矿矿山山以以突突然然性性的的袭袭击击，酿
30、酿成成严严重重灾灾害害。例例如如，1906年年3月月10日日法法国国柯柯利利尔尔煤煤矿矿发发生生的的煤煤尘尘爆爆炸炸事事故故，死死亡亡1099人，造成了重大的灾难。人，造成了重大的灾难。28MYRE.3、加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。、加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。随随着着矿矿山山机机械械化化、电电气气化化、自自动动化化程程度度的的提提高高，矿矿尘尘对对设设备备性性能能及及其其使使用用寿寿命命的的影影响响将将会会越越来来越越突突出出，应应引引起起高度的重视。高度的重视。4、降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。在某些综采工作面割煤时，工作面
31、煤尘浓度高达在某些综采工作面割煤时，工作面煤尘浓度高达40008000mgm3，有的甚至更高，这种情况下，工作面有的甚至更高，这种情况下，工作面能见度极低，往往会导致误操作，造成人员的意外伤亡。能见度极低，往往会导致误操作，造成人员的意外伤亡。29MYRE.矿山尘肺病矿山尘肺病矿山尘肺病简介矿山尘肺病简介尘肺病是工人在生产中长期吸人大量微细粉尘而引起尘肺病是工人在生产中长期吸人大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。它是一种严重的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈。因其发病缓的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈。因其发病缓慢
32、，病程较长，且有一定的潜伏期，不同于瓦斯、煤尘爆慢，病程较长，且有一定的潜伏期，不同于瓦斯、煤尘爆炸和冒顶等工伤事故那么触目惊心，因此往往不被人们所炸和冒顶等工伤事故那么触目惊心，因此往往不被人们所重视。而实际上由尘肺病引发的矿工致残和死亡人数，在重视。而实际上由尘肺病引发的矿工致残和死亡人数，在国内外都远远高于各类工伤事故的总和。国内外都远远高于各类工伤事故的总和。30MYRE.1、尘肺病的发病机理、尘肺病的发病机理 尘肺病的形成的论点和学说有多种。进人人体呼吸系尘肺病的形成的论点和学说有多种。进人人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程统的粉尘大体上经历以下四个过程( (如图如图3-13-
33、1）：）： (1) (1) 在在上上呼呼吸吸道道的的咽咽喉喉、气气管管内内，含含尘尘气气流流由由于于沿沿程程的的惯惯性性碰碰撞撞作作用用使使大大于于1010umum的的尘尘粒粒首首先先沉沉降降在在其其内内。经经过过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外。鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外。31MYRE.图图31人体呼吸系统人体呼吸系统32MYRE.(2)(2)在在上上呼呼吸吸道道的的较较大大支支气气管管内内，通通过过惯惯性性碰碰撞撞及及少少量量的的重重力力沉沉降降作作用用，使使510 m的的尘尘粒粒沉沉积积下下来来，经经气气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外。管、支气管上皮的纤
34、毛运动，咳嗽随痰排出体外。因因此此，真真正正进进入入下下呼呼吸吸道道的的粉粉尘尘，其其粒粒度度均均小小于于5 m，目目前前比比较较一一致致的的看看法法是是：空空气气中中5 m以以下下的的矿矿尘尘是引起尘肺病的有害部分。是引起尘肺病的有害部分。 (3)(3)在在下下呼呼吸吸道道的的细细小小支支气气管管内内，由由于于支支气气管管分分支支增增多多，气气流流速速度度减减慢慢，使使部部分分25 m的的尘尘粒粒依依靠靠重重力力沉沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外。降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外。33MYRE.(4)(4)粒粒度度为为2 m左左右右的的粉粉尘尘进进入入呼呼吸吸性性支支气气管
35、管和和肺肺内内后后，一一部部分分可可随随呼呼气气排排出出体体外外；另另一一部部分分沉沉积积在在肺肺泡泡壁壁上上或或进进入入肺肺内内，残残留留在在肺肺内内的的粉粉尘尘仅仅占占总总吸吸入入量量的的12以以下下。残残留留在在肺肺内内的的尘尘粒粒可可杀杀死死肺肺泡泡，使使肺肺泡泡组组织织形形成成纤纤维维病病变变出出现现网网眼眼，逐逐步步失失去去弹弹性性而而硬硬化化，无无法法担担负负呼呼吸吸作作用用，使使肺肺功功能能受受到到损损害害，降降低低了了人人体体抵抵抗抗能能力力，并并容容易易诱诱发发其其他他疾疾病病，如如肺肺结结核核、肺肺心心病病等等。在在发发病病过过程程中中，由由于于游游离离的的SiO2表表面
36、面活活性性很很强强，加加速速了了肺肺泡泡组组织织的的死死亡亡。因因此此硅硅肺肺病病是是各各种种尘尘肺肺病病中中发发病病期期最最短短、病病情情发发展展最最快快也也最最为为严重的一种。严重的一种。34MYRE.2 2、呼吸系统内粉尘沉积的机理呼吸系统内粉尘沉积的机理 呼呼吸吸系系统统某某些些区区域域内内粉粉尘尘粒粒子子的的沉沉积积会会根根据据粒粒子子大大小小和和其其空空气气动动力力学学特特性性、空空气气通通路路的的几几何何形形状状以以及及气气流流形形式式而而发发生生变变化化。沉沉积积最最主主要要的的三三种种机机理理为为惯惯性性碰碰撞撞、重重力力沉沉降降和和扩扩散散作作用用。而而对对于于某某些些特特
37、殊殊类类型型的的粒粒子子，拦拦截截作作用用和和静电沉淀作用会有比较显著的意义。静电沉淀作用会有比较显著的意义。3 3、粉尘疾病的分类、粉尘疾病的分类 尘尘肺肺病病是是对对由由于于吸吸入入粉粉尘尘引引起起的的心心脏脏呼呼吸吸器器官官损损害害症症状状的的通通称称。煤煤矿矿尘尘肺肺病病按按吸吸入入矿矿尘尘的的成成分分不不同同，可可分分为为三三类：类： 35MYRE. 硅肺病硅肺病( (矽肺病矽肺病) ) 由由于于吸吸人人含含游游离离SiOSiO2 2含含量量较较高高的的岩岩尘尘而而引引起起的的尘尘肺肺病病称称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。 煤硅肺
38、病煤硅肺病( (煤矽肺煤矽肺) ) 由由于于同同时时吸吸人人煤煤尘尘和和含含游游离离SiOSiO2 2的的岩岩尘尘所所引引起起的的尘尘肺肺病病称为煤硅肺病。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。称为煤硅肺病。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。 煤肺病煤肺病 由由于于大大量量吸吸入入煤煤尘尘而而引引起起的的尘尘肺肺病病多多属属煤煤肺肺病病。患患者者多多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。 我我国国煤煤矿矿工工人人工工种种变变动动较较大大，长长期期固固定定从从事事单单一一工工种种的的很很少少，因因此此煤煤矿矿尘尘肺肺病病中中以以煤煤硅硅肺肺病病比比重
39、重最最大大，约约占占8080左左右，单纯的硅肺、煤肺病较少。右，单纯的硅肺、煤肺病较少。 36MYRE.作作业业人人员员从从接接触触矿矿尘尘开开始始到到肺肺部部出出现现纤纤维维化化病病变变所所经经历历的的时时间间称称为为发发病病工工龄龄。上上述述三三种种尘尘肺肺病病中中最最危危险险的的是是硅硅肺肺病病。其其发发病病工工龄龄最最短短(一一般般在在10年年左左右右)，病病情情发发展展快快，危危害害严严重重。煤煤肺肺病病的的发发病病工工龄龄一一般般为为2030年年，煤煤硅肺病介于两者之间但接近后者。硅肺病介于两者之间但接近后者。37MYRE.1、尘肺病的发病症状、尘肺病的发病症状尘尘肺肺病病的的发发
40、展展有有一一定定的的过过程程，轻轻者者影影响响劳劳动动生生产产力力，严严重重时时丧丧失失劳劳动动能能力力，甚甚至至死死亡亡。这这一一发发展展过过程程是是不不可可逆逆转转的的，因因此此要要及及早早发发现现，及及时时治治疗疗，以以防防病病情情加加重重，从从自自觉觉症症状上，尘肺病分为三期：状上，尘肺病分为三期：第一期，重体力劳动时，呼吸困难、胸痛、轻度干咳。第一期，重体力劳动时，呼吸困难、胸痛、轻度干咳。第第二二期期，中中等等体体力力劳劳动动或或正正常常工工作作时时，感感觉觉呼呼吸吸困困难难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。胸痛、干咳或带痰咳嗽。第第三三期期，做做一一般般工工作作甚甚至至休休息息时时，也也感
41、感到到呼呼吸吸困困难难、胸胸痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。尘肺病的发病症状及影响因素尘肺病的发病症状及影响因素38MYRE.(1) (1) 矿尘的成分矿尘的成分 能能够够引引起起肺肺部部纤纤维维病病变变的的矿矿尘尘，多多半半含含有有游游离离SiOSiO2 2，其其含含量量越越高高，发发病病工工龄龄越越短短，病病变变的的发发展展程程度度越越快快。对对于于煤煤尘尘，引引起起煤煤肺肺病病的的主主要要是是它它的的有有机机质质( (即即挥挥发发分分) )含含量量。据据试试验验，煤煤化化作作用用程程度度越越低低，危危害害越越大大，因因为为煤煤尘尘的的危危害害和
42、肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。和肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。 (2) (2) 矿尘粒度及分散度矿尘粒度及分散度 尘尘肺肺病病变变主主要要是是发发生生在在肺肺脏脏的的最最基基本本单单元元即即肺肺泡泡内内。矿矿尘尘粒粒度度不不同同，对对人人体体的的危危害害性性也也不不同同。5 5 m m以以上上的的矿矿尘尘对对尘尘肺肺病病的的发发生生影影响响不不大大；5 5 m m以以下下的的矿矿尘尘可可以以进进入入下下呼呼吸吸道道并并沉沉积积在在肺肺泡泡中中，最最危危险险的的粒粒度度是是2 2 m m左左右右的的矿矿尘尘。由由此此可可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。见，矿尘的粒度越
43、小，分散度越高，对人体的危害就越大。 2、影响尘肺病的发病因素、影响尘肺病的发病因素 39MYRE.(3)矿尘浓度矿尘浓度尘尘肺肺病病的的发发生生和和进进入入肺肺部部的的矿矿尘尘量量有有直直接接的的关关系系，也也就就是是说说，尘尘肺肺的的发发病病工工龄龄和和作作业业场场所所的的矿矿尘尘浓浓度度成成正正比比。国国外外的的统统计计资资料料表表明明，在在高高矿矿尘尘浓浓度度的的场场所所工工作作时时，平平均均510年年就就有有可可能能导导致致硅硅肺肺病病，如如果果矿矿尘尘中中的的游游离离SiO2含含量量达达8090，甚甚至至152年年即即可可发发病病。空空气气中中的的矿矿尘尘浓浓度度降降低低到到规规程
44、程规规定定的的标标准准以以下下，工工作几十年，肺部吸入的矿尘总量仍不足达到致病的程度。作几十年，肺部吸入的矿尘总量仍不足达到致病的程度。(4)个体方面的因素个体方面的因素矿矿尘尘引引起起尘尘肺肺病病是是通通过过人人体体而而进进行行的的，所所以以人人的的机机体体条条件件，如如年年龄龄、营营养养、健健康康状状况况、生生活活习习性性、卫卫生生条条件等，对尘肺的发生、发展有一定的影响。件等，对尘肺的发生、发展有一定的影响。40MYRE. 在在世世界界范范围围内内，粉粉尘尘疾疾病病问问题题在在整整个个20世世纪纪所所吸吸引引的的研研究究基基金金比比任任何何其其他他井井下下采采矿矿环环境境危危害害都都要要
45、多多。尘尘肺肺病病在在目目前前的的技技术术水水平平下下很很难难完完全全治治愈愈，不不过过它它是是可可以以预预防防的的。当前主要的研究集中在三个方面：当前主要的研究集中在三个方面：发展、治疗和诊断粉尘疾病的医学研究；发展、治疗和诊断粉尘疾病的医学研究；粉尘采样技术和呼吸性粉尘的测量手段；粉尘采样技术和呼吸性粉尘的测量手段；矿井粉尘的抑制与控制。矿井粉尘的抑制与控制。只要国家重视，增加资金投入，积极开展尘肺病预防只要国家重视，增加资金投入，积极开展尘肺病预防及治疗方面的研究，完善生产技术措施，推广综合防尘技及治疗方面的研究，完善生产技术措施，推广综合防尘技术，就可以达到降低尘肺病的发病率及死亡率的
46、目的。术，就可以达到降低尘肺病的发病率及死亡率的目的。41MYRE.四、四、矿尘测定矿尘测定为了实现对矿尘的研究与控制以及国家立法的需要，为了实现对矿尘的研究与控制以及国家立法的需要，必须对矿尘进行测定，矿尘测定包括矿尘浓度、粒径分布必须对矿尘进行测定，矿尘测定包括矿尘浓度、粒径分布和矿尘成分等几个方面，这是由各个因素与尘肺病的密切和矿尘成分等几个方面，这是由各个因素与尘肺病的密切关系所决定的。关系所决定的。基本的矿尘测定方法包括计数法、计重法和光散射法。基本的矿尘测定方法包括计数法、计重法和光散射法。42MYRE.计数法在早期使用了很多年，但是现在基本上已经被淘计数法在早期使用了很多年，但是
47、现在基本上已经被淘汰。这里作为一种历史回顾加以简要介绍，计数器按照工汰。这里作为一种历史回顾加以简要介绍，计数器按照工作原理可以分为两种作原理可以分为两种: 1、依据惯性撞击原理、依据惯性撞击原理一一股股高高速速脉脉冲冲空空气气被被吸吸入入，通通过过喷喷射射器器撞撞击击在在经经过过处处理理的的玻玻璃璃、胶胶片片或或透透明明体体上上。这这种种类类型型最最常常见见的的仪仪器器是是计计尘尘器。器。 2 2、热沉淀器、热沉淀器 加热后的金属丝发出的分子撞击移动取样空气流中的尘加热后的金属丝发出的分子撞击移动取样空气流中的尘粒，使其转向碰到到临近的承物玻璃片上。粉尘计数仪器粒，使其转向碰到到临近的承物玻
48、璃片上。粉尘计数仪器使用的玻璃片、胶片或透明物经过显微镜分析以查清在各使用的玻璃片、胶片或透明物经过显微镜分析以查清在各个粒度范围内的粒子数。个粒度范围内的粒子数。计数法计数法43MYRE.图图4-1描绘了早期运用十分成功的一种重力分析采描绘了早期运用十分成功的一种重力分析采样器的工作流程样器的工作流程。空气在振动泵的作用下以。空气在振动泵的作用下以2.5L/min的的速度通过仪器，空气流速在经过淘析器平行金属板间时速度通过仪器，空气流速在经过淘析器平行金属板间时减弱，大于减弱，大于7微米的粉尘便沉降下来；通过淘析器的细微米的粉尘便沉降下来；通过淘析器的细微粉尘被微粉尘被5微米的滤膜捕集。滤膜
49、在采样过程的前后都微米的滤膜捕集。滤膜在采样过程的前后都会被称重，采样过程一般要持续会被称重，采样过程一般要持续8小时。小时。计重法计重法44MYRE.图图4-1 重力分析采样器重力分析采样器 45MYRE. 个人采样器是一种轻型的重力分析装置，它可以系缚个人采样器是一种轻型的重力分析装置，它可以系缚在单个工人的身上，与帽灯共用一组电池供电。通用的个在单个工人的身上，与帽灯共用一组电池供电。通用的个人采样器使用旋风式采样头和过滤装置。抽吸泵在工人进人采样器使用旋风式采样头和过滤装置。抽吸泵在工人进入矿井之前开启，一直运行到当班工人下班后帽灯被放回入矿井之前开启，一直运行到当班工人下班后帽灯被放
50、回在灯架上为止，过滤器也在此时更换。个人采样器的广泛在灯架上为止，过滤器也在此时更换。个人采样器的广泛使用不仅可以提供单个工人暴露在呼吸性粉尘中的时间，使用不仅可以提供单个工人暴露在呼吸性粉尘中的时间，结合不同工种工人的使用，可以得出全矿井关于粉尘条件结合不同工种工人的使用，可以得出全矿井关于粉尘条件改进状况的宝贵数据。改进状况的宝贵数据。 一般将个人采样器的过滤器和抽吸泵结合为单独装置，一般将个人采样器的过滤器和抽吸泵结合为单独装置，安装在皮带或帽灯电池上，这样可以去除附加管材，并能安装在皮带或帽灯电池上，这样可以去除附加管材，并能够减少对工人的干扰。够减少对工人的干扰。个人采样器个人采样器
51、46MYRE.矿尘很少由单一物质组成，并且矿尘中一般都含有石矿尘很少由单一物质组成，并且矿尘中一般都含有石英粉尘，而它是对井下工作人员危害最大的因素，所以在英粉尘，而它是对井下工作人员危害最大的因素，所以在粉尘样品中对石英含量的计量非常重要，这不仅适用于硬粉尘样品中对石英含量的计量非常重要，这不仅适用于硬岩矿井，而且随着煤矿机械化开采和锚杆支护的发展，对岩矿井，而且随着煤矿机械化开采和锚杆支护的发展，对煤矿也变得日益重要。煤矿也变得日益重要。使用使用X光线衍射法可以在输出光谱上得到石英含量的光线衍射法可以在输出光谱上得到石英含量的数值。这种方法作为矿尘中的矿物分析手段已经有很长的数值。这种方法
52、作为矿尘中的矿物分析手段已经有很长的历史了。进一步的发展方向是将此原理应用到粉尘监控设历史了。进一步的发展方向是将此原理应用到粉尘监控设备中去，以同时显示呼吸性粉尘浓度和石英含量。备中去，以同时显示呼吸性粉尘浓度和石英含量。SiO2粉尘的鉴别粉尘的鉴别47MYRE.现现代代粉粉尘尘测测量量仪仪器器都都集集中中在在呼呼吸吸性性粉粉尘尘的的质质量量浓浓度度的的测测量量上上（5微微米米）。大大多多数数仪仪器器都都是是使使连连续续的的空空气气取取样样中中的的粉粉尘尘通通过过淘淘析析器器（沉沉淀淀室室）、旋旋风风采采样样头头、或或计计尘尘器器和和滤滤膜膜等等设设备备。此此外外，为为了了适适应应长长时时间
53、间读读数数的的需需要要，大大多多数数重重量量分分析析仪仪器器都都设设计计为为可可连连续续操操作作数数小小时时。这这些些数数据据从从健健康康保保护护的的观观点点来来看看是是必必要要的的，但但减减弱弱了了快快速速读读数数和和连连续续监监控控的的功功能能。当当今今的的粉粉尘尘测测量量方方法法结结合合了了电电子子计计算算机机，允允许许短短期期与与长长期期数数据据采采集集同同时时进进行行。其其中中最最流流行行的的方方法法利利用用粉粉尘粒子的光散射定律（丁达尔效应）。尘粒子的光散射定律（丁达尔效应）。48MYRE. 早期的丁达尔悬浮体浓度计可将白色光源发出的光束分早期的丁达尔悬浮体浓度计可将白色光源发出的
54、光束分离。一半通过偏振滤波器到达接目镜，另一半被转向通过采离。一半通过偏振滤波器到达接目镜，另一半被转向通过采样室，在那儿光被捕集的粉尘粒子反射，并定向射到接目镜样室，在那儿光被捕集的粉尘粒子反射，并定向射到接目镜上。滤波器被不断的旋转，直到接目镜上同时可见的两半光上。滤波器被不断的旋转，直到接目镜上同时可见的两半光束显现出相同的亮度为止。以所用滤波器的旋转角度来表示束显现出相同的亮度为止。以所用滤波器的旋转角度来表示粉尘浓度。现代的丁达尔悬浮体浓度计使用光传感器来探测粉尘浓度。现代的丁达尔悬浮体浓度计使用光传感器来探测偏离光线，并为视觉上的显示、记录和传播产生一个电子输偏离光线，并为视觉上的
55、显示、记录和传播产生一个电子输出。出。光散射法光散射法49MYRE.在光散射法的测量设备中，可以在光散射法的测量设备中，可以使用两种粒度识别技使用两种粒度识别技术术： 1 1、采样空气通过一个由淘析器和旋风采样头组成的预采样空气通过一个由淘析器和旋风采样头组成的预处理器来排除非呼吸性粉尘粒子。数个旋风采样头串联可处理器来排除非呼吸性粉尘粒子。数个旋风采样头串联可以得出一系列粒度范围。以得出一系列粒度范围。 2 2、使用激光或单色光源。这种方法可以人为控制光源、使用激光或单色光源。这种方法可以人为控制光源的波长，为测定所研究粒径范围内的矿尘浓度提供了有利的波长，为测定所研究粒径范围内的矿尘浓度提
56、供了有利的识别手段。的识别手段。50MYRE.五、五、煤尘爆炸及其预防煤尘爆炸及其预防煤煤尘尘爆爆炸炸同同瓦瓦斯斯爆爆炸炸一一样样都都属属于于矿矿井井中中的的重重大大灾灾害害事事故故。我我国国历历史史上上最最严严重重的的一一次次煤煤尘尘爆爆炸炸发发生生在在1942年年日日本本侵侵略略者者统统治治下下的的本本溪溪煤煤矿矿，死死亡亡1549人人，残残246人人，死死亡亡的的人人员员中中大大多多为为CO中中毒毒，事事故故发发生生前前，巷巷道道内内沉沉积积了了大大量量煤煤尘尘，是是由由于于电电火火花花点点燃燃局局部部聚聚积积的的瓦瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事故。斯而引起的重大煤尘爆炸事故。51MYRE.
57、煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气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。一般认为其爆炸机理及过程如下：式反应。一般认为其爆炸机理及过程如下：(1)煤煤本本身身是是可可燃燃物物质质，当当它它以以粉粉末末状状态态存存在在时时，总总表表面面积积显显著著增增加加，吸吸氧氧和和被被氧氧化化的的能能力力大大大大增增强强，一一旦旦遇遇见见火火源，氧化过程迅速展开；源，氧化过程迅速展开；(2)当当温温度度达达到到300400时时，煤煤的的干干馏馏现现象象急急剧剧增增强强，放放出出大大
58、量量的的可可燃燃性性气气体体，主主要要成成分分为为甲甲烷烷、乙乙烷烷、丙丙烷烷、丁烷、氢和丁烷、氢和1左右的其他碳氢化合物；左右的其他碳氢化合物；煤尘爆炸的机理煤尘爆炸的机理52MYRE.(3)形形成成的的可可燃燃气气体体与与空空气气混混合合在在高高温温作作用用下下吸吸收收能能量量，在在尘尘粒粒周周围围形形成成气气体体外外壳壳，即即活活化化中中心心，当当活活化化中中心心的的能能量量达达到到一一定定程程度度后后，链链反反应应过过程程开开始始，游游离离基基迅迅速速增增加，发生了尘粒的闪燃，加，发生了尘粒的闪燃，(4)闪闪燃燃所所形形成成的的热热量量传传递递给给周周围围的的尘尘粒粒，并并使使之之参参
59、与与链链反反应应，导导致致燃燃烧烧过过程程急急剧剧地地循循环环进进行行，当当燃燃烧烧不不断断加加剧剧使使火火焰焰速速度度达达到到每每秒秒数数百百米米后后，煤煤尘尘的的燃燃烧烧便便在在一一定定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。临界条件下跳跃式地转变为爆炸。53MYRE.1、形成高温、高压、冲击波、形成高温、高压、冲击波煤煤尘尘爆爆炸炸火火焰焰温温度度为为16001900，爆爆源源的的温温度度达达到到2000以以上上，这这是是煤煤尘尘爆爆炸炸得得以以自自动动传传播播的的条条件件之一。之一。在在矿矿井井条条件件下下煤煤尘尘爆爆炸炸的的平平均均理理论论压压力力为为736kPa，但但爆爆炸炸压压力力随随着着
60、离离开开爆爆源源距距离离的的延延长长而而跳跳跃跃式式增增大大。爆爆炸炸过过程程中中如如遇遇障障碍碍物物，压压力力将将进进一一步步增增加加，尤尤其其是是连连续续爆爆炸炸时时，后后一一次次爆爆炸炸的的理理论论压压力力将将是是前前一一次次的的57倍倍。煤煤尘尘爆爆炸炸产产生生的的火火焰焰速速度度可可达达1120ms，冲冲击击波波速速度度为为2340ms。煤尘爆炸的特征煤尘爆炸的特征54MYRE.2、煤尘爆炸具有连续性、煤尘爆炸具有连续性由由于于煤煤尘尘爆爆炸炸具具有有很很高高的的冲冲击击波波速速，能能将将巷巷道道中中落落尘尘扬扬起起，甚甚至至使使煤煤体体破破碎碎形形成成新新的的煤煤尘尘，导导致致新新
61、的的爆爆炸炸，有有时时可可如如此此反反复复多多次次，形形成成连连续续爆爆炸炸，这这是是煤煤尘尘爆爆炸炸的的重重要特征。要特征。3、煤尘爆炸的感应期、煤尘爆炸的感应期煤煤尘尘爆爆炸炸也也有有一一个个感感应应期期，即即煤煤尘尘受受热热分分解解产产生生足足够够数数量量的的可可燃燃气气体体形形成成爆爆炸炸所所需需的的时时间间。根根据据试试验验，煤煤尘尘爆爆炸炸的的感感应应期期主主要要决决定定于于煤煤的的挥挥发发分分含含量量，一一般般为为40280ms，挥发分越高，感应期越短。挥发分越高，感应期越短。55MYRE. 4、挥发分减少或形成、挥发分减少或形成“粘焦粘焦” 煤煤尘尘爆爆炸炸时时，参参与与反反应
62、应的的挥挥发发分分约约占占煤煤尘尘挥挥发发分分含含量量的的4070，致致使使煤煤尘尘挥挥发发分分减减少少，根根据据这这一一特特征征，可可以以判判断断煤煤尘尘是是否否参参与与了了井井下下的的爆爆炸炸。对对于于气气煤煤、肥肥煤煤、焦焦煤煤等等粘粘结结性性煤煤的的煤煤尘尘，一一旦旦发发生生爆爆炸炸，一一部部分分煤煤尘尘会会被被焦焦化化，粘粘结结在在一一起起，沉沉积积于于支支架架和和巷巷道道壁壁上上，形形成成煤煤尘尘爆爆炸炸所所特特有有的的产产物物焦焦炭炭皮皮渣渣或或粘粘块块，统统称称“粘粘焦焦”。“粘粘焦焦”也也是是判判断断井井下下发发生生爆爆炸炸事事故故时时是是否否有有煤煤尘尘参与的重要标志。参与
63、的重要标志。 5、产生大量的、产生大量的CO。 煤煤尘尘爆爆炸炸时时产产生生的的CO，在在灾灾区区气气体体中中的的浓浓度度可可达达23，甚甚至至高高达达8左左右右。爆爆炸炸事事故故中中受受害害者者的的大大多多数数(7080)是由于是由于CO中毒造成的。中毒造成的。56MYRE.煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性煤尘本身具有爆炸性煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。1煤尘的爆炸性煤尘的爆炸性煤煤尘尘具具有有爆爆炸炸性性是是煤煤尘尘爆爆炸炸的的必必要要条条
64、件件。煤煤尘尘爆爆炸的危险性必须经过试验确定。炸的危险性必须经过试验确定。煤尘爆炸的条件煤尘爆炸的条件57MYRE.2悬浮煤尘的浓度悬浮煤尘的浓度井井下下空空气气中中只只有有悬悬浮浮的的煤煤尘尘达达到到一一定定浓浓度度时时，才才可可能能引引起起爆爆炸炸，单单位位体体积积中中能能够够发发生生煤煤尘尘爆爆炸炸的的最最低低和和最最高高煤煤尘尘量量称称为为下下限限和和上上限限浓浓度度。低低于于下下限限浓浓度度或或高高于于上上限限浓浓度度的的煤煤尘尘都都不不会会发发生生爆爆炸炸。煤煤尘尘爆爆炸炸的的浓浓度度范范围围与与煤煤的的成成分分、粒粒度度、引引火火源源的的种种类类和和温温度度及及试试验验条条件件等
65、等有有关关。一一般般说说来来，煤煤尘尘爆爆炸炸的的下下限限浓浓度度为为3050gm3，上上限限浓浓度度为为15002000gm3。其其中中爆爆炸炸力力最最强强的浓度范围为的浓度范围为300500gm3一一般般情情况况下下，浮浮游游煤煤尘尘达达到到爆爆炸炸下下限限浓浓度度的的情情况况是是不不常常有有的的，但但是是爆爆破破、爆爆炸炸和和其其他他震震动动冲冲击击都都能能使使大大量量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加，达到爆炸浓度。落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加，达到爆炸浓度。58MYRE.3引燃煤尘爆炸的高温热源引燃煤尘爆炸的高温热源煤煤尘尘的的引引燃燃温温度度变变化化范范围围较较大大，它它随随着着
66、煤煤尘尘性性质质、浓浓度度及及试试验验条条件件的的不不同同而而变变化化。我我国国煤煤尘尘爆爆炸炸的的引引燃燃温温度度在在6101050之之间间，一一般般为为700800。煤煤尘尘爆爆炸炸的的最最小小点点火火能能为为4.540MJ。这这样样的的温温度度条条件件，几几乎乎一一切切火火源源均均可可达达到到，如如爆爆破破火火焰焰、电电气气火火花花、机机械械摩摩擦擦火火花花、瓦瓦斯斯燃燃烧烧或或爆爆炸炸、井井下下火火灾灾等等。根根据据20世世纪纪80年年代代的的统统计计资资料料，由由于于放放炮炮和和机机电电火火花花引引起起的的煤煤尘爆炸事故分别占总数的尘爆炸事故分别占总数的45和和35。59MYRE.因
67、素：挥发分、灰分和水分、煤尘粒度、瓦斯浓度、氧含因素：挥发分、灰分和水分、煤尘粒度、瓦斯浓度、氧含量和引爆热源量和引爆热源1煤的挥发分煤的挥发分煤煤尘尘爆爆炸炸主主要要是是在在尘尘粒粒分分解解的的可可燃燃气气体体(挥挥发发分分)中中进进行行的的，因因此此煤煤的的挥挥发发分分数数量量和和质质量量是是影影响响煤煤尘尘爆爆炸炸的的最最重重要要因因素素。一一般般说说来来，煤煤尘尘的的可可燃燃挥挥发发分分含含量量越越高高，爆爆炸炸性性越越强强，即即煤煤化化作作用用程程度度低低的的煤煤，其其煤煤尘尘的的爆爆炸炸性性强强，随随煤煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。化作用程度的增高而爆炸性减弱。影响煤尘爆炸的因素
68、影响煤尘爆炸的因素60MYRE.2煤的灰分和水分煤的灰分和水分煤煤内内的的灰灰分分是是不不燃燃性性物物质质，能能吸吸收收能能量量，阻阻挡挡热热辐辐射射，破破坏坏链链反反应应，降降低低煤煤尘尘的的爆爆炸炸性性。煤煤的的灰灰分分对对爆爆炸炸性性的的影影响响还还与与挥挥发发分分含含量量的的多多少少有有关关，挥挥发发分分小小于于15的的煤煤尘尘，灰灰分分的的影影响响比比较较显显著著，大大于于15时时，天天然然灰灰分分对对煤尘的爆炸几乎没有影响。煤尘的爆炸几乎没有影响。 水水分分能能降降低低煤煤尘尘的的爆爆炸炸性性，因因为为水水的的吸吸热热能能力力大大，能能促促使使细细微微尘尘粒粒聚聚结结为为较较大大的
69、的颗颗粒粒，减减少少尘尘粒粒的的总总表表面面积积，同同时时还还能能降降低低落落尘尘的的飞飞扬扬能能力力。煤煤的的天天然然灰灰分分和和水水分分都都很很低低，降降低低煤煤尘尘爆爆炸炸性性的的作作用用不不显显著著，只只有有人人为为地地掺掺人人灰灰分分(撤岩粉撤岩粉)或水分或水分(洒水洒水)才能防止煤尘的爆炸。才能防止煤尘的爆炸。61MYRE.3煤尘粒度煤尘粒度粒粒度度对对爆爆炸炸性性的的影影响响极极大大。粒粒径径1mm以以下下的的煤煤尘尘粒粒子子都都可可能能参参与与爆爆炸炸，而而且且爆爆炸炸的的危危险险性性随随粒粒度度的的减减小小而而迅迅速速增增加加，75m以以下下的的煤煤尘尘特特别别是是3075m
70、的的煤煤尘尘爆爆炸炸性性最最强强，因因为为单单位位质质量量煤煤尘尘的的粒粒度度越越小小，总总表表面面积积及及表表面面能能越越大大，粒粒径径小小于于10m后后，煤煤尘尘爆爆炸炸性性增增强强的的趋趋势势变变得得平平缓缓。煤煤尘尘粒粒度度对对爆爆炸炸压压力力也也有有明明显显的的影影响响。煤煤炭炭科科学学研研究究院院重重庆庆分分院院的的试试验验结结果果表表明明，在在同同一一煤煤种种不不同同粒粒度度条条件件下下，爆爆炸炸压压力力随随粒粒度度的的减减小小而而增增高高，爆爆炸炸范范围围也也随随之之扩扩大大，即即爆爆炸炸性性增增强强。粒粒度度不不同同的的煤煤尘尘引引燃燃温温度度也也不不相相同同。煤煤尘尘粒粒度
71、度越越小小，所所需需引引燃燃温温度度越越低低，且且火火焰焰传传播播速速度度也也越越快。快。62MYRE.4.空气中的瓦斯浓度空气中的瓦斯浓度瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：式中：式中：空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，gm3；煤尘的爆炸下限，煤尘的爆炸下限，gm3；系数，见表系数，见表51。63MYRE.表表5-1瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数 随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸浓度下限急剧下降，这随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸浓
72、度下限急剧下降，这一点在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井应引起高度重视。一方面，一点在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井应引起高度重视。一方面，煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另一方面，有煤尘参与煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另一方面，有煤尘参与时，小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的煤尘瓦斯爆炸事时，小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的煤尘瓦斯爆炸事故，造成严重的后果。故，造成严重的后果。瓦斯与煤尘共存，改变了煤尘着火的环境气体组分条件，瓦斯与煤尘共存，改变了煤尘着火的环境气体组分条件，加入的瓦斯参与氧化反应，放出热量，使煤尘颗粒更易着火，加入的瓦斯参与氧化反应，放出热量，使煤尘颗粒更易着火，反应更迅速，增加了
73、煤尘着火爆炸的灵敏度和猛烈度，且使反应更迅速，增加了煤尘着火爆炸的灵敏度和猛烈度，且使无爆炸性的煤尘参与爆炸。无爆炸性的煤尘参与爆炸。空气中的瓦斯空气中的瓦斯浓度浓度00.500.751.01.502.03.04.0k10.750.600.500.350.250.10.0564MYRE.5空气中氧的含量空气中氧的含量空空气气中中氧氧的的含含量量高高时时，点点燃燃煤煤尘尘的的温温度度可可以以降降低低；氧氧的的含含量量低低时时，点点燃燃煤煤尘尘云云困困难难，当当氧氧含含量量低低于于17时时，煤煤尘尘就就不不再再爆爆炸炸。煤煤尘尘的的爆爆炸炸压压力力也也随随空空气气中中含含氧氧的的多多少少而而不同。
74、含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。不同。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。6引爆热源引爆热源点点燃燃煤煤尘尘云云造造成成煤煤尘尘爆爆炸炸，就就必必须须有有一一个个达达到到或或超超过过最最低低点点燃燃温温度度和和能能量量的的引引爆爆热热源源。引引爆爆热热源源的的温温度度越越高高，能能量量越越大大，越越容容易易点点燃燃煤煤尘尘云云。而而且且煤煤尘尘初初爆爆的的强强度度也也越越大大；反反之之温温度度越越低低，能能量量越越小小，越越难难以以点点燃燃煤煤尘尘云云，且且即即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。65MYRE.规程规定：新矿井的地质精查报告中，必须有
75、所规程规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定材料。生产矿井每延深一个新水有煤层的煤尘爆炸性鉴定材料。生产矿井每延深一个新水平，由矿务局组织一次煤尘爆炸性试验工作。平，由矿务局组织一次煤尘爆炸性试验工作。煤煤尘尘爆爆炸炸性性的的鉴鉴定定方方法法有有两两种种：一一种种是是在在大大型型煤煤尘尘爆爆炸炸试试验验巷巷道道中中进进行行，这这种种方方法法比比较较准准确确可可靠靠，但但工工作作繁繁重重复复杂杂，所所以以一一般般作作为为标标准准鉴鉴定定用用，另另一一种种是是在在实实验验室室内内使使用用大大管管状状煤煤尘尘爆爆炸炸性性鉴鉴定定仪仪进进行行，方方法法简简便便，目目前前多多采采用
76、这种方法。用这种方法。煤尘爆炸性鉴定煤尘爆炸性鉴定66MYRE. 大管状煤尘爆炸性鉴定仪如图大管状煤尘爆炸性鉴定仪如图52所示，它的主要部所示，它的主要部件有：件有： 内径为内径为7580mm的燃烧管的燃烧管1，长为，长为1400mm的硬的硬质玻璃管，一端经弯管与排尘箱质玻璃管，一端经弯管与排尘箱8连接，在另一端距入口连接，在另一端距入口400mm处径向对开的两个小孔装入有铂丝加热器处径向对开的两个小孔装入有铂丝加热器2，加，加热器是长为热器是长为110mm的中空细瓷管的中空细瓷管(内径内径1.5mm，外径外径3.6mm)，铂丝铂丝11缠在直径缠在直径03mm的管外；两端由燃的管外；两端由燃烧
77、管的小孔引出，接在变压器烧管的小孔引出，接在变压器T上，铂铑热电偶上，铂铑热电偶10，它的，它的两端接上铜导线构成冷接点置于冷瓶两端接上铜导线构成冷接点置于冷瓶3中，然后连到高温计中，然后连到高温计4以测量火源温度；铜制试料管以测量火源温度；铜制试料管5，长，长100mm，内径内径95mm，通过导管通过导管6与电磁气筒与电磁气筒7连接，排尘管内装有滤尘连接，排尘管内装有滤尘板，并和小风机板，并和小风机9连接。连接。67MYRE.5268MYRE. 试验的程序是：将粉碎后全部通过试验的程序是：将粉碎后全部通过75m筛孔的煤样筛孔的煤样在在105温度时烘干温度时烘干2h，称量称量1g尘样放在试料管
78、中；接通尘样放在试料管中；接通加热器电源，调节可变电阻加热器电源，调节可变电阻R将加热器的温度升至将加热器的温度升至11005，按压电磁气筒开关，按压电磁气筒开关K2，煤尘试样呈雾状喷入燃煤尘试样呈雾状喷入燃烧管，同时观察大管内煤尘燃烧状态，最后开动小风机排烧管，同时观察大管内煤尘燃烧状态，最后开动小风机排除烟尘。除烟尘。 煤尘通过燃烧管内的加热器时，可能出现下列现象：煤尘通过燃烧管内的加热器时，可能出现下列现象： 只出现稀少的火星或根本没有火星；只出现稀少的火星或根本没有火星； 火火焰焰向向加加热热器器两两侧侧以以连连续续或或不不连连续续的的形形式式在在尘尘雾雾中中缓缓慢地蔓延；慢地蔓延；
79、火火焰焰极极快快地地蔓蔓延延，甚甚至至冲冲出出燃燃烧烧管管外外，有有时时还还会会听听到到爆炸声。爆炸声。69MYRE.同同一一试试样样应应重重复复进进行行5次次试试验验，其其中中只只要要有有一一次次出出现现燃燃烧烧火火焰焰，就就定定为为爆爆炸炸危危险险煤煤尘尘。在在5次次试试验验中中都都没没有有出出现现火火焰焰或或只只出出现现稀稀少少火火星星，必必须须重重做做5次次试试验验，如如果果仍仍然然如如此此，定定为为无无爆爆炸炸危危险险煤煤尘尘，在在重重做做的的试试验验中中，只只要要有有一一次出现燃烧火焰，仍应定为爆炸危险煤尘。次出现燃烧火焰，仍应定为爆炸危险煤尘。对对有有爆爆炸炸危危险险的的煤煤尘尘
80、，还还可可进进行行预预防防煤煤尘尘爆爆炸炸所所需需岩岩粉粉量量的的测测定定。具具体体做做法法是是将将岩岩粉粉按按比比例例和和煤煤尘尘均均匀匀混混合合，用用上上述述方方法法测测定定它它的的爆爆炸炸性性，直直到到混混合合粉粉尘尘由由出出现现火火焰焰刚刚转转入入不不再再出出现现火火焰焰，此此时时的的岩岩粉粉比比例例，即即为为最最低低岩岩粉粉用用量量的百分比。的百分比。矿矿井井中中只只要要有有一一个个煤煤层层的的煤煤尘尘有有爆爆炸炸危危险险，该该矿矿井井就就应应定定为为有有煤煤尘尘爆爆炸炸危危险险的的矿矿井井。根根据据煤煤尘尘爆爆炸炸性性试试验验，我我国国有有80左左右右的的煤煤矿矿属属于于开开采采有
81、有煤煤尘尘爆爆炸炸危危险险煤煤层层的的矿矿井。井。70MYRE.预防煤尘爆炸的技术措施主要包括三个方面预防煤尘爆炸的技术措施主要包括三个方面减、降尘措施，减、降尘措施，防止煤尘引燃措施防止煤尘引燃措施隔绝煤尘爆炸措施。隔绝煤尘爆炸措施。1.1.减、降尘措施减、降尘措施减减、降降尘尘措措施施是是指指在在煤煤矿矿井井下下生生产产过过程程中中，通通过过减减少少煤煤尘尘产产生生量量或或降降低低空空气气中中悬悬浮浮煤煤尘尘含含量量以以达达到到从从根根本本上上杜杜绝绝煤煤尘尘爆爆炸炸的的可可能能性性。为为达达到到这这一一目目的的，煤煤矿上采取了以煤层注水为主的多种防尘手段矿上采取了以煤层注水为主的多种防尘
82、手段。预防煤尘爆炸的技术措施预防煤尘爆炸的技术措施71MYRE.2 2 、防止煤尘引燃的措施、防止煤尘引燃的措施 防防止止煤煤尘尘引引燃燃的的原原则则，是是对对一一切切非非生生产产必必需需的的热热源源，要要坚坚决决禁禁绝绝。生生产产中中可可能能发发生生的的热热源源，必必须须严严加加管管理理和和控控制制，防防止止它它的的发发生生或或限限定定其其引引燃燃煤煤尘尘的的能能力力。主主要要包包括括以以下措施：下措施： （1 1）采用防爆的电气设备；）采用防爆的电气设备； （2 2）采用供电闭锁装置和超前切断电源的控制设备；）采用供电闭锁装置和超前切断电源的控制设备； （3 3）在在有有煤煤尘尘爆爆炸炸危
83、危险险的的煤煤层层中中，采采掘掘工工作作面面只只准准使使用煤矿安全炸药和瞬发雷管。用煤矿安全炸药和瞬发雷管。 （4 4）为为防防止止机机械械摩摩擦擦火火花花，采采取取的的措措施施有有：禁禁止止使使用用磨磨钝钝的的截截齿齿；截截槽槽内内喷喷雾雾洒洒水水；禁禁止止使使用用铅铅或或铅铅合合金金制制作作的部件和仪器设备；在金属表面涂以各种涂料等。的部件和仪器设备；在金属表面涂以各种涂料等。 同同时时特特别别要要注注意意的的是是，瓦瓦斯斯爆爆炸炸往往往往会会引引起起煤煤尘尘爆爆炸炸。此此外外，煤煤尘尘在在特特别别干干燥燥的的条条件件下下可可产产生生静静电电，放放电电时时产产生生的火花也能自身引爆。的火花
84、也能自身引爆。 72MYRE.3 3、隔绝煤尘爆炸的措施隔绝煤尘爆炸的措施防防止止煤煤尘尘爆爆炸炸危危害害，除除采采取取防防尘尘措措施施外外，还还应应采采取取降降低低爆爆炸炸威威力力、隔隔绝绝爆爆炸炸范范围围的的措措施施。主主要要包包括括以以下下五种措施：五种措施：（1）清除落尘）清除落尘定定期期清清除除落落尘尘，防防止止沉沉积积煤煤尘尘参参与与爆爆炸炸可可有有效效地地降降低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭；低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭；（2）撒布岩粉）撒布岩粉撤撤布布岩岩粉粉是是指指定定期期在在井井下下某某些些巷巷道道中中撒撒布布惰惰性性岩岩粉粉，增加沉积煤尘的
85、灰分，抑制煤尘爆炸的传播；增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播；（3）设置水棚）设置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚两种水棚包括水槽棚和水袋棚两种；73MYRE.（4）设置岩粉棚设置岩粉棚由由安安装装在在巷巷道道中中靠靠近近顶顶板板处处的的若若干干块块岩岩粉粉台台板板组组成成，台台板板的的间间距距稍稍大大于于板板宽宽，每每块块台台板板上上放放置置一一定定数数量量的的惰惰性性岩岩粉粉，当当发发生生煤煤尘尘爆爆炸炸事事故故时时，火火焰焰前前的的冲冲击击波波将将台台板板震震倒倒，岩岩粉粉即即弥弥漫漫于于巷巷道道中中，火火焰焰到到达达时时，岩岩粉粉从从燃燃烧烧的的煤煤尘尘中中吸吸收收热热量量，使使火火焰焰
86、传传播播速速度度迅迅速速下下降降，直直至至熄灭。熄灭。（5）设置自动隔爆棚）设置自动隔爆棚自自动动隔隔爆爆棚棚是是利利用用各各种种传传感感器器，将将瞬瞬间间测测量量的的煤煤尘尘爆爆炸炸时时的的各各种种物物理理参参量量迅迅速速转转换换成成电电讯讯号号，指指令令机机构构的的演演算算器器根根据据这这些些讯讯号号准准确确计计算算出出火火焰焰传传播播速速度度后后选选择择恰恰当当时时机机发发出出动动作作讯讯号号，让让抑抑制制装装置置强强制制喷喷撒撒固固体体或或液液体体等等消消火火剂剂，从从而而可可靠靠地地扑扑灭灭爆爆炸炸火火焰焰，阻阻止止煤煤尘尘爆爆炸炸蔓蔓延。延。74MYRE. 1）煤层注水实质）煤层注
87、水实质煤层注水煤层注水是回采工作面最重要的防尘措施之一，在是回采工作面最重要的防尘措施之一，在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部；增加煤的水分，从而减少煤层开采过使其渗入煤体内部；增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作用主要有以下三个方程煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面：面：煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消
88、除这一尘源。而有效地消除这一尘源。煤层注水煤层注水75MYRE. 水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。 水进人煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤水进人煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。煤层注水实质煤层注水
89、实质76MYRE.煤的裂隙和孔隙的发育程度煤的裂隙和孔隙的发育程度对于不同成因及煤岩层种类的煤层来说，其裂隙和孔对于不同成因及煤岩层种类的煤层来说，其裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大，媒体的裂隙越发隙的发育程度不同，注水效果差异也较大，媒体的裂隙越发育则越容易注水，可采用低压注水，否则需要采用高压注水育则越容易注水，可采用低压注水，否则需要采用高压注水才能取得预期效果，但是当出现一些较大的裂隙（如断层、才能取得预期效果，但是当出现一些较大的裂隙（如断层、破裂面等破裂面等)，注水容易散失于远处或煤体之外，对预湿煤体，注水容易散失于远处或煤体之外，对预湿煤体不利。不利。媒体的孔隙发育程
90、度一般用孔隙率表示，系指孔隙的总媒体的孔隙发育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙体积与煤的总体积的百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于率小于4时，煤层的透水性较差，注水无效果；孔隙率为时，煤层的透水性较差，注水无效果；孔隙率为15时，煤层的透水性最高，注水效果最佳；而当孔隙率时，煤层的透水性最高，注水效果最佳；而当孔隙率达达40%时，煤层成为多孔均质体，天然水分丰富则无需注时，煤层成为多孔均质体，天然水分丰富则无需注水，此多属于褐煤。水，此多属于褐煤。 2）影响煤层注水的因素）影响煤层注水的因素77MYRE.上覆岩层压力及支承压力上覆岩层
91、压力及支承压力地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层埋藏越深地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层埋藏越深则地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，导至透水性能降则地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，导至透水性能降低，因而随着矿井开采深度的增加，要取得良好的煤体湿润低，因而随着矿井开采深度的增加，要取得良好的煤体湿润效果，需要提高注水压力。在长壁工作面的超前集中应力带效果，需要提高注水压力。在长壁工作面的超前集中应力带以及其他大面积采空区附近的集中应力带，因承受压力增高，以及其他大面积采空区附近的集中应力带，因承受压力增高，其煤体的孔隙率与受采动影响的媒体相比，要小其煤体的孔隙率与受采动影响的
92、媒体相比，要小6070，减弱了煤的透水性。，减弱了煤的透水性。液体性质的影响液体性质的影响煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性差越小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性，差越小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性，提高对煤的湿润效果，可以在水中添加表面活性剂。阳泉一提高对煤的湿润效果，可以在水中添加表面活性剂。阳泉一矿在注水时加入矿在注水时加入0.5%的洗衣粉，注水速度比原来提高的洗衣粉，注水速度比原来提高24。78MYRE.煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。水压克服瓦煤层内的瓦斯压
93、力是注水的附加阻力。水压克服瓦斯压力后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤斯压力后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。注水参数的影响注水参数的影响煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标注水时间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，也是决定煤层注水除尘率高低的重要因素。通常，志，也是决定煤层注水除尘率高低的重要因素。通常，注水量和煤的水分增量变化在注水量和煤的水分增量变化在50到到80之间，
94、注水之间，注水量和煤的水分增量都和煤层的渗透性、注水压力和注水量和煤的水分增量都和煤层的渗透性、注水压力和注水时间有关。时间有关。79MYRE.3）煤层注水方式）煤层注水方式短孔注水短孔注水短孔注水是在回采工作面的垂直或与煤壁斜交打钻孔短孔注水是在回采工作面的垂直或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为注水，注水孔长度一般为23.5m。深孔注水深孔注水深孔注水是在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长深孔注水是在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为一般为525m。 80MYRE.长孔注水长孔注水长孔注水是从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤长孔注水是从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平
95、行于工作面打上向孔或下向孔注水孔长层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水孔长30100M；当工作面长度超过；当工作面长度超过120m而单向孔达不到而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔联合布置钻孔注水。联合布置钻孔注水。81MYRE.巷道钻孔注水巷道钻孔注水即由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板即由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层打钻注水。在一个钻场可打多个垂直于煤层巷道向煤层打钻注水。在一个钻场可打多个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔。巷道钻孔注水采用小流、长时或扇形布置方式的钻孔。巷道钻孔注水
96、采用小流、长时间的注水方法，湿润效果良好；但打岩石钻孔不经济，间的注水方法，湿润效果良好；但打岩石钻孔不经济，而且受条件限制，所以极少采用。而且受条件限制，所以极少采用。 82MYRE.1稳流阀稳流阀2-压力表压力表3滤前防尘用水滤前防尘用水4滤流器壳体滤流器壳体5滤网筒滤网筒6-堵堵头头7滤清水滤清水8挡水罩挡水罩9喷嘴喷嘴10O型密封圈型密封圈11-外外套套12芯芯子子13-膨胀胶管膨胀胶管14进水管进水管15水水箱箱16-水箱盖水箱盖17电机电机18注水泵注水泵-管道滤流器管道滤流器-水力膨胀式封孔器水力膨胀式封孔器-煤尘注水设备煤尘注水设备83MYRE.84MYRE.4）注水系统）注水
97、系统注水系统分为静压注水系统和动压注水系统注水系统分为静压注水系统和动压注水系统利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫静压注水。静压注水采用橡胶管将每个钻钻孔的注水叫静压注水。静压注水采用橡胶管将每个钻孔中的注水管与供水干管联接起来，期间安装有水表和孔中的注水管与供水干管联接起来，期间安装有水表和截止阀，干管上安装压力表，然后通过供水管路与地表截止阀，干管上安装压力表，然后通过供水管路与地表或上水平水源相连。或上水平水源相连。利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面
98、集中加压，也可直接设在注水地水，水泵可以设在地面集中加压，也可直接设在注水地点进行加压。点进行加压。85MYRE.六、矿山综合防尘六、矿山综合防尘矿矿山山综综合合防防尘尘是是指指采采用用各各种种技技术术手手段段减减少少矿矿山山粉粉尘尘的的产产生生量量、降降低低空空气气中中的的粉粉尘尘浓浓度度，以以防防止止粉粉尘尘对对人人体体、矿矿山等产生危害的措施。山等产生危害的措施。根根据据我我国国矿矿山山几几十十年年来来积积累累的的丰丰富富的的防防尘尘经经验验，大大体体上上将将综综合合防防尘尘技技术术措措施施分分为为通通风风除除尘尘、湿湿式式作作业业、密密闭闭抽抽尘、净化风流、个体防护及一些特殊的除、降尘
99、措施。尘、净化风流、个体防护及一些特殊的除、降尘措施。对对任任何何矿矿物物的的开开采采，在在设设计计和和规规划划阶阶段段的的决决策策都都能能够够影影响响矿矿尘尘问问题题的的严严重重程程度度。开开采采方方式式、生生产产速速度度和和装装备备的的选选择择，都都能能够够影影响响矿矿尘尘的的产产生生和和扩扩散散量量。矿矿井井的的规规划划、通通风风巷巷道道的的尺尺寸寸和和数数量量以以及及通通风风系系统统的的效效率率，能能够够决决定定对对矿矿井中空气污染物（包括粉尘）的稀释速度。井中空气污染物（包括粉尘）的稀释速度。86MYRE.对对于于现现有有的的矿矿井井，要要控控制制呼呼吸吸性性粉粉尘尘的的产产生生、聚
100、聚集集和和危害性，可以分为四个方面：危害性，可以分为四个方面：抑制抑制预防粉尘进入空气中预防粉尘进入空气中过滤和净化过滤和净化对空气除尘对空气除尘气流稀释气流稀释隔离隔离将人员与高浓度粉尘分离将人员与高浓度粉尘分离一般来讲，对矿山进行良好的管理和维护，能够在很一般来讲，对矿山进行良好的管理和维护，能够在很大程度上改善对粉尘的控制问题。这些措施包括：制定装大程度上改善对粉尘的控制问题。这些措施包括：制定装备的维修计划，定量设计通风系统，清扫溢出的岩层碎片备的维修计划，定量设计通风系统，清扫溢出的岩层碎片和当地堆积的粉尘，以及对工人作业进行充分的监督管理和当地堆积的粉尘，以及对工人作业进行充分的监
101、督管理等等。87MYRE.通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度，因此搞好矿井通矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度，因此搞好矿井通风工作能有效地稀释和及时地排出矿尘。决定通风除尘风工作能有效地稀释和及时地排出矿尘。决定通风除尘效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。风速过低，粗粒矿尘将与空气分离下沉，不易程度等。风速过低，粗粒矿尘将与空气分离下沉，不易排出；风速过高，能将落尘扬起，增大矿内空气中的粉排出；风速过高，能将落尘扬起，增大矿内空气中的粉尘浓度
102、。因此，通风除尘效果是随风速的增加而逐渐增尘浓度。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，效果又开始加的，达到最佳效果后，如果再增大风速，效果又开始下降，如图下降，如图6-1所示。所示。通风除尘通风除尘88MYRE.图图6-1矿尘浓度与风速的关系矿尘浓度与风速的关系1刨煤机工作时；刨煤机工作时；2联合采煤机工作时；联合采煤机工作时；89MYRE.排排除除井井巷巷中中的的浮浮尘尘要要有有一一定定的的风风速速。我我们们把把能能使使呼呼吸吸性性粉粉尘尘保保持持悬悬浮浮并并随随风风流流运运动动而而排排出出的的最最低低风风速速称称为为最最低低排排尘尘风风速速。同同时
103、时，我我们们把把能能最最大大限限度度排排除除浮浮尘尘而而又又不不致致使使落落尘尘二二次次飞飞扬扬的的风风速速称称为为最最优优排排尘尘风风速速。一一般般来来说说，掘掘进进工工作作面面的的最最优优风风速速为为0.40.7ms，机机械械化化采煤工作面为采煤工作面为1.52.5ms。规规程程规规定定的的采采掘掘工工作作面面最最高高容容许许风风速速为为4 4m ms s，不不仅仅考考虑虑了了工工作作面面供供风风量量的的要要求求，同同时时也也充充分分考考虑虑到到煤煤、岩尘的二次飞扬问题。岩尘的二次飞扬问题。90MYRE.湿式作业是利用水或其他液体，使之与尘粒相接湿式作业是利用水或其他液体，使之与尘粒相接触
104、而捕集粉尘的方法，它是矿井综合防尘的主要技术措触而捕集粉尘的方法，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。缺点是增加了工作场所的湿度，恶尘效果较好等优点。缺点是增加了工作场所的湿度，恶化了工作环境，能影响煤矿产品的质量，除缺水和严寒化了工作环境，能影响煤矿产品的质量，除缺水和严寒地区外，一般煤矿应用较为广泛，我国煤矿较成熟的经地区外，一般煤矿应用较为广泛，我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主，配合验是采取以湿式凿岩为主，配合喷雾洒水喷雾洒水、水封爆破和、水封爆破和水炮泥以及水炮泥以及煤层注
105、水煤层注水等防尘技术措施。等防尘技术措施。湿式作业湿式作业91MYRE.该方法的实质是指在凿岩和打钻过程中，将压力水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、钻杆送人并充满孔底，以湿润、冲洗和排通过凿岩机、钻杆送人并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。出产生的矿尘。在在煤煤矿矿生生产产环环节节中中，井井巷巷掘掘进进产产生生的的粉粉尘尘不不仅仅量量大大，而而且且分分散散度度高高，据据统统计计，煤煤矿矿尘尘肺肺患患者者中中95以以上上发发生生于于岩岩巷巷掘掘进进工工作作面面，煤煤巷巷和和半半煤煤岩岩巷巷的的煤煤尘尘瓦瓦斯斯燃燃烧烧、爆爆炸炸事事故故发发生生率率也也占占较较大大的的
106、比比重重。而而掘掘进进过过程程中中的的矿矿尘尘又又主主要要来来源源于于凿凿岩岩和和钻钻眼眼作作业业。据据实实测测：干干式式钻钻眼眼产产尘尘量量约约占占掘掘进进总总产产尘尘量量的的8085，而而湿湿式式凿凿岩岩的的除除尘尘率率可可达达90左左右右，并并能能提提高高凿凿岩岩速速度度1525。因因此此，湿湿式式凿凿岩岩、钻钻眼眼能能有有效效降降低低掘掘进进工工作作面面的产尘量。的产尘量。1、湿式凿岩、钻眼、湿式凿岩、钻眼92MYRE.洒洒水水降降尘尘是是用用水水湿湿润润沉沉积积于于煤煤堆堆、岩岩堆堆、巷巷道道周周壁壁、支支架架等等处处的的矿矿尘尘。当当矿矿尘尘被被水水湿湿润润后后，尘尘粒粒间间会会互
107、互相相附附着着凝凝集集成成较较大大的的颗颗粒粒，附附着着性性增增强强，矿矿尘尘就就不不易易飞飞起起。在在炮炮采采炮炮掘掘工工作作面面放放炮炮前前后后洒洒水水，不不仅仅有有降降尘尘作作用用，而而且且还还能能消消除除炮炮烟烟、缩缩短短通通风风时时间间。煤煤矿矿井井下下洒洒水水，可可采采用用人人工工洒洒水水或或喷喷雾雾器器洒洒水水。对对于于生生产产强强度度高高、产产尘尘量量大大的的设设备备和和地地点，还可设自动洒水装置。点，还可设自动洒水装置。2、洒水及喷雾洒水、洒水及喷雾洒水93MYRE.喷喷雾雾洒洒水水是是将将压压力力水水通通过过喷喷雾雾器器(又又称称喷喷嘴嘴)，在在旋旋转转或或(及及)冲冲击击
108、的的作作用用下下，使使水水流流雾雾化化成成细细微微的的水水滴滴喷喷射射于于空空气气中中。它它的的捕捕尘尘作作用用有有：在在雾雾体体作作用用范范围围内内，高高速速流流动动的的水水滴滴与与浮浮尘尘碰碰撞撞接接触触后后，尘尘粒粒被被湿湿润润，在在重重力力作作用用下下下下沉沉；高高速速流流动动的的雾雾体体将将其其周周围围的的含含尘尘空空气气吸吸引引到到雾雾体体内内湿湿润润下下沉沉；将将已已沉沉落落的的尘尘粒粒湿湿润润粘粘结结，使使之之不不易易飞飞扬扬。原原苏苏联联的的研研究究表表明明，在在掘掘进进机机上上采采用用低低压压洒洒水水，降降尘尘率率为为4378，而而采采用用高高压压喷喷雾雾时时达达到到759
109、5；炮炮掘掘工工作作面面采采用用低低压压洒洒水水，降降尘尘率率为为51，高高压压喷喷雾雾达达72，且且对对微微细细粉粉尘尘的的抑抑制制效效果果明明显。显。94MYRE.95MYRE.96MYRE.水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内。爆破时水袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝眼内。爆破时水袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝结，达到降尘的目的。采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿结，达到降尘的目的。采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低尘浓度低2050，尤其是呼吸性粉尘含量有较大的，尤其是呼吸性粉尘含量有较大的减少。除此之外，水炮泥还能降
110、低爆破产生的有害气体，减少。除此之外，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。缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。水水炮炮泥泥的的塑塑料料袋袋应应难难燃燃，无无毒毒，有有一一定定的的强强度度。水水袋袋封封口口是是关关键键，目目前前使使用用的的自自动动封封口口水水袋袋。装装满满水水后后，能能将将袋口自行封闭。袋口自行封闭。 水水封封爆爆破破是是将将炮炮眼眼的的爆爆药药先先用用一一小小段段炮炮泥泥填填好好，然然后后再再给给炮炮眼眼口口填填一一小小段段炮炮泥泥填填好好，两两段段炮炮泥泥之之间间的的空空间间，插插人人细细注注水水管管注注水水，注注满满后后抽抽出出注注水水管
111、管，并并将将炮炮泥泥上上的的小小孔孔堵堵塞。塞。3、水炮泥和水封爆破水炮泥和水封爆破97MYRE.净净化化风风流流是是使使井井巷巷中中含含尘尘的的空空气气通通过过一一定定的的设设施施或或设设备备，将将矿矿尘尘捕捕获获的的技技术术措措施施。目目前前使使用用较较多多的的是是水水幕幕和和湿湿式式除除尘尘装置。装置。1 1、水幕净化风流水幕净化风流 水水幕幕是是在在敷敷设设于于巷巷道道顶顶部部或或两两帮帮的的水水管管上上间间隔隔地地安安上上数数个个喷喷雾雾器器喷喷雾雾形形成成的的，喷喷雾雾器器的的布布置置应应以以水水幕幕布布满满巷巷道道断断面面尽尽可可能能靠靠近近尘尘源源为为原原则则。净净化化水水幕幕
112、应应安安设设在在支支护护完完好好、壁壁面面平整、无断裂破碎的巷道段内。一般安设在位置在：平整、无断裂破碎的巷道段内。一般安设在位置在： 矿井总入风流净化水幕矿井总入风流净化水幕 距井口距井口2020100m100m巷道内；巷道内； 采采区区入入风风流流净净化化水水幕幕 风风流流分分叉叉口口支支流流内内侧侧202050m50m巷巷道内；道内；净化风流净化风流98MYRE.采煤回风流净化水幕采煤回风流净化水幕距工作面回风口距工作面回风口1020m回风回风巷内；巷内；掘进回风流净化水幕掘进回风流净化水幕距工作面距工作面3050m巷道内；巷道内；巷道中产尘源净化水幕巷道中产尘源净化水幕尘源下风测尘源下
113、风测510m巷道内。巷道内。水幕的控制方式可根据巷道条件，选用光电式、触控水幕的控制方式可根据巷道条件，选用光电式、触控式或各种机械传动的控制方式。选用的原则是即经济合理式或各种机械传动的控制方式。选用的原则是即经济合理又安全可靠。又安全可靠。水幕是净化风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。水幕是净化风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。徐州懂庄矿在距掘井工作面徐州懂庄矿在距掘井工作面20、40和和60米处各设置了一米处各设置了一道水幕，工作面含尘风流经第一道水幕后降尘率为道水幕，工作面含尘风流经第一道水幕后降尘率为5960.5%,经第二道水幕后降尘率为经第二道水幕后降尘率为78.280，经第，经
114、第三道水幕后，矿尘浓度只有三道水幕后，矿尘浓度只有0.78mg/m3,降尘率达到降尘率达到98.6%。99MYRE.2 2、湿式除尘装置、湿式除尘装置 所所谓谓除除尘尘装装置置( (或或除除尘尘器器) )是是指指把把气气流流或或空空气气中中含含有有的的固固体体粒粒子子分分离离并并捕捕集集起起来来的的装装置置，又又称称集集尘尘器器或或捕捕尘尘器器。根根据据是是否否利利用用水水或或其其他他液液体体，除除尘尘装装置置可可分分为为干干式式和和湿湿式式两大类。煤矿一般采用湿式除尘装置。两大类。煤矿一般采用湿式除尘装置。目目前前我我国国常常用用的的除除尘尘器器有有SCF系系列列除除尘尘风风机机、KGC系系
115、列列掘掘进进机机除除尘尘器器、TC系系列列掘掘进进机机除除尘尘器器、MAD系系列列风风流流净净化化器器及及奥奥地地利利AM50型型掘掘进进机机除除尘尘设设备备，德德国国SRM330掘进除尘设备等。掘进除尘设备等。 100MYRE.个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸人人个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸人人体粉尘的最后一道措施。因为井下各生产环节虽然采取体粉尘的最后一道措施。因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至个别地点不能达到卫生标准，因此个体防护是中，甚至个别地点不能达到卫生标准，因此个体
116、防护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。的清洁空气而不影响正常工作。个体防护个体防护101MYRE.1、防尘口罩、防尘口罩 矿矿井井要要求求所所有有接接触触粉粉尘尘作作业业人人员员必必须须佩佩戴戴防防尘尘口口罩罩，对对防防尘尘口口罩罩的的基基本本要要求求时时：阻阻尘尘率率高高，呼呼吸吸阻阻力力和和有有害害空空间间小小，佩佩戴戴舒舒适适，不不妨妨碍碍视视野野
117、。普普通通纱纱布布口口罩罩阻阻尘尘率率低低，呼呼吸吸阻阻力力大大，潮潮湿湿后后由由不不舒舒适适的的感感觉觉，应避免使用。应避免使用。102MYRE.2、防尘安全帽、防尘安全帽(头盔头盔)煤煤科科总总院院重重庆庆分分院院研研制制出出AFM1型型防防尘尘安安全全帽帽(头头盔盔)或或称称送送风风头头盔盔(如如图图6-2)与与LKS7.5型型两两用用矿矿灯灯匹匹配配，在在该该头头盔盔间间隔隔中中，安安装装有有微微型型轴轴流流风风机机1、主主过过滤滤器器2、预预过过滤滤器器5，面面罩罩可可自自由由开开启启，由由透透明明有有机机玻玻璃璃制制成成，送送风风头头盔盔进进人人工工作作状状态态时时，环环境境含含尘
118、尘空空气气被被微微型型风风机机吸吸人人，预预过过滤滤器器可可截截留留8090的的粉粉尘尘，主主过过滤滤器器可可截截留留99以以上上的的粉粉尘尘。经经主主过过滤滤器器排排出出的的清清洁洁空空气气，一一部部分分供供呼呼吸吸，剩剩余余气气流流带带走走使使用用者者头头部部散散发发的的部部分分热热量量，由由出出口口排排出出。其其优优点点是是与与安安全全帽帽一一体体化化，减少佩戴口罩的憋气感。减少佩戴口罩的憋气感。103MYRE.图图6-2AFM-1型防尘送风头盔型防尘送风头盔1轴流风机；轴流风机；2主过滤器；主过滤器；3头盔；头盔；4面罩；面罩；5预过滤器预过滤器104MYRE.105MYRE.106M
119、YRE.107MYRE.108MYRE.粉尘防治的新技术粉尘防治的新技术国内外煤矿综合防尘的实践表明，采取上述防尘技国内外煤矿综合防尘的实践表明，采取上述防尘技术措施可以取得显著降尘效果，但要进一步提高降尘效率，术措施可以取得显著降尘效果，但要进一步提高降尘效率，将粉尘浓度降低到符合相关的安全卫生标准，却变得十分将粉尘浓度降低到符合相关的安全卫生标准，却变得十分困难。针对这一现状，世界各国已开始研究应物理化学方困难。针对这一现状，世界各国已开始研究应物理化学方法降低矿井粉尘的新技术措施，例如，添加降尘剂除尘、法降低矿井粉尘的新技术措施，例如，添加降尘剂除尘、泡沫除尘、磁化水除尘等。泡沫除尘、磁
120、化水除尘等。109MYRE. 添加降尘剂降尘添加降尘剂降尘此方法适用于一些具有一定的疏水性的粉尘此方法适用于一些具有一定的疏水性的粉尘,加之水加之水的表面张力又较大，对粒径的表面张力又较大，对粒径2m以下的粉尘，捕获率低于以下的粉尘，捕获率低于28%。添加降尘剂后，。添加降尘剂后，则可大大增加水溶液对粉尘的浸则可大大增加水溶液对粉尘的浸润性，即粉尘粒子原有的固润性，即粉尘粒子原有的固气界面被固气界面被固液界面所代替，液界面所代替，致使液体对粉尘的浸润程度大大提高，从而提高了降尘效致使液体对粉尘的浸润程度大大提高，从而提高了降尘效率。率。泡沫除尘泡沫除尘泡沫除尘是利用压缩空气在混合器内使水和表面
121、活性泡沫除尘是利用压缩空气在混合器内使水和表面活性剂强行混合后，通过发泡装置的金属网而形成的细小泡沫，剂强行混合后，通过发泡装置的金属网而形成的细小泡沫，再经过导管喷向尘源。这种方法灭尘效果好，再经过导管喷向尘源。这种方法灭尘效果好，在国外掘进在国外掘进机上使用较多。机上使用较多。110MYRE. 除尘器除尘除尘器除尘除尘器是利用作用在粉尘上的重力、惯性力、离心力、除尘器是利用作用在粉尘上的重力、惯性力、离心力、扩散粘附力及电磁力等把煤尘捕集起来的装置，一般使用扩散粘附力及电磁力等把煤尘捕集起来的装置，一般使用在集中产尘的地方，如掘进机的滚筒附近。在集中产尘的地方，如掘进机的滚筒附近。超声波除
122、尘超声波除尘矿井中悬浮的煤尘在超声波的作用下，矿井中悬浮的煤尘在超声波的作用下，增加碰撞次数，增加碰撞次数，从而使煤尘迅速凝聚，从而使煤尘迅速凝聚，增大了降尘速度。目前这种方法正增大了降尘速度。目前这种方法正在试验阶段。在试验阶段。111MYRE. 磁化水除尘磁化水除尘磁化水是经过磁化器处理过的水，这种水的物理化学磁化水是经过磁化器处理过的水，这种水的物理化学性质发生了暂时的变化，此过程称作水的磁化。磁化水性性质发生了暂时的变化，此过程称作水的磁化。磁化水性质变化的程度与磁化器的磁场强度、水中所含杂质的性质、质变化的程度与磁化器的磁场强度、水中所含杂质的性质、水在磁化器内的流动速度等因素有关。
123、水在磁化器内的流动速度等因素有关。水经磁化处理后水经磁化处理后,其表面张力、吸附能力、溶解能力及其表面张力、吸附能力、溶解能力及渗透能力增加渗透能力增加,使水的结构和性质暂时发生显著的变化，使水的结构和性质暂时发生显著的变化，使水的粘度降低，使水的粘度降低，晶构变小，水珠也变小，有利于提高水晶构变小，水珠也变小，有利于提高水的雾化程度，增加水与粉尘的接触机会，提高降尘效率。的雾化程度，增加水与粉尘的接触机会，提高降尘效率。112MYRE. 生物试剂除尘生物试剂除尘通过钻孔向煤体内注入生物试剂，与煤发生一系列反通过钻孔向煤体内注入生物试剂，与煤发生一系列反应，改变煤的某些结构和性质，应，改变煤的
124、某些结构和性质，从而大大减少开采时煤尘从而大大减少开采时煤尘的产生。生物试剂国内外正在研制之中。的产生。生物试剂国内外正在研制之中。尘源监测监控尘源监测监控在井下重点产尘的地方安设测尘探头，在井下重点产尘的地方安设测尘探头，通过电信号传通过电信号传向主体，向主体，再经微机对各种数据进行分析处理，掌握产尘规再经微机对各种数据进行分析处理，掌握产尘规律。这样可对粉尘进行连续监测监控，从根本上杜绝煤尘律。这样可对粉尘进行连续监测监控，从根本上杜绝煤尘事故的发生。事故的发生。113MYRE.114MYRE.机载高压外喷雾降尘系统机载高压外喷雾降尘系统高压外喷雾降尘系统主要由机载液动增压泵、过滤装高压外
125、喷雾降尘系统主要由机载液动增压泵、过滤装置、高压胶管及喷雾降尘装置等组成。机载增压泵安装在置、高压胶管及喷雾降尘装置等组成。机载增压泵安装在EBZ110SH型掘进机司机后操作平台处，喷雾降尘装型掘进机司机后操作平台处，喷雾降尘装置固定在掘进机摇臂上。机载液动增压泵采用液压马达驱置固定在掘进机摇臂上。机载液动增压泵采用液压马达驱动，以掘进机液压系统的动，以掘进机液压系统的“富裕富裕”高压油为动力，将掘进高压油为动力，将掘进机冷却水加压后形成高压水用于截割头高压喷雾降尘。该机冷却水加压后形成高压水用于截割头高压喷雾降尘。该泵外型尺寸小，性能参数满足喷雾降尘要求，更适用于掘泵外型尺寸小，性能参数满足
126、喷雾降尘要求，更适用于掘进机机载，使用维护也更加方便。机载高压外喷雾降尘系进机机载，使用维护也更加方便。机载高压外喷雾降尘系统如图统如图1所示。所示。115MYRE.截割头图1 机载高压外喷雾降尘系统示意图摇臂操作平台增压泵机载增压泵主要技术参数：机载增压泵主要技术参数： 输出压力：010MPa可调； 输出流量：3040L/min； 外形尺寸：460460180mm； 重量：150kg。116MYRE.长压短抽通风除尘系统长压短抽通风除尘系统长压短抽通风除尘系统是由压入式风机、正压风筒、长压短抽通风除尘系统是由压入式风机、正压风筒、负压风筒、抽出式风机及湿式旋流除尘器组成。湿式旋流负压风筒、抽
127、出式风机及湿式旋流除尘器组成。湿式旋流除尘器由喷雾、过滤及旋流除尘、脱水等部分组成。长压除尘器由喷雾、过滤及旋流除尘、脱水等部分组成。长压短抽通风除尘系统示意图如图短抽通风除尘系统示意图如图2所示。所示。117MYRE.展望展望 我国必将深入开展粉尘污染的治理，矿山进行上述通我国必将深入开展粉尘污染的治理，矿山进行上述通风防尘实用技术将是大势所趋。对地下矿山，将以继续提风防尘实用技术将是大势所趋。对地下矿山，将以继续提高通风系统质量与效益为中心，广泛应用多级机站通风系高通风系统质量与效益为中心，广泛应用多级机站通风系统技术与节能风机，进一步改善矿山劳动环境；统技术与节能风机，进一步改善矿山劳动
128、环境；清除呼吸清除呼吸性粉尘的除尘器将得到深入发展，性粉尘的除尘器将得到深入发展，为提高湿式除尘器除尘为提高湿式除尘器除尘效率，效率，应将高性能、多机理的除尘器引入矿山；在粉尘监应将高性能、多机理的除尘器引入矿山；在粉尘监测技术变革中，在总粉尘、呼吸性粉尘最高容许浓度和呼测技术变革中，在总粉尘、呼吸性粉尘最高容许浓度和呼吸性粉尘时间加权平均浓度三种测定方法并存的条件下，吸性粉尘时间加权平均浓度三种测定方法并存的条件下，呼吸性粉尘监测的两种方法将在环境评价和对人体危害评呼吸性粉尘监测的两种方法将在环境评价和对人体危害评价方面得到相应的推广应用，价方面得到相应的推广应用，各类呼吸性粉尘采样器产品各类呼吸性粉尘采样器产品质量有待进一步提高。质量有待进一步提高。118MYRE.目前我国大部分矿山为中小企业、乡镇企业和私人目前我国大部分矿山为中小企业、乡镇企业和私人企业占相当大的部分，在技术、管理和人员素质上亟待企业占相当大的部分，在技术、管理和人员素质上亟待提高。提高完善那些结构简单、使用管理方便、易于推提高。提高完善那些结构简单、使用管理方便、易于推广的设备及采用那些易于推广的方法，广的设备及采用那些易于推广的方法，仍是今后相当一仍是今后相当一段时间通风技术的发展方向。段时间通风技术的发展方向。展望展望119MYRE.120
