2第二章矿井粉尘检测与管理

1第二章矿井粉尘检测与管理•粉尘检测管理相关规定•矿尘浓度测定•矿尘分散度测定•游离SiO2测定•矿尘沉积强度测定•仪器仪表发展趋势2主要内容3一、粉尘检测与粉尘管理•1、粉尘检测目的–了解矿井粉尘的危害情况–正确评价作业地点的劳动卫生条件–为制定防尘措施、选择除尘设备、验证防尘措施和防尘系统的防尘效果等提供指导和参考4•2、粉尘检测的基本要求•粉尘测定是一项技术性较强的工作，其测定结果具有一定的法律意义，必须依照国家及相关管理部门制定的技术标准操作。具体地说，矿井粉尘测定必须符合以下基本要求：•准确性•代表性5•1）准确性•最基本的要求，测尘结果必须真实反映粉尘情况。目前，我国煤矿的粉尘测定方法、仪器和操作标准必须严格按照相关规定规范进行。•《煤炭工业部煤矿测尘规定》、《煤矿粉尘预防措施及条例》、《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》及2007年12月30日起实施的《工作场所空气中粉尘测定》—GBZ/T192-2007是在GB5748-85《作业场所空气中粉尘测定方法》基础上修改的。6•2）代表性•井下作业地点的产尘，因时因地而变；实际测定需要通过尽可能多的测定次数，根据尘源特点选择适当的测定方法和测尘仪器，以便获得有代表的测定结果。•——采样地点、采样时间、采样次数7•3、粉尘管理相关规定•煤矿粉尘浓度应当符合《煤矿安全规程》的规定（2010年新修订），如表2－1。8表2－1《煤矿安全规程》关于粉尘浓度的规定粉尘中游离SiO2含量（%）最高容许浓度备注总粉尘（mg/m3）呼吸性粉尘（mg/m3）＜10103.5呼吸性粉尘游离SiO2≤10%是指煤尘；＞10%的指其它粉尘。10～5021.050～8020.5≥8020.39•职业接触限值•最高容许浓度（maximumallowableconcentration,MAC）•时间加权平均阈限值（thresholdlimitvalue-timeweightedaverage,TLV-TWA）•短时间接触阈限值（thresholdlimitvalue-shorttermexposurelimit,TLV-STEL）三种职业接触限值是指工作地点空气中任何一次有代表性的采样测定均不得超过的浓度。最高容许浓度时间加权平均阈限值短时间接触阈限值急性作用大、刺激作用强和危害性较大的危害物质而制定的。（毒性粉尘、一些添加剂、化学剂等）三种职业接触限值指正常8小时工作日或40小时工作周的时间加权平均浓度不得超过的接触限值。最高容许浓度时间加权平均阈限值短时间接触阈限值对劳动者一个工班的职业危害监测，掌握职业危害情况，要求采集有代表性的样品（个体采样，区域采样）PC-TWA＝(∑hi×Ci)/812•个体采样•定点采样（区域采样）主要适用于评价个体劳动者接触的状况；13•个体采样•定点采样（区域采样）主要适用于工作环境卫生状况的评价。三种职业接触限值是在一个工作日的任何时间均不得超过的15分钟时间加权平均接触限值。每天接触不得超过4次，且前后两次接触之间至少要间隔60分钟。同时，当日的时间加权平均阈限值亦不得超过。最高容许浓度时间加权平均阈限值短时间接触阈限值对浓度变化较大的工作地点，进行监督评价。一般采用一个工作班分时段采样。该值为该粉尘时间加权平均浓度的接触上限值。15•短时间接触容许浓度（PC-STEL）：•指一个工作日内，任何一次接触都不得超过15min时间加权平均的容许接触水平。•对浓度变化较大的工作地点，进行监督评价，一般采用一个工作班分时段采样，每个样品采集时间为15min。该职业接触限值的容许浓度为该粉尘时间加权平均浓度的接触上限值。16•4、井下粉尘检测的规定•煤矿井下粉尘的主要危害：爆炸，尘（矽）肺病。•为此，《煤矿安全规程》对井下粉尘浓度与分散度等指标、粉尘检测方法等进行了明确规定，主要内容有：17•1）《煤矿安全规程》第740条规定，煤矿企业必须按照国家规定对生产性粉尘进行检测，并遵守下列规定：•（1）总粉尘–作业场所的粉尘浓度，井下每月测定二次，地面及露天煤矿每月测定一次。–粉尘分散度，每6个月测定一次。18•（2）呼吸性粉尘–工班个体呼吸性粉尘监测，采、掘（剥）工作面每3个月测定一次，其他工作面每6个月测定1次。–每个采样工种分2个班次连续采样，1个班次内至少采集2个有效样品，先后采集的有效样品不得少于4个。–定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。19•（3）粉尘中游离SiO2含量–每6个月测定1次–在变更工作面时也必须测定1次–各接尘作业场所每次测定的有效样品数不得少于3个。20•（4）开采深度大于200m的露天煤矿，在气压较低的季节应适当增加测定次数。•有关规定，详见《煤矿安全规程》。21内蒙古呼伦贝尔市神华宝日希勒露天煤矿222324•2）新工人入矿（厂）前，必须由取得相应资格的职业卫生机构进行身体健康检查，接尘工人必须拍胸大片，建立健康档案。有禁忌者不得从事井下作业或有尘毒危害的作业。（《煤矿安全规程》744条规定）25•3）接触粉尘、毒物及有害物理因素等作业的人员应定期进行健康检查。对检查出的职业病患者，用人单位必须按国家规定到取得相应资格的职业卫生机构给予治疗、疗养和调离有害作业岗位，并按国家规定做好健康监护及职业病报告工作。查体时间间隔必须符合下列要求：•（一）对在岗接触粉尘作业工人，岩石掘进工种每2～3年拍片检查1次；混合工种每3～4年拍片检查1次；纯采煤工种每4～5年拍片检查1次。•（二）对离岗工人必须进行离岗的职业性健康检查。•（三）对接触毒物、放射线的人员每年检查1次。26•745条Ⅰ期尘肺患者每年复查1次。•疑似尘肺患者：岩石掘进工种每年拍片复查1次、混合工种每2年拍片复查1次、纯采煤工种每3年拍片复查1次。•746条有下列病症之一的，不得从事接尘作业：•（一）活动性肺结核病及肺外结核病。•（二）严重的上呼吸道或支气管疾病。•（三）显著影响肺功能的肺脏或胸膜病变。•（四）心、血管器质性疾病。•（五）经医疗鉴定，不适于从事粉尘作业的其他疾病。二、粉尘浓度的测定2728•1、测定目的•1）检验作业地点的粉尘浓度是否达到国家卫生标准。•2）了解各种不同采、掘、装、运等生产环节的产尘状况与粉尘分布状况，为局部防尘措施提供参考。•3）评价各种防尘措施的效果。29•2、测定方法•计数浓度（颗／cm3）和质量浓度（mg／m3）。•我国采用质量浓度表示法。粉尘浓度的测定方法有滤膜质量测尘法和光电直读测尘法，其中滤膜测尘为《煤矿安全规程》规定的基本方法。30•1）滤膜质量法测尘•原理：使一定体积的含尘空气，在电动抽气机或薄膜泵的作用下，通过已知质量的滤膜，粉尘被阻留在滤膜上；然后，根据采样后滤膜上粉尘的质量和采气量，计算出单位体积空气中粉尘的质量（mg／m3）。31•（1）采样器材•主要包括滤膜、采样头、抽气装置和流量计等,如图2-2。3233•①滤膜•是用超细合成纤维加工的网状薄膜，孔隙细小，有明显的负电荷和憎水性，耐酸碱腐蚀，阻尘率高，阻力小，质量轻。•用于测定粉尘的分散度。滤膜有75mm和40mm直径的两种规格，分别用于矿尘浓度大于200mg／m3和低浓度的场合。34•②采样头（图2-4）P192图9-1•由漏斗和滤膜两部分组成。下井测定前，将称重后的滤膜装于滤膜夹上，放入滤膜盒内。采样时取出滤膜夹安放于采样漏斗内。3536•③抽气装置•抽气装置有两类：–一类是由微电机和薄膜泵组成的抽气系统；–另一类是由压气源和引射器组成的抽气系统（目前基本被淘汰）。37•④流量计•常用转子流量计，其流量范围q＝15～40L／min。流量计流量的调节由针形阀控制。38•采样器的种类又分为全尘浓度采样器，呼尘浓度采样器和两极计重粉尘采样器。39•全尘浓度采样器•呼吸性粉尘采样器•两级计重粉尘采样器将一定体积的含尘空气通过采样头，全部大小不同的粉尘粒子被阻留于夹在采样头内的滤膜表面，根据滤膜的增重和通过采样头的空气体积，计算出空气中的粉尘浓度。40•全尘浓度采样器•呼吸性粉尘采样器•两级计重粉尘采样器呼尘采样器的设计，按照分离过滤原理不同，在采样头部加设不同的前置装置（也成为陶析器）。41•（二）按分离原理不同，陶析器有三种类型。•（1）平板陶析器•（2）离心陶析器•（3）冲击分离器42•（1）平板陶析器，按重力沉降原理设计。•重力沉降原理：固体颗粒在同一水平速度运动的同时做向下的沉降运动，由于密度不同，沉降速度不同，密度大的先沉降，密度小的后沉降，使之分离。是从气流中分离出尘粒的最简单方法，但需要的时间比较长，占用面积比较多，只有颗粒较大，气速较小时，重力沉降的作用才较明显。如果粉尘密度差小，粘度大，则难以分离。43•（2）离心陶析器，按离心分离原理设计。•离心分离原理：混合液在高速旋转的转鼓内，具有不同密度的多组份在离心力的作用下成圆环状，密度最大的固体颗粒向外运动积聚在转鼓的周壁，密度小的液体在最内层，由于转鼓高速旋转产生的离心力远远大于重力，因此离心分离只需较短的时间即能获得重力沉降的效果。44•（3）冲击分离器，按惯性冲击原理设计。•惯性分离器：又称动量分离器，是利用夹带于气流中的颗粒或液滴的惯性而实现分离的。在气体流动的路径上设置障碍物，气流绕过障碍物时发生突然的转折，颗粒或液滴便撞击在障碍物上被扑集下来。45•惯性分离器与旋风分离器的道理相近，颗粒的惯性愈大，气流转折的曲率半径愈小，则其效率愈高。所以，颗粒的密度及直径愈大，则愈易分离；适当增大气流速度及减小转折处的曲率半径也有助于提高效率。一般说来，惯性分离器的效率比降尘室的略高，能有效地扑集粉尘，阻力为100～1000PA，可作为预除尘器使用。•分离器内也可充填疏松的纤维状物质以代替刚性档板。在此情况下，沉降作用、惯性作用及过滤作用都产生一定的分离效果。若以粘性液体润湿填充物，则分离效率还可提高。蒸发器及塔器顶部的折流式除沫器、冲击式除沫器等等，也是惯性分离器的常见形式。46•全尘浓度采样器•呼吸性粉尘采样器•两级计重粉尘采样器按惯性冲击原理设计47（2）测定工作•作业场所测点选择及布置（P195-196）•①准备滤膜•A.干燥：首先将待用滤膜放在干燥皿内干燥。•B.编号记录初重（称重）：用镊子将滤膜两面的衬纸取下，用感量为10-4g的分析天平称重，并进行编号记录初重；•C.装滤膜：将滤膜装入滤膜夹，直径40mm的滤膜平铺夹牢，直径75mm的折成漏斗形夹牢，装好后放入滤膜盒内备用。48•②采样•采样位置：在作业点下风侧风流较稳定区域选取；采样点位于工人呼吸带高度，距底板约1.5m左右；采样头方向应迎向风流。•采样开始时间：连续产尘点应在作业开始后20min采样；阵发性产尘，与工人操作同时进行。49•采样流量和时间：应使所采粉尘量不小于1mg，对于小号滤膜不大于20mg，一般采样流量为10～30L/min，采样时间应不少于20min，但要视被测点的粉尘浓度而定。50（3）粉尘浓度计算和统计分析•①称重•采样后的滤膜连同夹具一起放在干燥皿中，称重时取出，受尘面朝上，用镊子取下滤膜，向内对折2～3次，用原先称重的天平称重。如因采样点水雾大，滤膜表面有小水珠，必须先干燥30min，直至前后次重量差不大于0.2mg为止，作为恒量。51•②计算：•按下式计算矿尘浓度，取值到小数后一位即可。Cm=Δm/(Q·t)×1000•式中，Cm—空气中的粉尘浓度，mg／m3；•Δm—滤膜的增量，mg；•Δm=m2-m1•m2、m1—分别为采样前后的滤膜质量，mg•t—采样持续时间，min；•Q—采样时的流量，L／min。52•③统计分析：•应记录现场生产条件、作业装备、通风参数及采用的防尘措施等情况，逐月将测定结果统计分析，并上报有关单位。532）光电直读法测尘•采用光电测尘仪器直接测定粉尘浓度。•优点：–（1）它省去了滤膜计重法测尘时的采样、称重及计算等繁多的操作程序；–（2）轻便、操作简单、使用方便、直接读数。•为测尘技术的发展方向。54•缺点：•测定精度低、误差大，部分测定仪器尚未解决防爆问题。•目前煤矿常用的光电直读式测