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1、一、矿尘分类矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘等多种无机矿尘外，尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。1按矿尘粒径划分(1)粗尘。粒径大于40m，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。(2)细尘。粒径为1040m，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。(3)微尘。粒径为0.2510m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降。(4)超微尘。粒径小于0.25m，要用电子显微镜才能观察到，在空气中作扩散运动。2按矿尘的存在状态划分(1)浮游矿尘。悬浮于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。(2)沉积矿尘。从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。第1页/共96页浮尘和落尘在不同环境下可以相互转
2、化，浮尘因受自重的作用可以逐渐沉降下来变成落尘，而落尘当落尘受到机械振动、爆风冲击以及巷道中风速的变化等外界条件干扰时，它可再次飞扬，又成为浮尘。其风速的变化与矿尘粒度的关系如表2-1-1。表2-1-1落尘变成浮尘风流的变化与矿尘粒度的关系煤尘粒度m7510535751035吹扬风速ms-16.35.293.483按矿尘的粒径组成范围划分(1)全尘（总矿尘）。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为1mm以下的尘粒。(2)呼吸性矿尘。主要指粒径在5m以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。第2页/共96页二、矿尘含量的计量指标1矿尘浓度单位体积矿内空气
3、中所含浮尘的数量称为矿尘浓度，其表示方法有两种：(1)质量法（g/m3）。(2)计数法（颗/cm3）。序号矿尘中游离SiO2含量/%最高容许浓度/mg.m-3总矿尘呼吸性矿尘12345655101025255050 30在原岩应力区的煤体中注水短钻孔注水工作面 6在应力降低区的煤体中注水，裂隙发育，透水性强，注水压力低深孔注水工作面620在应力升高区的煤体中注水，不发育，透水性弱，注水压力高巷道钻孔注水上部煤层巷道或底板巷道不确定在应力降低区的煤体中或瓦斯卸压煤层中注水第51页/共96页（1）长钻孔。钻孔直径为75100mm，其布置形式较多，如图2-2-1所示。图2-2-1长钻孔注水防尘示意图
4、a-上向钻孔；b-双向钻孔；c-伪倾斜钻孔；d-八字型与倾斜联合钻孔1-钻孔；2-解理abcd第52页/共96页（2）短钻孔。其钻孔长度比工作面循环进度稍长，一般取1.52m，最大不超过6m。其布置如图2-2-2中a所示。（3）深孔。如图2-2-2中b。图2-2-2短孔、深孔注水防尘示意图a短孔；b深孔1回风巷；2运输巷第53页/共96页（4）巷道钻孔。如图2-2-3所示。图2-2-3巷道钻孔注水封孔封孔封孔方法有两种：一种是封孔器封孔，另一种是水泥砂浆封孔。（1）封孔器封孔。（2）水泥砂浆封孔。第54页/共96页注水注水（1）注水方法。一是利用矿井地面贮水池，通过井下供水管网实施静压注水；二
5、是利用井下的水泵实施动压注水。a.静压注水：第55页/共96页b.动压注水：利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水。长钻孔动压注水的适用性强，被很多煤矿采用，其注水系统如图2-2-4所示。图2-2-4动压注水系统1一注水管；2一水泥砂桨；3一压力表；4一高压胶管；5一阀门；6一分流器；7一单向阀；8一注水表；9一注水泵；10一供水桶第56页/共96页（2）注水压力注水压力的高低取决于煤层透水性和钻孔的流水速度，适宜的注水压力是：不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。透水性强的煤层采用小于3MPa的低压注水，透水性较弱的煤层采用3-10MPa的中压注水，必要时可采用大于10MPa的高压注水
6、。（3）注水速度（注水流量）注水速度是指单位时间内的注水量。为了便于对各钻孔注水流量进行比较，通常以单位时间内每米钻孔的注水量来表示。一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好。静压注水速度一般为0.001-0.027m3/（hm），动压注水速度为0.002-0.24（hm）。（4）注水量一般来说，中厚煤层的注水量为0.015-0.03m3/t；厚煤层为0.025-0.04m3/t。（5）注水时间在实际注水中，常把在预定的湿润范围内煤壁出现均匀“出汗”（渗出水珠）的现象，作为判断煤体是否全面湿润的辅助方法。但为提高湿润效果还需再注一段时间才停止注水。第57页/共96页煤层注水效果煤层注水效果实测发
7、现：在钻孔两侧的煤体中，距钻孔近处水分大，远处水分小，靠底板处水分大，靠顶板处水分小。沿煤层倾斜方向，当打下向钻孔时，上部水分小，靠近风巷处，常出现干燥无水区，上部湿润区小于下部。一般认为：注水后水分增加1以上，无论原始水分多大，降尘率可达60以上。水分量增加越大，降尘效果越好。第58页/共96页（二）采空区灌水1.采空区灌水预湿煤体的实质当厚煤层采用倾斜、水平、斜切分层以人工假顶或用夹矸层作分层顶板，下行垮落法开采时，以及近距离煤层开采时，在上一分层或上一煤层的采空区灌水，依靠水的自重及煤体或夹矸层内孔隙的毛细作用力缓慢渗入下一分层或下一煤层的煤体，使之在开采前预先湿润，达到防尘的目的。另外
8、水在采空区内还能粘结冒落的矸石，在矿山压力的作用下形成再生顶板，有利于顶板管理。在自然发火煤层中还有防止煤炭自燃的作用。2.采空区灌水方法（1）倾斜分层超前钻孔采空区灌水在下分层的回风巷中，超前工作面向上分层采空区打短钻孔和长钻孔，通过钻孔向采空区内灌水。短钻孔一般为2-5m，孔间距5-7m。如图3-22。第59页/共96页第60页/共96页（2）缓斜煤层水窝灌水法 在下分层巷道内沿煤层倾斜向下开一些水窝，在水窝内灌上水，水可自流到采空区内，也可直接渗入煤层内。水窝的深度以保证水能流入采空区内而不返入风巷内即可。第61页/共96页（3）采空区埋管灌水法 在采煤工作回风巷中铺设灌水管路，直接向放
9、顶后的采空区灌水，水管前部埋入采空区510m，以不向工作面流水为原则。灌入的水可渗透到下分层，如是近距离煤层，灌入的水通过层间岩石渗入到下一煤层，达到预先湿润煤层的目的。第62页/共96页（4）急倾斜厚煤层水平分层开采时的采空区灌水 在水平分层采煤工作面的准备班里，向放顶区内灌水，边灌边渗透到下一分层。实践表明：1-2h内每1m2面积内灌0.3-0.5m3水，渗透深度可达0.7-1.2m。第63页/共96页3.采空区灌水预湿煤体降尘效果 工艺简单，所需设备少，有利于顶板管理和防止煤炭自燃。降尘率一般达到7792。第64页/共96页第65页/共96页二、降低浮尘和清除落尘它的捕尘作用有：在雾体作
10、用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，附着性增强，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，在重力作用下下沉；高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。原苏联的研究表明，在掘进机上采用低压洒水，降尘率为4378，而采用高压喷雾时达到7595；炮掘工作面来用低压洒水，降尘率为51，高压喷雾达72，且对微细矿尘的抑制效果明显。（1）掘进机喷雾洒水掘进机喷雾分内喷雾和外喷雾两种。第66页/共96页外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘，内喷雾则通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成的瞬间将其抑制。内喷雾系统可使空气中的含尘量减
11、少85-95。第67页/共96页（2）掘进机喷雾洒水采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。采用内喷雾时如图2-2-7所示。采用外喷雾时如图2-2-8所示。外喷雾降尘效果达93-98，内喷雾捕尘效果较之外喷雾可提高30，可使空气中的含尘量降到50-70mg/m3。图2-2-7采煤机内喷雾示意图图2-2-8采煤机外喷雾示意图第68页/共96页（3）液压支架移架和放煤口放煤喷雾洒水液压支架移架和放煤口放煤是综采放顶煤工作面仅次于采煤机割煤的两个主要产尘源。如图2-2-9所示。图2-2-9液压支架自动喷雾喷嘴布置示意图第69页/共96页（4）装岩洒水巷道装岩洒水有人工洒水和喷雾器洒水两种方式：人
12、工装岩时，一般采用人工洒水。装岩机装岩时，在距工作面45m的顶帮两侧，悬挂两个喷雾器进行喷雾洒水。图2-2-10装岩机喷雾洒水1一喷雾器；2一控制阀；3一水量调节阀第70页/共96页（5）其他地点喷雾第71页/共96页第五节 煤尘抑爆及隔爆技术主 要 内 容一、抑制煤尘爆炸的措施二、隔爆措施第72页/共96页一、消除落尘规程规定：“每一矿井，矿长必须组织人员按计划对井巷定期清扫、冲洗煤尘和刷浆。”从而保证即使沉积的煤尘再度飞扬起来也达不到煤尘爆炸的下限浓度，避免煤尘爆炸事故的发生。二、撒布岩粉撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。惰性岩粉一般为石
13、灰岩粉和泥岩粉。对惰性岩粉的要求是：可燃物含量不超过5%，游离SiO2含量不超过10%；不含有害有毒物质，吸湿性差；粒度应全部通过50号筛孔（即粒径全部小于0.3mm），且其中至少有70能通过200号筛孔（即粒径小于0.075mm）。第73页/共96页三、设置隔爆装置隔爆装置隔爆原理是：在瓦斯煤尘爆炸时隔爆装置将会动作（水槽、岩粉槽破碎，水袋脱钩），并抛撒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸传播。隔爆装置根据其动作方式的不同可分为被动式隔爆装置和自动抑爆装置。（一）被动式隔爆装置1水棚水棚设置方法如图所示。第74页/共96页水棚包括水槽棚和水袋棚两种，设置应符合以下基本
14、要求：主要隔爆棚组应采用水槽棚，水袋棚只能作为辅助隔爆棚组；水棚组应设置在巷道的直线段内。其用水量按巷道断面计算，主要隔爆棚组的用水量不小于400L/m2，辅助水棚组不小于200L/m2；相邻水棚组中心距为0.51.0m，主要水棚组总长度不小于30m，辅助水棚组不小于20m；首列水棚组距工作面的距离，必须保持在60200m范围内；水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m，其底部距轨面不小于1.8m；水内如混入煤尘量超过5时，应立即换水。（1）PGS型隔爆水槽棚（2）KYG型快速移动式隔爆棚（3）XGS型隔爆棚（容器）第75页/共96页当发生瓦斯煤尘爆炸时，依靠爆炸冲击波的作用，击碎水槽，形成水
15、雾体，使其迅速地将火焰扑灭，阻断爆炸的传播。一般安装在采掘巷道中，距工作面（爆炸危险源）60200m范围，按安装技术要求组成的水槽棚能有效地隔绝瓦斯、煤尘爆炸的传播。PGS40型隔爆水槽第76页/共96页GDX型隔爆水袋当发生瓦斯煤尘爆炸时，依靠爆炸冲击波的作用，击碎水袋（或使水袋脱钩），形成水雾体，使其迅速地将火焰扑灭，阻断爆炸的传播。一般安装在采掘巷道中，距工作面（爆炸危险源）60200m范围，按安装技术要求组成的水袋棚能有效地隔绝瓦斯、煤尘爆炸的传播。第77页/共96页图2-3-1KYG型快速移动式隔爆棚（1架）结构示意图（巷道纵向视图）1一单轨吊环；2一单轨；3一移动装置；4一支撑杆，
16、5一水槽架，6一水槽；7一钢丝绳KYG型移动式隔爆棚能快速方便搬移，隔爆棚随采掘工作面的推进而移动，确保了隔爆棚距工作面距离始终保持最佳隔爆距离。第78页/共96页（3）XGS型隔爆棚（容器）如图2-3-2所示。图2-3-2XGS型隔爆容器吊挂示意图1一夹持器；2一倒”T”字架；3一隔爆容器特点是安装适应性强，能利用倒“T”字架配合不同的夹持器在不同支护方式、不同形状的巷道中点式或线式安装（见图2-3-3、图2-3-4）。第79页/共96页图2-3-3线式安装示意图l一支撑杆；2一夹持器；3一倒“T”宇架；4一隔爆容器图2-3-4点式安装示意图1一锚杆；2一夹持器；3一隔爆器第80页/共96页
17、2岩粉棚岩粉棚分轻型和重型两类。重型岩粉棚为主要岩粉棚，轻型岩粉棚为辅助岩粉棚。图2-3-5岩粉棚第81页/共96页岩粉棚的设置应遵守以下规定：按巷道断面积计算，主要岩粉棚的岩粉量不得少于400kg/m2，辅助岩粉棚不得少于200kg/m2；轻型岩粉棚的排间距1.02.0m,重型为1.23.0m；岩粉棚的平台与侧帮立柱（或侧帮）的空隙不小于50mm，岩粉表面与顶梁（顶板）的空隙不小于100mm，岩粉板距轨面不小于1.8m；岩粉棚距可能发生煤尘（瓦斯）爆炸的地点应在60m-300m之间；岩粉板与台板及支撑板之间，严禁用钉固定，以利于煤尘爆炸时岩粉板有效地翻落；岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次
18、，当岩粉受潮变硬或可燃物含量超过20%时，应立即更换，岩粉量减少时应立即补充。第82页/共96页(二)自动隔爆装置自动抑爆装置是利用传感器探测爆炸信号，触发自带的动力源喷洒消焰剂，形成抑制带。自动抑爆装置主要由传感器、控制仪、喷洒器组成。下面介绍2种新型的自动隔爆装置：1.ZYB-S型自动产气式抑爆装置图2-3-6ZYB-S型自动产气式抑爆装置的抑爆原理示意图1一火焰阵面；2一火焰传感器；3一控制单元；4一喷洒器第83页/共96页2YBW-I型无电源触发式抑爆装置图2-3-7YBW-l型无电源触发式抑爆装置组成框图第84页/共96页图2-3-9WDY喷洒器在巷道中安装结构示意图1一锚杆；2一工
19、字钢；3一连接器；4一滚轮；5一喷洒器图2-3-8WDY喷洒器结构示意图1一墙盖；2一外壳；3一储水泡沫；4一接线盒；5一导爆索其安装结构如图2-3-9所示。第85页/共96页第六节 煤尘爆炸事故的处理 主 要 内 容一、煤尘爆炸事故的处理方法二、煤尘爆炸的特征第86页/共96页灾区停电撤人向上级汇报召请救护队成立抢救指挥部救护队到灾区救人侦察情况灭火恢复通风系统（1）处理爆炸事故的要求u迅速抢救遇险伤员，找出被困在灾区人员，再运出遇难者遗体。u查清确无残留火源，可逐段恢复通风，排除烟雾与有毒气体，使灾区转变为非灾区。如有火源，应在安全条件下灭火。u抢救人员时，如遇巷道堵塞，应分配另一个救护小
20、队去清理。短时间不能清理，应另找通路，或打钻孔供风并与灾区人员联系。u扑灭因爆炸产生的火灾，应按灭火行动要求进行工作。如发生连续爆炸，应在消除爆炸危险后再进入灾区。一、煤尘爆炸事故的处理方法第87页/共96页（2）处理爆炸事故的方法u发生瓦斯、煤尘爆炸后的爆源区及其回风流中都有大量一氧化碳有毒气体，因此没有佩带呼吸器的人员禁止进入危险区。首先到达事故矿井的救护小队应对灾区进行侦查，进入前，应切断灾区电源，注意检查灾区内CH4，CO，CO2，O2浓度和温度与通风设施分布地点现状。对幸存者应立即抢救或给佩带自救器或面罩式呼吸器安全地救出灾区，在侦察与救人时，发现火源应立即扑灭。u救护队侦察时，如灾
21、区范围大，伤亡人员多，应首先用自救器引导一部分能行动的伤员到安全地点（亦可用风幛隔断成临时避灾区，以压风管供风）。u处理采煤工作面的爆炸事故，应有两个小队分别从回风巷、进风巷进入工作面抢救遇险人员，在侦察中遇到冒顶引起堵塞时，应迅速退出，找寻其他通道进入灾区。穿过支架破坏地区，要架好临时支架，保证退路安全。通过支架不好，断梁折柱巷道时，不要攀拉支架，一个个顺序通过。第88页/共96页u为了抢救人员，排除爆炸产生的有毒有害气体，如确无火源，应尽快恢复通风。如有毒有害气体严重威胁集中在回风流区域人员，在保证撤出进风流人员后，进行局部反风或区域反风。u当爆炸发生在远距离掘进区域或较长的独头盲洞，又有
22、有害气体浓度大、支架损坏严重，且知遇难人员已牺牲时，不许强行进入灾区，要在恢复通风、维修支架后，方可搬运遇难人员。u爆炸引起火灾、或爆炸后仍有火源时，应同时救人灭火，并有专人检测瓦斯情况，发现危险应立即撤出。如遇连续爆炸，只有在掌握爆炸间隙的情况下，在最短间隙时间内，进入灾区救人。进入时，专人检查瓦斯，如达2%并在迅速上升时，立即退出灾区。如已知灾区无人或人已牺牲，此时严禁进入灾区。第89页/共96页注意：（1）灾害发生时首先切断灾区（甚至灾区周围的区域）的电源，而且停电操作应在灾区以外的地点进行，以免引起再次爆炸；（2）对灾区进行侦察过程中，发现火源立即扑灭，防止二次爆炸。（3）救灾过程中要
23、注意寻找煤尘爆炸的痕迹和判断起爆源；（4）煤尘连续爆炸的可能性很大，思想上和物资上应有准备，以免措手不及，避免出现难以控制的局面。第90页/共96页二、煤尘爆炸的特征通常，煤尘爆炸具有以下特征：（1）在巷道壁和支架上留有粘焦（皮渣与粘块）。图2-4-1粘焦当煤尘爆炸速度较小时，火焰和冲击波以较慢的速度传播，皮渣和粘块在支柱的两侧，爆炸传来的方向堆积较密；当爆炸速度很大时，皮渣和粘块在支柱的迎风侧；当爆炸速度极大时，皮渣和粘块在支柱的背风侧，而在迎风侧有火烧痕迹。第91页/共96页（2）煤尘的成分发生变化。（3）煤尘爆炸时气体的碳氢比（C/H），明显高于瓦斯（甲烷）爆炸。（4）灾区空气中CO浓度
24、很高。（5）煤尘爆炸具有连续性。（6）连续爆炸时，离开爆源越远其破坏力越大。第92页/共96页复习题1什么是矿尘？有哪些危害？2常见的矿尘分类方法有哪些？分别是如何分类的？3矿尘含量的计量指标有哪些？其定义分别是什么？4矿尘的危害性主要表现在哪几个方面？5.矿山尘肺病分为哪几类？影响尘肺病的发病因素有哪些？6煤尘爆炸的条件是什么？影响煤尘爆炸的因素有哪些？7常见的减尘措施有哪些？影响煤层注水效果的因素有哪几个方面？8洒水降尘的作用是什么？9何谓最低及最优排尘风速？掘进工作面通风除尘对通风工艺的要求有哪些？10.常见的湿式除尘装置有哪些？隔尘措施有哪些？第93页/共96页11撒布岩粉抑制煤尘爆炸时对惰性岩粉的要求是什么？12设置水棚应符合哪些基本要求？13设置岩粉棚应符合哪些基本要求？14岩粉棚和水棚的限爆作用原理是什么？15自动抑爆装置主要由哪几部分组成？常见的自动抑爆装置有哪几种？16煤尘爆炸的特征有哪些？第94页/共96页问题思考1为什么采空区遗煤自燃与否主要取决于工作面的推进速度和自燃带最大宽度Ll+L2？2封闭采区内的火区时，是否会造成邻近采空区内瓦斯被大量吸出引起爆炸？3煤尘爆炸与瓦斯爆炸有何异同？第95页/共96页感谢您的观看！第96页/共96页