1、礦塵防治,李德君 2009年5月,礦塵防治,一、礦塵概述 二、礦塵的粒度、分散度和濃度 三、影響礦塵量的因素 四、礦塵的主要性質(zhì)及其危害 五、煤塵爆炸 六、塵肺病 七、防塵措施 八、防爆措施 九、煤塵爆炸事故的處理,一、礦塵概述,礦塵-指礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種巖礦微粒的總稱。煤礦井下作業(yè)產(chǎn)生的礦塵主要是巖塵和煤塵。 煤塵-從采礦工程學(xué)的爆炸角度來命名,一般指0.751mm以下的煤炭微粒。 巖塵-從環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的保健角度來命名,一般指1045m以下的巖粉塵粒。,呼吸性粉塵-一般指57m以下的，可以進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)和肺部并導(dǎo)致塵肺病的粉塵。 爆炸性粉塵-一般指直徑小于1mm呈懸浮狀態(tài)的煤塵

2、，當(dāng)達(dá)到一定條件能單獨(dú)爆炸、傳播爆炸或參與爆炸的煤塵。 惰性粉塵-能減弱或阻止煤塵爆炸，或隔絕火焰?zhèn)鞑サ姆蹓m。 矽塵-一般指含游離二氧化硅在10%以上的巖石粉塵。 浮塵、落塵（積塵）、全塵,1942年本溪煤礦發(fā)生了世界上最大的一次煤塵爆炸事故，犧牲1549人，致殘246人。多為co中毒。這是日本帝國(guó)主義對(duì)中國(guó)人民犯下的滔天罪行。 2005年11月27日七臺(tái)河?xùn)|風(fēng)煤礦煤塵爆炸，死亡171人。 塵肺病是一種很難治愈的職業(yè)病。塵肺病的死亡率20.7%。平均每年死于塵肺病的人數(shù)達(dá)2000人。我國(guó)某局塵肺病的死亡人數(shù)是工傷事故死亡人數(shù)的6倍，河南某局達(dá)11倍。塵肺病每年給國(guó)家造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)60億元以上

3、。,隨著采掘機(jī)械化程度的日益提高,煤礦開采強(qiáng)度愈來愈大，加之生產(chǎn)高度集中，導(dǎo)致粉塵產(chǎn)生量也愈來愈大。如機(jī)采工作面工作點(diǎn)的煤塵濃度一般為36004500mg/m3,最高達(dá)8900mg/m3,一般炮采工作面的煤塵濃度為400600mg/m3,風(fēng)鎬落煤時(shí)的煤塵濃度為800mg/m3,這些給工人身心健康和安全生產(chǎn)帶來了難以估量的危害和災(zāi)難。,在礦山生產(chǎn)過程中，如鉆眼作業(yè)、炸藥爆破、掘進(jìn)機(jī)及采煤機(jī)作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載及運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的礦塵。在同一礦井里，產(chǎn)塵的多少也因地因時(shí)發(fā)生著變化。一般來說，在現(xiàn)有防塵技術(shù)措施的條件下，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例大致為：采煤工作面產(chǎn)塵量占 4580

4、；掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量占2038，錨噴作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)塵量占1015；運(yùn)輸通風(fēng)巷道產(chǎn)塵量占510，其他作業(yè)點(diǎn)占25。各作業(yè)點(diǎn)隨機(jī)械化程度的提高，礦塵的生成量也將增大，因此防塵工作也就更加重要。 ,二、礦塵的粒度、分散度和濃度,(一)礦塵粒度 塵粒的大?。剑?。 單一直徑： 投影徑（長(zhǎng)徑、短徑、定向經(jīng)） 幾何當(dāng)量徑（等投影面積徑、等體積徑） 物理當(dāng)量徑（阻力徑、空氣動(dòng)力徑、斯托克斯徑） 平均直徑,（二)礦塵分散度 所謂礦塵分散度是指礦塵中不同粒徑范圍內(nèi)的塵粒數(shù)占總塵粒數(shù)或塵粒重量占總重量的百分比。習(xí)慣上說，分散度高，表示礦塵中細(xì)微塵粒占的比例大；分散度低，表示礦塵粗大顆粒占的比例大。 2微米,25微米,5

5、10微米,10微米，四個(gè)范圍 呼吸性粉塵的80%能進(jìn)入肺部，危害極大。,分散度測(cè)定,顯微鏡法 細(xì)孔通過法（篩子） 氣體介質(zhì)沉降法,(三)礦塵濃度 單位體積礦井空氣所含浮塵的重量稱為礦塵濃度。毫克/m3,規(guī)定：作業(yè)場(chǎng)所的總粉塵的濃度，井下每月測(cè)定2次，地面及露天煤礦每月測(cè)定1次； 呼吸性粉塵的濃度工班個(gè)體呼吸性粉塵監(jiān)測(cè)，采、掘(剝)工作面每3個(gè)月測(cè)定1次，其他工作面或作業(yè)場(chǎng)所每6個(gè)月測(cè)定1次。 每個(gè)采樣工種分2個(gè)班次連續(xù)采樣，1個(gè)班次內(nèi)至少采集2個(gè)有效樣品，先后采集的有效樣品不少于4個(gè)。定點(diǎn)呼吸性粉塵監(jiān)測(cè)每月測(cè)定一次。,粉塵測(cè)定的目的，對(duì)煤礦而言總的來說有三： 1.定期測(cè)定作業(yè)場(chǎng)所環(huán)境粉塵濃度，

6、確定該作業(yè)場(chǎng)所被粉塵污染的程度，以評(píng)價(jià)作業(yè)環(huán)境質(zhì)量； 2.測(cè)定生產(chǎn)設(shè)備附近的環(huán)境粉塵濃度，以評(píng)價(jià)防塵技術(shù)或設(shè)備的防塵效果； 3.測(cè)定工人實(shí)際接觸粉塵濃度或長(zhǎng)周期環(huán)境濃度、以確定粉塵對(duì)人體的危害程度，為判斷工人肺部蓄積粉塵量及患?jí)m肺病的可能程度提供科學(xué)依據(jù)。,采樣器種類 1.全塵濃度采樣器,2.呼吸性粉塵采樣器 呼吸性粉塵采樣器的設(shè)計(jì)，按照分離過濾原理，在采樣頭部加設(shè)前置裝置，對(duì)進(jìn)入含塵氣流中的大顆粒塵粒進(jìn)行淘析，所以前置裝置亦稱淘析器。按淘析器分離原理，有三種類型： 平板淘析器 按重力沉降原理設(shè)計(jì)； 離心淘析器 按離心分離原理設(shè)計(jì)； 沖擊分離器 按慣性沖擊原理設(shè)計(jì)。,測(cè)塵儀器的種類 按檢測(cè)原理

7、分： 1.光電法：按光線通過含塵氣流使光強(qiáng)變化； 2.濾膜增重法； 3.射線吸收法。 按測(cè)塵濃度類型分： 1.全塵粉塵測(cè)定儀； 2.呼吸性粉塵測(cè)塵儀； 3.兩段分級(jí)計(jì)重粉塵測(cè)定儀。,按測(cè)塵儀工作方式分： 1.長(zhǎng)周期、定點(diǎn)、連續(xù)測(cè)塵儀； 2.短周期、定點(diǎn)、連續(xù)測(cè)塵儀； 3.便攜式測(cè)塵儀。 測(cè)塵儀種類繁多，除上述分類外，還有按不同行業(yè)的粉塵性質(zhì)，測(cè)量的濃度范圍、精度要求、環(huán)境條件的要求，有大量程、小量程；防爆型(或本質(zhì)安全型)、非防爆型等區(qū)別。,作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn),三、影響礦塵量的因素,粉塵產(chǎn)生量是礦井煤炭產(chǎn)量的3%。 （一）自然因素 地質(zhì)構(gòu)造 煤層賦存條件 煤巖的物理性質(zhì) （二）生產(chǎn)技術(shù)

8、因素 采煤方法 機(jī)械化程度 生產(chǎn)集中化程度 通風(fēng)狀況,四、礦塵的主要性質(zhì)及其危害,（一）礦塵的主要性質(zhì) 礦塵中游離二氧化硅含量 是引起并促進(jìn)塵肺病發(fā)展的主要因素，含量越高，對(duì)人體危害越大。煤礦巖塵中游離二氧化硅含量1880%不等，通常3050%。煤中也含有，一般15%，很少超過5%。但無煙煤稍高，一般為710%。,懸浮性 在采煤工作面，一般情況下100微米的煤塵可隨風(fēng)流飄出10米以外；10微米的煤塵可隨風(fēng)流飄出數(shù)百米以外，然后才能沉降到底板，再小的煤塵基本上不沉降。 凝聚性 礦塵的體積小，重量輕，總表面積大，增強(qiáng)了塵粒間的結(jié)合力。當(dāng)間距非常小時(shí)，由于分子引力作用， 塵粒相互結(jié)合而形成較大的塵粒

9、，礦塵的這種性質(zhì)叫做凝聚性。,濕潤(rùn)性 不同性質(zhì)的粉塵對(duì)同一性質(zhì)液體的親和程度是不相同的，這種不同的親和程度稱為粉塵的濕潤(rùn)性。粉塵的濕潤(rùn)性還與粉塵的形狀和大小有關(guān)，球形粒子的濕潤(rùn)性比不規(guī)則的形狀的粒子要小，粉塵越細(xì)，親水能力越差。評(píng)價(jià)濕潤(rùn)性的指標(biāo)用濕潤(rùn)角。親水性粉塵60，濕潤(rùn)性差的粉塵60 85 ，疏水性粉塵 85 。 在除塵技術(shù)中，粉塵的濕潤(rùn)性是選用除塵設(shè)備的主要依據(jù)之一。對(duì)于濕潤(rùn)性好的粉塵可選用濕式除塵器，對(duì)濕潤(rùn)性差的粉塵要在水中加入某些濕潤(rùn)劑，以減少粉塵的表面張力，提高除塵效率。,荷電性 一般而言，非金屬粉塵與酸性氧化物常帶正電荷，金屬粉塵和堿性氧化物則帶負(fù)電荷。異性荷電塵粒相互吸引、凝結(jié)

10、而加速沉降；同性荷電塵粒由于排斥作用增加飄浮的相對(duì)穩(wěn)定 性。美國(guó)亞利桑那大學(xué)研究結(jié)果表明，呼吸性粉塵一般帶負(fù)電，大顆拉粉塵帶正電或呈中性。研究粉塵電性質(zhì)一方面可利用其特性研制電除塵設(shè)備，另一方 面，某些學(xué)者認(rèn)為帶電塵粒吸入肺組織，較易沉積于支氣管、肺泡管中，增加對(duì)人體 的危害。 自燃性和爆炸性,（二）礦塵的危害,煤礦井下礦塵危害性極大,能污染工作場(chǎng)所，危害人體健康，甚至引起塵肺病和皮膚病； 加速機(jī)械的磨損,縮短精密儀表的使用時(shí)間，降低工作場(chǎng)所的可見度，使工傷事故增多； 煤塵在一定的條件下還可以發(fā)生爆炸，釀成嚴(yán)重的災(zāi)難。,五、煤塵爆炸 煤礦在生產(chǎn)過程中，采掘裝運(yùn)作業(yè)均可產(chǎn)生大量煤塵。其中，采掘作

11、業(yè)產(chǎn)生的煤塵量占80%，裝運(yùn)產(chǎn)生的煤塵量占20%。具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦都有發(fā)生特別重大煤塵爆炸事故的可能。其災(zāi)害程度可造成礦毀人亡，國(guó)內(nèi)外煤礦曾多次發(fā)生煤塵爆炸事故。典型案例如下： 1906年，法國(guó)古利耶爾煤礦發(fā)生煤塵爆炸死亡1099人，煤礦經(jīng)兩年重建才恢復(fù)生產(chǎn)。這是一個(gè)無瓦斯煤礦，也是世界上第一次發(fā)生煤塵爆炸。從此，世界上各主要產(chǎn)煤國(guó)家對(duì)煤塵爆炸開始進(jìn)行廣泛研究，重視預(yù)防煤塵爆炸事故工作。,1907年，美國(guó)孟諾加煤礦發(fā)生煤塵爆炸，死亡362人，占入井人數(shù)的97%。 1910年，英國(guó)黑里頓煤礦發(fā)生煤塵爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。 19131933年，法國(guó)

12、和英國(guó)還多次發(fā)生煤塵、瓦斯煤塵爆炸事故，每次事故都造成一、二百人死亡。 1942年，日本侵占東北時(shí)期，采取不顧工人死活的掠奪式生產(chǎn)方式，致使本溪煤礦發(fā)生了世界史上最大的一次瓦斯煤塵爆炸事故，死亡1549人，傷殘246人，死亡者中多為CO中毒。事故前巷道內(nèi)沉積了大量煤塵，電火花點(diǎn)燃局部聚存瓦斯而引起煤塵爆炸。為掩人耳目，日本侵略者將礦井封閉。,1962年，山西大同老白洞煤礦在高產(chǎn)日發(fā)生了電火花引燃局部瓦斯導(dǎo)致煤塵爆炸，死亡629人。 1963年，日本三池煤礦發(fā)生煤塵爆炸，死亡458人，傷832人，死亡者多為CO中毒。這次事故是發(fā)生在該煤礦的主提煤斜井，絞車提升裝滿煤的串車，由于礦車脫鉤順斜井翻滾

13、滑下，將沉積的大量煤塵和礦車內(nèi)的煤沖擊飛揚(yáng)形成煤塵云，加之礦車與軌道摩擦產(chǎn)生火花，引起煤塵大爆炸。此事故后經(jīng)還原實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 2005年，黑龍江七臺(tái)河?xùn)|風(fēng)煤礦主要提煤皮帶斜井發(fā)生煤塵爆炸，死亡171人。,2005年11月27日，黑龍江七臺(tái)河礦難事故(煤塵爆炸)，確認(rèn)在事故中遇難人數(shù)為171人，其中包括169名井下遇難礦工和井上2名地面遇難人員.,（一）煤塵爆炸機(jī)理 煤塵的燃燒和爆炸實(shí)際上是煤塵及其釋放的可燃性氣體的燃燒和爆炸，它的氧化反應(yīng)主要是在氣相內(nèi)進(jìn)行的。因此煤塵爆炸與瓦斯爆炸具有相似之處。但因在固體煤粒表面也有氧化燃燒作用發(fā)生，所以煤塵爆炸又有其獨(dú)特之處。一般認(rèn)為其爆炸機(jī)理及過程如圖所示。

14、 煤塵爆炸機(jī)理示意圖,煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強(qiáng)，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開。 當(dāng)溫度達(dá)到300400時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，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?xì)浠衔铮ㄈ鐡]發(fā)分含量在20%-26%的1kg 的焦煤受熱后可產(chǎn)生290-350L的可燃?xì)怏w）。,這些可燃性氣體積聚于塵粒周圍，形成氣體外殼，當(dāng)這個(gè)外殼內(nèi)的氣體達(dá)到一定濃度并吸收一定能量后，鏈反應(yīng)過程開始，游離基迅速增加，就發(fā)生了塵粒的閃燃；閃燃的塵粒被氧化放出的熱量，以分子傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應(yīng)，反

15、應(yīng)速度急劇增加，燃燒循環(huán)地繼續(xù)下去； 由于燃燒產(chǎn)物的迅速膨脹而在火焰波波陣面前方形成壓縮波，壓縮波在不斷壓縮的介質(zhì)中傳播時(shí)，后波可以趕上前波；這些單波疊加的結(jié)果，使火焰面前方氣體的壓力逐漸增高，因而引起了火焰?zhèn)鞑サ淖詣?dòng)加速；當(dāng)火焰速度達(dá)到每秒數(shù)百米以后，煤塵的燃燒便在一定的臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?這個(gè)過程是瞬間的，在煤塵爆炸地點(diǎn)發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，空氣受熱膨脹形成負(fù)壓區(qū)，其負(fù)壓值可達(dá)49KPa，造成逆向沖擊波，如爆炸地點(diǎn)仍有煤塵瓦斯時(shí)可發(fā)生第二次爆炸。該地點(diǎn)爆炸力正反向交錯(cuò)，支架和物料設(shè)備移動(dòng)方向紊亂，這是判明二次爆炸的重要依據(jù)。 上圖展示了煤塵爆炸的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程，下圖則形象地展示了一

16、起煤塵爆炸事故的形成過程。從這兩個(gè)圖中可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)基本事實(shí)：第一，煤塵爆炸有一個(gè)啟動(dòng)過程，客觀上為撲滅煤塵爆炸提供了時(shí)間；第二，煤塵爆炸除了煤塵的因素以外，環(huán)境條件對(duì)爆炸事故的形成、破壞特征與后果有很大的作用。,煤塵爆炸事故形成過程,（二）煤塵爆炸的特征 1.產(chǎn)生高溫 煤塵爆炸火焰溫度為16001900，爆源的溫度達(dá)到2000以上，這是煤塵爆炸得以自動(dòng)傳播的條件之一。 2.形成高壓 在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736Pa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長(zhǎng)而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物、巷道拐彎、巷道斷面突然縮小，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的5

17、7倍。只要巷道中有煤塵，這種爆炸就會(huì)不停地向前發(fā)展，一直傳播到?jīng)]有煤塵的地點(diǎn)為止。,對(duì)發(fā)生煤塵爆炸事故的礦井調(diào)查表明，一般距爆源10m-30 m以內(nèi)的地點(diǎn)，破壞較輕，爾后離爆源越遠(yuǎn)，破壞越嚴(yán)重。美國(guó)喬治拉伊斯的巷道實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：在有大量煤塵沉積的巷道內(nèi)發(fā)生煤塵爆炸后，距爆源106米時(shí)壓力為434KPa，距爆源167米時(shí)壓力為513KPa，距228米時(shí)壓力為821KPa。因此煤塵爆炸呈離爆源越遠(yuǎn)破壞越嚴(yán)重的特點(diǎn)。國(guó)外實(shí)驗(yàn)測(cè)得爆炸壓力高達(dá)1863 KPa，甚至將抗壓強(qiáng)度為3924 KPa鋼板巷道爆壞，并把鋼板拋出150米。 (1個(gè)大氣壓=101kpa),3.產(chǎn)生高速?zèng)_擊波 煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達(dá)

18、1120m/，沖擊波速度為2340m/。（前、后） 4.煤塵爆炸具有連續(xù)性 進(jìn)程（正向）沖擊，回程（反向）沖擊 1942年，日本占領(lǐng)時(shí)，撫順龍鳳礦一晝夜煤塵爆炸43次，空氣中氧濃度只有68%，二氧化碳和一氧化碳濃度分別達(dá)到48%和24%。 5.煤塵爆炸的感應(yīng)期。 煤塵爆炸也有一個(gè)感應(yīng)期。根據(jù)試驗(yàn)，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40280ms，揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短。,6.揮發(fā)分減少或形成“粘焦”。 煤塵爆炸時(shí)，參與反應(yīng)的揮發(fā)分約占煤塵揮發(fā)分含量的4070，致使煤塵揮發(fā)分減少，根據(jù)這一特征，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。粘結(jié)性煤塵（氣煤、肥煤及焦煤的煤塵）可產(chǎn)生焦炭皮渣與粘

19、塊（統(tǒng)稱“粘焦”），粘附在支架和巷道壁上，這一點(diǎn)是區(qū)別瓦斯爆炸還是煤塵爆炸或是否有煤塵參與爆炸的重要標(biāo)志。見圖 a焦炭皮渣； b粘塊,皮渣是一種燒焦到某種程度的煤塵集合體，其形狀通常為橢圓形；而粘塊是屬于完全未受到焦化作用的煤塵的集合體，其斷面形狀通常為三角形?！罢辰埂币彩桥袛嗑掳l(fā)生爆炸事故時(shí)是否有煤塵參與的重要標(biāo)志，同時(shí)還是尋找爆源及判斷煤塵爆炸強(qiáng)弱程度的依據(jù)，因此是鑒定煤塵爆炸事故的一個(gè)重要依據(jù)。粘焦的形狀與爆炸特征密切相關(guān)。 皮渣和粘塊粘在支柱兩側(cè)，而迎風(fēng)側(cè)較密，且多呈橢圓形，表明火焰與爆風(fēng)傳播速度較慢，為弱爆炸； 皮渣和粘塊粘在支柱迎風(fēng)側(cè)，且多呈三角形，表明火焰與爆風(fēng)傳播速度較快，為

20、中等強(qiáng)度爆炸； 皮渣與粘塊粘在支柱背風(fēng)側(cè)，而在迎風(fēng)側(cè)有燃燒的痕跡，則表明火焰與爆風(fēng)傳播速度極快，為強(qiáng)爆炸。,7.產(chǎn)生大量的CO 煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生的CO，在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá)23，甚至高達(dá)8左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)（70%80）是由于CO中毒造成的。例如1910年，英國(guó)黑里頓煤礦發(fā)生煤塵爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。 根據(jù)對(duì)爆炸后氣體的分析，計(jì)算出C/H比，就可以確定爆炸物質(zhì)是氣體還是煤塵。瓦斯爆炸時(shí)的C/H比值為2.32.8，煤塵爆炸為316。 煤塵爆炸傳播過程中，由于煤塵粒子的熱變質(zhì)和干餾作用，除產(chǎn)生CO、CO2(富氧時(shí))、CH4和H2以外，還產(chǎn)生干

21、餾氣體，并含有毒氣體，如氫氰酸(HCN)。,（三）煤塵爆炸的條件 1.煤塵本身具有爆炸性（必須經(jīng)過有資質(zhì)的鑒定單位鑒定） 煤塵爆炸指數(shù)v 10%，沒有爆炸危險(xiǎn)性； 1015%，弱爆炸危險(xiǎn)性； 15%，有爆炸危險(xiǎn)性。 過去認(rèn)為，揮發(fā)份含量小于l0%，煤塵失去爆炸性。但必須指出，作為煤的組成成份非常復(fù)雜，同類煤的揮發(fā)份成份及其含量也不一樣，所以揮發(fā)份含量不能作為判斷煤塵有無爆炸危險(xiǎn)的唯一依據(jù)。例如四川松藻二井V15.92，但無煤塵爆炸危險(xiǎn)，而萍鄉(xiāng)青山礦V小于10，卻有爆炸危險(xiǎn)。因此規(guī)程規(guī)定，煤層有無爆炸危險(xiǎn)，必須通 過煤塵爆炸性試驗(yàn)鑒定。,規(guī)程規(guī)定：新礦井的地質(zhì)精查報(bào)告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸

22、性鑒定材料。生產(chǎn)礦井每延深一個(gè)新水平，應(yīng)進(jìn)行1次煤塵爆炸性試驗(yàn)工作。煤塵的爆炸性應(yīng)由國(guó)家授權(quán)單位進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果必須報(bào)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。煤礦企業(yè)應(yīng)根據(jù)鑒定結(jié)果采取相應(yīng)的安全措施。,2.空氣中的煤塵達(dá)到一定濃度 上下限 45g/m32000g/m3， 最強(qiáng)300g/m3400g/m3（實(shí)驗(yàn)條件、揮發(fā)分含量）,國(guó)外測(cè)得的煤塵爆炸上限濃度目前為1000-2000g/ m3，爆炸上限濃度在實(shí)際應(yīng)用中是沒有意義的，在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中也是沒有的。 在井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，一般情況下，很難形成大于45 g/ m3的懸浮煤塵濃度，就是在綜合機(jī)械化采煤工作面煤塵的濃度也很難會(huì)有1gm3的情況。如果煤塵的濃度達(dá)到

23、2g/m3，就會(huì)感到嗆人；如果3一5g/m3將會(huì)使人感到呼吸因難；如果煤塵濃度達(dá)到8-10g/m3時(shí)，會(huì)使人伸手難辨五指。,但當(dāng)巷道周圍的沉積煤塵受到?jīng)_擊波的震動(dòng)，氣流的吹揚(yáng)或其他原因再次揚(yáng)起后，就足以達(dá)到爆炸濃度。例如上底寬2m、下底寬3m、高2m的梯形斷面巷道，底板沉積0.075mm的煤塵（假設(shè)不考慮巷道頂和兩側(cè)的沉積煤塵）全部揚(yáng)起均勻彌漫于巷道空間，就能達(dá)到煤塵爆炸下限濃度，因此，沉積煤塵是最大約隱患。,3.引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩?煤塵的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質(zhì)、濃度、粒度及粒度分布、試驗(yàn)條件等不同因素而變化，6101050，一般700800 最小點(diǎn)燃能量 4.540mj,

24、幾乎一切火花均能達(dá)到之能量 例如：放炮火焰（這是大量存在的）、電氣設(shè)備產(chǎn)生的火花、電纜接頭不良或電纜損壞產(chǎn)生的短路或撞擊產(chǎn)生電弧、斜井跑車產(chǎn)生的摩擦火花、皮帶摩擦著火、礦井內(nèi)外因火災(zāi)、瓦斯燃燒或爆炸以及炸藥爆炸等。,（四）影響煤塵爆炸的因素,1、煤的物理化學(xué)性質(zhì) 煤的揮發(fā)份含量 煤的水分和灰分 2、煤塵濃度 3、煤塵粒度 10微米1毫米，75微米最強(qiáng)，小于10微米失去爆炸性 4、礦井瓦斯和氧氣的含量 5、引爆熱源和爆炸環(huán)境,（五）煤塵爆炸性鑒定 規(guī)程第151條規(guī)定，新礦井的地質(zhì)精查報(bào)告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸鑒定資料。生產(chǎn)礦井每延伸一個(gè)新水平，應(yīng)進(jìn)行1次煤塵爆炸性試驗(yàn)工作。經(jīng)鑒定全國(guó)88%

25、以上為有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井。,試驗(yàn)程序：將煤樣經(jīng)粉碎后全部通過75m篩孔，并在105溫度烘干2小時(shí)，取1g塵樣放在試料管內(nèi)，同時(shí)將加熱器升溫，當(dāng)溫度升到1100以后，開動(dòng)電磁打氣筒，活塞動(dòng)作使煤塵試樣呈云霧狀噴入燃燒管內(nèi)，同時(shí)觀察大管內(nèi)煤塵燃燒狀態(tài)，最后開動(dòng)小風(fēng)機(jī)排除煙塵。 煤塵通過燃燒管內(nèi)的加熱器時(shí)，可能出現(xiàn)下列現(xiàn)象： 只出現(xiàn)稀少的火星或根本沒有火星； 火焰向加熱器兩側(cè)以連續(xù)或不連續(xù)的形式在塵霧中緩慢地蔓延； 火焰極快地蔓延，甚至沖出燃燒管外，有時(shí)還會(huì)聽到爆炸聲。,同一試樣應(yīng)重復(fù)進(jìn)行5次試驗(yàn)，其中只要有一次出現(xiàn)燃燒火焰，就定為爆炸危險(xiǎn)煤塵。 在5次試驗(yàn)中都沒有出現(xiàn)火焰或只出現(xiàn)稀少火星，必須重

26、作5次試驗(yàn)，如果仍然如此，定為無爆炸危險(xiǎn)煤塵，在重作的試驗(yàn)中，只要有一次出現(xiàn)燃燒火焰，仍應(yīng)定為爆炸危險(xiǎn)煤塵。 礦井中只要有一個(gè)煤層的煤塵有爆炸危險(xiǎn)，該礦井就應(yīng)定為有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井。,對(duì)有爆炸危險(xiǎn)的煤塵，還可進(jìn)行預(yù)防煤塵爆炸所需巖粉量的測(cè)定。 具體做法是將巖粉按比例和煤塵均勻混合，用上述方法測(cè)定它的爆炸性，直到混合粉塵由出現(xiàn)火焰剛轉(zhuǎn)入不再出現(xiàn)火焰，此時(shí)的巖粉比例，即為最低巖粉用量的百分比。 巷道模擬試驗(yàn)只用以標(biāo)定其他試驗(yàn),六、塵肺病,矽肺、矽煤肺、煤肺。 世界公認(rèn)：粉塵對(duì)人類的危害居各種職業(yè)病首位。 當(dāng)前還不能治愈塵肺病，現(xiàn)有的醫(yī)療水平只能起到緩解癥狀、減輕痛苦、增強(qiáng)體質(zhì)、預(yù)防合并癥的作用，

27、改變不了塵肺病的病期。 新的塵肺病診斷標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的塵肺病的定義是：“塵肺病是由于在職業(yè)活動(dòng)中長(zhǎng)期吸入生產(chǎn)性粉塵并在肺內(nèi)滯留而引起的以肺組織彌漫性纖維化為主的全身性疾病?！彼且环N嚴(yán)重的礦工職業(yè)病，一旦患病，目前還很難治愈，且因發(fā)病緩慢病程較長(zhǎng)，不同于煤塵、瓦斯爆炸事故一次傷害嚴(yán)重，常不易被人們所重視。實(shí)際上塵肺病引起的致殘和死亡人數(shù)，在國(guó)內(nèi)外都十分驚人。,從衛(wèi)生部召開的第十屆職業(yè)性呼吸系統(tǒng)疾病國(guó)際會(huì)議上（2005.4）獲悉：我國(guó)的職業(yè)病危害形勢(shì)十分嚴(yán)峻，職業(yè)病防治工作與我國(guó)快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)極不適應(yīng)。我國(guó)有毒有害企業(yè)超過1600萬家，受到職業(yè)危害的人數(shù)超過2億。2003年全國(guó)報(bào)告各類職業(yè)病發(fā)病

28、數(shù)為10467例，其中塵肺病發(fā)病數(shù)占了80%。上世紀(jì)50年代以來我國(guó)報(bào)告累計(jì)塵肺病例58萬多人，已死亡14萬多人，現(xiàn)患者44萬多人。由于目前廠礦企業(yè)勞動(dòng)者的體檢率低，報(bào)告不全，專家估計(jì)實(shí)際發(fā)病要比報(bào)告的例數(shù)多10倍，塵肺實(shí)際發(fā)生的病例數(shù)不少于100萬例。,有關(guān)塵肺的危害在國(guó)內(nèi)外的很早的史料都有記載，如北宋（960-1127）孫平仲在所著談苑中指出，“后苑銀作鍍金，為水銀所熏，頭首俱顫；賣餅家窺爐，目皆早昏；賈谷山采石人，石末傷肺，肺焦多死”；歐洲文藝復(fù)興后期工業(yè)迅速發(fā)展后西方礦冶書籍中也有礦工“癆病”之詞；17世紀(jì)早期解剖學(xué)著作中有“切石之死于哮喘，解刀入肺似入沙石”之說。,塵肺病的發(fā)病癥狀

29、塵肺病分為三期： 第一期：重體力勞動(dòng)時(shí)呼吸困難、胸痛、輕度干咳。 第二期：中等體力勞動(dòng)或正常工作時(shí)，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(shí)，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚至咯血和行動(dòng)困難。,影響塵肺發(fā)生發(fā)展的主要因素： 礦塵中游離二氧化硅含量（煤小于6%，石灰?guī)r小于10%，頁巖330%，砂巖4550%) 礦塵的粒度 12微米的粉塵危害性最高。 礦塵的濃度（呼吸性粉塵） 接塵時(shí)間 矽肺病一般10年（最短3年），煤肺病2030年，煤矽肺居中。 個(gè)體防護(hù)及身體素質(zhì),七、防塵措施,（一）煤層注水防塵 我國(guó)上世紀(jì)50年代中期開始試驗(yàn)煤層注水降塵，60年代一些礦井用于實(shí)

30、踐，70年代推廣使用。綜采工作面必須采取煤層注水，逢采必注，不注不采。規(guī)程第154條規(guī)定，采煤工作面應(yīng)采取煤層注水防塵措施。 長(zhǎng)鉆孔煤層注水（30100m）,煤層注水方式,a,b,a 短孔注水 b深孔注水,c,c長(zhǎng)孔注水,偽傾斜孔 八字形與傾斜聯(lián)合鉆孔,鉆孔,節(jié)理,巷道鉆孔注水,煤層注水的減塵作用主要有以下三個(gè)方面： 煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤(rùn)并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除塵源； 水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤(rùn)。當(dāng)煤體在開采中受到破碎時(shí)，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng)，預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生； 水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)，脆性減弱，改

31、變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開采而破碎時(shí)，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。,注意：,注水壓力（高壓80kg/cm2、中壓2580kg/cm2、低壓25kg/cm2） 注水方式（動(dòng)(泵)壓、靜壓） 注水流量（靜壓注水流量0.001-0.027m3/h.m） （動(dòng)壓注水流量0.002-0.24m3/h.m） 注水量（注水后的煤層含水量不超過8%為宜，水分純?cè)霾坏陀?%為宜） 注水時(shí)間 封孔方法 防跑水措施 孔深、孔徑、孔間距 一般中低壓長(zhǎng)時(shí)間注水最好,（二）采空區(qū)灌水防塵,（三）各工序?yàn)⑺秹m和巷道凈化水幕,（四）濕潤(rùn)劑除塵,以水為主體的濕式綜合防塵，因粉塵具有一定的疏水性,水的表

32、面張力又較大,對(duì)2m粒徑粉塵捕獲率只有128左右，2m粒徑以下的粉塵捕獲率更低。為了提高水對(duì)呼吸性粉塵的捕獲率，國(guó)內(nèi)外很重視濕潤(rùn)劑除塵的研究，取得了一定進(jìn)展，且應(yīng)用日益廣泛，如前蘇聯(lián)廣泛使用、環(huán)亞胺等濕潤(rùn)劑，前西德使用的非離子型、波蘭使用卡波、日本使用P、 Q；英、美使用Dustallay等濕潤(rùn)劑,我國(guó)應(yīng)用CHjl型、快滲 T、JFC“配方”1、“配方”2、洗衣粉等濕潤(rùn)劑，都進(jìn)行了不同程度的工業(yè)性試驗(yàn)。,濕潤(rùn)劑是由親水基和疏水基兩種不同性質(zhì)基因組成的化合物，濕潤(rùn)劑溶于水中時(shí)，其分子完全被水分子包圍，親水基一端被水分子吸引，硫水基一端被水分子排斥，親水基一端被水分子引入水中，疏水基一端則被排斥伸

33、向空氣中，于是濕潤(rùn)劑物質(zhì)的分子會(huì)在水溶液表面形成緊密的定向排列層，即界面吸附層，由于存在界面吸附層，使水的表層分子與空氣的接觸狀態(tài)發(fā)生變化，接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水的表面張力降低，同時(shí)朝向空氣的疏水基與粉塵粒子之間的吸附作用，而把塵粒帶入水中，得到充分濕潤(rùn)。,若把添加有濕潤(rùn)劑的水溶液用于煤層注水，提高其毛細(xì)管滲透能力，可提高降塵率， 持別是提高呼吸性粉塵降塵率，濕式打眼、濕式除塵器及其它濕式作業(yè)的用水中添加濕潤(rùn)劑均能提高除塵效率。,（五）泡沫除塵劑,泡沫除塵劑與水按一定比例混合在一起, 通過發(fā)泡器產(chǎn)生大量高倍數(shù)泡沫狀的液滴，噴灑到塵源或空氣中。噴灑在礦石等物體上的無空隙的泡沫液體覆蓋和隔斷了塵

34、源，使粉塵得以濕潤(rùn)和抑制；而噴射到含塵空氣中的泡沫液中則形成大量總體積和總面積很大的泡沫粒子群，大大增加了霧液與塵粒的接觸面積和附著力，提高了水霧的除塵效果。泡沫劑起到攔截、濕潤(rùn)、粘附、沉降粉塵的作用,可以捕集所有與泡沫相接觸的粉塵,尤其對(duì)呼吸性粉塵有很強(qiáng)的凝聚能力。,（六）磁化水防塵,磁化水是指經(jīng)過磁化器處理過的水，其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了暫時(shí)的變化，這種暫時(shí)改變水性質(zhì)的過程叫磁化。其變化的大小與磁化器磁場(chǎng)強(qiáng)度、水中雜質(zhì)性質(zhì)、水溫及水在磁化器內(nèi)流動(dòng)速度有關(guān)。磁化處理后，水的電導(dǎo)率、粘度降低，水的晶體結(jié)構(gòu)改變，因而使水的表面張力、吸附能力、溶解能力、滲透能力以及濕潤(rùn)性增加。使水珠變細(xì)變小，提高了霧

35、化程度，因此與粉塵的接觸機(jī)遇增加，持別是對(duì)呼吸性粉塵的捕捉能力加強(qiáng)。因?yàn)榇呕疂駶?rùn)性強(qiáng)，吸附能力大，使粉塵降落速度加快，所以降塵效果好。,（七）通風(fēng)防塵,決定通風(fēng)防塵效果的因素主要是風(fēng)速、風(fēng)量和風(fēng)向。 風(fēng)速過低，懸浮在空氣中的細(xì)微礦塵不易排出,過高則容易吹起落塵，增大空氣中的礦塵濃度。實(shí)踐證明，掘進(jìn)工作面的最優(yōu)排塵風(fēng)速為0.40.7米秒，采煤工作面的最優(yōu) 排塵風(fēng)速為1.21.6米秒。,（八） 采掘工作面綜合防塵,炮采工作面使用水封爆破、水炮泥 綜采工作面割煤、移架等各工序高壓噴霧灑水 掘進(jìn)工作面水封聯(lián)動(dòng)濕式鑿巖、水幕凈化、沖洗巖幫、裝巖灑水、泡沫除塵,（九）個(gè)體防護(hù),防塵口罩 送風(fēng)頭盔 送風(fēng)防

36、塵口罩 壓風(fēng)呼吸器,八、防爆措施,（一）落塵的處理 清掃巷道 沖洗巷道 巷道刷漿 粘結(jié)煤塵 （濕潤(rùn)劑和吸水鹽類物質(zhì)） 撒布巖粉（80%，300米）,（二）防治煤塵引燃,防止放炮時(shí)產(chǎn)生火焰 消除電器火源 消除明火 預(yù)防瓦斯爆炸 消除摩擦和碰撞火花,九、煤塵爆炸事故的處理,煤塵爆炸是三爆（瓦斯爆炸、煤塵爆炸、瓦斯煤塵爆炸）事故之一，處理三爆事故應(yīng)遵循以下原則： 1、迅速組織撤退災(zāi)區(qū)和受事故威脅區(qū)域的人員 煤塵爆炸后，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，嚴(yán)重威脅災(zāi)區(qū)和回風(fēng)側(cè)人員的生命安全，為了保證撤退和搶救人員的安全，可以采取區(qū)域性或局部反風(fēng)措施；在無法恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)供給撤退人員自救器或小型呼吸器。,2、搶救

37、遇難人員 在撤離人員的同時(shí)，應(yīng)組織救護(hù)隊(duì)偵查災(zāi)區(qū)情況（爆源地點(diǎn)、波及范圍、氣體成分以及破壞嚴(yán)重程度）,查明遇難人員,設(shè)法將其引運(yùn)到安全地點(diǎn)。 3、切斷通向?yàn)?zāi)區(qū)的電源,撲滅爆炸引起的火災(zāi)，防止發(fā)生連續(xù)爆炸。 4、恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng),排除爆炸產(chǎn)生的有毒有害氣體。 5、處理煤塵爆炸事故時(shí),要掌握連續(xù)爆炸的規(guī)律。,煤塵爆炸事故處理案例,1985年4月7日16時(shí)50分，某礦1712工作面，放炮員在制作引爆藥包時(shí)，發(fā)生了引爆藥包爆炸，引起旁側(cè)的30個(gè)炸藥卷和8發(fā)雷管爆炸，爆炸的沖擊氣浪將煤塵揚(yáng)氣，爆炸產(chǎn)生的火焰點(diǎn)燃了飛揚(yáng)的煤塵，最終導(dǎo)致煤塵爆炸。這是一場(chǎng)純煤塵爆炸事故。爆炸產(chǎn)生的co竄入鄰近一個(gè)礦井，造成了嚴(yán)重

38、后果。,1)礦井概況 該礦以一對(duì)立井開拓，主井深128米，雙罐籠提升，副井深68米，安設(shè)4-72-11NO.10主扇一臺(tái)，抽出式通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列式，反風(fēng)和保護(hù)裝置齊全，主副井均有梯子間直通地面。該礦為低沼氣礦井，煤塵有強(qiáng)烈爆炸危險(xiǎn)，爆炸指數(shù)為29.2732.15%,開采第17號(hào)煤層。,事故發(fā)生前，兩翼正在生產(chǎn)的工作面有1702和1704，掘進(jìn)工作面有下山和1712。兩掘進(jìn)工作面共用一臺(tái)11KW的局扇，采掘工作面實(shí)行串聯(lián)通風(fēng)。該礦生產(chǎn)系統(tǒng)比較完善，防塵系統(tǒng)齊全，防塵采用靜壓供水。 煤塵爆炸波及的臨近礦井采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，斜井進(jìn)風(fēng)，立井出風(fēng)，事故發(fā)生前，該礦只有1705回采工作面生產(chǎn)

39、。,1985年3月14日，鄰近礦井在1707工作面下順槽與事故礦采空區(qū)掘透，一直未做密閉，發(fā)生事故時(shí)，兩礦的部分井巷系統(tǒng)如圖52所示。 2)事故處理經(jīng)過 煤塵爆炸事故發(fā)生以后，立即召請(qǐng)了礦務(wù)局救護(hù)隊(duì)，該救護(hù)隊(duì)派兩個(gè)小隊(duì)于17時(shí)40分趕到事故礦井。隨后某礦救護(hù)隊(duì)也派兩個(gè)小隊(duì)前來事故礦井支援。,救護(hù)隊(duì)到達(dá)礦井后，在了解災(zāi)情時(shí)發(fā)現(xiàn)事故礦井井口房巳被摧毀，一個(gè)罐籠卡在井架上部、主井人行梯子間已被嚴(yán)重破壞，估計(jì)另一罐籠在井下也已被破壞，無法進(jìn)入井下；立風(fēng)井風(fēng)機(jī)因防爆門起作用未遭破壞，仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但風(fēng)井梯子間年久失修，長(zhǎng)期沒有行人,而且風(fēng)井排出風(fēng)流CO達(dá)0.3、CO2達(dá)0.42、CH4為0.2，救護(hù)隊(duì)也無法從風(fēng)井進(jìn)入井下。,根據(jù)風(fēng)井氣體成分，初步判定是煤塵煤炸事故。此時(shí)，必須下井偵察災(zāi)區(qū)情況。為了盡快入井偵察災(zāi)情和防