1、煤礦礦塵防治第1頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四第一節(jié)礦塵的產生、存在狀態(tài)及其危害一、礦塵的分類礦塵 ( 粉塵): 煤礦生產過程中所產生的各種礦物的細微顆粒，叫礦塵。按產生來源可分為原生礦塵和次生礦塵。按其存在狀態(tài)可分為浮游礦塵和沉積礦塵。按其巖性可分為煤塵（凡粒徑小于 1 毫米的煤炭顆粒）和巖塵（凡粒徑小于 5 um 的巖石顆粒）兩種。按塵粒的可見程度，又可分為可見礦塵（粒徑大于 10 um ）,0.110 um 的）和超顯微礦塵；的顯微礦塵（粒徑還可分為爆炸性礦塵和非爆炸性礦塵、呼吸性和非呼吸性礦塵等。第2頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四

2、二、礦塵的產生原生礦塵是由于煤（巖）層受地質構造或采場支承壓力的作用被破裂而產生的它們存在于煤（巖）體的層、節(jié)理和裂隙之中，后隨煤（巖）體的采落和破碎而進入礦內空間。次生礦塵是由于開采生產造成煤（巖）體的破碎而產生的。三、礦塵的存在狀態(tài)礦塵有兩種存在狀態(tài)：浮游狀態(tài)和沉積狀態(tài)。飛揚和懸浮在礦井空氣中的礦塵叫浮游礦塵，簡稱浮塵，浮塵的存在狀態(tài)為浮游狀態(tài)；從空氣中沉降下來的礦塵叫沉積礦塵，簡稱積塵（或落塵），積塵的存在狀態(tài)為沉積狀態(tài)。礦塵的浮游狀態(tài)和沉積狀態(tài)是相對的，隨條件改變可以互相轉化浮塵因自重逐漸沉降下來可成為沉積狀態(tài)；而積塵如受外界干擾，如振動、暴風等，又可再次飛揚起來呈浮游狀態(tài)。第3頁，共

3、19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四四、礦塵的危害礦塵污染勞動環(huán)境，降低了生產場所的可見度，影響勞動效率和操作安全。 工人長期在礦塵環(huán)境中工作，吸入大量礦塵后，輕者能引起呼吸道炎癥，重者可導致塵肺?。ㄎ?5 um 以下的塵粒后，人體呈現(xiàn)出的肺組織彌漫性纖維化增生、病變和功能衰竭疾病，稱為塵肺病 - 煤礦職業(yè)?。?，嚴重影響人體健康和壽命。據(jù)統(tǒng)計， 1980 年我國煤礦因各類事故死亡人數(shù)與當年因塵肺病死亡人數(shù)的比例為 1 ： 0.8 ； 1983 年，死于塵肺病的人數(shù)比同年因公死亡人數(shù)還多 125 人。礦塵中的煤塵，具有可燃性，遇有外界火源，很容易引起火災；而有的煤塵還能導致爆炸

4、事故，造成巨大損失。第4頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四第二節(jié)煤塵爆炸及預防一、煤塵爆炸過程煤塵能爆炸的兩個原因：一是煤被破碎而成細小顆粒的粉塵后，其表面積較原來有顯著增大（ 1 cm3 的正立方體的煤塊全部破碎成直徑為 1 um 的塵粒，其總表面由 6 cm2 增大到 6 m2 ，是原來的 1 萬倍），吸附空氣中氧分子的數(shù)量增大，其氧化能力有顯著提高，受熱面積和可燃氣體的釋放速度也都有很大增大；二是煤塵受熱后能放出大量的可燃氣體（例如， 1 kg 揮發(fā)分為 20-26% 的焦煤，可放出 290350 L 的可燃氣體），而這種氣體中含有大量的爆炸性碳氫化合物氣體。煤塵

5、爆炸的過程：煤塵在熱源作用下迅速放出可燃氣體和一定熱量，而釋放的熱量以熱輻射和氣體分子熱傳導的方式傳給附近的煤塵后，附近煤塵又會迅速放出更多的可燃氣體和熱量，且放出的可燃氣體同空氣也會發(fā)生化學反應而放出熱量，而熱量再傳給其他煤塵這樣循環(huán)進行，氧化速度越來越快，溫度越來越高，范圍越來越大，當達到一定程度時，就會導致氣體發(fā)生運動，并在火焰前面形成沖擊波；當化學反應產生的熱量超過熱輻射和熱傳導所造成的熱量損失時，反應將以聲、光的形式釋放能量，這時的燃燒便轉為爆炸。第5頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四二、煤塵燃燒與爆炸的區(qū)別煤塵的燃燒與爆炸，以及爆炸劇烈程度的差別，其實質也就

6、是火焰?zhèn)鞑サ乃俣炔煌?。煤塵燃燒過程進行得比較緩慢，并沒有顯著的聲效應，其火焰速度通常不超過 20 m/ s ，對物體的破壞性較??；而煤塵爆炸是一種極為迅速的物理和化學轉化過程，它是由煤塵燃燒到一定臨界條件下跳躍式地轉變而來的，并伴有顯著的聲光效應，使周圍空氣的壓力發(fā)生急劇突變，附近物體遭到嚴重破壞和變形。發(fā)生煤塵連續(xù)爆炸有兩種情況一是在發(fā)生煤塵爆炸的地點，空氣受熱膨脹，密度變小，經過一個極短的時間形成負壓區(qū)（負壓約為 49.03 kpa ），在負壓作用下，空氣向爆炸點逆流，促成 返回風 而帶來新鮮空氣，若該處仍有熱源和足夠濃度的煤塵存在時，就可能發(fā)生第二次爆炸，甚至第三次，第四次；另一種情況是

7、煤塵爆炸產生的沖擊波速度遠大于火焰速度，隨著時間的延長，兩者差距越來越大，當前面的沖擊波把巷道積塵（如果存在沉積煤塵）再次揚起，且達到一定濃度，而高溫火焰又跟踵而至時，就會把揚起的煤塵點燃，發(fā)生第二次, 第三次連續(xù)爆炸。第6頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四三、煤塵爆炸的主要特征煤塵（參與）爆炸的顯著特征是爆炸后產生一些皮渣與粘塊。 皮渣與粘塊是區(qū)別和判斷瓦斯爆炸、煤塵爆炸或瓦斯與煤塵混合爆炸的主要依據(jù)之一。 如果在爆源附近沒有發(fā)現(xiàn)皮渣與粘塊，則可以判斷是瓦斯爆炸； 如果發(fā)現(xiàn)有皮渣與粘塊，可分兩種情況：一是該區(qū)域沒有瓦斯或瓦斯涌出量很小，不具備造成瓦斯積聚的條件，則可判

8、定為煤塵爆炸，二是該區(qū)域平時瓦斯涌出較大或不正常，具備瓦斯積聚的條件，則可判定為瓦斯與煤塵或煤塵與瓦斯二者混合爆炸。另外，還可以根據(jù)皮渣與粘塊在支柱上的位置不同，來判斷煤塵爆炸的強烈程度：焦化物附著在支架兩側為弱爆炸；焦化物在支架迎風側為中等程度爆炸；發(fā)生強爆炸時焦化物附在支架的背風側，而迎風側有燒灼痕跡。應當指出的是，只有氣煤、肥煤、焦煤等粘結性煤的煤塵爆炸時，才能產生皮渣與粘塊。第7頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四四、煤塵爆炸的危害1 、爆炸產生高溫煤塵爆炸時要釋放出大量的熱能。據(jù)理論計算，爆炸瞬時的溫度可達 2300 2500 度，實測值也比較接近。高溫能夠引起

9、礦井火災、燒毀設備、燒傷人員，也是可能發(fā)生連續(xù)爆炸的主要熱源。2, 爆炸產生高壓煤塵爆炸的理論壓力為 735.5 kpa ，但實際發(fā)生爆炸時往往超過此值。美國試驗測得的爆炸壓力為 1863.26 kpa ；法國測得的為 980.67 kpa ，可把抗壓強度為 3922.7 kpa 的鋼板巷道破壞，并將鋼板拋出 150 m 以外。另外，在有大量沉積煤塵的巷道中，爆炸壓力隨著離開爆源距離的增加會跳躍式的增大；如遇到障礙物或巷道斷面突然變化及巷道拐彎時，爆炸壓力也會有很大增高。爆炸高壓可損壞設備，推倒支架, 造成冒頂和人員傷亡，使礦井遭受嚴重破壞。3,爆炸產生火焰和沖擊波煤塵爆炸時產生的高溫火焰?zhèn)鞑?/p>

10、速度為 610-1800 m/s ，同時，伴隨著火焰的傳播，還將產生強大的沖擊波，速度為 2340 m/ s 。沖擊波不僅能使設備，支架，人員等遭受損害，還能夠將途經巷道內的積塵揚起，被隨之而來的火焰點燃，造成二次, 三次等連續(xù)爆炸事故。隔爆設施便是根據(jù)沖擊波與火焰的速度差這一特點而研制和安設的。4, 爆炸產生有害氣體煤塵爆炸能夠產生大量的具有強烈毒性的一氧化碳 co ，其濃度一般為 2-3% ，最高可達 8-10% （日本曾測得 14% ）。這是煤塵爆炸或煤塵參與爆炸造成大量人員傷亡的主要原因。第8頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四五、煤塵爆炸的基本條件1, 煤塵本身

11、具有爆炸性煤塵本身有無爆炸性，必須通過鑒定。鑒定方法有兩種，一是采用 大管狀煤塵爆炸鑒定儀 的裝置進行鑒定；二是根據(jù)煤的工業(yè)分析結果，計算揮發(fā)分指數(shù)（煤塵爆炸指數(shù)- 煤的揮發(fā)份同煤中可燃物質之比）來初步判斷。一般說來，煤塵爆炸指數(shù) Vdaf 10% 的煤塵屬于爆炸性煤塵， Vdaf 越大則爆炸性越強； Vdaf 10% 屬于無爆炸性危險的煤塵。2,煤塵呈浮游狀態(tài)，并達到一定濃度只有當煤塵在空氣中呈浮游狀態(tài)并具達到一定濃度時才能發(fā)生爆炸。能夠形成爆炸的浮游煤塵濃度范圍，叫煤塵爆炸界限。單位體積空氣中，能夠發(fā)生爆炸的最低煤塵濃度稱為煤塵爆炸下限濃度；單位體積空氣中，能夠發(fā)生爆炸的最高煤塵濃度稱為煤

12、塵爆炸上限濃度。我國試驗表明，煤塵爆炸下限濃度為 45 g/m3,上限濃度為 1500-2000 g/m3 。爆炸威力最強的煤塵濃度為 300-400 g/ m3 。3 、有足以點燃煤塵的熱源能夠引起煤塵爆炸的熱源溫度變化范圍是比較大的，它與煤塵本身的性質和試驗條件有關。我國試驗的煤塵爆炸引燃溫度在 610 1050 度之間，一般為 700 800 度。第9頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四六、影響煤塵爆炸的主要因素1 、煤的揮發(fā)分煤的可燃揮發(fā)分越高，煤塵爆炸性越強，而且，揮發(fā)分越高，煤塵爆炸下限濃度越低，越易爆炸。2 、煤的灰分由于灰分是不燃物質，而且能吸收煤塵燃燒時

13、放出的熱量，起冷卻作用。所以，灰分越高，煤塵爆炸性越低，但是當灰分較少（ 20% 以下）時，影響不大，只有達到 30-40% 時，爆炸性才明顯減弱。3, 煤塵粒度凡粒徑小于 1 毫米的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是 0.075 毫米（ 75 um ）以下的塵粒。粒徑越小，爆炸性越強；但過于微小達到0.01mm時，因很快會被氧化而成為灰燼，反而爆炸性降低。4 、煤的水分水分能粘結塵粒、降低其飛揚能力，還能吸熱降溫和阻燃，因而能遏制煤塵爆炸的發(fā)生。應當指出，水分對抑制煤塵起爆的作用較大；但當爆炸已經發(fā)生時，水分的作用就很微弱了，即使煤塵水分達到 25% ，已呈稠泥狀，仍能參與強烈爆炸。5 、煤塵

14、燃燒和爆炸的實質就是煤塵被迅速而劇烈地氧化，顯然其與空氣中的氧含量有密切關系氧氣含量越高，點燃煤塵的溫度越低（純氧中為 430 度），爆炸強度越大；反之，氧氣含量越低，所需點燃煤塵的溫度就越高，爆炸強度也越弱。當氧濃度小于 18% 時，煤塵不能爆炸。但爆炸一旦發(fā)生，則不再受空氣中氧含量的影響。第10頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四七、綜合防塵技術措施礦井綜合防塵技術措施包括以下幾個方面的內容。1 、減少煤塵產生量的措施防塵的“治本”措施，盡量減少生產過程中的原始煤塵發(fā)生量。煤體注水不論采取哪種注水方式，注水后煤體所增加的水分都應在 1% 以上，或全水分在 4% 以上。

15、采空區(qū)灌水。 水炮泥。濕式打眼。 合理確定炮眼數(shù)目和裝藥量。改進截齒結構，合理選擇截割參數(shù)。2 、降低浮游煤塵濃度的措施放炮噴霧。轉載噴霧灑水。采掘機械噴霧灑水。攉煤灑水。合理選擇風速。3 、個體防護措施普通防塵口罩、動力型防塵口罩。第11頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四八、回采工作面、掘進工作面應采取的防塵措施1 、炮采工作面應采取的防塵措施是：煤層注水；濕式打眼；放炮前后灑水；輸送機轉載點噴霧灑水；放炮使用水炮泥；工作面進、回風巷道沖洗巷幫、清掃積塵； ( 風流凈化；個體防護。2 、機械化采煤工作面應采取的防塵措施是：煤層注水；割煤機內、外噴霧；放頂煤綜采機架放煤

16、口噴霧灑水；輸送機轉載點噴霧灑水；工作面進、回風巷道沖洗巷幫、清掃積塵；風流凈化；個體防護。3 、掘進工作面應采取的防塵措施是：濕式打眼；放炮噴霧；放炮使用水炮泥；裝巖（煤）灑水；沖洗巖幫；凈化風流；個體防護。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四九、防止煤塵爆炸應采取的技術措施1 、防止浮游煤塵爆炸的技術措施 降低控制浮游煤塵的濃度在爆炸下限以下； 消除各種引爆火源。2 、防止沉積煤塵參與爆炸的技術措施 沖洗巷道。 清掃積塵。 撒布巖粉對巖粉有質量要求。 噴灑粘結劑。 將粘塵劑，如氯化鈣（氯化鉀、氯化鈉）與濕潤劑混合，噴灑在巷道四周，使煤塵失去飛揚性。第13頁，共1

17、9頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四十、隔爆設施的作用原理隔爆設施：是指開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井，在適當位置安設的隔絕煤塵爆炸傳播的安全設施其作用是使已經發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸地點附近的煤塵不能參與爆炸，使爆炸事故不能繼續(xù)和擴展下去。 巖粉棚、水棚等都是隔爆設施。隔爆設施兩種。 被動式隔爆設施（巖粉棚、水棚等）的作用原理：借助于已形成的爆炸沖擊波或暴風的作用力，使設施動作（或擊碎容器），將消焰劑（巖粉、水等）彌散于巷道空間，阻隔（或熄滅）爆炸火焰之傳播。自動式隔爆設施（如自動隔爆水幕等）作用原理：，在設施前方一定位置安設傳感器，感知爆炸的有關參量之一（如火焰或爆炸壓力等），并將信

18、號傳至運算機構計算時間并指令動作機構，使隔爆設施動作，將消焰劑噴出（或揚出）并彌散于巷道空間以隔絕火焰。第14頁，共19頁，2022年，5月20日，14點55分，星期四十一、防止煤塵爆炸事故擴大應采取的技術措施第155條：開采有煤塵爆炸危險煤層的礦井，礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)、相鄰的煤層和相鄰的工作面，都必須用水棚或巖粉棚隔開。 國內外通常采用的隔爆措施和實施要求如下。1 、巖粉隔爆裝置 巖粉棚。當爆炸波傳來時，巖粉板被推翻，巖粉撒落形成粉霧彌漫巷道空間，從而阻止火焰?zhèn)鞑ズ屠鋮s滅火。 巖粉箱。形式多種多樣。其隔爆作用與巖粉棚相同。2 、水隔爆裝置（水的比熱較巖粉高 5 倍，吸熱效果好，長期使用不更換，因此較巖粉應用更廣） 隔爆水槽。 隔爆水袋。 用水量均根據(jù)巷道斷面大小而定，主要巷道不少于 400 L/m2 ，水棚長度不少于 30 m ；一般巷道水量不少于 200 L/ m2 ，水棚長度不少于 20 m 。水棚的排間距離都為1.23 m 。 自動隔爆水幕。國內外都在研制之中，現(xiàn)場應用尚少。3 、