礦井粉塵備課

1、新員工崗前安全培訓備課簿,（礦井粉塵）,礦井粉塵第一節(jié) 粉塵概述,礦井粉塵是煤礦在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的細微狀固體微粒的總稱，簡稱粉塵。從膠體化學的角度來看，懸浮粉塵是一種氣溶膠，其分散媒是空氣，分散相為固體粒子，是固體粒子懸浮在空氣中共同組成的分散體系。 從粉塵的存在狀態(tài)來講，粉塵可以分為浮塵和積塵。,浮塵即懸浮在空氣中的粉塵，是一種廣義的概念。凡能較長時間懸浮在空氣中的固體微粒，包括塵、煙等均為浮塵，在煤礦井下則稱為

2、浮游粉塵。在空氣中懸浮時間的長短與粉塵粒徑的大小、空氣的濕度和流動速度有直接關系，粒徑為10um的粉塵沉降到地面，一般需要4~9h；粒徑1um的粉塵需要數(shù)十天；粒徑0.5um以下的粉塵，可長時間飄浮在空氣中而不沉降。發(fā)生煤塵爆炸時，粒徑小于1um的,煤塵都參與爆炸，但爆炸的主體是小于0.075um的煤塵。 生產(chǎn)環(huán)境空氣中浮游的粉塵，由于重力的作用，逐漸向下沉降，沉積在生產(chǎn)工作面、井下巷道四壁、物體的表面，如不及時清掃沖

3、洗，則積少成多，形成積塵。浮塵和積塵在不同的風流環(huán)境下是可以相互轉(zhuǎn)換的。積塵本身并不能直接進入呼吸道對人體造成危害，但由于生產(chǎn)影響，會使已經(jīng)沉積的粉塵，再次飛揚形成二次污染源，增加井下空氣中的粉塵濃度。,第二節(jié) 粉塵的產(chǎn)生及分類,一、礦井粉塵的產(chǎn)生 我國煤礦大多數(shù)為井工開采礦井，均為地下作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，煤礦粉塵的80%產(chǎn)自采掘工作面。 近年來，煤礦生產(chǎn)面貌發(fā)生了很大變化，大量新技術、新裝備被煤礦采用，尤其

4、是綜采機械的迅速發(fā)展，使煤礦機械化程度大為提高，,促進了煤炭產(chǎn)量的成倍增長。但是，在這種生產(chǎn)條件下煤礦的產(chǎn)塵強度也隨之增大，采掘工作面的粉塵濃度大幅度增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，在地質(zhì)條件和通風狀況基本相同情況下，不同的采掘方法其粉塵濃度相差很大。例如，在無防塵措施條件下，炮采的粉塵濃度為300~500mg/m3，機采的粉塵濃度為1000~3000mg/m3，綜采則高達4000~8000mg/m3。,井下開采的原煤經(jīng)皮帶運輸、提升，到地面以后，

5、還需運送到選煤廠進行篩選、洗選，在皮帶運輸、轉(zhuǎn)載過程中以及振動篩部位，粉塵飛揚也很大。,二、粉塵的分類 根據(jù)粉塵的成分可分為煤塵、巖塵和水泥塵；根據(jù)其存在狀態(tài)可分為浮塵和積塵。根據(jù)粉塵的性質(zhì)、粒徑、組成及其爆炸性可進行如下分類：㈠生產(chǎn)性粉塵按其性質(zhì)劃分： ⒈無機粉塵：礦物性粉塵，如石英、石棉、滑石、煤等；金屬性粉塵，如鐵、錫、鋁、錳、,鉛、鋅等；人工無機粉塵，如金剛砂、水泥、玻璃纖維等。

6、 ⒉有機粉塵：動物性粉塵，如毛、絲、骨質(zhì)等；植物性粉塵，如棉、麻、草、甘蔗、谷物、木、茶等；人工有機粉塵，如有機農(nóng)藥、有機染料、合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等。 ⒊混合性粉塵是上述各類粉塵，以二種以上物質(zhì)混合形成的粉塵，在生產(chǎn)中這種粉塵最多見。,㈡按粉塵顆粒粒徑的大小劃分實際工作中根據(jù)粒徑大小，粉塵可分為：⒈粗塵：粒徑大于40μm，相當于一般篩分的最小粒徑，在空氣中易于沉降；⒉細塵：粒徑10～40μm，在明

7、亮光線下肉眼可看見；⒊微塵：粒徑0.25～10μm，用光學顯微鏡可觀察到；⒋超微塵：粒徑小于0.25μm，用電子顯微鏡才可觀察到。,㈢按粉塵粒徑的組成劃分⒈全塵（總粉塵）：包括所有粒徑的粉塵的總和。⒉呼吸性粉塵：將可隨呼吸進入并沉積在肺部，對肺部危害最大的粉塵稱為呼吸性粉塵，呼吸性粉塵一般粒徑≤5μm。,㈣按有無爆炸性劃分⒈有爆炸性煤塵：經(jīng)過煤塵爆炸性鑒定，確定浮游在空氣中的煤塵在一定濃度和引爆熱源的條件下，本身能發(fā)生爆炸的煤

8、塵。⒉無爆炸性煤塵：經(jīng)過煤塵爆炸性鑒定，不能發(fā)生爆炸或傳播爆炸的煤塵。,三、粉塵的性質(zhì)㈠粉塵的吸附性 粉塵的吸附能力與粉塵顆粒的表面積有密切關系，粉塵分散度越大，表面積越大，其吸附能力也越大。 粉塵的吸附性包括以下幾方面。 吸濕性：粉塵的吸濕性與粉塵的成分、結構有關。根據(jù)粉塵的吸濕性可把粉塵分為親水,性粉塵和憎水性粉塵兩大類。粉塵的吸濕性隨氣壓增高而增大，隨濕度上升而下降。粉塵的

9、吸濕性被廣泛利用于濕式作業(yè)，諸如濕式打眼、水炮泥、灑水噴霧、煤層注水等。另外，粉塵顆粒對周圍介質(zhì)的氣體吸附能力很強，在粉塵產(chǎn)生的同時，便吸附了氣體分子，在表面形成一層氣溶膠的薄膜，阻礙對水分的吸收能力。,吸油性：機械設備的各種油脂會形成霧狀懸浮在生產(chǎn)環(huán)境空氣中，部分粉塵對油也有吸附性。這些油霧可干擾粉塵濃度的測定，而且由于油的憎水性，吸附油霧的粉塵阻礙了對水分的吸附，干擾了水霧的除塵效果。 吸毒性：粉塵會吸附一氧化碳、

10、氮氧化物等有毒氣體，從而增加了粉塵對人體的危害，粉塵還可以吸附可能有致癌作用和增強粉塵對人體的致纖維化作用的氡子體。,㈡粉塵的溶解性 礦物粉塵隨溶解性的增大，對人體的危害也逐漸增強。我國煤礦巖巷掘進工作面粉塵中的游離二氧化硅含量一般都在10%以上，最高可達到80%，多數(shù)在30~40%之間。含游離二氧化硅的粉塵進入人體后，在體內(nèi)存留時間較長，可能緩慢溶解，在體內(nèi)形成膠體硅酸，對細胞蛋白質(zhì)有毒害作用，引起肺組織纖維性變，游

11、離二氧硅含量較高的礦物性粉塵，對人體的致纖維化作用很強。,㈢粉塵的荷電性 粉塵的荷電性主要是由于機械磨擦產(chǎn)生的。粉塵的荷電性受很多因素的影響，溫度升高時荷電增加，濕度增加時荷電減少。 帶電荷的塵粒進入呼吸道后容易阻留在體內(nèi)，而且荷電粉塵有可能影響巨噬細胞對這類粉塵的吞噬速度，增加生產(chǎn)性粉塵的危害作用。,㈣粉塵的安息角 粉塵安息角是指粉塵是指粉塵自由地倒在平板上形成圓錐體的母線同平面之間

12、的夾角。多數(shù)粉塵安息角的平均值約在35°左右。粉塵粒徑越小，含水率越高，則安息角愈大，反之則愈小。㈤粉塵的化學組成 在煤炭生產(chǎn)中，尤其是煤礦井下工作面空氣中的粉塵成分較復雜，是一種混合性粉塵。,這些成分中對人體危害最大的是游離二氧化硅，可導致人體肺組織纖維性變，且吸入的量越多，致纖維化程度越嚴重。 巖石掘進工作面工人主要接觸巖石粉塵，游離二氧化硅的含量較高，對工人的危害性也較大。,煤礦圍巖中

13、游離二氧化硅含量一般都在10%以上。采煤工作面工人主要接觸煤塵，煤塵中游離二氧化硅的含量多在5%以下，在一些貧煤或劣質(zhì)煤炭中，二氧化硅的含量可能在5%以上，個別褐煤煤塵中也可達10%以上，但總的來說，煤塵的致纖維能力較低，對工人的危害性也相對較小。,第三節(jié) 礦井粉塵的危害,粉塵存在于井下任何地點，由于本身具有的理化特性，對煤礦工作人員的身體健康及工作環(huán)境的安全都具有極大的威脅。一、粉塵的危害粉塵的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（一

14、）對作業(yè)人員身體健康的危害，主要表現(xiàn)在對呼吸道的危害作用。長期吸入礦井粉塵，會引起身,體器官發(fā)生病變。 （二）粉塵除了對呼吸道產(chǎn)生危害作用外，對不同的粉塵，還各自有不同的其他危害。如硝銨炸藥中的三硝基甲苯被吸收后可引起全身的毒性作用；粉塵沉著于皮膚可能堵塞皮脂腺，容易繼發(fā)感染而引起毛囊炎、癤腫等；進入眼內(nèi)的粉塵顆粒，可引起結膜炎等；金屬和磨砂粉塵?？梢鸾悄p傷，導致角膜混濁；大蔴、,對苯二銨等粉塵可引起支氣管管哮喘、哮喘

15、性支氣管炎、濕疹及偏頭痛等；沉著于皮膚的瀝青粉塵，在日光照射下，產(chǎn)生光學物質(zhì)，可引起光感性皮炎、眼結膜炎及全身癥狀等；鈹塵及其化合物進入呼吸道，除可引起急、慢性炎癥外，還可引起肺組織肉芽腫及肺硬變。,（三）某些礦塵（如煤塵、硫化塵）在一定條件下可以發(fā)生爆炸。煤塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸，對于瓦斯礦井，煤塵則有可能參與瓦斯同時爆炸。無論煤塵或瓦斯煤塵爆炸都將會造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。煤塵爆炸事故的具體內(nèi)容將在本書本章第四節(jié)

16、《煤塵爆炸事故》中作詳細介紹。,（四）粉塵能夠加劇機械的磨損，縮短精密儀表的使用壽命。隨著礦山機械化、電氣化、自動化程度的提高，礦塵對設備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出，應引起高度的重視。 （五）粉塵能降低作業(yè)場所的能見度，惡化作業(yè)環(huán)境，導致意外事故的出現(xiàn)，造成人員傷亡或財產(chǎn)損失。,二、塵肺病 塵肺病是工人在生產(chǎn)中長期吸入大量微細粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病。它是一種嚴重的礦工職業(yè)

17、病，一旦患病，目前還很難治愈。 ⒈ 塵肺病的發(fā)病機理 塵肺病的發(fā)病機理至今尚未完全研究清楚，關于塵肺病的形成的論點和學說有多種。,進入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經(jīng)歷以下四個過程： (1)在上呼吸道的咽喉、氣管內(nèi)，含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10μm的塵粒首先沉降在其內(nèi)。經(jīng)過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結后形成痰排出體外。 (2)在上呼吸道的較大支氣管內(nèi)，通過慣性

18、碰撞及少量的重力沉降作用，使5～10μm的塵粒沉積下來，經(jīng)氣管、支氣管上皮的纖毛,運動，咳嗽隨痰排出體外。 因此，真空進入下呼吸道的粉塵，其粒度均小于5μm，目前比較統(tǒng)一的看法是：空氣中5μm以下的礦塵是引起塵肺病的有害部分。 (3)在下呼吸道的細小支氣管內(nèi)，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分2～5μm的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來，通過纖毛運動逐級排出體外。,(4) 粒度為2μm左右的粉塵進

19、入呼吸性支氣管和肺內(nèi)后，一部分可隨呼氣排出體外；另一部分沉積在肺泡壁上或進入肺內(nèi)，殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的1%～2％以下。殘留在肺內(nèi)的塵?？蓺⑺婪闻?，使肺泡組織形成纖維病變出現(xiàn)網(wǎng)眼，逐步失去彈性而硬化，無法擔負呼吸作用，使肺功能受到損害，降低了人體抵抗能力，并容易誘發(fā)其它疾病，如肺結核、,肺心病等。在發(fā)病過程中，由于游離的二氧化硅表面活性很強，加速了肺泡組織的死亡。⒉ 塵肺病的分類 (1)硅肺病(矽肺病)，

20、由于吸入含游離二氧化硅含量較高的巖塵而引的塵肺病稱為硅肺病?；颊叨酁殚L期從事巖巷掘進的礦工。 (2)煤硅肺病(煤矽肺)，由于同時吸入煤塵和含游離二氧化硅的巖塵所引起的塵肺病稱為,煤硅肺病?；颊叨酁閹r巷掘進和采煤的混合工種礦工。 (3)煤肺病，由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病?；颊叨酁殚L期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。 上述三種塵肺病中最危險的是硅肺病。其發(fā)病工齡最短（一

21、般在10年左右），病情發(fā)展快，危害嚴重。煤肺病的發(fā)病工齡一般為20～30年，煤硅肺病介于兩者之間但接近后者。,⒊ 塵肺病的發(fā)病癥狀 塵肺病的發(fā)展有一定的過程，嚴重的將會喪失勞動能力，甚至造成死亡，因此要定期進行塵肺病查體，及早發(fā)現(xiàn)，及時治療，防止病情加重。 為適應臨床及塵肺病學調(diào)查研究的需要，將接塵工人及塵肺病人胸片分為無塵肺（0,0+）；一期塵肺（Ⅰ，Ⅰ+）；二期塵肺（Ⅱ，Ⅱ+）；三期塵肺（Ⅲ，Ⅲ+

22、），即三期六個等級。,第一期：重體力勞動時呼吸困難、胸痛、輕度干咳。 第二期：中等體力勞動或正常工作時，感覺呼吸困難，胸痛、干咳或帶痰咳嗽。 第三期：做一般工作甚至休息時，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚至咯血和行動困難。,⒋ 影響塵肺病的發(fā)病因素 (1)礦塵的成分。能夠引起肺部纖維病變的礦塵，多半含有游離二氧化硅，其含量越高，發(fā)病工令越短，病變的發(fā)展程度越快。

23、 (2)礦塵粒度及分散度。塵肺病變主要是發(fā)生在肺臟的最基本單元即肺泡內(nèi)。礦塵粒度不同，對人體的危害性也不同。 5μm以上的礦塵對塵肺病的發(fā)生影響不大； 5μm以下的礦塵,可以進入下呼吸道并沉積在肺泡中，最危險的粒度是2μm左右的礦塵。由此可見，礦塵的粒度越小，分散度越高，對人體的危害就越大。 (3)礦塵濃度。塵肺病的發(fā)生和進入肺部的礦塵量有直接的關系，也就是說，塵肺的發(fā)病工齡和作業(yè)場所的礦塵濃度成正比。工作環(huán)

24、境的粉塵濃度越高，吸入并沉積到肺內(nèi)的粉塵量也越大，知道工人工作環(huán)境的粉塵濃度及工人的接塵時間，可以大致估算接塵工人肺內(nèi),粉塵沉積量。例如，一名采煤工人一直在粉塵濃度為200mg/m3的采煤工作面工作，按每天工作8h，每年工作300d計算，則可能有約5g的煤塵沉積到肺臟里，10年則肺內(nèi)可能沉積40～50g煤塵。 50g煤塵在肺內(nèi)可能會導致塵肺。如果巖石掘進工作面的粉塵濃度為100mg/m3，則工人工作5年肺內(nèi)可能沉積12g巖塵，12g巖塵

25、在肺內(nèi)足以形成較嚴重的矽肺病變。,(4)個體方面的因素。礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的，所以人的機體條件，如年齡、營養(yǎng)、健康狀況、生活習性、衛(wèi)生條件等，對塵肺病的發(fā)生、發(fā)展有一定的影響。,第四節(jié) 煤塵爆炸事故,一、煤塵爆炸事故類型 按照煤塵爆炸事故特征，煤礦煤塵爆炸事故可分為兩類：一類是單一的煤塵爆炸事故，另一類是瓦斯煤塵爆炸事故。 單一的煤塵爆炸事故，是指在沒有瓦斯參與的情況下，由于礦井粉塵濃度

26、處于煤塵爆炸極限濃度區(qū)間內(nèi)，在外界火源激發(fā)的情況下所發(fā)生的,爆炸事故。例如2003年10月21日，烏海市海勃灣區(qū)某煤礦發(fā)生的煤塵爆炸事故以及2004年5月18日山西省呂梁地區(qū)交口縣蔡家溝煤礦井下維修硐室發(fā)生的特大煤塵爆炸事故就屬于單一的煤塵爆炸事故，這類事故多為違章放炮造成煤塵飛揚，放炮火焰導致煤塵爆炸。 瓦斯煤塵爆炸事故，一般是礦井首先發(fā)生瓦斯爆炸，瓦斯爆炸的沖擊波及其巷道四壁沉積的煤塵飛揚，當其濃度處于爆炸極限范圍

27、內(nèi)，,在瓦斯爆炸氣流的高溫高壓作用下，煤塵被強制點燃爆炸。此類事故一旦發(fā)生，且礦井未采取有效的隔絕煤塵爆炸的措施，將會造成大范圍的災難性后果。二、煤塵爆炸的機理 煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應。一般認為其爆炸機理及過程主要表現(xiàn)在以下方面：,⒈ 煤本身是可燃物質(zhì)，當它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧

28、化過程迅速展開； ⒉ 當溫度達到300～400℃時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其它碳氫化合物；,⒊ 形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃； ⒋ 閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃燒過程急

29、劇地循環(huán)進行，當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數(shù),百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸āＨ?、煤塵爆炸的條件 煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。⒈ 煤塵本身具有爆炸性 煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。,并不是所有的煤塵都具有爆炸性。一般來說，煤的炭化程度越低，揮發(fā)分越高，煤塵的爆炸性就越強，無

30、煙煤采煤工作面的煤塵除個別情況外大多數(shù)屬于無爆炸性煤塵，而煙煤、褐煤煤礦采煤工作面產(chǎn)生的煤塵均屬爆炸性煤塵。無煙煤的揮發(fā)分不超過10%，煤塵無爆炸性；貧煤的揮發(fā)分在10~20%之間，煤塵有弱爆炸性；煙煤的揮發(fā)分大于10%，煤塵有強爆炸性。,煤塵爆炸危險性必須經(jīng)過試驗鑒定。 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：新礦井的地質(zhì)精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料。生產(chǎn)礦井每延伸一個新水平，應進行一次煤塵爆炸性試驗工作。

31、 煤塵的爆炸性由國家授權單位進行鑒定，鑒定結果必須報煤礦安全監(jiān)察機構備案。煤礦企業(yè)應根據(jù)鑒定結果采取相應的安全措施。,煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種：一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行，這種方法比較準確可靠，但工作繁重復雜，所以一般作為標準鑒定用；另一種是在實驗室內(nèi)使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行，方法簡便，目前多采用這種方法。 據(jù)煤塵爆炸性鑒定結果統(tǒng)計，我國90%以上現(xiàn)在可生產(chǎn)的礦井煤塵都具有爆炸性。,2．煤塵必

32、須懸浮在空氣中，并達到一定的濃度。 井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗條件等有關。,一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30～50g/m3，上限濃度為1000～2000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為300～500g/m3。

33、 3．存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源 煤塵的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質(zhì)、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。煤塵爆炸的最小點火能為,4.5～40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到。煤礦井下引起煤塵爆炸的高溫熱源有：爆破作業(yè)時產(chǎn)生的爆炸火焰、電器設備產(chǎn)生的電火花、提升運輸及采掘機械產(chǎn)生的摩擦火花、架線機車及電纜破壞產(chǎn)生的電弧、瓦

34、斯燃燒或爆炸、井下火災或明火、礦燈故障產(chǎn)生的火花等。,四、煤塵爆炸的特征 ⒈ 形成高溫、高壓、沖擊波。煤塵爆炸火焰溫度為1600～1900℃，爆源的溫度達到2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736ＫPa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的增加而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的5～7倍。煤塵,爆炸產(chǎn)生的

35、火焰速度可達1120m/ｓ，沖擊波速度為2340m/ｓ。 ⒉ 煤塵爆炸具有連續(xù)性。 ⒊ 煤塵爆炸的感應期。煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據(jù)試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40～280mｓ，揮發(fā)分越高，感應期越短。,⒋ 揮發(fā)分含量減少或形成“粘焦”。煤塵爆炸時，參與反應的揮發(fā)分約占煤塵揮發(fā)分含量的40%～70％，致使煤塵揮發(fā)分減少

36、；結焦性煤塵（氣煤、肥煤及焦煤的煤塵）會產(chǎn)生焦炭皮渣與粘塊粘附在支架及巷道壁幫，根據(jù)這兩個特征，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。,⒌ 產(chǎn)生大量的有毒有害氣體。發(fā)生煤塵爆炸時要比發(fā)生瓦斯爆炸時產(chǎn)生的有毒有害氣體生成量要多，其生成量與煤質(zhì)及爆炸的強度等有關。煤塵爆炸時產(chǎn)生的CO和CO2，在災區(qū)氣體中的濃度可高達8％和11%左右，氧氣濃度僅有1%左右，這是爆炸事故中造成人員傷亡 的主要因素。,表4-4-1 煤塵爆炸后的氣體組成成分

37、,五、影響煤塵爆炸的因素 影響煤塵爆炸的因素主要有以下幾點： 1．煤的揮發(fā)分 一般說來，煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強，即煤化作用程度低的煤，其煤塵的爆炸性強，隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱。,2．煤的灰分和水分 煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。煤的灰分對爆炸性的影響還與揮發(fā)分含量的多少有關，揮發(fā)分小于15%的煤

38、塵，灰分的影響比較顯著，大于15%時，天然灰分對煤塵的爆炸幾乎沒有影響。水分能降低煤塵的爆炸性，因為水的吸熱能力大，能促使細微塵粒聚結為較大的顆粒，減少塵粒的總表面積，同時還能降低落塵的飛揚能力。,3．煤塵粒度 粒度對爆炸性的影響極大。1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加，75μm以下的煤塵特別是30～75μm的煤塵爆炸性最強，在同一煤種不同粒度條件下，爆炸壓力隨粒度的減小而增高

39、，爆炸范圍也隨之擴大，即爆炸性增強。粒度不同的煤塵引燃溫度也不相同。煤塵粒度越小，所需引燃溫度越低，且火焰?zhèn)鞑ニ俣纫苍娇臁?4.空氣中的瓦斯?jié)舛取?瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%時，煤塵的爆炸下限可用下式計算： δm=kδ （7—1—1）式中 δm——空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，g/m3； δ ——煤

40、塵的爆炸下限，g/m3； k ——系數(shù)，見表4—4—2。,表4-4-2 瓦斯?jié)舛葘γ簤m爆炸下限的影響系數(shù)5．空氣中氧的含量 空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時，點燃煤塵云困難，當氧含量低于17%時，煤塵就不再爆炸。煤塵的爆炸壓力也隨空氣中含。氧的多少而不同。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力低。,6．引爆熱源 點燃煤塵云造成煤塵爆炸，就必須有一

41、個達到或超過最低點燃溫度和能量的引爆熱源。引爆熱源的溫度越高，能量越大，越容易點燃煤塵云。而且煤塵初爆的強度也越大；反之溫度越低，能量越小，越難以點燃煤塵云，且即使引起爆炸，初始爆炸的強度也越小。,產(chǎn)生煤塵爆炸的原因是：具有爆炸性的煤塵遇到火源時，火源周圍的煤塵被迅速加熱氣化放出可燃性氣體，這些可燃性氣體與空氣混合形成空氣—可燃性氣體混合物，它首先被點燃。燃燒生成的熱量傳遞給附近的煤塵，又使其受熱氣化和燃燒，這種煤塵氣化燃燒不斷循環(huán)擴展

42、下去，傳播速度越來越快，最終使煤塵的燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?六、煤塵爆炸的危害 煤塵爆炸會產(chǎn)生巨大危害，造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，其具體表現(xiàn)為： 1、煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度可高達2000℃，產(chǎn)生了破壞性很強的高溫。 2、在發(fā)生爆炸的地點，空氣受熱膨脹，空氣密度變稀薄，在極短時間內(nèi)形成負壓區(qū)，外部空氣在氣壓差的作用下向爆炸地點逆流沖擊，帶來新鮮空氣，這時爆炸地點如遇有煤

43、塵、,沼氣和火源，可能連續(xù)發(fā)生第二次爆炸，造成更大的災害。 煤塵爆炸時，爆源10~30m內(nèi)的破壞程度較輕，離爆源較遠處爆炸力較高，破壞力強，煤塵爆炸壓力可高達1.9MPa。 火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?10~1800m/s，而爆炸沖擊波最高速度可達2000m/s以上，沖擊波傳播的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，煤塵爆炸傳傳播時，巷道中沉積的煤塵先被沖擊波揚起，爾后,即被到達的火焰點燃發(fā)生爆炸，且不斷向遠處蔓延。由于礦井巷道

44、中普遍存在大量沉積煤塵，容易形成煤塵爆炸連續(xù)傳播。 3、煤塵爆炸氣體中含有大量的一氧化碳和二氧化碳，爆炸區(qū)空氣中一氧化碳含量可高達8%，造成人員死亡。案例分析：一、某煤礦“10.21”煤塵爆炸事故案例分析二、某煤礦“5.18”煤塵爆炸事故,第五節(jié) 粉塵防治,防治煤礦粉塵的措施分為三大類：防塵措施、預防煤塵爆炸的措施（防爆措施）、限制煤塵爆炸擴大災害范圍的措施（隔爆措施）。一、防塵措施

45、防塵措施分為以下五類：減少粉塵產(chǎn)生的措施、降塵措施、排塵措施、除塵措施和個體防護措施。,（一）減少粉塵產(chǎn)生的措施 減少粉塵產(chǎn)生的措施有二：一是減少生產(chǎn)過程中粉塵產(chǎn)生量的措施，例如改進采、掘機械的截齒及其分布狀態(tài)，選用產(chǎn)塵量小的最佳截割參數(shù)；在可能的條件下減少炮眼數(shù)量及炸藥用量等。二是預先或在生產(chǎn)過程中采取某種抑制浮游粉塵產(chǎn)生的措施（簡稱抑塵措施）。例如煤層注水或采空區(qū)灌水預先濕潤煤體；濕式打眼；炮眼填塞水炮泥；放炮前

46、后沖洗煤壁、巖幫；出煤、巖灑水等。,（二）降塵措施 降塵措施有二：一是用噴霧方法將懸浮于風流中的粉塵降下來的措施；二是采用噴射泡沫方法將剛剛產(chǎn)生的浮游粉塵捕捉下來的措施。（三）排塵措施 排塵措施是采用通風方法把懸浮于風流中的粉塵排出作業(yè)場所，或增大風量使作業(yè)場所的粉塵濃度得以稀釋而降低的措施。,（四）除塵措施 除塵措施是利用除塵器把風流中所含的粉塵捕集下來加以清除，使風流得到凈化

47、的措施。（五）個體防護措施 個體防護措施是利用個人防塵用具把呼吸空氣中的粉塵過濾下來，使工人吸入凈化了的空氣，或者采取由作業(yè)場所外部輸送的清潔壓風方式供工人呼吸。,二、掘進工作面防塵 在煤礦井下的采、掘、運等幾項主要生產(chǎn)系統(tǒng)中，除回采外，掘進是礦井的主要塵源。多年來，煤炭戰(zhàn)線上廣大職工，先后創(chuàng)造了許多行之一有效的防塵措施，如濕式打眼、干式捕塵、放炮噴霧、水炮泥降塵、裝巖灑水、沖洗（煤）巖幫、加強通風

48、和風流凈化等。這些防塵措施和裝備，近年又在不斷地發(fā)展。,（一）炮掘工作面防塵 按掘進方式，采用炮掘至今仍是國內(nèi)外廣為使用的方法。掘進工作面主要采用以下幾種防塵方法。1、濕式打眼打眼是炮掘工作面持續(xù)時間長、產(chǎn)塵量高的工序。一般干打眼工序的產(chǎn)塵量約占炮掘總產(chǎn)塵量的80~90%；濕式打眼時占40~60%。干打眼時，炮掘工作面的粉塵濃度有的達幾百甚至千毫克以上。,濕式鑿巖使用得好的礦井，工作面的粉塵濃度可由干打眼時的500

49、~1400mg/m3降至4~10mg/m3左右，降塵率可達90%以上。2、干式捕塵 濕式鑿巖是行之有效的防塵方法，但是，不少礦井因受地質(zhì)、氣象、水源缺乏等因素的影響，許多煤礦尚無完善的防塵供水系統(tǒng)；有的礦井的巖石遇水會膨脹，采用濕式打眼施工特別困難；有的礦井的巖石裂隙發(fā)育，實施,濕式打眼，其防塵效果差，等等。推廣干式鑿巖捕塵技術具有定的現(xiàn)實意義。 根據(jù)捕塵方式的不同，干式捕塵可分為兩種類型：一種是

50、不帶孔口捕塵罩的眼底捕塵器，另一種是帶有孔口捕塵罩的干式孔口捕塵器。 干式捕塵器的捕塵原理是，當壓風啟動引射器后，在捕塵筒內(nèi)產(chǎn)生較高的負壓，干打眼時產(chǎn)生的粉塵，在誘導氣流的作用下，通過捕塵罩，沿導塵軟管以切線方向進入旋流除塵器，粗粉塵在離心力的作用下，從氣流中分離沉降下來。含細粉塵的,旋轉(zhuǎn)氣流沿筒壁上升，經(jīng)纖維布袋過濾，凈化后的氣體，通過引射器與壓縮空氣混合，并一同排入巷道大氣中。3、放炮防塵 放炮

51、工序可采取的防塵措施主要有水炮泥和放炮噴霧。4、裝巖（煤）防塵,裝載工序采取的防塵措施最簡單易行的仍是噴霧灑水。方法主要有人工灑水、噴霧器灑水和機載自動噴霧等。5、沖洗巖幫 放炮后用壓力水沖洗巖幫，清除散落在巷道壁上的粉塵是既簡單有效，而又必不可少的清除沉積粉塵的辦法。,6、通風排塵 在打眼、放炮、裝載等生產(chǎn)工序中，雖然都相應采取了防塵措施，能獲得顯著的降塵效果。但這些措施絕大多數(shù)是應用噴霧進行

52、降塵，霧粒對粒徑很細的粉塵，特別是10μm以下的粉塵的沉降作用較差，致使這些粉塵懸浮于空氣中很難沉降下來。采用加強通風的方法稀釋和帶走微細粉塵是行之有效的。從防塵的角度講，加強通風，主要應合理確定與防塵有關的通風參數(shù)和視不同的生產(chǎn)技術條件選擇合理的通風方式。,（二）機掘工作面防塵 機械化掘進工作面是用大功率掘進機強力截割煤、巖，產(chǎn)塵時特別大，據(jù)調(diào)查，在不采用綜合防塵措施的情況下，機掘工作面的粉塵濃度為2000～3000

53、mg/m3，個別達6000mg/m3左右。因此 ，機掘工作面防塵是礦井綜合防塵中極為關鍵的一環(huán)。,機掘工作面產(chǎn)塵的主要環(huán)節(jié)是截割頭截割煤、巖；煤、巖下落或頂板局部冒落；裝運和轉(zhuǎn)載等。 機掘工作面防塵主要有以下幾項措施： 1、選用具有最佳截割參數(shù)、產(chǎn)塵量小的掘進機 2、噴霧灑水 噴霧灑水降塵是機掘工作面采取的主要防塵措施之一。當前，我國煤礦使用的各種型號,掘進機的內(nèi)噴霧一

54、般利用得不太好，有的掘進機尚無內(nèi)噴霧系統(tǒng)，因此，機掘工作面的噴霧灑水降塵主要是依靠掘進機的外噴霧。 為了提高防塵效果，宜在截割割臂上安裝圓環(huán)形外噴霧架，將噴嘴以一定的傾角安裝在外噴霧架上，噴霧時噴向截割頭周圍，形成包絡截割頭、阻止粉塵擴散的水幕網(wǎng)。,在噴霧參數(shù)方面，應提高水壓，提高噴頭的霧化效果，《規(guī)程》規(guī)定，掘進機作業(yè)時，應使用內(nèi)外噴霧裝置，內(nèi)噴霧裝置的使用水壓不得小于3MPa，外噴霧裝置的使用水壓不得小于1.5MP

55、a；如果內(nèi)噴霧裝置的使用水壓小于3MPa或無內(nèi)噴霧裝置，則必須使用外噴霧裝置和除塵器。,霧粒直徑應為40～50μm，最大不超過100 ～150μm時，能獲得最佳的降塵效果。外噴霧的降塵效率一般能達50～70%。3、采用配套的除塵設備除塵 采用內(nèi)外噴霧的方法雖然能減少掘進機截割時產(chǎn)生的粉塵，但是工人作業(yè)環(huán)境中的粉塵濃度仍然不符合國家衛(wèi)生標準，因此還需采用與掘進機配套的除塵設備，對作業(yè)場所的含塵,空氣進行進一步的凈化處理

56、。目前采用的配套的除塵設備主要有KGC系列掘進機除塵器和PSCF系列水射流除塵風機。4、采用附壁風筒 采用附壁風筒能阻止粉塵大范圍擴散。機械化掘進工作面采用長壓短抽通風防塵系統(tǒng)時，為使在工作面不產(chǎn)生循環(huán)風和降溫的需要，一般都應使壓入的風量比除塵器吸入風量大,20～30％，多余的這部分不能被除塵器吸入凈化處理的風量，會以較大的速度帶著掘進機作業(yè)時產(chǎn)生的粉塵在巷道較大范圍內(nèi)擴散，影響噴霧降塵和抽塵凈化的效果，不利于工作面

57、粉塵濃度的降低。為此，研制出了能有效控制工作面粉塵擴散和提高收塵效率的附壁風筒。,（三）錨噴支護防塵 錨噴支護的方法按輸送混凝土混合料的方式可分為干噴法和濕噴法兩種。干噴法是采用壓氣輸送混凝土混合料，且在噴頭處再次加水予以混合后才噴向井巷表面；濕噴法是采用機械或機械與壓氣聯(lián)合輸送混凝土混合料，在噴頭處不需再次加水濕潤混合料就可直接噴出支護巷道。干噴法的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)多，塵害問題突出，但這種噴射方法所使用的噴射機的體積小、,

58、質(zhì)量輕、移動方便，設備投資少，至今為止我國絕大多數(shù)煤礦的錨噴工作面均是采用的干噴法。 錨噴支護的主要塵源主要包括打錨桿眼產(chǎn)塵，轉(zhuǎn)運、拌料和上料產(chǎn)塵，噴射混凝土產(chǎn)塵三個環(huán)節(jié)。1．打錨桿眼的防塵措施 打錨桿眼防塵的重點應是解決打垂直頂板錨桿眼和傾角較大錨桿眼的產(chǎn)塵問題。,采用濕式液壓錨桿鉆機是解決打錨桿眼防塵的重要措施。液壓急剎車桿鉆機是采用全液壓結構，由主機、泵站和操縱架三部分組成，主機在迎頭作業(yè)時

59、與操縱架相距3m，泵站與操縱架相距25～40m，水路可通過油箱以冷卻液壓油，并由操縱閥控制實現(xiàn)濕式鉆孔，由于打孔作業(yè)人員是遠距主機操作操縱架實施濕式鉆孔，基本能實現(xiàn)無粉塵作業(yè)。,如采用風動鑿巖機干打錨桿眼時，應配上孔口或孔底捕塵裝置，如各種干式孔口捕塵器；如采用電鉆打錨桿眼時，應一律采用濕式煤電鉆，特別宜使用側式供水濕式煤電鉆。2．噴射混凝土作業(yè)的防塵措施（1）改干噴為潮噴 所謂改干噴為潮噴就是在進行混凝土噴射前，

60、對噴射材料進行適當?shù)念A濕，其具體作法,是：拌料前，在地面或井下礦車內(nèi)，將砂子、石骨料用水澆透，使其含水率保持在7～8%，然后按水泥配比（水泥：石子：砂子=1：2：2）拌合即構成潮料。拌合好的潮料要求手捏成團，松開即散，，嘴吹無灰，這樣的潮料粘性小，附壁現(xiàn)象少，噴射時需在噴頭處再添少量的水，使混合料充分濕潤噴出。,（2）低風壓近距離噴射 作業(yè)場所的粉塵濃度隨工作風壓和噴射距離的增加而增高，采用低風壓近距離噴射可以在減少回

61、彈量的同時，降低作業(yè)地點的粉塵濃度。 (3)采用各種系列的混凝土噴射機除塵器 混凝土噴射機除塵器的原理是以防爆離心風機作動力，將含塵氣體經(jīng)伸縮風筒（風管）吸入除塵器中，在噴霧器的密集水霧作用下使,粉塵濕潤凝并。同時，在過濾網(wǎng)上形成攔截粉塵的水膜，將粉塵捕集下來，凈化后的氣體排入巷道，從而達到除塵的目的。3．水幕降塵 對水幕降塵效率影響的重要因素是風流速度，它的除塵效率隨風流速度的降低而增高。4．個

62、體防塵 當采取某些基本的綜合防塵措施后，仍未使作業(yè)場,所的粉塵濃度達到國家衛(wèi)生標準的情況下，作業(yè)人員必須佩戴個體防塵用具。5．發(fā)展和推廣濕噴技術 解決錨噴支護粉塵問題最根本、最徹底的辦法是發(fā)展和推廣濕噴技術，即用濕式噴射機噴射混凝土。用濕式噴射機噴射混凝土時，只在噴槍周圍才會產(chǎn)生少量粉塵，其它作業(yè)環(huán)節(jié)的塵源基本被消除。噴槍處產(chǎn)生的粉塵，一般也僅為干噴法的六分之一。而且噴于井巷壁面上的混凝土無因粉塵、灰料等濕潤不均

63、而造成的分層現(xiàn)象。,二、采煤工作面防塵（一）機采工作面防塵 機采工作面防塵措施主要有煤層注水防塵、采煤機噴霧降塵、支架噴霧降塵、移架噴霧降塵、放煤口噴霧降塵和轉(zhuǎn)載點噴霧降塵等。（一）煤層注水防塵 煤層注水防塵的工作原理是，通過鉆孔并利用水的壓力將水注入即將回采的煤層中，增加煤的水分，使煤體得到預濕潤，降低煤體,產(chǎn)生浮游煤塵的能力。 煤層注水方式主要有長鉆孔注水、短鉆孔注水、深孔注

64、水、和巷道鉆孔注水等。注水系統(tǒng)有靜壓注水系統(tǒng)和動壓注水系統(tǒng)。封孔方法主要有水泥砂漿封孔和封孔器封孔。 不同的注水方式有不同的鉆孔參數(shù)，包括鉆孔直徑、鉆孔長度、鉆孔間距、鉆孔傾角和封孔深度等。 注水參數(shù)有注水壓力、注水流量、注水量、注水時間、每孔注水量、每孔注水流量等。,（二）采煤機噴霧降塵 采煤機內(nèi)外噴霧裝置可以大降低采煤工作面的粉塵濃度，采煤機內(nèi)外噴霧的水壓大小可以直接影響噴頭的霧

65、化效果和降塵率，因此，在一般情況下，應盡量加大采煤機噴霧的供水壓力。 規(guī)程規(guī)定，采煤機必須安裝內(nèi)、外噴霧裝置。截煤時必須噴霧降塵，內(nèi)噴霧壓力不得小于2MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa，噴霧流量應與機型相匹配。如果內(nèi)噴霧裝置不能正常噴霧，外噴霧壓力不得小于4MP2MPa。無水或噴霧裝置損壞時必須停機。,（三）通風排塵1．采用最佳排塵風速降塵 采用最佳排塵風速是降低回采工作面的一項有效措施。實驗測

66、得的最佳風速為1.5m/s左右，但是采取防塵措施后，最佳排塵風速值將有所增加，例如煤體水分增加工廠%時，可增加0.1～0.15m/s，或大于0.15m/s；當水分由原2%增加到5%時，最佳排塵（呼吸性粉塵）風速便接近4m/s。一般情況下，采取防塵措施后的最佳排塵風速在2～2.5m/s之間。,從排塵和降低粉塵濃度的角度考慮，采煤工作面的風速應大于1.5m/s；采取防塵措施后，控制在2～2.5m/s之間，最高不得超過4m/s。2．順煤流方

67、向通風 在逆煤流方向通風時，工作面的輸送機和風流之間的相對速度大于順煤流方向通風時的相對速度，在運煤過程中產(chǎn)生大量的粉塵，增加工作面的粉塵濃度，因此，在條件允許的情況下應優(yōu)先選用順煤流方向通風的通風路線。,（四）放煤口噴霧（五）移架噴霧（六）轉(zhuǎn)載點噴霧降塵（七）破碎機封閉降塵（八）個體防護,（二）炮采工作面防塵 炮采工作面的主要產(chǎn)塵工禽是打眼、放炮、出（攉）煤、回柱放頂及運煤轉(zhuǎn)載。相應的防塵措

68、施是濕式煤電鉆打眼；炮眼填塞水炮泥；放炮前沖洗煤壁和頂、底板；放炮后再次沖洗煤壁和頂板，向落煤表面灑水；回柱放頂噴霧；轉(zhuǎn)載點噴霧等。 關于各種防塵措施的實施方法，均與煤巷炮掘時所采用的方法基本相同。,第六節(jié) 預防和隔絕煤塵爆炸的措施,煤塵爆炸必須在三個條件同時具備時才可能發(fā)生，即煤塵必須具有爆炸性、煤塵呈懸浮狀態(tài)并達到足夠的濃度、有高溫熱源存在，如果不讓這些條件同時存在或者破壞已經(jīng)形成的這些條件，就可以防止煤塵爆炸的