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1、西安科技大学能源学院西安科技大学能源学院许满贵许满贵通通 风风 安安 全全 学学 矿尘防治矿尘防治本章主要内容第一节 矿尘及其性质第二节 矿山尘肺病 第三节 煤尘爆炸及预防第四节 矿山综合防尘第一节 矿尘及其性质一、矿尘的产生及分类一、矿尘的产生及分类 矿尘矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。微粒的总称。采（采（40%40%）、掘（）、掘（30%30%）、锚喷（）、锚喷（10%10%）。）。几种常用的分类方法：几种常用的分类方法：1 1、按矿尘粒径划分、按矿尘粒径划分 (1)(1)粗尘粗尘。粒径大于。粒径大于40m40m，相当
2、于一般筛分的最小颗粒，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。在空气中极易沉降。(2)(2)细尘细尘。粒径为。粒径为101040m40m，肉眼可见，在静止空气中，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。作加速沉降。(3)(3)微尘微尘。粒径为。粒径为0.250.2510m10m，用光学显微镜可以观察，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降。到，在静止空气中作等速沉降。第一节 矿尘及其性质 (4)(4)超微尘超微尘。粒径小于。粒径小于0.25m0.25m，要用电子显微镜才能观察，要用电子显微镜才能观察到，在空气中作扩散运动。到，在空气中作扩散运动。2 2、按矿尘的存在状态划分、按矿尘的存在
3、状态划分 (1)(1)浮游矿尘浮游矿尘：悬池于矿内空气中的矿尘，简称：悬池于矿内空气中的矿尘，简称浮尘浮尘。(2)(2)沉积矿尘沉积矿尘：从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称：从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘落尘。3 3、按矿尘的粒径组成范围划分、按矿尘的粒径组成范围划分 (1)(1)全尘全尘(总粉尘总粉尘)。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为粒径为1mm1mm以下的尘粒。以下的尘粒。(2)(2)呼吸性粉尘呼吸性粉尘。主要指粒径在。主要指粒径在5m5m以下的微细尘粒。以下的微细尘粒。不可见不可见第一节 矿尘及其性质二、矿尘的危害二、矿尘的危害 矿尘具有
4、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)(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。(2)(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。(3)(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。(4)(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。黑龙江七台河东风煤矿11.27特别重大煤尘爆炸事故2005年年11月月27日日21时时22分分，黑龙江龙煤矿业集团有限，黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司七
5、台河分公司责任公司七台河分公司东风煤矿东风煤矿发生一起特别重大煤发生一起特别重大煤尘爆炸事故，造成尘爆炸事故，造成171人死亡，人死亡，48人受伤，直接经济损人受伤，直接经济损失失4293万元。万元。事故直接原因是：违规放炮处理主煤仓堵塞，导致煤事故直接原因是：违规放炮处理主煤仓堵塞，导致煤仓给煤机垮落、煤仓内的煤炭突然倾出，带出大量煤仓给煤机垮落、煤仓内的煤炭突然倾出，带出大量煤尘并造成巷道内的积尘飞扬达到爆炸界限，放炮火焰尘并造成巷道内的积尘飞扬达到爆炸界限，放炮火焰引起煤尘爆炸。引起煤尘爆炸。黑龙江七台河东风煤矿11.27特别重大煤尘爆炸事故观看视频1晋蔺家庄煤矿“715”煤尘爆炸事故
6、2006年年7月月15日日下下午，山西省灵石县段午，山西省灵石县段纯镇纯镇蔺家庄煤矿蔺家庄煤矿发生发生煤尘爆炸事故，截至煤尘爆炸事故，截至目前共造成目前共造成53人死亡。人死亡。初步分析，由于灵石初步分析，由于灵石县夏门煤矿违章作业，县夏门煤矿违章作业，明火放炮导致煤尘爆明火放炮导致煤尘爆炸，波及相邻的蔺家炸，波及相邻的蔺家庄煤矿，造成人员严庄煤矿，造成人员严重伤亡。重伤亡。视频视频1视频视频2平顶山宝丰王庄矿煤尘爆炸事故 2007年年4月月16日日19时时40分分,河南平河南平顶山市宝丰县顶山市宝丰县王庄煤矿王庄煤矿（私营煤矿（私营煤矿证照齐全）井下发生煤尘爆炸事故，证照齐全）井下发生煤尘爆
7、炸事故，当班入井人员中，当班入井人员中，9人安全升井，经人安全升井，经过进一步核实，确认井下实际被困过进一步核实，确认井下实际被困人数为人数为31人。抢救时又发生二次爆人。抢救时又发生二次爆炸，到炸，到19日，专家组认为井下遇险日，专家组认为井下遇险人员已无生还可能，暂时停止下井人员已无生还可能，暂时停止下井抢险。抢险。观看视频12007年年12月月5日日23时时15分分，山西省临汾市洪洞县，山西省临汾市洪洞县瑞之源煤业有限公司（位于洪洞县左木乡红光村瑞之源煤业有限公司（位于洪洞县左木乡红光村原新窑煤矿）井下发生瓦斯爆炸事故，原新窑煤矿）井下发生瓦斯爆炸事故，105人遇人遇难。难。山西洪洞新窑
8、煤矿“125”煤尘爆炸事故观看视频1第一节 矿尘及其性质三、含尘量的计量指标三、含尘量的计量指标 1、矿尘浓度、矿尘浓度 单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度矿尘浓度。其。其表示方法有两种：表示方法有两种：(1)质量法质量法 每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/m3 (2)计数法计数法 每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒/m3。我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。第一节 矿尘及其性质2、产尘强度产尘强度 单位时间内进入空气中
9、的粉尘量，即一般所称单位时间内进入空气中的粉尘量，即一般所称的产尘强度的产尘强度，单位，单位mg/s。3、相对产尘强度、相对产尘强度 单位工作量内进入空气中的粉尘量，称相对产单位工作量内进入空气中的粉尘量，称相对产尘强度，如尘强度，如mg/t、mg/m、mg/m 等表示。等表示。4、矿尘沉积量、矿尘沉积量 单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为量，单位为g/m2d。第一节 矿尘及其性质四、矿尘性质四、矿尘性质 1、矿尘中游离、矿尘中游离SiO2的含量的含量 矿尘中游离矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素，其含量的含量是危害人体的决定因
10、素，其含量越高，危害越大。煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰越高，危害越大。煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离岩等中游离SiO2的含量通常多在的含量通常多在20%50%，煤尘中的含，煤尘中的含量一般不超过量一般不超过5%。2、矿尘的粒度与比表面积、矿尘的粒度与比表面积 矿尘粒度矿尘粒度指矿尘颗粒的平均直径，单位为指矿尘颗粒的平均直径，单位为m。矿尘的比表面积矿尘的比表面积指单位质量矿尘的总表面积，单位为指单位质量矿尘的总表面积，单位为m2/kg，或，或cm2/g。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
11、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。第一节 矿尘及其性质3、矿尘的分散度 分散度分散度指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。分散度有两种表示方法：分散度有两种表示方法：(1)(1)重量百分比重量百分比：各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称：各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称为重量分散度。为重量分散度。(2)(2)数量百分比数量百分比：各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分：各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比称为数量分散度。比称为数量分散度。粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的，我国工粒级的划分是根据粒度大小和测试目
12、的确定的，我国工矿企业将矿尘粒级划分为矿企业将矿尘粒级划分为4 4级：小于级：小于2m2m、2 25m5m、5 510m10m和大于和大于10m10m。第一节 矿尘及其性质 矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标。矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿高分散度矿尘尘；反之，如果矿尘中粗大颗粒多，所占比例大，就称作；反之，如果矿尘中粗大颗粒多，所占比例大，就称作低分散度矿尘低分散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。难捕获。4、矿尘的湿润性
13、矿尘的湿润性 矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。亲水性矿尘亲水性矿尘：容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘。：容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘。疏水性矿尘疏水性矿尘：不容易被水湿润的矿尘称为疏水性矿尘。：不容易被水湿润的矿尘称为疏水性矿尘。第一节 矿尘及其性质5 5、矿尘的荷电性、矿尘的荷电性 因空气的电离以及尘粒之间的碰撞、摩擦等作用，使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，可能是尘粒带有电荷，可能是正电荷正电荷，也可是，也可是负电荷负电荷。6 6、矿尘的光学特性、矿尘的光学特性 矿尘的光学特性包括矿尘对矿尘的光学特性包括矿尘对光的
14、反射光的反射、吸收吸收和和透光强透光强度度等性能。等性能。第二节 矿山尘肺病 一、尘肺病及其发病机理一、尘肺病及其发病机理 尘肺病尘肺病:工人在生产中长期吸入大量微细粉尘而引起的以工人在生产中长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤纤维组织增生维组织增生为主要特征的肺部疾病。为主要特征的肺部疾病。（弥漫性纤维化）（弥漫性纤维化）1 1、尘肺类的分类、尘肺类的分类 煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类三类：(1)(1)硅肺病硅肺病(矽肺病矽肺病)，由于吸入含，由于吸入含游离游离SiO2含量较高的岩含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进尘
15、而引的尘肺病称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。的矿工。(2)(2)煤硅肺病煤硅肺病(煤矽肺煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离，由于同时吸入煤尘和含游离SiOSiO2 2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺。患者多为岩巷掘进的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。和采煤的混合工种矿工。比矿难还可怕的尘肺病 调研显示，煤尘最高浓度范围调研显示，煤尘最高浓度范围198-3420mg/m，超过国，超过国家标准家标准49.5-855倍，每年有大量职工患上尘肺病。全国煤矿倍，每年有大量职工患上尘肺病。全国煤矿有有265万接尘人员，据测算，每年有万接尘人员，据测算，每年
16、有5.7万人患上尘肺病，因万人患上尘肺病，因尘肺病死亡的则有尘肺病死亡的则有6000余人。余人。2010年年110月份，全国煤矿月份，全国煤矿平安事情衰亡平安事情衰亡2080人，猜测这个数字到年末不跨越人，猜测这个数字到年末不跨越3000人。人。截至截至2007年底，全国煤矿企业累计尘肺病患者年底，全国煤矿企业累计尘肺病患者31.2万例万例（不包括乡镇煤矿），尘肺病检出率高达（不包括乡镇煤矿），尘肺病检出率高达7.2%。部分企业。部分企业在岗职工的最低受检率只有在岗职工的最低受检率只有32.2%；有；有64.3%的煤炭集团没的煤炭集团没按照规定对退休工人进行体检。按照规定对退休工人进行体检。比
17、矿难还可怕的尘肺病肺内洗出肺内洗出48瓶黑水瓶黑水比矿难还可怕的尘肺病致命职业病让矿工肺部变成致命职业病让矿工肺部变成“石头石头”视频1：比矿难可怕的尘肺病视频2：尘肺让矿工肺部变成石头第二节 矿山尘肺病(3)(3)煤肺病煤肺病。由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。2、尘肺病的发病机理尘肺病的发病机理 尘肺病的发病机理至今尚未完全研究清楚。关于尘肺病尘肺病的发病机理至今尚未完全研究清楚。关于尘肺病的形成的论点和学说有多种。的形成的论点和学说有多种。进入人体
18、呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程进入人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程：(1)(1)在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于性碰撞作用使大于10m10m的尘粒首先沉降在其内。经过鼻的尘粒首先沉降在其内。经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外第二节 矿山尘肺病 (2)(2)在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使沉降作用，使5 510m10m的尘粒沉积下来，经气管、支气管上的尘粒沉积下来，经气管、支气管上
19、皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外。皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外。(3)(3)在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分速度减慢，使部分2 25m5m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外。来，通过纤毛运动逐级排出体外。(4)(4)粒度为粒度为2m2m左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内，残留在肺内的粉尘仅占总吸入量的内，残留在肺内的
20、粉尘仅占总吸入量的1%1%2 2以下。以下。第二节 矿山尘肺病 二、尘肺病的发病症状及影响因素二、尘肺病的发病症状及影响因素 1、尘肺病的发病症状 尘肺病分为三期：尘肺病分为三期：第一期：第一期：重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。第二期：第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。胸痛、干咳或带痰咳嗽。第三期：第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、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。第二节 矿山尘肺
21、病 2 2、影响尘肺病的发病因素、影响尘肺病的发病因素 (1)(1)矿尘的成分矿尘的成分 能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离SiOSiO2 2，其含，其含量越高，发病工量越高，发病工龄龄越短，病变的发展程度越快。越短，病变的发展程度越快。对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分即挥发分)含量。含量。(2)(2)矿尘粒度及分散度矿尘粒度及分散度 5m 5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5m5m以下的以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，矿尘可以进入下呼吸道并沉积在
22、肺泡中，最危险的粒度是最危险的粒度是2m2m左右的矿尘。左右的矿尘。资料来自枣庄矿业集团资料来自枣庄矿业集团第二节 矿山尘肺病 (3)(3)矿尘浓度矿尘浓度 尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的是说，尘肺的发病工令发病工令和作业场所的矿尘浓度成反比。和作业场所的矿尘浓度成反比。(4)(4)个体方面的因素个体方面的因素 尘肺病在目前的技术水平下尽管很难完全治愈，但它是尘肺病在目前的技术水平下尽管很难完全治愈，但它是可以预防的。只要领导重视，增加资金投入，积极开展尘可以预防的。只要领导重视，增加资金投入，积极开展尘肺病预防及治
23、疗方面的研究，完善技术措施，推广综合防肺病预防及治疗方面的研究，完善技术措施，推广综合防尘，就可以达到降低尘肺病的发病率及死亡率的目的。尘，就可以达到降低尘肺病的发病率及死亡率的目的。第三节 煤尘爆炸及预防 我国历史上最严重的一次煤尘爆炸发生在我国历史上最严重的一次煤尘爆炸发生在19421942年日本统治下年日本统治下的本溪煤矿，牺牲的本溪煤矿，牺牲15491549人，残人，残246246人，牺牲的人员中大多为人，牺牲的人员中大多为COCO中中毒，事故发生前，巷道内沉积了大量煤尘，是由于电火花点燃毒，事故发生前，巷道内沉积了大量煤尘，是由于电火花点燃局部聚积的瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事故。局部
24、聚积的瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事故。建国以来我国煤建国以来我国煤矿共发生死亡百人以上事故矿共发生死亡百人以上事故2424起，其中煤尘爆炸及瓦斯煤尘爆起，其中煤尘爆炸及瓦斯煤尘爆炸炸1212起，占事故总数的起，占事故总数的50%50%一、煤尘爆炸的机理及特征一、煤尘爆炸的机理及特征 1 1、煤尘爆炸的机理、煤尘爆炸的机理 煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中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式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。一般煤尘爆炸机理及过程主要表现在以下方面：反应。一般煤尘爆炸机理及过程主要表
25、现在以下方面：第三节 煤尘爆炸及预防(1)(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开。过程迅速展开。(2)(2)当温度达到当温度达到300300400400时，煤的干馏现象急剧增强，放出时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。如大量的可燃性气体。如:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢 (3)(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收
26、能量，在尘粒周围形成周围形成活化中心活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃。闪燃。(4)(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。当燃烧不断加剧使火焰速度导致燃烧过程急剧地循环进行。当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式跳跃式地转变为爆炸地转变为爆炸。第三节 煤尘爆炸及预防22煤尘爆炸的特
27、征煤尘爆炸的特征 (1)(1)形成高温、高压、冲击波形成高温、高压、冲击波 (2)(2)煤尘爆炸具有连续性煤尘爆炸具有连续性 (3)(3)煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸的感应期 即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。炸所需的时间。(4)(4)挥发分减少或形成挥发分减少或形成“粘焦粘焦”(5)(5)产生大量的产生大量的COCO第三节 煤尘爆炸及预防二、煤尘爆炸的条件二、煤尘爆炸的条件 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：1、煤尘本身具有爆炸性、煤尘本身具有爆炸性 煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危煤尘具有爆
28、炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危险性必须经过试验确定。险性必须经过试验确定。2、煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的、煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度浓度 单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为都不会发生爆炸。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为3050g/m3，上限浓度为，上限浓度为10002000g/m3。3、存在能引燃煤尘爆炸的、存在能引燃煤尘爆炸的高温热源高温热源 我国煤尘爆炸的引燃温度
29、在我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，一般为之间，一般为700800。煤尘爆炸的最小点火能为。煤尘爆炸的最小点火能为4.540mj。第三节 煤尘爆炸及预防三、影响煤尘爆炸的因素三、影响煤尘爆炸的因素 1 1、煤的挥发分煤的挥发分 一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。2 2、煤的灰分和水分煤的灰分和水分 煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。链反应，降低煤尘的爆炸性。水分能降低煤尘的爆炸性，因为水的吸热能力大，能促使细水分能降低煤尘的爆炸
30、性，因为水的吸热能力大，能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，同时还能微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，同时还能降低落尘的飞扬能力。降低落尘的飞扬能力。3 3、煤尘粒度煤尘粒度 粒度对爆炸性的影响极大粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能参以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。第三节 煤尘爆炸及预防4 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%4%时，煤时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：尘的爆炸下限可
31、用下式计算：mm 式中：式中：m-m-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，g/mg/m3 3；-煤尘的爆炸下限，煤尘的爆炸下限，g/mg/m3 3；-系数，系数，第三节 煤尘爆炸及预防5 5、空气中氧的含量、空气中氧的含量 空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%17%时，煤尘就时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。6 6、引爆热源引爆热源 点燃煤尘云造成煤尘爆炸
32、，就必须有一个达到或超过最点燃煤尘云造成煤尘爆炸，就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高，能低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘云。而且煤尘初爆的强度也越大；量越大，越容易点燃煤尘云。而且煤尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。起爆炸，初始爆炸的强度也越小。第三节 煤尘爆炸及预防四、煤尘爆炸性鉴定四、煤尘爆炸性鉴定 规程规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤规程规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆
33、炸性鉴定材料。生产矿井每延深一个新水平，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。由矿务局组织一次煤尘爆炸性试验工作。瓦斯鉴定瓦斯鉴定 鉴定方法有两种：鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，这种方法比较准确可靠，但工作进行，这种方法比较准确可靠，但工作繁重复杂，所以一般作为标准鉴定用；繁重复杂，所以一般作为标准鉴定用；另一种是在实验室内使用大管状煤另一种是在实验室内使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进行，方法简便，目前尘爆炸性鉴定仪进行，方法简便，目前多采用这种方法。多采用这种方法。（重庆、抚顺煤矿（重庆、抚顺煤矿
34、分院等）分院等）第三节 煤尘爆炸及预防五、预防煤尘爆炸的技术措施五、预防煤尘爆炸的技术措施 预防煤尘爆炸的技术措施主要包括：预防煤尘爆炸的技术措施主要包括：减、降尘措施；防止减、降尘措施；防止煤尘引燃措施及限制煤尘爆炸范围扩大煤尘引燃措施及限制煤尘爆炸范围扩大等三个方面。目的等三个方面。目的是将空气中含尘浓度控制在国家规定的卫生标准内。是将空气中含尘浓度控制在国家规定的卫生标准内。第三节 煤尘爆炸及预防1 1、减、降尘措施、减、降尘措施 指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能空气中悬浮煤
35、尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。方法很多，下面主要介绍性。方法很多，下面主要介绍煤层注水煤层注水。（1 1）煤层注水实质）煤层注水实质 在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压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，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。开采过程煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作用主煤层注水的减尘作用主 要有以下三个方面：要有以下三个方面：煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生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
36、，从而有效煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源。地消除尘源。第三节 煤尘爆炸及预防 水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中水进入煤体内部，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，从而消除了细受到破碎时，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；粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生；水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的水进入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，脆性破碎变为塑物理力学性质，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。性变形，因而
37、减少了煤尘的产生量。（2 2）影响煤层注水效果的因素）影响煤层注水效果的因素 煤的裂隙和孔隙的发育程度煤的裂隙和孔隙的发育程度 裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越易注水。煤体的孔隙发育程度一般用体的裂隙越发育则越易注水。煤体的孔隙发育程度一般用孔隙率孔隙率表示，表示，系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于根据实测资料，当煤层的孔隙率小于4%4%时，煤层的透水时，煤层的透水性较差。性较差。第三节 煤尘爆炸及预防上履岩层压力及支承压力上履岩层压力及支
38、承压力 地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层埋藏越深埋藏越深则则地层压力越大地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，导致，而裂隙和孔隙变得更小，导致透水性能降低透水性能降低，因而随着矿井开采深度的增加，要取得良好的煤体湿润效果，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以及其需要提高注水压力。在长壁工作面的超前集中应力带以及其它大面积采空区附近的集中应力带，因承受的压力增高，其它大面积采空区附近的集中应力带，因承受的压力增高，其煤体的孔隙率与受采动影响的煤体相比，煤体的孔隙率与受采动影响的煤体相比
39、，要小要小60%60%7070，减弱了煤的透水性减弱了煤的透水性 。第三节 煤尘爆炸及预防液体性质的影响液体性质的影响 煤是极性小的物质，水是极性大煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间的物质，两者之间极性差越小，越极性差越小，越易湿润易湿润。为了降低水的表面张力，。为了降低水的表面张力，减小水的极性，提高对煤的湿润效减小水的极性，提高对煤的湿润效果，可以在水中果，可以在水中添加表面活性剂添加表面活性剂。阳泉一矿在注水时加入阳泉一矿在注水时加入0.5%0.5%浓度浓度的洗衣粉的洗衣粉，注水速度比原来提高，注水速度比原来提高24%24%。第三节 煤尘爆炸及预防 煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯
40、压力 煤层内的瓦斯压力是注水的煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力附加阻力。水压克服瓦斯压力。水压克服瓦斯压力后才是注水的有效压力，所以在后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤层瓦斯压力大的煤层中注水时，中注水时，往往要往往要提高注水压力提高注水压力，以保证湿润效果。，以保证湿润效果。注水参数的影响注水参数的影响 煤层注水参数是指煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量注水压力、注水速度、注水量和和注水时注水时间间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，也是决。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，注水量或煤的水定煤层注水除尘率高低的重要因
41、素，通常，注水量或煤的水分增量变化在分增量变化在50%50%到到80%80%之间，注水量和煤的水分增量都和之间，注水量和煤的水分增量都和煤层的渗透性、注水压力、注水速度和注水时间有关。煤层的渗透性、注水压力、注水速度和注水时间有关。第三节 煤尘爆炸及预防（3 3）煤层注水方式）煤层注水方式 指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况，有以指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况，有以下下4 4种方式种方式：短孔注水短孔注水 在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为孔长度一般为2 23.5m3.5m 第三节 煤尘爆炸及预防 深
42、孔注水深孔注水 在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为5 525m25m。长孔注水长孔注水 从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长工作面打上向孔或下向孔注水，孔长3030100m100m；第三节 煤尘爆炸及预防巷道钻孔注水巷道钻孔注水 由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向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。煤层打钻注水。邻近煤层巷道邻近煤层巷道底板巷道底板巷道第三节 煤尘爆炸及预防（4 4）注水系统注水系统 注水系统分
43、为注水系统分为静压注水系统静压注水系统和和动压注水系统动压注水系统。静压注水：静压注水：利用管网将地面或上水平的水通过自然静压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。差导入钻孔的注水叫静压注水。动压注水：动压注水：利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面集中加压，也可直接设在注动压注水，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。水地点进行加压。（5 5）注水设备）注水设备 煤层注水所使用的设备主要包括煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、钻机、水泵、封孔器、分流器及水表分流器及水表等
44、。等。第三节 煤尘爆炸及预防（6 6）注水参数）注水参数 注水压力注水压力 注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。适宜的注水压力是：速度。适宜的注水压力是：通过调节注水流量使其不超过通过调节注水流量使其不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。地层压力而高于煤层的瓦斯压力。注水速度注水速度(注水流量注水流量)注水速度注水速度是指单位时间内的注水量。注水速度是影响煤是指单位时间内的注水量。注水速度是影响煤体湿润效果及决定注水时间的主要因素，钻孔的注水速度体湿润效果及决定注水时间的主要因素，钻孔的注水速度随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增
45、减。随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增减。一般来说，一般来说，小流量注水小流量注水对煤层湿润效果最好。对煤层湿润效果最好。第三节 煤尘爆炸及预防 注水量注水量 注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。一般来说，中厚煤层的吨煤注水量为一般来说，中厚煤层的吨煤注水量为0.0150.03m3/；厚；厚煤层为煤层为0.0250.04m3/。注水时间注水时间 每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成反比。在实际注水中，常把在预定的湿润范围内的煤度成反比。在实际注水中，常把在预定的湿润范围内的煤壁
46、出现均匀壁出现均匀“出汗出汗”(渗出水珠渗出水珠)的现象，作为判断煤体是的现象，作为判断煤体是否全面湿润的辅助方法。否全面湿润的辅助方法。第三节 煤尘爆炸及预防2 2、限制煤尘爆炸范围扩大的措施、限制煤尘爆炸范围扩大的措施 （1 1）清除落尘）清除落尘 （2 2）撒布岩粉）撒布岩粉 （3 3）设置岩粉棚）设置岩粉棚 由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。作用作用：爆炸时，在爆炸火焰到达隔爆棚区前，爆炸产生的前爆炸时，在爆炸火焰到达
47、隔爆棚区前，爆炸产生的前驱爆炸波掀反盛放岩粉的木板或使水槽、水袋破碎，形成弥漫飞驱爆炸波掀反盛放岩粉的木板或使水槽、水袋破碎，形成弥漫飞扬状态的扬状态的惰性岩粉或水雾惰性岩粉或水雾，在巷道中形成扑灭火焰的抑制带，起，在巷道中形成扑灭火焰的抑制带，起到吸热、降温、阻燃的作用，使瓦斯煤尘爆炸火焰限制在爆源附到吸热、降温、阻燃的作用，使瓦斯煤尘爆炸火焰限制在爆源附近。近。爆炸火焰、前驱爆炸波及隔爆棚相互关系图爆炸火焰、前驱爆炸波及隔爆棚相互关系图第三节 煤尘爆炸及预防（4 4）设置水棚）设置水棚 水棚包括水棚包括水槽棚水槽棚和和水袋棚水袋棚两种。两种。岩粉的缺点：岩粉的缺点：是受潮易粘结成块，并增加
48、巷道中的矿尘浓是受潮易粘结成块，并增加巷道中的矿尘浓度，在落尘量大的巷道中岩粉的更换周期短。度，在落尘量大的巷道中岩粉的更换周期短。优点：优点：（1 1）水的比热比岩大）水的比热比岩大5 5倍，故吸热量多；倍，故吸热量多；（2 2）水汽化吸热并降低氧浓度；）水汽化吸热并降低氧浓度；（3 3）水在爆炸时飞散时间比岩粉快；）水在爆炸时飞散时间比岩粉快；（4 4）水的更换周期长。）水的更换周期长。隔爆水棚安装安装位置安装位置 在下列地点必须安设在下列地点必须安设主要隔爆水棚主要隔爆水棚：（：（1）矿井两矿井两翼与井筒相通的主要运输大巷和回风大巷。翼与井筒相通的主要运输大巷和回风大巷。（2）相邻相邻采
49、区之间的集中运输巷道和回风巷道采区之间的集中运输巷道和回风巷道；（；（3）相邻煤层相邻煤层之间的运输石门和回风石门之间的运输石门和回风石门。在下列地点必须安设在下列地点必须安设辅助隔爆水棚辅助隔爆水棚。（1）采煤工采煤工作面进、回风巷道作面进、回风巷道；（；（2）采区内的煤层掘进巷道采区内的煤层掘进巷道（3）采用独立通风，并有煤尘爆炸危险的其它巷道采用独立通风，并有煤尘爆炸危险的其它巷道；4、与、与煤仓相通的巷道煤仓相通的巷道。隔爆水棚安装水棚的水量水棚的水量 水棚的用水量按巷道断面计算，主要水棚不低于水棚的用水量按巷道断面计算，主要水棚不低于400L/m2，辅，辅助水棚不低于助水棚不低于20
50、0L/m2。棚区长度与棚距棚区长度与棚距 水棚的排间距为水棚的排间距为1.23.0m，主要水棚的棚区长度不小于，主要水棚的棚区长度不小于30米，米，辅助水棚棚区长度不小于辅助水棚棚区长度不小于20米，分散式布置的棚区长度不小于米，分散式布置的棚区长度不小于120米。米。其它参数其它参数 水棚距顶梁、两帮的间隙不小于水棚距顶梁、两帮的间隙不小于100毫米。水棚距巷道轨面向毫米。水棚距巷道轨面向上不小于上不小于1.8米。水棚应保持同一高度，需要挑顶时，水棚区的巷米。水棚应保持同一高度，需要挑顶时，水棚区的巷道断面应与前后各道断面应与前后各20米长的巷道断面一致。吊挂水棚的挂钩，应米长的巷道断面一致