1、中南大学中南大学资源与安全工程学院资源与安全工程学院第一节第一节 矿井空气矿井空气 利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。井通风。目的、主要任务目的、主要任务保证矿井空气的质量符合要求。保证矿井空气的质量符合要求。第一节第一节 矿井空气矿井空气 定义：定义：地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。一、地面空气的组成一、地面空气的组成 地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。地面空
2、气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。干空气干空气指完全不含有水蒸汽的空气，由指完全不含有水蒸汽的空气，由O O2 2、N N2 2、COCO2 2、氩、氖和其他、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。干空气的组成成分比较稳定，主要一些微量气体所组成的混合气体。干空气的组成成分比较稳定，主要成分如下成分如下:湿空气湿空气是含有水蒸气的空气，含量变化与大气状态有关是含有水蒸气的空气，含量变化与大气状态有关 气体成分气体成分 按体积计按体积计()按质量计按质量计()备备 注注 氧气（氧气（O O2 2）20.96 23.32 20.96 23.32 惰性稀有气体氦、惰性稀有气体氦、
3、氮气（氮气（N N2 2）79.0 76.71 79.0 76.71 氖、氩、氪、氖、氩、氪、二氧化碳（二氧化碳（COCO2 2）0.04 0.06 0.04 0.06 氙等计在氮气中氙等计在氮气中 新鲜空气：新鲜空气：井巷中用风地点前、受污染程度轻的进风巷道内的空气，井巷中用风地点前、受污染程度轻的进风巷道内的空气，污浊空气：污浊空气：通过用风地点后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，通过用风地点后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，1 1氧气氧气(O(O2 2)氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,人体维持正常生命过程所人体维持正常生命过程所需的氧气
4、量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。人体输氧量与劳动强度的关系人体输氧量与劳动强度的关系 劳动强度劳动强度 呼吸空气量（呼吸空气量（L/minL/min）氧气消耗量（氧气消耗量（L/minL/min）休休 息息 6-15 0.26-15 0.20.40.4 轻轻 劳劳 动动 20-25 0.6-1.020-25 0.6-1.0 中度劳动中度劳动 30-40 1.2-2.630-40 1.2-2.6 重重 劳劳 动动 40-60 1.8-2.440-60 1.8-2.4 极重劳动极重劳动 40-80 2.5-3.140-80 2.5-3.1
5、 矿井空气的主要成份矿井空气的主要成份 空气中氧浓度降低时，人体的生理反应与不适症状，缺氧死亡。空气中氧浓度降低时，人体的生理反应与不适症状，缺氧死亡。矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：人员呼吸；矿岩和其他有机物矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：人员呼吸；矿岩和其他有机物的缓慢氧化；矿岩自燃；瓦斯、煤尘爆炸；柴油设备燃烧的缓慢氧化；矿岩自燃；瓦斯、煤尘爆炸；柴油设备燃烧;生产过程中产生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。2 2、二氧化碳、二氧化碳(CO(CO2 2)二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重二氧
6、化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重（其比重为（其比重为1.521.52），在风速较小的巷道中底板附近浓度较大；在风速较），在风速较小的巷道中底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。矿井空气中二氧化碳的主要来源是：矿岩和有机物的氧化；人员呼吸；矿井空气中二氧化碳的主要来源是：矿岩和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭与矿岩自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭与矿岩自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。矿井空气的主要成份矿井空气的主要成份3 3氮气氮气(N(N2 2)氮气是惰性气体，是空气中主要成
7、分，无毒、不助燃，也不供呼吸。氮气是惰性气体，是空气中主要成分，无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性伤害。因氮气惰性，可用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。员的窒息性伤害。因氮气惰性，可用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。矿井空气中氮气主要来源是：井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中矿井空气中氮气主要来源是：井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出也有氮气涌出,灭火人为注氮。灭火人为注氮。空气主要成分质量（浓度）标准空气主要成分质量（浓度）标准 采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低
8、于采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于2020；二氧化碳浓度不得超；二氧化碳浓度不得超过过0.50.5；总回风流中不得超过；总回风流中不得超过0.750.75；当采掘工作面风流中二氧化碳；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到浓度达到1.51.5或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.51.5时，必须停工处理。时，必须停工处理。矿井空气的主要成份矿井空气的主要成份 有害气体：有害气体：COCO、NONO2 2、SOSO2 2 、NHNH3 3 、H H2 2、NONOX X。、一氧化碳（、一氧化碳（CO）一氧化碳是一种无色、一氧化碳是一种无色
9、、无味、无味、无臭的气体。相对密度为无臭的气体。相对密度为0.97，微，微溶于水，能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓溶于水，能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在度在1375范围内时有爆炸的危险。范围内时有爆炸的危险。主要危害：主要危害：血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞。一血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞。一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250300倍。一旦一氧化碳倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合
10、，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息窒息”。0.08%，40分钟引起头痛眩晕和恶心，分钟引起头痛眩晕和恶心，0.32%，510分钟引起头痛、眩分钟引起头痛、眩晕，晕，30分钟引起昏迷，死亡。分钟引起昏迷，死亡。主要来源：主要来源：爆破；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。爆破；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。矿井空气的主要有害成份矿井空气的主要有害成份 、硫化氢（、硫化氢（H2S）无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当浓度达到无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当浓度达到0.0001即可嗅到，但
11、即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氢相对密度为当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氢相对密度为1.19，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化个体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为度为4.345.5时有爆炸危险。时有爆炸危险。主要危害：主要危害：硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐
12、蚀刺激作用为主，浓使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。0.0050.01%，12小时后出现眼小时后出现眼及呼吸道刺激，及呼吸道刺激，0.0150.02%主要来源：主要来源：有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和旧巷积水中放出。区和旧巷积水中放出。矿井空气的主要有害成份矿井空气的主要有害成份 、二氧化氮（、二氧化氮（NONO2 2）二氧化氮是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为二氧化氮是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密
13、度为1.591.59，易溶于水。，易溶于水。主要危害：主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用，二氧化氮中毒有潜伏期，中毒道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用，二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点。者指头出现黄色斑点。0.01%0.01%出现严重中毒。出现严重中毒。主要来源：主要来源：井下爆破工作井下爆破工作矿井空气的主要有害成份矿井空气的主要有害成份 4.4.二氧化硫二氧化硫(SO(SO2 2)二氧化硫无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到二氧化硫无色、有强烈的硫磺气味及酸味，
14、空气中浓度达到0.00050.0005即可嗅到。其相对密度为即可嗅到。其相对密度为2.222.22，易溶于水。，易溶于水。主要危害：主要危害：遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到激作用，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到0.0020.002时，眼及呼吸器时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达官即感到有强烈的刺激；浓度达0.050.05时，短时间内即有致命危险。时，短时间内即有致命危险。主要来源：主要来源：含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；以及从含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；以及从含硫矿
15、层中涌出。含硫矿层中涌出。矿井空气的主要有害成份矿井空气的主要有害成份 5 5、氨气、氨气(NH(NH3 3)无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为0.5960.596，易溶于水，空气浓度中，易溶于水，空气浓度中达达3030时有爆炸危险。时有爆炸危险。主要危害：主要危害：氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿。氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿。主要来源：主要来源：爆破工作，注凝胶、水灭火等；部分岩层中也有氨气涌出。爆破工作，注凝胶、水灭火等；部分岩层中也有氨气涌出。6 6、氢气、氢气(H(H2 2)无色、无味、无毒，相对密度为无色、无味、
16、无毒，相对密度为0.070.07。氢气能自燃，其点燃温度比沼气。氢气能自燃，其点燃温度比沼气低低100100200200，主要危害：主要危害：当空气中氢气浓度为当空气中氢气浓度为4 47474时有爆炸危险。时有爆炸危险。主要来源：主要来源：井下蓄电池充电时放出氢气；中等变质煤层中有氢气涌出、井下蓄电池充电时放出氢气；中等变质煤层中有氢气涌出、或煤氧化。或煤氧化。矿井空气的主要有害成份矿井空气的主要有害成份 矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命安全危害极大，因此，矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命安全危害极大，因此，规程规程对常见有害气体的安全标准做了明确的规定。对常见有害气体的安全标准做
17、了明确的规定。矿井空气中有害气体的最高容许浓度矿井空气中有害气体的最高容许浓度 有害气体名称有害气体名称 符号符号 最高容许浓度（最高容许浓度（%）一氧化碳一氧化碳 CO 0.0024CO 0.0024 氮氧化物（折算）氮氧化物（折算）NONO2 2 0.00025 0.00025 二氧化硫二氧化硫 SOSO2 2 0.0005 0.0005 硫化氢硫化氢 H H2 2S 0.00066S 0.00066 氨氨 NHNH3 3 0.004 0.004矿井空气安全标准矿井空气安全标准 矿井气候参数：温度、湿度和流速三个参数的综合作用。简称三要矿井气候参数：温度、湿度和流速三个参数的综合作用。简称
18、三要素。气压未考虑素。气压未考虑 一、矿井气候对人体热平衡的影响一、矿井气候对人体热平衡的影响 新陈代谢是人类生命活动的基本过程之一。新陈代谢是人类生命活动的基本过程之一。人体散热三种基本形式：对流、辐射和汗液蒸发。人体散热三种基本形式：对流、辐射和汗液蒸发。对流散热取决于周围空气的温度和流速；对流散热取决于周围空气的温度和流速；辐射散热主要取决于环境温度；辐射散热主要取决于环境温度；蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和流速。蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和流速。矿井气候矿井气候 人体热平衡关系式：人体热平衡关系式：qm-qw=qd+qz+qf+qch q qm m新陈代谢中产热量，取决于人体
19、活动量；新陈代谢中产热量，取决于人体活动量；q qW W用于做功而消耗的热量，用于做功而消耗的热量，q qm m-q-qw w人体排出的多余热量人体排出的多余热量；q qd d对流散热量，低于人体表面温度，为负，否则，为正；对流散热量，低于人体表面温度，为负，否则，为正；q qz z汗液蒸发或呼出水蒸气所带出的热量；汗液蒸发或呼出水蒸气所带出的热量；q qf f与周围物体表面的辐谢散热量，可正与周围物体表面的辐谢散热量，可正,可负；可负；Q Q 由热量转化而没有排出体外的能量；人体热平衡时，由热量转化而没有排出体外的能量；人体热平衡时，q qchch=0=0；当外界环境影响人体热平衡时，人体温
20、度升高当外界环境影响人体热平衡时，人体温度升高q qchch00，人体温度降低，人体温度降低，q qchch00 矿井气候矿井气候 矿井气候条件的三要素是影响人体热平衡的主要因素。矿井气候条件的三要素是影响人体热平衡的主要因素。空气温度：空气温度：对人体对流散热起着主要作用。对人体对流散热起着主要作用。相对湿度：相对湿度：影响人体蒸发散热的效果。影响人体蒸发散热的效果。风速：风速：影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。对流换热强度随风速而增大。同时湿交换效果也随风速增大而加强。对流换热强度随风速而增大。同时湿交换效果也随风速增大而加强。如有风的天气，凉衣服干得
21、快。如有风的天气，凉衣服干得快。矿井气候矿井气候 1 1、干球温度、干球温度 干球温度是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一。干球温度是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一。特点：特点：在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。指标比较简单，在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。指标比较简单，使用方便。但这个指标只反映了气温对矿井气候条件的影响，而没有反使用方便。但这个指标只反映了气温对矿井气候条件的影响，而没有反映出气候条件对人体热平衡的综合作用。映出气候条件对人体热平衡的综合作用。2 2、湿球温度、湿球温度 湿球温度是可以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干湿球温度是可以反映
22、空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干球温度要合理些。但这个指标仍没有反映风速对人体热平衡的影响。球温度要合理些。但这个指标仍没有反映风速对人体热平衡的影响。矿井气候衡量指标矿井气候衡量指标 3 3、等效温度、等效温度 等效温度定义为湿空气的焓与比热的比值。它是一个以能量为基础等效温度定义为湿空气的焓与比热的比值。它是一个以能量为基础来评价矿井气候条件的指标。来评价矿井气候条件的指标。4 4、同感温度、同感温度 同感温度（也称有效温度）是同感温度（也称有效温度）是19231923年由美国采暖工程师协会提出的。年由美国采暖工程师协会提出的。这个指标是通过实验，凭受试者对环境的感觉而得出的同感
23、温度计算这个指标是通过实验，凭受试者对环境的感觉而得出的同感温度计算图。图。矿井气候衡量指标矿井气候衡量指标 5 5、卡他度、卡他度 卡他度是卡他度是19161916年由英国年由英国L.L.希尔等人提出的。卡他度用卡他计测定。希尔等人提出的。卡他度用卡他计测定。卡他度分为：干卡他度、湿卡他度卡他度分为：干卡他度、湿卡他度 干卡他度：反映了气温和风速对气候条件的影响，但没有反映空气干卡他度：反映了气温和风速对气候条件的影响，但没有反映空气湿度的影响。为了测出温度、湿度和风速三者的综合作用效果，湿度的影响。为了测出温度、湿度和风速三者的综合作用效果，K Kd d=41.868F/t W/m=41.
24、868F/t W/m2 2 湿卡他度（湿卡他度（KwKw）：是在卡他计贮液球上包裹上一层湿纱布时测得的）：是在卡他计贮液球上包裹上一层湿纱布时测得的卡他度，其实测和计算方法完全与干卡他度相同。卡他度，其实测和计算方法完全与干卡他度相同。矿井气候衡量指标矿井气候衡量指标 三、矿井气候条件的安全标准三、矿井气候条件的安全标准 我国现行评价矿井气候条件的指标是干球温度。我国现行评价矿井气候条件的指标是干球温度。19821982年国务院颁布年国务院颁布的的矿山安全条例矿山安全条例第第5353条规定，矿井空气最高容许干球温度为条规定，矿井空气最高容许干球温度为2828。第二节矿山防尘第二节矿山防尘1 1
25、、矿尘及其性质、矿尘及其性质2 2、尘肺病、尘肺病3 3、矿尘爆炸及预防、矿尘爆炸及预防4 4、综合防尘、综合防尘 一、矿尘的产生及分类一、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。几种常用的分类方法。几种常用的分类方法。1、按矿尘粒径划分、按矿尘粒径划分 (1)粗尘粗尘40m，空气中易沉降；，空气中易沉降；(2)细尘细尘1040m，肉眼可见，在静止空气加速沉降；，肉眼可见，在静止空气加速沉降；(3)微尘微尘0.2510m，光学显微镜可见，在静止空气等速沉降；，光学显微镜可见，在静止空气等速沉降；(
26、4)超微尘超微尘0.25m，电子显微镜观察，扩散动力。，电子显微镜观察，扩散动力。矿尘及其性质矿尘及其性质 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：悬浮于矿内空气中浮游矿尘：悬浮于矿内空气中 (2)沉积矿尘：从矿内空气沉降下来的矿尘沉积矿尘：从矿内空气沉降下来的矿尘 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)全尘全尘(总粉尘总粉尘)：各种粒径的矿尘之和，：各种粒径的矿尘之和，1mm以下；以下；(2)呼吸性粉尘：呼吸性粉尘：5m 二、矿尘的危害二、矿尘的危害 矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：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
27、，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)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)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)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。矿尘及其性质矿尘及其性质 1 1、矿尘浓度、矿尘浓度两种计量法两种计量法：(1)(1)质量法：每立方米空气所含浮尘的毫克数，质量法：每立方米空气所含浮尘的毫克数，mg/mmg/m3 3 (2)(2)计数法：每立方米空气所含浮尘的个数，个计数法：每立方米空气所含浮尘的个数
28、，个/m/m3 3 2 2、产尘强度、产尘强度 生产过程中，采落矿岩中所含的粉尘量，生产过程中，采落矿岩中所含的粉尘量，g/tg/t。3 3、相对产尘强度、相对产尘强度 指每采掘指每采掘1t1t或或1m1m3 3矿岩所产生的矿尘量，矿岩所产生的矿尘量，mg/tmg/t或或mg/mmg/m3 3。4 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量，单位为单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/mg/m2 2d d。矿尘及其性质矿尘及其性质 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是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。
29、是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量多在的含量多在20%50%，煤尘中的含量一般不超过煤尘中的含量一般不超过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：矿尘粒度平均直径，矿尘粒度平均直径，m 矿尘比表面积：矿尘比表面积：单位质量矿尘的总表面积；单位质量矿尘的总表面积；m2/kg；cm2/g 矿尘的比表面积与粒度成反比。矿尘的比表面积与粒度成反比。两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。矿尘及其性质矿尘及其性质 3、矿尘的分散度：、矿
30、尘的分散度：矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比。两种表示方法：矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比。两种表示方法：(1)重量百分比：重量百分比：各粒级重量所占总重量的百分比；各粒级重量所占总重量的百分比；(2)数量百分比：数量百分比：各粒级颗粒数所占总颗粒百分比；各粒级颗粒数所占总颗粒百分比；粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定，我国工矿企业将矿尘粒粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定，我国工矿企业将矿尘粒级划分为级划分为4级：小于级：小于2m、25m、510m和大于和大于10m。矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标。矿尘总量中微矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标。
31、矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘；反之，如果矿尘中粗大细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘；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。矿尘的分散度越高，危害颗粒多，所占比例大，就称作低分散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。性越大，而且越难捕获。矿尘及其性质矿尘及其性质 4、矿尘的湿润性、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：容易被水湿润亲水性矿尘：容易被水湿润 疏水性矿尘：不容易被水湿润疏水性矿尘：不容易被水湿润 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
32、碰撞、摩擦等作用，使尘粒带有电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，可能是正电荷，也可是负电荷。荷，可能是正电荷，也可是负电荷。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光的反射、吸收和透光强度等性能。矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。矿尘及其性质矿尘及其性质 尘肺病：以长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特尘肺病：以长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。征的肺部疾病。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，可分为三类：煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类：(1)硅
33、肺病硅肺病(矽肺病矽肺病)：吸入含游离吸入含游离SiO2含量较高的岩尘而引的尘肺病称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的矿工。为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。(2)煤硅肺病煤硅肺病(煤矽肺煤矽肺)：同时吸入煤尘和含游离同时吸入煤尘和含游离SiO2岩尘所引起的尘肺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。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。(3)煤肺病：煤肺病：大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长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。期单一的在煤层中从事采
34、掘工作的矿工。矿山尘肺病矿山尘肺病 进入人体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)在上呼吸道的咽喉、气管内，在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于惯性碰撞作用，使大于含尘气流由于惯性碰撞作用，使大于10m尘粒沉降其内，经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后成痰排出体外。尘粒沉降其内，经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后成痰排出体外。(2)在上呼吸道较大支气管内，在上呼吸道较大支气管内，通过惯性碰撞及少量重力沉降作用，使通过惯性碰撞及少量重力沉降作用，使510m尘粒沉积，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出。尘粒沉积，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽
35、随痰排出。(3)在下呼吸道细小支气管内，在下呼吸道细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分部分25m尘粒依靠重力沉降作用沉积，通过纤毛运动逐级排出体外。尘粒依靠重力沉降作用沉积，通过纤毛运动逐级排出体外。(4)粒度为粒度为2m左右的粉尘左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气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内，残留在肺内的粉尘仅占排出体外；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总吸入量的1%2以下。以下。尘肺病的发病机理尘肺病的发病机理 1、尘肺病的发病症状、尘
36、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，胸痛、干咳或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。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、胸痛、连续带痰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。咳嗽，甚至咯血和行动困难。尘肺病的发病症状及影响因素尘肺病的发病症状及影响因素 2、影响尘肺病的发病因素、影响尘肺病的发病因素 (1)矿尘的成分矿尘的成分 能够引起肺部纤维病
37、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SiO2，其含量越高，发病，其含量越高，发病时间越短，病变的发展程度越快。时间越短，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)矿尘粒度及分散度矿尘粒度及分散度 5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；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，最危险的粒度是呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2m左右的矿尘。左右的矿尘。(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，尘
38、肺的发病时间和作尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，尘肺的发病时间和作业场所的矿尘浓度成正比。业场所的矿尘浓度成正比。(4)个体方面的因素个体方面的因素 尘肺病的发病症状及影响因素尘肺病的发病症状及影响因素 1、煤尘爆炸的机理、煤尘爆炸的机理 煤尘爆炸是在高温或明火热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反煤尘爆炸是在高温或明火热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种复杂的链式反应。一般煤尘爆炸机理及过程主要表现在：应过程，是一种复杂的链式反应。一般煤尘爆炸机理及过程主要表现在：(1)煤本身是可燃物质煤本身是可燃物质，当以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧，当以粉末状态
39、存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；和被氧化能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；(2)当温度达到当温度达到300400时，时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。性气体。(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成在尘粒周围形成活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基活化中心，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，发生了尘粒的闪燃；迅速增加，发生了尘粒的闪燃；(4)闪燃所形成的
40、热量传递给周围的尘粒，闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。过程急剧地循环进行。煤尘爆炸的机理及特征煤尘爆炸的机理及特征 2、煤尘爆炸的特征、煤尘爆炸的特征 (1)形成高温、高压、冲击波形成高温、高压、冲击波 (2)煤尘爆炸具有连续性煤尘爆炸具有连续性 (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炸所需的时间。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。(4)挥发分减少或形成挥发分减少或形成“粘焦粘焦”(5)产生大量的产生大量的CO 二、煤尘爆炸的条件二、煤尘爆炸的条件 煤尘爆
41、炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中并达到一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。浮于空气中并达到一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。我国煤尘爆炸的引燃温度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。煤尘爆炸的特征与条件煤尘爆炸的特征与条件 三、影响煤尘爆炸的因素三、影响煤尘爆炸的因素 1、煤的挥发分，、煤的挥发分，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。2、煤的灰分和水分，
42、煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热、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，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。3、煤尘粒度，粒度对爆炸性的影响极大。、煤尘粒度，粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能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。参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。4、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、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4%时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：m 式中：式中：
43、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/m3；煤尘的爆炸下限，煤尘的爆炸下限，g/m3；系数系数 煤尘爆炸及预防煤尘爆炸及预防 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；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，当氧含量低于氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。6、引爆热源、引爆热源 四、煤尘爆炸性鉴定四、煤尘爆炸性鉴定 五、预防煤尘爆炸的技术措施五、预防煤尘爆炸的技术
44、措施 预防煤尘爆炸的技术措施主要包括三个方面。预防煤尘爆炸的技术措施主要包括三个方面。(一）、减、降尘措施一）、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空气中悬浮煤尘含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性。方法很多，下面主要介绍煤层量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。方法很多，下面主要介绍煤层注水。注水。(二二)、防止煤尘引燃的措施、防止煤尘引燃的措施 (三三)、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 煤尘爆炸及预防煤尘爆炸及预防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
45、孔，注入压力水，渗入煤体内部，在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，注入压力水，渗入煤体内部，增加煤的水分，减少煤层开采过程煤尘的产尘量。增加煤的水分，减少煤层开采过程煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作用有三个方面：煤层注水的减尘作用有三个方面：煤体内裂隙中存在着原生煤尘，注入水后，将原生煤尘湿润并粘结，煤体内裂隙中存在着原生煤尘，注入水后，将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效消除尘源；使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效消除尘源；水注入煤体内部，使煤均匀湿润。当开采破碎时，绝大多数破碎面水注入煤体内部，使煤均匀湿润。当开采破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，
46、预防了浮尘的产生；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；水注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，水注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，当煤因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，减少煤尘产生量。当煤因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，减少煤尘产生量。煤尘爆炸及预防煤尘爆炸及预防 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发育程度不同，注水效果差异较大。煤体裂隙越发育越易注裂隙和孔隙发育程度不同，注水效果差异较大。煤体裂隙越发育越易注水水 煤体的孔隙发育程度用孔隙率表示，
47、即指孔隙的总体积与煤的总体积之煤体的孔隙发育程度用孔隙率表示，即指孔隙的总体积与煤的总体积之百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于4%时，煤层的透水性较差。时，煤层的透水性较差。上履岩层压力及支承压力上履岩层压力及支承压力 液体性质的影响：液体性质的影响：0.5%洗衣粉洗衣粉 煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。所以在瓦斯压力大的煤层中注水煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。时，往往要提高注水压力，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
48、指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。煤尘爆炸及预防煤尘爆炸及预防3、煤层注水方式、煤层注水方式 注水方式指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况，有注水方式指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况，有4种方式：种方式：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，注水孔长度一般短孔注水：在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为为23.5m；深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为525m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
49、行于工作面打长孔注水，从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长上向孔或下向孔注水，孔长30100m。巷道钻孔注水。巷道钻孔注水。短孔、深孔注水示意图短孔、深孔注水示意图上向孔、下向孔、双向孔上向孔、下向孔、双向孔巷道巷道 煤尘爆炸及预防煤尘爆炸及预防4、注水系统、注水系统注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。静压注水：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静压注水：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。注水叫静压注水。动压注水：利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注
50、水，水动压注水：利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，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。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。5、注水设备、注水设备煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表等。等。煤尘爆炸及预防煤尘爆炸及预防6、注水参数、注水参数 注水压力注水压力高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。注水压力是：通过调节注水量使其不超过地层压力但高于煤层瓦斯压力。注水压力是：通过调节注水量使其不超过地层压力但高于煤层瓦
