1、辛 嵩山东科技大学2004.10v矿尘及其性质矿尘及其性质v矿山尘肺病矿山尘肺病v煤尘爆炸煤尘爆炸v矿山综合防尘矿山综合防尘主要内容一、矿尘及其性质v定义：矿尘在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。v矿尘的产生：各生产环节产生的浮游矿尘的大致比例为：采煤工作面产尘量占45%-80%；掘进工作面产尘量占20%-38%；锚喷作业地点产尘量占10%-15%；运输通风巷道产尘量占5%-10%；其他作业地点占2%-5%。矿尘的分类1.1.按矿尘的粒径划分按矿尘的粒径划分:（1）粗尘：粒径40m，极易沉降；（2）细尘：粒径10-40m，肉眼可见，静止空气中能加速沉降；（3）微尘：粒径0.25
2、-10m，光学显微镜下可见，静止空气中可等速沉降；（4）超微尘：粒径0.25m，需用电子显微镜观察，在空气中做扩散运动。2.2.按矿尘的存在状态划分按矿尘的存在状态划分:（1）浮游矿尘（浮尘）。（2）沉积矿尘（落尘）。（两者可以转化）3.3.按矿尘的粒径范围划分按矿尘的粒径范围划分:（1）全尘。各种粒径的矿尘之和。（1 mm）（2）呼吸性粉尘（5m）。对人体危害大。矿尘的危害1.危害人体健康，引起职业病。呼吸道炎症、皮肤病、尘肺病2.煤尘在一定条件下可以发生爆炸。（法国煤矿发生的煤尘爆炸事故死亡1099人1906年3月10日 我国本溪煤矿煤尘爆炸事故死亡1549人，1942年，日本统治时期。）
3、3.加速机器磨损，缩短精密仪器使用寿命。4.降低工作场所的能见度，增加工伤事故的发 生。（综采面可达5000 mg/m3以上，能见度很低）矿尘的计量1.1.矿尘浓度矿尘浓度质量法mg/m3；计数法粒/m3。2.2.产尘强度产尘强度指每采掘1 t 或 1 m3矿岩所产生的矿尘量。常用的单位为 g/t 或 mg/t(g/m3或mg/m3)3.3.矿尘沉积量矿尘沉积量 g/m2.d4.4.矿尘的分散度矿尘的分散度我国煤矿粉尘浓度标准粉尘中SiO2含量（%）最高允许浓度mg/m3总粉尘呼吸性粉尘520.06.05-1010.03.510-256.02.525-504.01.5502.01.010的水泥
4、粉尘6.0矿尘的性质1.1.游离游离 SiOSiO2 2 含量含量一般，岩尘：20%-50%；煤尘 5%。规程规定，工作地点每半年测一次，变更地点也要测一次。2.2.矿尘的粒度（矿尘的粒度（mm）与比表面积（）与比表面积（m m2/g/g）3.3.矿尘的分散度矿尘的分散度各粒级占全尘的百分比我国矿尘分4个粒级：10 m。规程规定每半年测一次矿尘分散度。4.4.矿尘的湿润性、荷电性及光学特性矿尘的湿润性、荷电性及光学特性二、矿山尘肺病尘肺病分类（三类）：1.1.矽肺病（硅肺病）矽肺病（硅肺病）岩尘(SiO2)引起;2.2.煤矽肺病（煤硅肺）煤矽肺病（煤硅肺）3.3.煤肺病煤肺病 截至1998年，
5、我国煤矿尘肺病患者累计19.5万人，占全国尘肺总人数的46.5%46.5%，并且每年以3000-4000人的规模在增长。每年因尘肺死亡每年因尘肺死亡20002000-30003000人人。这些数字还不包括职业危害更严重的国有地方煤矿和乡镇煤矿。国有重点煤矿平均尘肺患病率6.33%，比发达国家高出约5个百分点，国有地方煤矿达到8.1%。我国煤矿还有可疑尘肺患者20万人，预计2005年煤矿尘肺患者总数将达到25万人。尘肺病发病机理：粉尘随呼吸进入肺部杀死肺泡，使肺组织出现的纤维病变。大于10m的矿尘由于惯性碰撞可截流在鼻腔和上呼吸道气管粘膜上，形成痰排出体外；5-10m矿尘可沉积在上呼吸道的大的支
6、气管，经纤毛运动，咳嗽排出体外；小于5m的尘粒可以进入下呼吸道的小支气管及肺内，一部分随呼气排出，一部分进入肺内。残留在肺内的粉尘量仅占吸入量的 1-2%以下。尘肺病发病症状v 尘肺病的发展有一定的过程，轻者影响劳动生产力，严重时丧失劳动能力，甚至死亡。这一发展过程是不可逆转的，因此要及早发现，及时治疗，以防病情加重，从自觉症状上，尘肺病分为三期：v第一期，重体力劳动时，呼吸困难、胸痛、轻度干咳。v第二期，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。v第三期，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。影响尘肺病的发病因素(1)矿尘的成分 游
7、离SiO2含量越高，病变的发展程度越快。(2)矿尘粒度及分散度 5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5m以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2m左右的矿尘。由此可见，矿尘分散度越高，对人体的危害就越大。(3)矿尘浓度与接触时间 尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。国外的统计资料表明，在高矿尘浓度的场所工作时，平均5-10年就有可能导致硅肺病，如果矿尘中的游离SiO2：含量达80-90，甚至1.5-2年即可发病。空气中的矿尘浓度降低到规程规定的标准以下，工作几十年，肺部吸人的矿尘总量仍不足达到致病的程度。(4)个体方面的因素 如年龄、营养、健康状况、卫生条件等 煤尘能
8、够爆炸的原因 1煤尘的氧化面积增大 煤尘氧化加快 1cm3的煤块破碎成1m的煤尘时，表面积增加1万倍。2可燃气体的作用 煤尘受热后能放出大量的可燃气体。例如：1kg焦煤（挥发分为20%-26%）在高温下能放出290-350L可燃气体，这些可燃气体遇到高温时很容易燃烧或爆炸。三、煤尘爆炸1 1煤尘的爆炸性煤尘的爆炸性 煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸的危险性必须经过试验确定。2 2悬浮煤尘的浓度悬浮煤尘的浓度 煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及试验条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30-50 gm3，上限浓度为1500-2000 gm3。其中爆炸力最强的
9、浓度范围300-500 gm3。3.3.引燃煤尘爆炸的高温热源引燃煤尘爆炸的高温热源 煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度及试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在610-1050之间，一般为700-800。煤尘爆炸的最小点火能为 4.5-40mJ。4.4.氧气浓度不低于氧气浓度不低于18%18%煤尘爆炸的条件煤尘爆炸的特征(1)(1)形成高温、高压、冲击波形成高温、高压、冲击波:温度为1600-1900，爆源的温度达到2300以上；压力为7-10atm；火焰速度可达1120ms，冲击波速度为2340 ms。(2)(2)煤尘爆炸具有连续性煤尘爆炸具有连续性 巷道中落尘扬起。(
10、3)(3)煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸的感应期 一般为40-280ms，挥发分越高，感应期越短。(4)(4)形成形成“粘焦粘焦”根据这一特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。(5)(5)产生大量的产生大量的COCO 煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中的浓度可达2-3，甚至高达8%左右。爆炸事故中受害者的大多数(70-80)是由于CO中毒造成的。煤尘爆炸的影响因素 1.1.煤的挥发分煤的挥发分2.2.煤的灰分和水分煤的灰分和水分3.3.煤尘粒度煤尘粒度4.4.空气中的瓦斯浓度空气中的瓦斯浓度5.5.空气中氧的含量空气中氧的含量 18%6.6.引爆热源引爆热源瓦斯浓度（%）0.51.42.53.5煤
11、尘爆炸下限浓度（g/m3）34.526.415.56.1休息四、矿山综合防尘煤尘达到爆炸的下限浓度一般为30-45g/m3，而在井下采、掘、运各个生产环节中产生的悬浮煤尘很难达到爆炸下限浓度，即使在综采面煤尘的最高浓度也只能达到2000mg/m3左右，只有当井下放炮或瓦斯爆炸时，才可能使大量煤尘飞扬，瞬时达到爆炸浓度。通过对大量煤尘爆炸事故引火原因的统计，主要火源都是放炮引起的，因此，违章放炮是引爆煤尘的主要引火源。违章放炮的形式（1 1）放糊炮引起煤尘爆炸）放糊炮引起煤尘爆炸。在有煤尘存在的地点，放糊炮引起大量煤尘飞扬达到爆炸浓度；同时又有火焰存在，有可能导致煤尘爆炸。例如：1999年3月2
12、7日柴里煤矿发生的煤尘爆炸事故的直接原因是放炮员违章放糊炮，炮崩下来的大块矸石卡在破碎机入口处，引爆了矿碎机箱体内的煤尘，形成冲击波和火焰，沿风流方向向外冲起巷道中沉积的煤尘，造成局部煤尘爆炸，爆炸产生的冲击波，高温及CO气体又造成工作面和巷道中的人员伤亡。（2 2）多母线、放连珠炮、明火放炮引）多母线、放连珠炮、明火放炮引起煤尘爆炸起煤尘爆炸。在放炮落煤时，采用多母线、放连珠炮、明火放炮，也会引起煤尘爆炸。它的危险性在于：引爆前一个炮之后，爆落下大量的碎煤及煤尘，并会从碎煤中放出大量的瓦斯。由于这部分瓦斯的混入，使煤尘爆炸的下限浓度降低，当引爆第二个炮时，也可能引起瓦斯、煤尘的爆炸。例如：1
13、979年6月30日柴里煤矿发生的煤尘爆炸事故，就是因多母线、放连珠炮、使用矿灯放炮造成的。（3 3）炮眼太浅，封炮不合格引起煤尘爆）炮眼太浅，封炮不合格引起煤尘爆炸炸。因炮眼太浅，装炮泥太少，或用可燃性材料封炮造成煤尘爆炸事故也时有发生。例如：1989年11月甘林煤矿发生的煤尘爆炸事故，就是因炮眼太浅，装药过多，用纸封炮眼，放炮引起煤尘爆炸的。上述分析说明，违章放炮是使煤尘飞扬达到爆炸浓度，同时又造成火源存在的主要原因。这两个原因是造成煤尘爆炸事故的“祸根”。矿山综合防尘措施v减尘减尘煤层注水、湿式打眼、水泡泥、冲洗煤尘v降尘降尘喷雾、湿润剂、泡沫等v排尘排尘1.2-1.6m/sv除尘除尘（捕
14、尘）除尘器v防止煤尘爆炸范围扩大防止煤尘爆炸范围扩大岩粉棚、水袋、自动隔爆棚v个体防护个体防护防尘口罩、防尘安全帽、压风呼吸器煤尘爆炸事故案例v兖矿集团济宁三号煤矿兖矿集团济宁三号煤矿2.82.8煤尘爆炸事煤尘爆炸事故故矿井概矿济宁三号煤矿隶属兖州煤业股份有限公司，年设计生产能力500万吨，设计服务年限81年，可采煤层8层，矿井生产水平为-518m，矿井开拓方式为竖井开拓，中央并列式通风，采煤方法主要为走向长壁综采放顶煤，矿井1993年12月建设，2000年12月投产，2003年达产，生产原煤1008万吨。矿井属低瓦斯矿井。43下04综放工作面基本情况 43下04综放工作面位于四采区东部，四采
15、辅运巷的北侧，西临43下00综放工作面（已回采完），东临F8断层。43下04综放工作面自北向南推进，推进长度1551.6m，面长155.8米，煤厚3.8-7.1m，平均煤厚6.37m，北部较厚,煤层厚度稳定,煤厚大部分在6米以上，煤层坡度较缓，倾角0-6，平均3-5。工业储量209万吨，可采储量167万吨。煤层有自然发火倾向，发火期为3-6个月；煤尘有爆炸危险性，爆炸指数41.45%。所采3下普氏硬度系数f=1-2，容重1.36t/m3，低灰、低硫、高发热量气煤。43下04综放工作面共揭露断层13条，落差最大为7.5m，其北部断层相对较少，南部距停采线400m范围内共揭露断层7条，对工作面生产
16、影响较大。43下04综放工作面2003年9月份推进214m，10月份推进269m，11月份推进203m，12月份推进226m，2004年元月份推进231m，平均月进228.6m。截止到现在工作面已推进1193m，工作面剩余358m。事故调查 工作面在2004年2月8日中班发生爆炸事故。事故发生后，于2月9日下午组成专家组，首先听取矿2.8事故情况汇报，并于下午3时对43下04采面2.8事故现场进行了勘查和采面瓦斯、CO、风量、温度等相关参数测定（CH4：0.02-0.07%;CO：2-5ppm;Q：1028m3/min;上隅角温度：26）;2月10日上午查对调度室、通风工区2月8日中班瓦斯实时
17、监测数据、43下04综放工作面运输机开停曲线、束管监测数据、风量监测曲线、通风系统图和瓦斯班报表，查阅了事故调查组所提供的资料和放炮员、班长、副区长的问询取证笔录。调查结论 经专家组成员认真分析、比对和数据论证，可得出以下结论：1.43下04综放工作面中班具体情况为：在21点55分采面运输机停机；矿调度室安全监测系统在21点58分监测到43下04综放工作面回风流甲烷气体浓度为1.4，21点59分为0.27，说明工作面发生爆炸时间在21点57分。从现场情况来看，采煤机附近上下两侧的支架、电缆面对采煤机一侧有不同程度的煤尘结焦物，工作面溜头3-4架处有一块长2.6m、宽0.5-1.2m、厚0.4-
18、0.5m的矸石，矸石已破裂，周围支架有高温烧烤的痕迹。该块矸石上下两侧的支架电缆面对矸石一侧也有不同程度的煤尘结焦现象。采面设备没有损坏，煤壁齐整，上下两巷支护完好，说明该两处是爆炸破坏点。爆炸造成2 人死亡，16人受伤。2.43下04综放工作面2.8事故是放炮员在3-4架之间炸石（长2.6m、宽0.5-1.2m、厚0.4-0.5m）违章放糊炮扬起煤尘引起的煤尘爆炸事故。面内有两处爆炸地点，分别位于3-4号架之间和采煤机处，第一引爆点在3-4号架之间，爆炸冲击波扬起采煤机处的煤尘参与爆炸形成第二个破坏点。采面瓦斯浓度较低（0.02-0.08），没有参与爆炸。3.通过资料分析和现场勘查测定，43下04综放工作面通风系统合理、风量稳定（风量1028m3/min）、矿井瓦斯监测系统、上下顺槽隔爆设施齐全，采煤机内外喷雾、防尘设施完好，调查中发现早班通风工区对皮带顺槽进行了冲刷粉尘工作，这些因素为防止2.8事故范围的扩大起到了关键作用。附图1：43下04采面通风系统平面图 附图2：43下04采面平面布置图 谢谢大家！谢谢大家！
