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1、课程名称：矿井通风与安全摘 要授课题目(章、节)第十二章矿山防尘 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本讲目的要求及重点难点:【目的要求】了解矿尘的性质和危害，掌握尘肺病的防治措施和防治井下粉尘爆炸的技术 措施，熟悉井下综合防尘技术。【重点】煤尘爆炸及预防、矿山综合防尘。【难 点】矿山综合防尘。内 容【本讲课程的引入】矿尘是矿井在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称，又称粉 尘。悬浮于空气中的矿尘称浮尘；沉落下来的称为落尘。煤矿的矿尘主要是岩尘和煤尘。其危害性极大，能污染工作场所，危害 人体健康，甚至引起尘肺病和皮肤病；能加速机械的磨损，缩短精密
2、仪表的 使用时间，降低工作场所的可见度，使工伤事故增多；煤尘在一定条件下还 可以发生爆炸，酿成严重的灾害。因此，做好防尘工作，是保证煤矿安全生 产的一个重要方面。【本讲课程内容】第十二章矿山防尘 第一节矿尘及其性质 一、矿尘的产生及分类矿尘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。矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘、烟尘、水泥尘等多种有机、无机粉 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40|im,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1040国11,肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。(3)微尘:粒径为
3、0.2510pm,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0.25/m,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:悬池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。浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化。浮尘在空气中飞扬的时间不仅 与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。3、按矿尘的粒径组成范围划分斯爆炸及其预防一节。同时特别要注意的是，瓦斯爆炸往往会引起煤尘爆炸。 此外，煤尘在特别干燥的条件下可产生静电，放电时产生的火花也能自身引 爆。3、限制煤尘爆炸范
4、围扩大的措施防止煤尘爆炸危害，除采取防尘措施外，还应采取降低爆炸威力，限制 爆炸范围扩大的措施。（1）清除落尘 定期清除落尘，防止沉积煤尘参与爆炸可以有效地降低 爆炸威力，使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。（2）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SiCh含量不超过5%；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）。 撒布岩粉时要求把巷道的顶、 帮、
5、底及背板后侧暴露处都用岩粉覆盖；岩粉的最低撒布量在作煤尘爆炸鉴 定的同时确定，但煤尘和岩粉的混合煤尘，不燃物含量不得低于80%；撒布 岩粉的巷道长度不小于300m,如果巷道长度小于300m时，全部巷道都应撒 布岩粉。对巷道中的煤尘和岩粉的混合粉尘，每3个月至少应化验一次，如 果可燃物含量超过规定含量时，应重新撒布。（3）设置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚两种,设置应符合以下基本要求。主要隔爆棚应采用水槽棚，水袋棚只能做为辅助隔爆棚；应设置在巷道的直线部分，且主要水棚的用水量不小于400L/m2,辅助 水棚不小于200L/m2；相邻水棚中心距为0.51.0m,主要水棚总长度不小于30m,辅助水棚 不
6、小于20m；首列水棚距工作面的距离，必须保持60200m；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。（4）设置岩粉棚岩粉棚分轻型和重型两类。它是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，当发生煤尘爆炸事故时，火焰前的冲击波将台板震倒， 岩粉即弥漫于巷道中，火焰到达时，岩粉从燃烧的煤尘中吸收热量，使火焰 传播速度迅速下降，直至熄灭。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
7、棚的排间距1.02.0m,重型为L23.0m；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爆炸的地点不得小于60m,也不得大于300m；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 板有效的翻落；岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次，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。（5）设置自动隔爆棚 自动隔爆棚是利用各种传感器，将瞬间测量的 煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电讯号，指令机构的演算器根据这些 讯号准确计算出火焰传播速度后选择恰当
8、时机发出动作讯号，让抑制装置强 制喷撒固体或液体等消火剂，从而可靠地扑灭爆炸火焰，阻止煤尘爆炸蔓延。第四节矿山综合防尘跋山M合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量、降低空气 中的粉尘浓度，以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施。大体上将综合防尘技术措施分为通风除尘、湿式作业、密闭抽尘、净化风流、个体防护及一些特殊的除、降尘措施。一、通风除尘通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度，因此搞好矿井通风工作能有效地稀释和及时地排出矿尘。决定通风除尘效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度 等。风速过低，粗粒矿尘将与空气分离下沉，不易排出；风速过
9、高，能将落 尘扬起，增大矿内空气中的粉尘浓度。因此，通风除尘效果是随风速的增加 而逐渐增加的，达到最佳效果后，如果再增大风速，效果又开始下降，如图 11-4-1所示。排除井巷中的浮尘要有一定的风速。我们把能使呼吸性粉尘保 持悬浮并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速。同时，我们把能 最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排尘风速。一般 来说，掘进工作面的最优风速为0.40.7m/s,机械化采煤工作面为L5 2.5m/So规程规定的采掘工作面最高容许风速为4m/s,不仅考虑了工作面供 风量的要求，同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。二、湿式作业湿式作业是利用水或其它液体,
10、使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法， 它是矿井综合防尘的主要技术措施之一，具有所需设备简单、使用方便、费 用较低和除尘效果较好等优点。缺点是增加了工作场所的湿度，恶化了工作 环境，能影响煤矿产品的质量，除缺水和严寒地区外，一般煤矿应用较为广 泛，我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主，配合喷雾洒水、水封爆破和水炮泥以及煤层注水等防尘技术措施。1、湿式凿岩、钻眼该方法的实质是指在凿岩和打钻过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送 入并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。2、洒水及喷雾洒水洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。 当矿尘被水湿润后，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗
11、粒，附着性增强，矿 尘就不易飞起。在炮采炮掘工作面放炮前后洒水，不仅有降尘作用，而且还 能消除炮烟、缩短通风时间。煤矿井下洒水，可采用人工洒水或喷雾器洒水。 对于生产强度高、产尘量大的设备和地点，还可设自动洒水装置。喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（又称喷嘴），在旋转或（及）冲击的作 用下，使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中（如图12-4-2）所示，它的捕 尘作用有：在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒 被湿润，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43%7
12、8%,而采用高压喷雾 时达到75%95%；炮掘工作面采用低压洒水，降尘率为51%,高压喷雾达 72%,且对微细粉尘的抑制效果明显。（1）掘进机喷雾洒水掘进机喷雾分内外两种。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。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减小85%95%。（2）采煤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，水由 安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，形成“湿式截割”；采用 外喷雾时，水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或档煤板上的喷嘴喷出， 形成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润
13、沉降。喷嘴是决定降尘效果好坏的主要 部件，喷嘴的形式有锥形、伞形、扇形、束形，一般来说内喷雾多采用扇形 喷嘴，也可采用其它形式；外喷雾多采用扇形和伞形喷嘴，也可采用锥形喷 嘴。（3）综放工作面喷雾洒水放煤口喷雾:放顶煤支架一般在放煤口都装备有控制放煤产尘的喷雾 器，但由于喷嘴布置和喷雾形式不当，降尘效果不佳。为此，可改进放煤口 喷雾器结构，布置为双向多喷头喷嘴，扩大降尘范围；选用新型喷嘴，改善 雾化参数；有条件时，水中添加湿润剂，或在放煤口处设置半遮蔽式软质密 封罩，控制煤尘扩散飞扬，提高水雾捕尘效果。支架间喷雾:支架在降柱、前移和升柱过程中产生大量的粉尘，同时 由于通风断面小、风速大，来自采
14、空区的矿尘量大增，因此采用喷雾降尘时, 必须根据支架的架型和移架产尘的特点，合理确定喷嘴的布置方式和喷嘴型 号。转载点喷雾:转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点（即 回采工作面输送机与顺槽输送机连接处）加设半密封罩，罩内安装喷嘴（, 以消除飞扬的浮尘，降低进入回采工作面的风流含尘量。为了保证密封效果, 密封罩进、出煤口安装半遮式软风帘，软风帘可用风筒布制作。其它地点喷雾:由于综放面放下的顶煤块度大，数量多，破碎量增大, 因此，必须在破碎机的出口处进行喷雾降尘。3、水炮泥和水封爆破水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内，如图12-4-5 所示。爆破时水袋破裂，水在高温高压下
15、汽化，与尘粒凝结，达到降尘的目 的。采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低20%50%,尤其是呼吸性 粉尘含量有较大的减少。除此之外，水炮泥还能降低爆破产生的有害气体， 缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。水炮泥的塑料袋应难燃，无毒，有一定的强度。水袋封口是关键，目前 使用的自动封口水袋。装满水后，和自行车内胎的气门芯一样，能将袋口自 行封闭。水封爆破是将炮眼的爆药先用一小段炮泥填好，然后再给炮眼口填一小 段炮泥填好，两段炮泥之间的空间，插入细注水管注水，注满后抽出注水管, 并将炮泥上的小孔堵塞。三、净化风流净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将矿尘捕获的 技术措施。目前使用较多
16、的是水幕和湿式除尘装置。1、水幕净化风流水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形 成的，如图12-4-7所示。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘 源为原则。净化水幕应安设在支护完好、壁面平整、无断裂破碎的巷道段内。一般 安设位置为：矿井总入风流净化水幕：距井口 20100m巷道内；采区入风流净化水幕：风流分叉口支流里侧2050m巷道内；采煤回风流净化水幕：距工作面回风口 1020m回风巷内；掘进回风流净化水幕：距工作面3050m巷道内；巷道中产尘源净化水幕：尘源下风侧510m巷道内。水幕的控制方式可根据巷道条件，选用光电式、触控式或各种机械传动 的控制方式。选用
17、的原则是既经济合理又安全可靠。2、湿式除尘装置所谓除尘装置（或除尘器）是指把气流或空气中含有固体粒子分离并捕 集起来的装置，又称集尘器或捕尘器。根据是否利用水或其它液体，除尘装 置可分为干式和湿式两大类。目前常用的除尘器有SCF系列除尘风机、KgC系列掘进机除尘器、TC 系列掘进机除尘器、mAD系列风流净化器及奥地利Am-50型掘进机除尘设 备，德国SRm-330掘进除尘设备等。四、个体防护个位防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的一项补救措 施。个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等, 其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。1、防尘口罩矿井要
18、求所有接触粉尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本 要求是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野，普通 纱布口罩阻尘率低，呼吸阻力大，潮湿后有不舒适的感觉，应避免使用。2、防尘安全帽（头盔）煤科总院重庆分院研制出AFm-1型防尘安全帽（头盔）或称送风头盔与 LKS-7.5型两用矿灯匹配，在该头盔间隔中，安装有微型轴流风机1、主过滤 器2、预过滤器5,面罩可自由开启，由透明有机玻璃制成，送风头盔进入工 作状态时，环境含尘空气被微型风机吸入，预过滤器可截留80%90%的粉 尘，主过滤器可截留99%以上的粉尘。经主过滤器排出的清洁空气，一部分 供呼吸，剩余气流带走使用者头部散发
19、的部分热量，由出口排出。其优点是 与安全帽一体化，减少佩戴口罩的憋气感，3、AYH系列压风呼吸器AYH系列压风呼吸是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防扩装置。它利 用的矿井压缩空气在经离心脱去油雾，活性炭吸附等净化过程中，经减压阀 同时向多人均衡配气供呼吸。目前生产的有AYH-1型、AYH-2型和AYH-3型三种型号。【本讲课程的小结】本讲课程主要讲授了矿尘的性质和危害、矿山尘肺病和粉尘爆炸及预防。要 求学生了解矿尘的性质和危害，掌握尘肺病的防治措施和防治井下粉尘爆炸 的技术措施，熟悉井下综合防尘技术。【本讲课程的作业】1、矿山粉尘的来源？2、矿山粉尘的危害？3、尘肺病的发生机理？4、预防尘肺病
20、的技术措施有哪些？5、井下综合防尘技术措施？(1)全尘(总粉尘):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)呼吸性粉尘:主要指粒径在511m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。二、矿尘的危害矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：(1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。工人长期吸入矿尘后，轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病, 而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。(2)某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有 可能参与瓦斯同
21、时爆炸。煤尘或瓦斯煤尘爆炸，都将给矿山以突然性的袭击, 酿成严重灾害。(3)加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。随着矿山机械化、电气化、自动化程度的提高，矿尘对设备性能及其使 用寿命的影响将会越来越突出，应引起高度的重视。(4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。在某些综采工作面干割煤时，工作面煤尘浓度高达40008000mg/m3, 有的甚至更高，这种情况下，工作面能见度极低，往往会导致误操作，造成 人员的意外伤亡。三、含尘量的计量指标1、矿尘浓度单位体积矿内空气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:每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/nA (2)计数法
22、:每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒/co?。 我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。规程对井下有人工作的地点和人行 道的空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)浓度标准作了明确规定，见表12-1-1, 同时还规定作业地点的粉尘浓度、井下每月测定2次，井上每月测定1次。 表12-1-1中国煤矿粉尘浓度标准。粉尘中游离SiCh含量(%)最高容许浓度(mg/n?)总粉尘呼吸性粉尘(1) 520.06.0(2) 5-1010.03.5(3) 10256.02.5(4) 25-502.01.0(6) 1.0m3/ho水表及压力表 当注水压力大于ImPa时，可采用DC-4.5/200型注水 水表，耐压20m
23、Pa,流量4.5m3/h；注水压力小于ImPa时，可采用普通自来 水水表。6)注水参数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速 度。通常，透水性强的煤层采用低压(小于3MPa)注水，透水性较弱的煤层 采用中压(3lOMPa )注水，必要时可采用高压注水(大于lOMPao适宜 的注水压力是：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。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，只要时间允许，就应采用 小流量注水。静压注水速度一般为0.0010.027nr7 (h.m),动压注水速度为 0.0020.240?/ (h.m),若静压注水速度太低，可在注水前进行孔内爆破，提 高钻孔的透水能力，然后再进行注水。酶水量_注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。它与工 作面尺寸、煤厚、钻孔间距、煤的孔隙率、含水率等多种因素有关，确定注 水量首先要确定吨煤注水量，各矿应根据煤层的具体特征综合考察。一般来 说，中厚煤层的吨煤注水量为0.0150.03m3/t；厚煤层为0.0250.04m3/t。注水时间 每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成 反比。在实际注水中，