11第十一章矿尘防治

1第十一章矿尘防治（第一、二节）教学目标：掌握矿尘的分类，了解其危害，掌握矿尘的计量指标和矿尘性质；了解尘肺病的机理。教学重点：矿尘的计量指标和矿尘性质教学难点：矿尘性质学时安排：2复习旧课（5min）：均压防灭火的实质；火风压的定义和特性；风流的紊乱形式引入新课：《说文》从三“鹿”,从“土”,表示鹿群行扬起尘土的意思。现行简化字“尘”,也是一个从“小”从“土”的会意字“尘”，从“小”从“土”的会意字。本义:尘土。“满面尘灰烟火色”。——唐·白居易《卖炭翁》。如:浮尘;降尘;灰尘(尘土);一尘不染;尘封(盖满灰尘);尘涓(尘埃与一滴水。比喻细微);尘芥(尘土与草芥。比喻无价值的东西);尘沙(因风飞扬的灰沙)所谓粉尘是指能够较长时间悬浮在空气中的固体细微颗粒。第一节矿尘及其性质一、矿尘定义：是指在矿井生产和建设过程中（随着煤、岩被破坏）所产生的各种煤、岩微粒的总称。在定义中还应包括其他有毒有害粉尘如炮烟。当井下发生自燃时除生成有害气体外也产生一些飞灰。煤矿所用的某些施工材料在作业中飞扬起来则形成其他固体物质的粉尘。如锚喷作业中的水泥等。二、煤矿井下的尘源：在煤矿生产中几乎所有作业，包括煤炭的采、掘、运输、提升等过程，均能产生矿尘。一般来说采煤工作面和掘进工作面产尘量最大，各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大。三、几种常用的分类方法1.按矿尘粒径划分（1）粗尘.粒径大于40μm，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10～40μm，肉眼可见，在静止空气中做加速沉降。粗尘和细尘又统称为可见粉尘，也就是肉眼可以看到的。（3）微尘.粒径为0．25～10μm，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中做等速沉降。（4）超微尘.粒径小于0．25μm，要用电子显微镜才能观察到,在空气中做扩散运动。1米等于1000毫米，1毫米等于1000微米。1根头发丝大约有70~80微米那么粗细。2.按矿尘的存在状态划分（1）浮游矿尘.悬浮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。由于煤的自重而沉降在巷道、硐室周边以及支架、材料和设备上面。3．按矿尘的粒径组成范围划分（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.主要是指粒径在5μm以下的微细尘粒，它能通过人体上2呼吸道进入肺区,是导致尘肺病的病因，对人体危害甚。二、矿尘的危害(1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病．工人长期吸人矿尘后,轻者会患呼吸道炎症皮、肤病，重者会患尘肺病。(2)某些矿尘(如煤尘，硫化尘)在某条件下可以爆炸.(3)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。三、含尘量的计量指标1．矿尘浓度单位体积矿内空气所含矿尘浓度，有两种表示方法：（1）质量法。每立方米空气中所含浮尘的毫克数。多采用。（2）计数法。每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数。2．产尘强度定义：生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用单位为g/t。3．相对产尘强度定义：指每采掘1t或1m3矿岩所产生的矿尘量。4．矿尘沉积量定义：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/m2·d。四、矿尘性质1．矿尘中游离SiO2的含量矿尘的化学成分矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素,其含量越高,危害越大.。SiO2是地壳内最常见的氧化物，一种是结合状态的SiO2，即硅酸盐矿物，危害性不大；另一种是游离状态的SiO2，危害性大。2．矿尘的粒度与比表面积矿尘粒度是指矿尘颗粒的平均直径，单位为μm.矿尘的比表面积是指单位质量矿尘的总表面积，单位为m2/kg或cm2/g。矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大，因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。例如1cm3的一个正方体煤块，破碎为直径1μm的煤尘，其表面积是原来的1万倍。3.矿尘的分散度在矿山开采过程中，因矿岩的破碎程度不同，粉尘的粒径大小4不等定义：指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比，有两种表示方法：(1)重量百分比各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称为重量分散度：(2)数量百分比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。粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的，我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级：小于2μm、2~5μm、5~10μm和大于l0μm。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。4.矿尘的湿润性定义：指矿尘与液体亲和的能力。如果液体（水）分子间的吸引力小于液体与固体分子间的引力，则固体容易湿润。湿润性决定采用液体除尘的效果，容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘，不容易被水湿润的矿尘称为疏水性矿尘。亲水3性粉尘除尘效果好。5.矿尘的荷电性带有相同电荷的尘粒，互相排斥，不易凝聚沉降；带有异种电荷时，则相互吸引，加速沉降，因此，有效利用矿尘的这种荷电性，也是降低矿尘浓度，减少矿尘危害的方法之一。6.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。在测尘技术中，常常用到这一特性。第二节矿山尘肺病定义：尘肺病是工人在生产中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。它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈。其发病缓慢，病程较长，且有一定的潜伏期。在日常生活环境空气中，粉尘浓度一般较低，粉尘危害不很明显，但在风沙较大的地区，仍有可能发生尘肺病，如我国西北地区农民X线胸片矽肺捡出串1.14％，70岁以上的捡出率为10.34％1．尘肺病的分类煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类：(1)硅肺病(矽肺病)由于吸入含游离SiO2含量较高的岩尘而引起的尘肺病称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。(2)煤硅肺病(煤矽肺)由于同时吸人煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅肺病。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。(3)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．我国煤矿工人工种变动较大，长期固定从事单一工种的很少，因此煤矿尘肺病中以煤硅肺病比重最大，约占80％左右，单纯的硅肺、煤肺病较少。作业人员从接触矿尘开始到肺部出现纤维化病变所经历的时间称为发病工龄。上述三种尘肺病最量危险的是硅肺病．其发病工龄最短(一般在l0年左右)，病情发展快，危害严重。煤肺病的发病工龄一般为20～30年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。尘肺病是威胁煤矿职工安全与健康的一把软刀子。2．尘肺病的发病机理尘肺病的发病机理大致过程如下：人们吸入的空气经过鼻腔或口腔进入气管，由气管进入支气管分支，再经过左、右分支进入左、右肺区。进人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，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10μm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和鼻涕排出体外。(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沉降作用，使45～10μm的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外．(3)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2～5μm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。或在排向咽喉时未能吐出而咽下后进入肠胃系统，这部分尘粒最终经过肠道系统随粪便排出体外。(4)粒度为2μm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内，残留在肺内的粉尘仅占总吸入量的1％～2％以下。残留在肺内的尘粒可杀死肺泡，使肺泡组织形成纤维病变出现网眼，逐步失去弹性而硬化，无法担负呼吸作用，使肺功能受到损害，降低了人体抵抗能力，并容易诱发其他疾病，如肺结核、肺心病等。人体虽有良好的防御和清除功能，但若长期吸入高浓度的粉尘，仍可引起尘肺病。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。尘肺病分为三期：第一期，重体力劳动时，呼吸困难、胸痛、轻度干咳。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。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。(1)矿尘的成分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，发病工龄越短，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(即挥发分)含量。据试验，煤化作用程度越低，危害越大，因为煤尘的危害和肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。(2)矿尘粒度及分散度矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。（3）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，也就是说，尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。（4）个体方面的因素矿尘起尘肺病是通过人体而进行的，所以人的机体条件，如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫生条件等，对尘肺的发生、发展有一定的影响。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。5第十一章矿尘防治（第三、四节）教学目标：了解矿尘爆炸机理和特征；掌握煤尘爆炸条件和影响因素；了解预防煤尘爆炸的技术措施；掌握矿山综合防尘措施。教学重点：掌握煤尘爆炸条件和影响因素教学难点：掌握煤尘爆炸条件学时安排：31906年，法国古利耶尔煤矿由于火药包爆炸引燃飞扬的煤尘，导致发生煤尘事故，矿井毁坏，死亡1099人，两年后才恢复生产。1942年，我国本溪煤矿因井下停电引起瓦斯积聚，恢复供电时电火花引起瓦斯爆炸，后又引起了被扬起的沉积煤尘，发生了煤尘爆炸，死亡1549人，残疾246人。这是目前世界历史上最大的一次瓦斯爆炸事故。1960年5月9日交接班时，大同矿务局老百洞矿井井底车场由强烈电火花引起煤尘爆炸，井下912名矿工，仅生还228人，死亡648人。这是我国解放以来死亡人数最多的事故，也是最大的一次事故。2003年3月22日，山西吕梁地区孝义市孟南庄煤矿有限公司发生特大瓦斯煤尘爆炸事故，造成72人死亡、4人受伤，直接经济损失1035.85万元。2003年１０月２１日，内蒙古乌海市海勃湾区骆驼山煤矿发生煤尘爆炸的事故。据乌海市煤炭工业管理局安检科负责人介绍，１０月２１日骆驼山煤矿矿长黄永昌、副矿长郝文华带领安全工、放炮工一行７人到竖井底车场维护及更换棚梁架。他们在没有对工作区域的瓦斯及煤尘进行安全检测的情况下，违章操作，在该区域内放明炮，引燃了瓦斯，并吹起车场内浮煤尘，引起矿井车场局部煤尘爆炸，造成６死１伤的重大安全事故。一、煤尘爆炸的机理及特征1．煤尘爆炸的机理许多固体物质在正常状态下是不燃或难燃的，但是当其被粉碎成微细的粉尘时，就变成易燃的或有爆炸性的了。例如金属铝是不可燃的，而铝粉则能燃烧或爆炸。又如煤块只能燃烧，而煤尘可以爆炸。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反应。一般认为其爆炸机理及过程如下：(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；(2)当温度达到300~400度时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。(3)形成的可燃气体与空气混合，在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，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，(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，井使之参与链反应，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地转变为爆炸．62．煤尘爆炸的特征（1）形成高温、高压、冲击波（2）煤尘爆炸具有连续性可以导致新的爆炸，有时可形成连续爆炸，这是煤尘爆炸的重要特征。（3）煤尘爆炸的感应期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