1、矿尘危害及其预防影响矿尘量大小的影响因素 自然因素：煤层节理发育，断层和褶皱发育的地点，其产尘量一般较大。急倾斜比缓倾斜煤层、厚煤层比薄煤层产尘最大。如结构酥松、脆性大且干燥，产尘且就大。生产技术因素：倒台阶采煤法比其它采煤法的产尘量大，全部陷落采煤法比充填法产尘量大；采掘机械化程度越高产尘量越大，而采掘机械的截齿形状、排列方法、截割和牵引速度等也影响着粉尘的产生。风速过大会增大浮尘量。矿尘的产生量按地点分，以采掘工作面最高；其次是运输系统中的各转截点。第二节 矿尘的性质及其危害 一、矿尘的性质 矿尘的性质取决于构成的成分和存在的状态。1.矿尘中游离二氧化硅(SiO2)的含量 矿尘中游离二氧化
2、硅的含量是危害人体的决定因素，含量越高，危害越大。二氧化硅在井下有两种存在状态：一种是结合状态，如硅酸盐矿物，对人体危害小。另一种是游离状态，页岩、砂岩、砾岩和石灰岩尘中等都含有游离状态的二氧化硅，含量在1080，煤尘中也含有l5。它是引起矿工硅肺病的主要因素。2.矿尘的粒度、分散度和浓度 1)矿尘的粒度：是指矿尘颗粒大小的尺度。因其形状不规则，一般用尘粒的平均直径或投影走向长度表示。矿尘的粒度单位用um计量。矿尘粒度依可见性分为三类：(1)可见尘粒：粒径大于1.0um；(2)显微颗粒：粒径为0.251.0um；(3)亚显微颗粒：粒径小于0.25pm。煤岩粉碎成微细的尘粒，其总表面积大大增加，
3、化学活性、溶解性和吸附能力都有显著地增加；其动力特性是更易悬浮于空气中，难以把它从空气中捕捉分离出来，易被人们吸入体内。所以，一般说来尘粒越小，对人的危害越大。2)矿尘的分散度：是指矿尘整体组成中各种粒级的尘粒所占的百分比。我国对矿尘的分散度，划分为四个计测范围：小于2um；25um；510um；大于l0um。矿尘组成中，小于5um的尘粒所占百分数越大，对人体的危害越大。分散度有两种表示方法：(1)重量百分比：用各粒级尘粒的重量占总重量的百分数表示，叫做重量分散度；(2)数量百分比：用各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分数表示，叫做数量分散度。3)矿尘浓度：单位体积矿井空气中所含浮尘的数量叫做矿
4、尘浓度，空气中粉尘浓度越高，对人体的危害越大。我国规定采用重量法表示矿尘浓度，即在1m3空气中所含浮尘的毫克数，mg/m3；目前煤矿普遍推行湿式作业的防尘措施，矿尘浓度大幅度下降。但5um以下的尘粒分散度较高，对人们的危害仍然相当严重。根据重庆地区四个煤矿采掘工作面空气中尘粒分散度的实测数据：5um以下的尘粒占90左右，不仅危害性很大而且这部分矿尘更难捕获和沉降。因此应是通风防尘工作的重点。3.矿尘的湿润性矿尘的湿润性 湿润现象是分子力作用的一种表现，如果液体(水)分子间的引力小于液体与固体分子间的引力，则固体就能被液体所湿润。反之，固体不易湿润。根据湿润性，可将粉尘分为亲水性粉尘与疏水性粉尘
5、。湿式除尘就是利用粉尘的湿润性从空气中分离粉尘的。微细的矿尘表面吸附空气形成气膜而难于湿润，多采取提高尘粒与水滴的相对速度，降低水的表面张力等方法以提高湿润效果。尘粒与器壁或物体表面的粘附现象称为附着性。湿润性强的粉尘，附着性亦强。在井下各生产环节中，一般情况下，很难形成大于45g/m3的悬浮煤尘浓度，但当巷道周壁的沉积煤尘受到冲击波的震动，气流的吹扬或其他原因再次扬起后，就足以达到爆炸浓度。Vr在1015之间，属于弱爆炸危险性；如车辆运行、煤岩垮落、割煤机滚筒旋转诱导的气流和爆破冲击波等。距工作面的距离为40150m；当厚煤层采用倾斜、水平、斜切分层以人工假顶或用夹歼层作分层顶板，下行陷落法
6、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。另外还可以用吊挂水袋的方法隔爆，此方法在日本用的比较多。d尘粒直径，m。吸湿性差，粒度应全部通过50号筛孔；利用滤膜可溶于有机溶剂而矿尘不被溶解的原理，将采后的滤膜放于磁坩锅(或其它器皿)中，加12ml醋酸丁溶剂，使滤膜溶解并搅拌均匀，然后取一滴加在载物玻璃片的一端，再用玻璃片推片制样品，一分钟后即可在载物玻璃片上形成一粉尘薄膜，然后可用显微镜观测。所谓一次尘化气流即是在产尘过程中同时产生气流。我国主要采用重量法测尘
7、。综合防尘技术包括风、水、密、净和护等五个方面，并以风、水为主。吸气阻力1723Pa，佩带舒适，使用方便。规程规定：采掘工作面的最高允许风速为4m/s。煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：(1)煤尘本身具有爆炸性，煤尘爆炸用煤尘爆炸指数Vr来确定，其值为：提高风速，粒径稍大的尘粒也能悬浮并被排走，同时增强了稀释作用。在转载点加煤尘罩。一、抑制煤尘爆炸的措施武汉冶金安全研究所设计的武安-2型防尘口罩，面具由橡皮膜压制而成，边缘包有泡沫塑料，能贴紧面部，口罩下部两侧各有一个进气口朝下的过滤盒，盒内装有超细纤维用以截尘。式中s、分别为尘粒与空气的重率，N/m3；4.矿尘的荷电性 悬浮于空气中的尘粒通常
8、带有电荷，破碎时的磨擦、粒间撞击或放射性照射，电晕放电等都会形成电荷。矿尘的荷电量与于尘粒的大小、比重、温度及湿度有关。温度升高荷电量增高；湿度增加，荷电量降低，浮游在空气中的尘粒有9095带正电或负电，有510尘粒不带电。采掘工作面刚刚产生的新鲜尘粒较回风道中的尘粒易带电。当尘粒带有相同电荷时，则相互排斥不易凝聚，悬浮于空气中的尘粒稳定性增高，不易沉降。尘粒带有相异电荷时，则相互吸引，可促进凝聚，加速沉降。由于矿尘具有荷电性，带电的尘粒也较容易沉积在支气管和肺泡中，增加了对人体的危害。5.煤尘的燃烧和爆炸性 煤尘在空气中达到一定浓度时，在外界明火的引燃下，能发生燃烧和爆炸，属于爆炸性矿尘。煤
9、尖爆炸时产生高温、高压、生成大量的有毒有害气体，在灾区空气中一氧化碳的浓度可达百分之几以上，严重地威胁人员的生命安全。二、尘肺病 人体长期大量吸入微细粉尘而引起的一种慢性职业病，一旦患病很难治愈。我国尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的6倍。1.尘肺病的分类及其病理 1)由于吸入含游离二氧化硅含量较高的岩尘而引起的尘肺病，称为硅肺病。2)由于同时吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病为煤硅肺病。3)长期在煤层中从事采掘工作、由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。人体对硅尘有防御和清除功能，既能滤尘，又能运送和吞噬矿尘。所谓滤尘系指含尘气流经过鼻腔、咽部和气管时，由于沿程的撞击和惯性使
10、大于10um的尘粒沉积下来，经鼻腔和气管粘膜分泌物粘结阻留而排出体外。运送表现为将滞留在气管、支气管的粉尘颗粒借助于呼吸道粘膜所分泌的粘液和粘膜皮上的纤毛运动，伴随粘液排出体外。小于3um的尘粒沉积在肺泡表面，则被肺内的巨噬细胞吞噬，通过阿米巴样运动移送到具有纤毛上皮的细支气管的粘膜表面，与粘液混在一起，通过纤毛摆动排出(排除率达80%)。通过上述三条途径可将进入肺脏的9798左右的尘粒排出体外，而残留在肺内的尘粒，只是吸入粉尘量的23。人体虽有良好的防卸和清除功能，但若长期吸入高浓度粉尘，仍可引起尘肺病。残留在肺泡内的尘粒能形成硅酸胶毒，可杀死肺泡而留在组织内，形成纤维病变。病变开始呈现细网
11、，之后，肺泡逐渐减少而变为粗网，接着便在粗网网眼间出现结节，许多结节逐渐地融合成为团块。肺组织将部分地失去弹性而硬化，不能担负呼吸作用，使肺功能受到损害。轻者影响劳动能力。严重时将丧失劳动能力，甚至死亡。而并发症又促使病情恶化。尘肺病患者自觉症状为：气短、胸闷、胸痛、咳嗽和咯血。初期症状多不明显。一般说来，随着病情进展，上述症状也趋于严重。2.影响尘肺病发生发展的主要因素 1)矿尘中游离二氧化硅的含量越高越易致病，2)尘粒越微小越易致病，小于5um的尘粒被称为呼吸性粉尘，它的分散度越高，对人体的危害越大。3)空气中含有的矿尘浓度越大，越易得病。4)接触粉尘作业的时间越长，越易发病。硅肺病的发病
12、工龄一般在10年左右，但短的也有35年发病者，煤肺病一般在2030年，煤硅肺病介于前二者之间。5)身体不佳，个人卫生较差的矿工更易致病。第三节 综合防尘技术 综合防尘技术包括风、水、密、净和护等五个方面，并以风、水为主。风即是通风除尘，水是指湿式作业，密是密闭抽尘，净是净化风流，护采取个体防护措施。一、通风除尘 1 通风除尘的作用 通风除尘是稀释和排出工作地点悬浮粉尘，防止过量积累的有效措施。许多矿井的经验证明，搞好通风工作，是取得良好防尘效果的重要一环。2 矿尘的沉降和扩散 1)矿尘在静止空气中的沉降 尘粒的沉降速度与粒径的平方成正比。10um以上的尘粒沉降速度较高，能较快地降落下来。而对人
13、体危害较大的微细尘粒沉降速度非常小，如lum的尘粒，从lm高度降到地面，需7h，在风流中，由于紊流的作用，微细尘粒将能长时间悬浮于空气中并随风扩散。1um以下的细微尘粒基本不下沉，而在空气中处于不停歇的运动状态。矿尘在静止空气中沉降速度(Vs)可按下式计算：(m/s)式中s、分别为尘粒与空气的重率，N/m3；空气的绝对粘度系数，Pas。d尘粒直径，m。218)(dVss 2)矿尘的扩散 在矿井里，矿尘的扩散主要受控于风流。使矿尘扩散和扬起粉尘的气流，大体可分为一次尘化气流和二次气流。所谓一次尘化气流即是在产尘过程中同时产生气流。如车辆运行、煤岩垮落、割煤机滚筒旋转诱导的气流和爆破冲击波等。一次
14、尘化气流是使矿尘飞扬扩散于作业空间的主要动力，但作用范围是有限的。二次气流是指出外部进入产尘空间的气流，主要指井下风流。其它如凿岩机的排气、风筒漏风等也属于此类。二次气流使飞扬于空气中的矿尘向更大范围扩散和蔓延，要控制它所造成的污染必须采取合理的通风措施。3排尘风速 排除井巷中的浮尘要有一定的风速，据试验观测，当巷道中风速达到0.15m/s时，5um以下的浮尘粒将随风流运动，满足最低排尘风速的要求。提高风速，粒径稍大的尘粒也能悬浮并被排走，同时增强了稀释作用。当风速增加到1.52m/s时，作业地点的矿尘浓度将降到最低值，故称最优排尘风速。在产尘量高，矿尘比重大，通风条件比较困难的作业地点，可适
15、当增大排尘风速。但是风速越高，扬起矿尘的作用越强，矿尘二次扬起能严重污染矿井空气。规程规定：采掘工作面的最高允许风速为4m/s。矿井要经常进行测尘工作，以便及时了解井下各工作地点的矿尘状况。Vr在1015之间，属于弱爆炸危险性；这种方法比较准确可靠，但工作繁重和复杂，所以一般作为标准鉴定用。同时还能消除截齿磨擦产生火花引起瓦斯燃烧的可能。我国对矿尘的分散度，划分为四个计测范围：小于2um；了解矿尘分散度组成，对全面衡量矿尘的危害性，评价劳动卫生环境及鉴定防尘措施的效果是很重要的。水质要求：.定期在巷道内撤布惰性岩粉，以增加沉积的煤尘中不燃物质的含量，从而抑制煤尘爆炸的发生。大肠杆菌不超过3个/
16、L。在矿井里，矿尘的扩散主要受控于风流。人体长期大量吸入微细粉尘而引起的一种慢性职业病，一旦患病很难治愈。矿尘的粒度单位用um计量。喷雾器的类型水喷雾器和气水喷雾器两类而对人体危害较大的微细尘粒沉降速度非常小，如lum的尘粒，从lm高度降到地面，需7h，在风流中，由于紊流的作用，微细尘粒将能长时间悬浮于空气中并随风扩散。矿尘的性质取决于构成的成分和存在的状态。测尘工作主要是测定矿尘的浓度和分散度。湿式除尘就是利用粉尘的湿润性从空气中分离粉尘的。爆炸压力随着离开爆炸源的距离的延长而跳跃式增大。爆炸力量强的煤尘浓度为300400g/m3。供水管路的直径根据用水量和管路中合理水速(取1.和物镜，调整
17、好焦距，镜然后用目镜测微尺度量尘粉。二、湿式作业 湿式作业是矿井防尘的一项重要技术措施，它具有简单易行，费用小，效果好等优点。我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主，并配合喷雾洒水、水炮泥、水封爆破以及煤体注水等防尘技术措施。1 湿式凿岩 湿式凿岩就是在凿岩过程中，将压力水通过凿岩机送入并充满孔底。以湿润，冲洗和排出产生的矿尘，是凿岩工作普遍采用的有效防尘措施。2.湿式钻眼 湿式钻眼就是用湿式煤电钻在煤层中钻眼。它具有良好的水密封性能，能有效地控制回采工作面和煤层掘进工作面的煤尘。3.洒水防尘 洒水防尘是用水湿润沉积于煤、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘，当矿尘被水湿润庸，尘粒间互相附着凝集成
18、较大的颗粒。同时，因矿尘湿润后增加了附着性，而能粘结在巷直周壁、支架煤岩表面上，这样在煤岩装运等生产过程或受到高速风流作用时，矿尘不易扬起。产尘量大的设备和地点，要设自动洒水装置。4.喷雾捕捉浮尘 将水雾化成微细水滴喷射于空气中与浮尘碰撞接触，则尘粒被水捕捉而附于水滴上或者湿润的尘粒互相凝集成大颗粒，从而加速其沉降，使之尽快变为落尘。影响水滴捕尘效果的因素有水滴粒度，水滴越小，在空气中分布密度越大，与矿尘的接触机会越多，捕尘效果越好。据测定，水雾的粒度最佳为2050um。其次是水滴与尘粒的相对速度，水滴速度高，与尘粒碰撞时有利于克服水的表面张力，而将尘粒湿润捕捉。另外，含尘风流的速度、矿尘的浓
19、度、粒径、带电性等对捕尘效果也有影响。喷雾体结构：压力水从喷雾器中喷出后，雾粒开始作高速直线运动，直线运动的距离叫射程(La)，其间水滴具有较大的动能，捕尘效果较好。以后，因动能减少和重力作用，水滴速度减慢，水滴开始以抛物线轨迹作下落运动，此间捕尘作用减弱。水滴运动的最大距离称为作用长度(Lb)。喷射面积用喷雾体的扩张角()表示。喷雾器的类型水喷雾器和气水喷雾器两类 5“水泡泥”和水封爆破 “水炮泥”和水封爆破的作用相同。水泡泥是用盛水的塑料袋代替部分炮泥充填于炮眼内，爆破时水袋破裂，在高温高压爆波的作用下，大部分水汽化，然后重新凝结成极细的雾滴与产生的矿尘相接触，起到降尘作用。国内外一些资料
20、表明，水泡泥爆破要比泥封爆破工作面矿尘浓度降低4070，对5Pm以下的矿尘也有较好的扑捉效果。同时还能减少爆破产生的有毒有害气体。6 防尘供水 防尘用水，应尽量采用集中供水的方式，将贮水池设在地面。贮水池容量不得小于正常生产时的耗水量。一般应考虑正常生产的凿岩、喷雾、洒水及煤层注水等用水量。井下凿岩防尘用水的压力应低于压风的压力，静压供水的水头，一般需保持在4050m。如水头过大，则必须减压。供水管路的直径根据用水量和管路中合理水速(取1.52.2m/s)计算选取。水 质 要 求：.含 有 固 体 悬 浮 物 不 超 过150mg/L；.PH值在6.58.5之间；.大肠杆菌不超过3个/L。三、
21、密闭抽尘 在缺水或不宜用水的特殊情况下，采用干式凿岩，就要密闭尘源，采用干式捕尘措施，干式捕尘有多种方式：1.孔口捕尘 在炮眼孔口利用捕尘罩和捕尘塞密封孔口，再用压气引射器产生的负压将凿岩时产生的矿尘吸进捕尘罩、捕尘塞，经吸尘管至滤尘筒。捕尘器使用效果良好。实测数据表明，不用捕尘器干打眼时，矿尘浓度为509.2mg/m3；使用捕尘器后则降到25.2mg/m3，捕尘率达到95.0，缺点是引射器耗风量较大。2.孔底捕尘 利用抽尘净化设备，将孔底产生的矿尘经钎杆中心孔抽出净化。凿岩机有中心抽尘与旁侧抽尘两种形式。图37是中心抽尘净化系统示意图。该系统是借压气引射器作用将孔底矿尘经钎杆中心孔，导尘管吸
22、到除尘器内，经净化后排出。四、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，而将矿尘捕获净化风流的技术措施。1.水幕净化风流 在含尘浓度较高的风流所通过的巷道中设置多道水幕以净化风流。喷雾器的布置应以水雾布满巷道断面为原则，并尽可能靠近尘源，缩小含尘空气的弥漫范围。2 湿式旋流除尘风机 湿式旋流除尘风机是在JBT型轴流式局部扇风机基础上改制的。将含尘风流吸入风机，与风机内高速旋转的发雾盘形成的水雾强力混合，并产生旋转运动，进入脱水器。经排水管排出。脱水净化的风流，由后导流器直接排出。湿式旋流除尘风机，除尘效果显著。比压入式降低粉尘浓度7075。主要缺点是体积较大。影响了使用。所谓
23、滤尘系指含尘气流经过鼻腔、咽部和气管时，由于沿程的撞击和惯性使大于10um的尘粒沉积下来，经鼻腔和气管粘膜分泌物粘结阻留而排出体外。矿尘组成中，小于5um的尘粒所占百分数越大，对人体的危害越大。和物镜，调整好焦距，镜然后用目镜测微尺度量尘粉。1 通风除尘的作用国内外一些资料表明，水泡泥爆破要比泥封爆破工急倾斜比缓倾斜煤层、厚煤层比薄煤层产尘最大。比压入式降低粉尘浓度7075。一般说来，随着病情进展，上述症状也趋于严重。第三节 综合防尘技术在含尘浓度较高的风流所通过的巷道中设置多道水幕以净化风流。煤尘和岩粉混合后，不燃物质含量不得低于80；如结构酥松、脆性大且干燥，产尘且就大。矿井要经常进行测尘
24、工作，以便及时了解井下各工作地点的矿尘状况。我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主，并配合喷雾洒水、水炮泥、水封爆破以及煤体注水等防尘技术措施。撒布岩粉的巷道长度，不得小于300m，如如巷道长度小于300m时，全部巷道都应撤布岩粉。煤尘爆炸时产生“粘焦”。利用抽尘净化设备，将孔底产生的矿尘经钎杆中心孔抽出净化。减尘措施是指减少采掘工作中煤尘的发生量。综合防尘技术包括风、水、密、净和护等五个方面，并以风、水为主。二氧化硅在井下有两种存在状态：一种是结合状态，如硅酸盐矿物，对人体危害小。肺组织将部分地失去弹性而硬化，不能担负呼吸作用，使肺功能受到损害。如水头过大，则必须减压。可在掩护支架顶梁的下
25、方安设试验程序是：将经过干燥的1g煤尘(煤尘试样粉碎后，须全部通过75um筛孔，并在105的温度下烘干2h)放到试料管内，同时将加热器升温，当温度升到1100以后，开动电磁打气筒，活塞动作使煤尘试样呈雾状喷入燃烧管内，当雾状煤尘通过加热器时，在燃烧管内出现火焰者则属于有煤尘爆炸危险煤尘，如果没有火焰或有稀少火星则属于没有煤尘爆炸危险性煤尘。粉均匀散落弥漫于巷道中，造成浓厚的不燃岩粉雾。一般应考虑正常生产的凿岩、喷雾、洒水及煤层注水等用水量。Vr在1015之间，属于弱爆炸危险性；1 通风除尘的作用在煤尘罩内安装喷咀，消除飞扬的浮尘，降低进入回采工作面的风流含尘量。所谓一次尘化气流即是在产尘过程中
26、同时产生气流。湿式凿岩就是在凿岩过程中，将压力水通过凿岩机送入并充满孔底。喷雾体结构：压力水从喷雾器中喷出后，雾粒开始作高速直线运动，直线运动的距离叫射程(La)，其间水滴具有较大的动能，捕尘效果较好。尘粒与器壁或物体表面的粘附现象称为附着性。供水管路的直径根据用水量和管路中合理水速(取1.作面矿尘浓度降低4070，对5Pm以下的矿尘也有较好的扑捉效果。在含尘浓度较高的风流所通过的巷道中设置多道水幕以净化风流。因其形状不规则，一般用尘粒的平均直径或投影走向长度表示。煤尘和岩粉混合后，不燃物质含量不得低于80；清扫煤尘的方法分人工和机械清扫两种。根据湿润性，可将粉尘分为亲水性粉尘与疏水性粉尘。二
27、氧化硅在井下有两种存在状态：一种是结合状态，如硅酸盐矿物，对人体危害小。喷射面积用喷雾体的扩张角()表示。五、个体防护 井下各生产环节采取防尘措施后，但仍有少量微细矿尘悬浮于空气中，加强个体防护是综合防尘措施的一个重要方面。个体防尘的工具主要是口罩，矿井要求所有接触粉尘作业人员必须佩带防尘口罩。武汉冶金安全研究所设计的武安-2型防尘口罩，面具由橡皮膜压制而成，边缘包有泡沫塑料，能贴紧面部，口罩下部两侧各有一个进气口朝下的过滤盒，盒内装有超细纤维用以截尘。该防尘口罩阻尘率可达99；呼气阻力30Pa；吸气阻力1723Pa，佩带舒适，使用方便。第四节 煤尘爆炸 煤是可燃物质，破碎成细小颗粒后，表面积
28、增大，氧化能力显著提高，一旦与火源相遇，热化过程迅速展开。在300400温度时，煤能放出大量的可燃气体。这类可燃性气体一经与空气混合在高温作用下吸收能量，形成一定数量的活化中心，发生燃烧和放出热量。如果放出的热量能够有效地传播给附近的煤尘，这些煤尘也就迅速的受热分解，跟着燃烧起来。此种过程连继不断地进行，氧化反应越来越快，温度越来越高，活化中心越来越多，导致为剧烈的爆炸。一、煤尘爆炸的必要条件 煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：(1)煤尘本身具有爆炸性，煤尘爆炸用煤尘爆炸指数Vr来确定，其值为：式中 Va工业分析的挥发分()，Aa工业分析的灰分()；Wa工业分析的水分()一般认为，Vr 小于1
29、0，没有煤尘爆炸危险性；Vr在1015之间，属于弱爆炸危险性；Vr在15以上者，有爆炸危险性。%100100aaarWAVV(2).煤尘必须悬浮在空气中，并达到一定浓度；单位体积空气中能够发生煤尘爆炸的最低煤尘含量叫做煤尘爆炸下限浓度，最高煤尘含量叫做煤尘爆炸上限浓度。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类、温度及试验的条件有关。我国试验的结果：煤尘爆炸下限浓度为45g/m3，上限浓度最高达15002000g/m3。爆炸力量强的煤尘浓度为300400g/m3。在井下各生产环节中，一般情况下，很难形成大于45g/m3的悬浮煤尘浓度，但当巷道周壁的沉积煤尘受到冲击波的震动，气流的吹扬或其
30、他原因再次扬起后，就足以达到爆炸浓度。因此，沉积煤尘是最大的隐患。(3).有一个能点燃煤尘爆炸的热源。煤尘爆炸的引燃温度变化范围较大，它是随着煤尘的性质和试验条件的不同而变化。经试验，我国煤尘爆炸的引燃温度在610到1050之间，一般为700800。煤矿中能引燃煤尘的高温热源有：爆破火焰、电气火花、斜井跑车碰撞和磨擦产生的火花、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾或明火等。三、煤尘爆炸的特征 1.煤尘爆炸时产生“粘焦”。由于煤中含有不燃物质，当煤尘爆炸过程中供氧不足，燃烧不完全时，将有一部分煤尘被局部焦化，粘结在一起，沉集于支架和巷道壁上形成一种煤尘爆炸所特有的产物“粘焦”。它是判断井下发生爆炸事故时是否
31、有煤尘参与的重要标志之一。但是只有气煤，肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘爆炸时，才能产生“粘焦”。2.煤尘爆炸也有一个感应期，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。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40250ms；挥发分越大，感应期越短。3.爆炸后的瞬时温度可达2000以上 4.爆炸产生高压。爆炸压力随着离开爆炸源的距离的延长而跳跃式增大。在爆炸过程中，如遇有障碍物，巷道的拐弯或巷道断面的突变，爆炸力将猛增，尤其是连续爆炸时，第二次爆炸的理论压力为第一次爆炸压力的57倍。如再继继爆炸将在前次爆炸压力基础上仍按57倍增加。所以煤尘爆炸的破坏性要比瓦斯爆炸更为严
32、重。5.产生大量的一氧化碳。煤尘爆炸时产生大量一氧化碳，它在灾区空气中的浓度可达23，甚至高达8左右。这是造成矿工大量中毒伤亡的原因。四、煤尘爆炸性鉴定 第一种方法是在大型煤尘爆炸试验巷道内，点火引爆进行鉴定。这种方法比较准确可靠，但工作繁重和复杂，所以一般作为标准鉴定用。第 二 种 方法是在实验室内，使用大管状煤尘爆炸什鉴定仪进行鉴定。试验程序是：将经过干燥的1g煤尘(煤尘试样粉碎后，须全部通过75um筛孔，并在105的温度下烘干2h)放到试料管内，同时将加热器升温，当温度升到1100以后，开动电磁打气筒，活塞动作使煤尘试样呈雾状喷入燃烧管内，当雾状煤尘通过加热器时，在燃烧管内出现火焰者则属
33、于有煤尘爆炸危险煤尘，如果没有火焰或有稀少火星则属于没有煤尘爆炸危险性煤尘。第五节 防止煤尘爆炸的技术措施 防止煤尘爆炸的技术措施可分为减尘、降尘、消除落尘和防止煤尘引燃等四个方面。一、减尘措施 减尘措施是指减少采掘工作中煤尘的发生量。具体措施有：1.煤层注水 煤层注水防尘是用水预先湿润煤体，即在煤层未开采之前打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体的内部增加煤层的水分。2.采空区灌水预湿煤体 当厚煤层采用倾斜、水平、斜切分层以人工假顶或用夹歼层作分层顶板，下行陷落法开采时，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
34、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。如系自然发火煤层，还有防止煤炭自燃的作用，在水中再加阻化剂其效果会更好。二、降低浮尘和清除落尘 1)采煤机捕尘设施 采煤机上装有外喷雾与内喷雾装置，外喷雾常用的形式是将一组喷咀装在滚筒的后侧或外侧形成水幕捕捉飞扬的浮尘。采煤机上的内喷雾装置是保证在滚筒转动时只向切割煤体的截齿供水。水流经采煤机滚筒空心轴，由一个同步器使水流紧靠截齿喷出，对不工作的截齿可切断水源，从而减少耗水量，捕尘效率较之外喷雾可提高30，使空气中的含尘量降到5070mg/m3。同时还能消
35、除截齿磨擦产生火花引起瓦斯燃烧的可能。2)综采掩护支架的降尘 综采掩护支架在移动时产生大量的岩尘和煤尘，同时由于通风断面较小，风速大，来自采空区的矿尘量增大。可在掩护支架顶梁的下方安设喷咀，以30倾斜喷射到侧护板至采空区的全部空间。另外掩护支架横向喷咀以120的扩散角向上斜喷到相邻的掩护支架上。3)回采工作面运输机与顺槽运输机联接处的捕尘 在转载点加煤尘罩。在煤尘罩内安装喷咀，消除飞扬的浮尘，降低进入回采工作面的风流含尘量。2 消除落尘 定期清扫冲洗沉积在巷道壁和支架上的落尘，是防止煤尘再次飞扬形成爆炸注尘云的一项重要措施。当巷道周壁沉积的煤尘厚度为0.05mm时，如果受到气浪的冲击，将使形成
36、的悬浮煤尘浓度达到爆炸下限浓度。清扫煤尘的方法分人工和机械清扫两种。常用的机械清扫是用干式吸尘机和湿式清扫车。冲洗煤尘可由防尘洒水管路系统供水，小范围的冲洗由专用水车或盛水的普通矿车来供水。Vr在1015之间，属于弱爆炸危险性；供水管路的直径根据用水量和管路中合理水速(取1.撒布岩粉的巷道长度，不得小于300m，如如巷道长度小于300m时，全部巷道都应撤布岩粉。定期在巷道内撤布惰性岩粉，以增加沉积的煤尘中不燃物质的含量，从而抑制煤尘爆炸的发生。风即是通风除尘，水是指湿式作业，密是密闭抽尘，净是净化风流，护采取个体防护措施。在井下各生产环节中，一般情况下，很难形成大于45g/m3的悬浮煤尘浓度，
37、但当巷道周壁的沉积煤尘受到冲击波的震动，气流的吹扬或其他原因再次扬起后，就足以达到爆炸浓度。煤尘爆炸时产生大量一氧化碳，它在灾区空气中的浓度可达23，甚至高达8左右。影响尘肺病发生发展的主要因素1)采煤机捕尘设施我国对矿尘的分散度，划分为四个计测范围：小于2um；矿尘的产生量按地点分，以采掘工作面最高；矿井要经常进行测尘工作，以便及时了解井下各工作地点的矿尘状况。一、抑制煤尘爆炸的措施3)回采工作面运输机与顺槽运输机联接处的捕尘一般应考虑正常生产的凿岩、喷雾、洒水及煤层注水等用水量。急倾斜比缓倾斜煤层、厚煤层比薄煤层产尘最大。1)矿尘中游离二氧化硅的含量越高越易致病，湿式钻眼就是用湿式煤电钻在
38、煤层中钻眼。水槽棚中心间距为5001000mm，水槽棚的总长度不得小于30m；4)接触粉尘作业的时间越长，越易发病。使矿尘扩散和扬起粉尘的气流，大体可分为一次尘化气流和二次气流。据测定，水雾的粒度最佳为2050um。第六节 煤尘抑爆及隔爆技术 煤尘抑爆及隔爆技术是使沉落的煤尘失去爆炸性，以及将局部爆炸隔离在较小范围内的技术。一、抑制煤尘爆炸的措施 定期在巷道内撤布惰性岩粉，以增加沉积的煤尘中不燃物质的含量，从而抑制煤尘爆炸的发生。这种方法应用比较广泛。规程规定：在所有运输巷道和回风道中必须撤布岩粉。一般为石灰岩粉。对情性岩粉的要求是：可燃物质含量不得超过5，游离二氧化硅含量不超过10：不含有害
39、有毒物质；吸湿性差，粒度应全部通过50号筛孔；且其中至少有70能通过200号筛孔；色彩淡白鲜明。在巷道内撤布岩粉时，应使所有的表面，包括顶、帮、底以及背板后侧暴露处，都应 用岩粉覆盖；煤尘和岩粉混合后，不燃物质含量不得低于80；撒布岩粉的巷道长度，不得小于300m，如如巷道长度小于300m时，全部巷道都应撤布岩粉。近些年来，国外一些国家为提高惰性岩粉的效果又往岩粉中添加磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化纳(NaCl)、氯化钾(KCl)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)等抑制剂。对巷道中的煤坐和岩粉的混合粉尘，每3个月至少化验一次。二、隔爆措施 规程规定：开采有煤尘爆炸危险煤层
40、的矿井，在矿井的两翼，相邻的采区，相邻的煤层都必须用岩粉棚或水棚隔开。粉均匀散落弥漫于巷道中，造成浓厚的不燃岩粉雾。爆炸火焰传来时，被冷却熄灭而阻断。1岩粉棚隔爆 岩粉棚是由架设于巷道顶部的多块木制岩粉板组成，板间距离至少大于板宽，每决台板上放置一定数量的惰性岩粉。当煤尘爆炸时，爆炸波将台板震翻，岩 岩粉棚的岩粉量根据巷道净断面积而定。主要运输巷不得少于400kg/m2，其它巷道不得少于200kg/m2。岩粉应经常保持干燥状态，为此须配备专人经常检查和定期更换。岩粉棚必须成列，总长度不得小于20m，并设在巷道直线段内。采区运输或回风道中设置岩粉棚，距可能发生煤尘爆炸的地点，不得小于60m，也不
41、得大于300m。岩粉棚上的岩粉每月至少进行一次可燃物质含量的分析，如发现受潮结块、岩粉量减少或可燃物质含量超过20时，应立即补充或更换。2.水槽棚隔爆 水槽棚子是用具有一定强度的硬质易碎聚氯乙烯和聚氨脂塑料制成。水槽内盛满水置于距顶板100150mm处。当井下发生爆炸时，爆风压力将水槽崩翻并破碎，水瞬间分散于巷道空间内，形成水雾。水的比热较岩粉大6倍，吸热较果好，利于消灭火焰，阻止煤尘爆炸火焰的传播。水槽的形状为倒梯形，容积规格有40L、70L、80L三种。距巷道轨面不得低于1.8m；距工作面的距离为40150m；水槽棚内混入5的煤尘后即应换水。另外还可以用吊挂水袋的方法隔爆，此方法在日本用的
42、比较多。日本还研制了自动式防爆水幕，它是借爆炸压力，触发开关，自动打开设置在巷道内水幕带的喷咀喷水隔爆。水槽在巷道内布置形式：有悬挂式、置放式和混合式。水槽棚应安设在巷道的直线段内成列布置；总水量应按巷道断面以400L/m2计算；水槽棚中心间距为5001000mm，水槽棚的总长度不得小于30m；水槽棚 第七节 矿尘测定 矿井要经常进行测尘工作，以便及时了解井下各工作地点的矿尘状况。测尘工作主要是测定矿尘的浓度和分散度。一、矿尘浓度的测定 我国主要采用重量法测尘。重量法测尘又分滤膜测尘、光散射测尘和光电测尘。我国主要采用滤膜测尘。计算公式为：100012QtWWG式中 G矿尘浓度，mg/m3；W
43、2采样后滤膜重量，mg；W1采样前滤膜重量，mg；Q流量计读数，L/min；t采样时间；min。测定矿尘浓度采用的仪器是KBC型矿尘测定仪。该装置以微型蓄电池为动力，采用安全火花开关，带动小型电动抽气机，通过装有滤膜的采样器及流量计，进行矿尘测定。电动抽气机的能力，带滤膜时抽气量为2530Lmin，抽气负压1569Pa以上。测尘时将带滤膜的固定环，放入采样器内，接通电源开关抽气机开始工作，调节流量旋钮，视箱壁上流量计窗孔，使流量达到2025L/min，并保持稳定。取好的样品放于保存盒内，之后称重计算出矿尘的浓度。二、矿尘分散度的测定 了解矿尘分散度组成，对全面衡量矿尘的危害性，评价劳动卫生环境
44、及鉴定防尘措施的效果是很重要的。矿尘分散度可用数量分散度来表示。目前普遍使用显微观测法。利用滤膜可溶于有机溶剂而矿尘不被溶解的原理，将采后的滤膜放于磁坩锅(或其它器皿)中，加12ml醋酸丁溶剂，使滤膜溶解并搅拌均匀，然后取一滴加在载物玻璃片的一端，再用玻璃片推片制样品，一分钟后即可在载物玻璃片上形成一粉尘薄膜，然后可用显微镜观测。使用前要先对目镜测微尺进行标定。再将准备好的样品放于显微镜的载物台上，用选定的目和物镜，调整好焦距，镜然后用目镜测微尺度量尘粉。观测时样品的移动方向不变，量尘粒的定向粒径，按分散度的分级计算。测定时不应有选择，每一样品需测200粒以上，可用血球计数器分挡计数。坑木上的
45、树皮风筒胶布爆炸后的煤粒现场的块煤吸气阻力1723Pa，佩带舒适，使用方便。有一个能点燃煤尘爆炸的热源。规程规定：在所有运输巷道和回风道中必须撤布岩粉。其次是运输系统中的各转截点。以湿润，冲洗和排出产生的矿尘，是凿岩工作普遍采用的有效防尘措施。第六节 煤尘抑爆及隔爆技术尘粒带有相异电荷时，则相互吸引，可促进凝聚，加速沉降。煤层注水防尘是用水预先湿润煤体，即在煤层未开采之前打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体的内部增加煤层的水分。在矿井里，矿尘的扩散主要受控于风流。湿式钻眼就是用湿式煤电钻在煤层中钻眼。和物镜，调整好焦距，镜然后用目镜测微尺度量尘粉。脱水净化的风流，由后导流器直接排出。岩粉棚必须成列，总长度不得小于20m，并设在巷道直线段内。W2采样后滤膜重量，mg；单位体积空气中能够发生煤尘爆炸的最低煤尘含量叫做煤尘爆炸下限浓度，最高煤尘含量叫做煤尘爆炸上限浓度。其它如凿岩机的排气、风筒漏风等也属于此类。因其形状不规则，一般用尘粒的平均直径或投影走向长度表示。式中 Va工业分析的挥发分()，Aa工业分析的灰分()；但5um以下的尘粒分散度较高，对人们的危害仍然相当严重。急倾斜比缓倾斜煤层、厚煤层比薄煤层产尘最大。2 矿尘的沉降和扩散
