煤矿矿尘防治

1MYRE.煤矿矿尘防治晋煤集团通风处陈永庆MYRE.2概述矿尘性质矿尘危害矿尘测定煤尘爆炸及其预防综合防尘技术防尘新技术主要内容MYRE.3一、概述--矿尘的基本概念从自然界的空气中，人们所吸入的不仅仅是气体，也含有一定量的液体和固体颗粒，通常被称为尘埃。在工业生产中也会产生大量的微小固体颗粒，一般称之为粉尘，绝大多数粉尘的颗粒小到我们的肉眼都看不到。从生理学角度，自然界中产生的大部分尘埃，人体已能有效地进行处理。然而，在一些工业工作环境中，空气中的浮尘浓度已经超过了人体呼吸系统所能处理的能力，由粉尘所引起的呼吸问题是最早的工业职业病之一。MYRE.4矿尘的分类矿尘：在矿井生产过程中所产生的各种岩矿微粒统称矿尘，也叫粉尘。按矿尘的成分划分：煤尘：是从爆炸角度来定义的，它是粒径小于1mm且以固定碳可燃物为主的煤炭颗粒。岩尘：是从卫生角度来定义的，它是不含或极少含有固定碳可燃物的岩石颗粒。MYRE.5按矿尘的存在状态划分：浮尘：飞扬在空气中的矿尘称为浮尘，浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形状有关，还与空气的湿度、风速有密切关系。对矿井安全生产与井下工作人员的健康有直接影响的是浮尘，因此，浮尘是矿井防尘的主要对象。积尘：从空气中沉降下来的矿尘称为积尘。随外界条件的改变，浮尘和积尘可以相互转化，积尘是产生矿井连续爆炸的最大隐患。MYRE.6按煤尘有无爆炸性划分：有爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定悬浮在一定浓度和有引起爆炸热源的条件下，本身能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。无爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定不发生爆炸或不传播爆炸的煤尘。按照对人体的危害程度划分：呼吸性粉尘：呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积的，粒径在5微米以下的粉尘，特别是2微米以下的粉尘。非呼吸性粉尘：不能进入人体肺部的其它尘粒。全尘：呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之和就是全尘。MYRE.7矿尘浓度：矿井空气中所含浮尘的数量叫做矿尘浓度。矿尘浓度的表示方法有两种：质量法，每立方米空气中所含浮尘的毫克数，mg／m3；计数法，每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，粒／cm3。矿尘浓度的大小直接影响着矿尘危害的严重程度，是衡量作业环境的劳动卫生状况和评价防尘技术效果的重要指标。国内外早期都使用计数法，后因认识到计数法不能很好地反映矿尘的危害性，从20世纪50年代末起，国内外广泛开始采用质量法来计量矿尘浓度。矿尘产生状况的指标MYRE.8产尘强度：是指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用的单位为g/t。相对产尘强度：是指每采掘1t或1m3矿岩所产生的矿尘量，常用的单位为mg/t或mg/m3。凿岩或井巷掘进工作面的相对产尘强度可按每钻进1m钻孔或掘进1m巷道计算。相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较不同生产情况下的产尘量。矿尘沉积量：是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。这一指标用来表示巷道中沉MYRE.9矿尘的来源粉碎作业机械化采矿支护作业爆破作业装载作业运输和碾压MYRE.10矿尘的产生在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮尘比例大致为：采掘工作面产尘量占最多，约占全部粉尘的80%；锚喷作业点产尘量占10％～15％；运输通风巷道产尘量占5％～l0％；其他作业点占2％～5％。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。MYRE.11二、矿尘性质1、矿尘的成分和游离二氧化硅的含量矿岩被粉碎成矿尘后，化学成分基本上无改变。从安全卫生角度考虑，主要了解矿尘中是否含有有毒物质、放射性物质、燃烧与爆炸性物质和游离二氧化硅，以便采取相应的预防措施。游离状态的二氧化硅（主要是石英）是许多矿岩的组成成分，如煤矿上常见的页岩、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％，半煤岩中的含量在20%左右。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。MYRE.12从工业卫生角度来说，各种粉尘对人体都是有害的，粉尘的化学组成及其在空气中的浓度，直接决定对人体的危害程度，粉尘中含游离二氧化硅的量越高，危害越严重。二氧化硅是地壳上最常见的氧化物，是许多种岩石和矿物的重要组成部分，它有两种存在状态，一种是结合状态的二氧化硅，即硅酸盐矿物，如长石(K2O·Al203·6Si02)；石棉(CaO·3MgO·4SiO2)；高岭土(Al203·2SiO2·2H2O)，滑石(3Mg0·4SiO2·H20)等等。MYRE.13另一种是游离状态的二氧化硅，主要是石英，在自然界中分布很广。粉尘中的游离二氧化硅的含量是引起并促进尘肺病及病程发展的主要因素，含量越高，其危害越大。许多矿岩都含有游离二氧化硅，煤系地层由于沉积环境不同、岩性不同，其游离二氧化硅含量变化较大，煤层中以煤为主，或者时也伴有夹石等，从煤种来看，无烟煤的二氧化硅的含量高于烟煤。MYRE.142、矿尘的粒径矿尘颗粒大小的尺度称为粒径，其单位用微米表示。矿尘的形状很不规则，不能直接用直径表示；一般采用有不同定义的“当量粒径”，根据测定方法与目的确定。矿山一般用显微镜测定的尘粒投影定向径表示，（见表2－1）。按粒径大小，矿尘可分为：（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；MYRE.15表2－1常规浮尘的粒度范围悬浮颗粒类型大小范围(10-6m)下限上限呼吸性粉尘煤尘及其他岩尘正常空气灰尘柴油烟气病毒细菌烟草烟气引起过敏的花粉尘雾薄雾细雨-0.10.0010.050.0030.150.011855010051002010.053016050100400MYRE.16（2）细尘，粒径为10～40µm，肉眼可见，在静止空气中做加速沉降；（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。MYRE.173、矿尘的分散度在全部矿尘中各种粒径的尘粒所占的百分比叫做矿尘的分散度。矿尘分散度有两种表示方法：数量分散度，指各粒径区间尘粒的颗粒数占总额粒数的百分比；质量分散度，指各粒径区间尘粒的质量占总质量的百分比。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。MYRE.18矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标，是研究矿尘性质与危害的一个重要参数。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。MYRE.194、矿尘的湿润性粉尘粒子能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性或吸湿性、浸润性等。粉尘粒子与液体接触时，如果接触面能扩大而相互附着，就是能被润湿；如果接触面趋于缩小而不能相互附着，则为不能被润湿。粉尘的粒径、形状、含水率、表面粗糙度及荷电性等对润湿性有影响。同类粉尘，球形尘粒比不规则尘粒润湿性岛尘粒越细润湿能力越差。液体的表面张力越小，越易被粉尘吸湿，如酒精、煤油等的表面张力小，对粉尘的润湿比水好。尘粒与水雾粒的相对运动速度较高时易被吸湿。粉尘的吸湿能力还随着环境温度上升而下降。MYRE.20矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。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。对于亲水性矿尘，当尘粒被湿润后，尘粒间相互凝聚，尘粒逐渐增大、增重，其沉降速度加速，矿尘能从气流中分离出来，可达到除尘目的。矿井常用的喷雾洒水和湿式除尘器就是利用矿尘的湿润性使其沉降的。对于疏水性矿尘，一般不宜采用湿式除尘器，而多采用水中添加湿润剂，增加水滴的动能等方法进行湿式除尘。MYRE.21粉尘的吸湿能力由于不同粉尘对同一液体的亲、憎程度是不同的，可用湿润角和吸湿速度表示其吸湿能力：（1）湿润角2-2湿润角越大，粉尘的吸湿能力越强MYRE.22粉尘的吸湿能力（2）吸湿速度：通常取粉尘的吸湿时间为20min，测出此时的吸湿高度L20(mm)，则吸湿速度为：MYRE.235、矿尘的比表面积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。煤岩破碎成微细的尘粒后，首先其比表面积增加，因而化学活性、溶解性和吸附能力明显增加；其次更容易悬浮于空气中，表2-3所示为在静止空气中不同粒度的尘粒从1m高处降落到底板所需的时间；另外，粒度减小容易使其进人人体呼吸系统，据研究，只有5µm以下粒径的矿尘才能进入人的肺内，是矿井防尘的重点对象。表2-3尘粒沉降时间粒度(μm)1001010.50.2沉降时间(min)0.0434.042013205520MYRE.246、矿尘的电性质矿尘是一种微小粒子，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，也可能是负电荷，带有相同电荷的尘粒，互相排斥，不易凝聚沉降；带有相异电荷时，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。MYRE.257、矿尘的爆炸性煤尘和有些矿尘（如硫化矿尘）在空气中达到一定浓度并在外界高温热源作用下，能发生爆炸，称为爆炸性矿尘。矿尘爆炸时产生高温、高压，同时产生大量有毒有害气体，对安全生产有极大的危害，防止煤尘的爆炸是具有煤尘爆炸危险性矿井的主要安全工作之一。MYRE.26三、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。（1）有毒矿尘这些矿尘能够在呼吸系统内引发化学反应或者使有毒混合物通过肺泡壁被吸收进血流中，它们对机体组织或某些特定器官是有毒的。某些金属矿尘属于这一类。最有害的矿尘包括砷、铅、铀及其他放射性矿物、水银、镉、硒、锰、钨、银和镍的混合物MYRE.27（2）致癌矿尘：铀系的衰变所释放的α、β、γ射线和生成的氡子体成为最危险的致癌微粒。石棉纤维和新生的石英粒子（在次要程度上）引起的肺部组织的磨损和表面化学反应的共同作用会导致肿瘤的形成。暴露在砷尘下也会引起癌症。对柴油机废气粒子的潜在致癌特性的研究也在进行中。（3）纤维变性矿尘：很多矿尘的侵蚀作用会导致肺部组织的微小疤痕。长时间的侵蚀会产生纤维组织增生并导致肺部失去弹性和换气面积的大量减少。硅石（石英，燧石）和一些硅酸盐（石棉、云母、滑石）是危害最大的纤维变性矿尘，可能也会引起中毒或者致癌反应。焊接烟气和一些金属矿石也产生纤维变性矿尘，长时间或者过多的暴露在煤尘中也会引起纤维变性反应。MYRE.28由于上述几种原因，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，而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。据国内某矿务局统计，尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的6倍；德国煤矿死于尘肺病的人数曾比工伤事故死亡人数高10倍。因此，世界各国都在积极开展预防和治疗尘肺病的工作。2、某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参与瓦斯同时爆炸。煤尘或瓦斯煤尘爆炸，都将给矿山以突然性的袭击，酿成严重灾害。例如，1906年3月10日法国柯利尔煤矿发生的煤尘爆炸事故，死亡1099人，造成了重大的灾难。MYRE.293、加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。随着矿山机械化、电气化、自动化程度的提高，矿尘对设备性能及其使用寿命的影响将会越来越突出，应引起高度的重视。4、降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。在某些综采工作面割煤时，工作面煤尘浓度高达4000～8000mg／m3，有的甚至更高，这种情况下，工作面能见度极低，往往会导致误操作，造成人员的意外伤亡。MYRE.30矿山尘肺病矿山尘肺病简介尘肺病是工人在生产中长期吸人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