11矿尘防治

必修课程矿井通风与安全VentilationandSafetyofMines第十一章矿山防尘主讲教师：王洪梁黑龙江科技大学2013.8VentilationandSafetyofMines11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1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。几种常用的分类方法：1、按矿尘粒径划分(1)粗尘—40μm,空气中易沉降；(2)细尘—10～40μm，肉眼可见，在静止空气加速沉降；(3)微尘—0.25～10μm，光学显微镜可见，在静止空气等速沉降；(4)超微尘—0.25μm，电子显微镜观察，扩散动力。VentilationandSafetyofMines2、按矿尘的存在状态划分(1)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，1mm以下；(2)呼吸性粉尘：5μm以下。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines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。(2)某些矿尘(如煤尘、硫化尘)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。(4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines三、含尘量的计量指标1其表示方法有两种：(1)质量法：每立方米空气所含浮尘的毫克数，mg/m3(2)计数法：每立方米空气所含浮尘的个数，个/m32、产尘强度指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用的单位为g/t。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines3、相对产尘强度指每采掘1吨或1立方米矿岩所产生的矿尘量，常用的单位为mg/t或mg/m3。4、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g/m2·d。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines四、矿尘性质1、矿尘中游离SiO2的含量矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在20%～50%，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粒度：矿尘粒度平均直径，μm；矿尘的比表面积：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，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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines3、矿尘的分散度矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比。分散度有两种表示方法：(1)重量百分比：各粒级重量所占总重量的百分比；(2)数量百分比：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10μm。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines4、矿尘的湿润性矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。亲水性矿尘：容易被水湿润疏水性矿尘：不容易被水湿润5、矿尘的荷电性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。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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.1矿尘及其性质VentilationandSafetyofMines一、尘肺病及其发病机理尘肺病：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股市部疾病。1、尘肺类的分类(1)硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游离ＳｉＯ2含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。11.2尘肺病11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘VentilationandSafetyofMines(2)煤硅肺病(煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的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。(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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.2尘肺病VentilationandSafetyofMines2、尘肺病的发病机理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，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5～10μm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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.2尘肺病VentilationandSafetyofMines(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。(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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.2尘肺病VentilationandSafetyofMines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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.2尘肺病VentilationandSafetyofMines2、影响尘肺病的发病因素(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，发病工令越短，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。(2)矿尘粒度及分散度5μm以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5μm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2μm左右的矿尘。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.2尘肺病VentilationandSafetyofMines(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，尘肺的发病工令和作业场所的矿尘浓度成正比。(4)个体方面的因素11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.2尘肺病VentilationandSafetyofMines一、煤尘爆炸的机理及特征1、煤尘爆炸的机理煤尘爆炸机理及过程：(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℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防VentilationandSafetyofMines(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，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防VentilationandSafetyofMines2、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(3)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。(4)挥发分减少或形成“粘焦”(5)产生大量的CO11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防VentilationandSafetyofMines二、煤尘爆炸的条件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。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。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防VentilationandSafetyofMines三、影响煤尘爆炸的因素1、煤的挥发分.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.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。3、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参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防VentilationandSafetyofMines4、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：δm＝ｋδ式中：δm—空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3；δ—煤尘的爆炸下限，g/m3；ｋ—系数，空气中的瓦斯浓度(%)00.500.751.01.502.03.04.0ｋ10.750.600.500.350.250.10.0511矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防VentilationandSafetyofMines5、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；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。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力6、引爆热源四、煤尘爆炸性鉴定11矿山防尘11.1矿尘及其性质11.2尘肺病11.3煤尘爆炸及预防11.4综合防尘11.3煤尘爆炸及预防大管状煤尘爆炸鉴定仪VentilationandSafetyofMines五、预防煤尘爆炸的技术措施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