煤矿矿尘防治技术措施

第三节煤矿矿尘防治技术措施一、概述矿尘是矿山建设和生产过程中所产生的各种粒度矿物的总称。可进行分类为：原生矿尘和次生矿尘、煤尘和岩尘、浮尘和落尘（沉积尘）、全尘和呼吸性粉尘（5μm及以下）。从粉尘大类来说又分为：无机性粉尘、有机性粉尘、混合性粉尘。1、矿尘的性质（1）矿尘的粒度：矿尘颗粒的平均直径（μm）。粗粒尘（＞40μm）、中粒尘（10—40μm）、细粒尘（10—0.25μm）、微尘＜0.25μm。（2）矿尘的分散度：各种粒度矿尘所占矿尘总量的百分比（按＜2μm、2—5μm、5—10μm、＞1μm分）。（3）矿尘中游离二氧化硅（SiO2）的含量：按＜5%、5—＜10%、10—＜30%、30—＜50%、＞50%划分。（4）矿尘的湿润性：亲水性矿尘（易湿润）和疏水性矿尘（不易湿润）。2、矿尘的危害煤尘和岩尘的危害是：（1）对人体健康的危害：煤系岩层中含游离二氧化硅（SiO2）在10—80%不等，多在20—50%之间，一般煤层中含有1—5%，长期大量吸入人体后，轻者引起呼吸道的炎症，重者导致煤肺病和硅肺病，后者是对矿工危害较大的一种职业病。由尘肺而造成矿工丧失劳动力和死亡的人数十分惊人，其死亡人数远远超过工伤事故死亡人数。（2）煤尘爆炸的危害：这严重威胁矿井安全生产，煤矿井下一旦发生煤尘爆炸，能造成矿井严重破坏和人员大量的伤亡。煤尘爆炸下限浓度为35～45g/m3，上限浓度范围为1000～2000g/m3，爆炸最强的浓度范围为300～400g/m3。矿区内地质工作应请有资质的单位测试鉴定煤尘爆炸性数据以确定煤尘的爆炸性。（3）矿尘对机电设备、仪器仪表的危害：它能加速机械磨损，减少机械、仪表的使用寿命和降低其检测精度。（4）矿尘污染环境使工作场所能见度降低，工作事故增加，工程质量下降。3、矿尘浓度测定矿尘浓度表示方法有质量法（每m3空气中所含浮尘的毫克数，g/m3）和计数法（每cm3空气中所含浮尘的颗粒数，粒/cm3）。煤矿目前多用质量法，目前常用的有抽气采样称重法和光电测尘法，均可测出全尘和呼吸性粉尘浓度。测定时间、地点、取样按2010年9月1日起施行的“煤矿作业场所职业危害防治规定（试行）”中的规定执行。二、综合防尘措施建立消防、防尘洒水管路系统，按2010年9月1日起施行的“煤矿作业场所职业危害防治规定（试行）”中的规定实施以下措施：1、湿式作业：湿式打眼、水炮泥、煤层注水等2、放炮喷雾、装岩洒水3、通风除尘、净化风流4、定期冲洗巷道、清扫积尘5、喷雾洒水6、个体防护设备三、预防煤尘爆炸煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸性。煤尘本身有无爆炸性，要通过由井下采取煤样，经煤尘爆炸性鉴定后确定；二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度（在爆炸下限至上限浓度范围内）；三是引爆的高温热源，煤尘爆炸的引爆温度一般为700～800℃，温度越高越容易引起爆炸。煤尘爆炸的危险性必须经过专门资质单位试验后确定。煤尘爆炸的影响因素有：1、挥发分：煤尘中挥发分越高爆炸性越强；2、灰分和水分：灰分和水分可降低煤尘的爆炸性；3、煤尘的粒度：粒径在1mm以下的煤尘都可能参与爆炸，但是煤尘爆炸的主体是0.075mm以下的煤尘粒子。一般说，这种粒子的含量越高，煤尘爆炸性越强；4、空气中的瓦斯浓度：空气中的瓦斯浓度越高，煤尘爆炸的下限越低；5、空气中的氧含量：不发生爆炸的氧气界限浓度为13％～16%；6、引爆热源：温度越高，煤尘爆炸就越容易。（一）减少煤尘产生的措施1、采用合理的采煤方法及采煤工艺，减少煤尘产生量。2、加强通风管理，保证采掘工作面风速适宜、稳定，有效稀疏排放煤尘。3、采取综合防尘措施。（二）控制和消除引燃煤尘爆炸的火源认真执行相关规定，从以下方面进行控制和消除：（1）防止爆破引燃瓦斯（2）防止煤层自燃引燃瓦斯（3）防止电气火源引燃瓦斯（4）防止切割摩擦、撞击产生火花引燃瓦斯（5）防止产生明火火源引燃瓦斯（三）隔爆抑爆措施可采用隔爆水棚、岩粉棚、撒布岩粉、隔爆水幕等隔爆措施，按控制情况分为被动式和自动式、分为隔爆装置和抑爆装置，按作用分辅助隔爆棚和主要隔爆棚。被动式隔爆技术指依赖瓦斯煤尘爆炸冲击波的动力使隔爆装置动作（水槽、岩粉槽破碎，水袋脱钩并抛撒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸传播的技术。技术特点：质量轻、破碎压力小、成本低，并具有安装、维护方便等优点。适用于煤矿井下辅助隔爆棚和主要隔爆棚，是目前我国煤矿防止瓦斯、煤尘爆炸传播的主要措施之一。自动式隔爆技术一般由探测器、控制器、喷洒装置组成。将探测器探测到的燃烧与爆炸火焰转化为电信号传送到控制器，控制器便发出指令，喷洒装置喷洒出抑爆剂，扑灭爆炸火焰，从而终止火焰在瓦斯、煤尘云中的继续传播。隔爆装置设置地点：矿井两翼与井筒相通的主要运输大巷和回风大巷；相邻煤层之间的运输石门和回风石门；相邻采区之间的集中运输巷和回风巷。一般为主要隔爆棚。采煤工作面进风﹑回风巷；采区内的煤层掘进巷道；采用独立通风，并有瓦斯煤尘爆炸危险性的其它巷道，隔绝与煤仓﹑装载点相通的巷道。一般为辅助隔爆棚。抑爆装置设置地点：采煤机﹑掘进机﹑转载机﹑变电洞室等有瓦斯煤尘爆炸危险发生场所。按移动方式分为：固定式隔抑爆装置；移动式隔抑爆装置。目前多采用水袋隔爆棚，主要水棚取400L/m2，辅助水棚取200L/m2，按断面积计算需水量。1、水棚计算（1）总水量G=gS式中：G——总水量，L；g——每平方米巷道所需水量，主要水棚取400L/m2，辅助水棚取200L/m2；S——架设水棚的巷道断面积，m2；（2）单架水棚水量单架水棚水量Gn：为单架水棚水袋个数与每个水袋设计水量之积。（3）水棚架数：水棚架数：n=G/C（4）水棚区长度L=nC式中：L——水棚区长度，m；n——水棚架数，架；C——水棚间距，1.8m；2、水棚安装和架设要求为：水棚安设在巷道直线段，且前后20m的断面一致；距采煤工作面上下口、溜煤眼装载点、掘进工作面约60～160m处，但≯200m；与巷道交叉口转弯处距离50～75m；与风门、调节风门距离＞25m。主要水棚区长度≮30m，辅助水棚区长度≮20m。水袋边缘与巷壁、支架、顶板之间的垂直距离≮100mm。见图5-3-1、图5-3-1。800290026002760801600130038,052980图5-3-1主要隔爆水棚安装示意图420180022002410200303680°24005167电缆2260248026803470压风管供水管300700300图5-3-2辅助隔爆水棚安装示意图第五章粉尘灾害防治第一节粉尘危害及防尘措施一、粉尘种类和危害程度分析（一）粉尘的种类根据生产性粉尘的性质可将其划分为以下三类：1、无机性粉尘无机性粉尘包括矿物性粉尘，如硅石、石棉、煤等；金属性粉尘，如铁、锡、铝等及其化合物；人工无机性粉尘，如水泥、金刚砂等。2、有机性粉尘有机性粉尘包括植物性粉尘，如棉、麻、面粉、木材；动物性粉尘，如皮毛、丝、骨质粉尘；人工合成有机粉尘，如有机燃料、农药、合成树脂、炸药和人造纤维等。3、混合性粉尘混合性粉尘是上述各种粉尘的混合存在，一般包括两种以上的粉尘，生产环境中最常见的就是混合性粉尘。（二）游离二氧化硅含量粉尘是一种一般粒径在1mm以下的细微颗粒，产生于采、掘、生产、运输等工艺环节和作业场所人员、设备活动、运行过程中。采煤工作面和掘进工作面是矿井粉尘的主要来源。根据矿井采掘工艺，本矿采煤工作面产尘工序主要有：钻眼、爆破、人工攉煤、运输转载、撤出支架（柱）、放顶等，产生的粉尘主要为煤尘，其中游离SiO2的含量一般在5%以内。掘进工作面的产尘工序主要有机械破岩（煤）、爆破、装岩、煤矸运输转载等，产生的粉尘主要为矽尘，其中游离SiO2的含量一般在25～45%左右。其它如巷道维修的装、运、转载及其它工作场所也产生大量的粉尘，尤其是煤炭转运点的瞬时粉尘浓度每立方米有时高达数千毫克，甚至达到煤尘爆炸界限。（三）煤尘的爆炸性云南省煤矿安全计量监测站2009年9月7日对K2煤层煤尘爆炸性鉴定报告鉴定结果为：有爆炸性。（四）粉尘的危害性1、粉尘的危险性粉尘的主要危险性是煤尘的爆炸性。煤尘发生爆炸必须同时具备以下条件：（1）自身为爆炸危险煤尘煤尘是否具有爆炸性，主要决定了它的挥发分含量，挥发分大于10%的煤尘一般都具有爆炸危险性。（2）煤尘的浓度煤尘在空气中呈悬浮状态，并且达到一定浓度时，才可能引起爆炸。一般情况下煤尘爆炸指数小于10%的煤尘除个别外，基本无爆炸性危险；煤尘爆炸指数在10%～15%的煤尘爆炸性弱；煤尘爆炸指数在15%～28%的煤尘爆炸性较强；煤尘爆炸指数在28%的煤尘爆炸性很强。（3）着火火源煤尘的着火温度因其可燃挥发分含量、粒度、浓度等的差异而不同，一般为610～1015°C，多数为700～900°C。2、粉尘的有害性粉尘在矿上分布广泛，对工人健康和安全生产危害很大，主要表现在：危及作业人员健康，使其患上各种职业病，如煤肺病、矽肺病、皮肤病、肺结核等；污染作业环境，使作业人员视线不清、感觉不适，从而引发工伤事故和降低劳动效率；增加呼吸器官的负担，减弱了抵抗疾病的能力，出现气短、咳嗽、胸痛、咯血、无力等症状，轻者丧失劳动能力，重者危及生命。二、防尘措施（一）粉尘治理标准根据《煤矿安全规程》的规定，煤矿企业必须加强职业危害的防治与管理，做好作业场所的职业卫生和劳动保护工作。采取有效措施控制尘、毒危害，保证作业场所符合国家职业卫生标准。井下对作业场所空气中粉尘浓度应符合表5-1-1标准值。表5-1-1作业场所空气中粉尘浓度标准表粉尘中游离SiO2含量(%)最高允许浓度(mg/m3)总粉尘呼吸性粉尘＜10103.510～＜502150～＜8020.5≥8020.3（二）防尘措施1、管理措施矿井应设置防尘管理机构，建立防尘队伍，配备专职防尘人员，配置齐全的检测仪器仪表，绘制防尘系统图、设置防尘设施牌板、完善测尘台帐等技术资料。定期测定井下各主要产尘点的粉尘浓度，并作好记录。矿井每年应制定综合防尘措施、预防和隔绝煤尘爆炸措施及管理制度，并组织实施。矿井应每周至少检查1次防止煤尘爆炸安装地点设施的完好情况、数量、岩粉量或水量是否符合要求。2、综合防尘措施矿井必须建立完善的供水防尘系统。主要运输巷、盘区运输巷与回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、掘进巷道、溜煤眼放煤口、装车站点等地点都必须敷设防尘供水管路，并安设支管和阀门。为了保证矿工的身体健康，降低职业病的发生率，给井下人员创造一个良好的工作环境，设计采取了以下防尘、降尘措施：（1）在采掘工作面、工作面、转载点、装车点，以及地面转载点等作业地点，均设自动喷雾洒水装置，作业时进行喷雾降尘以控制各产尘点的粉尘。该方法简单方便、经济、有效，降尘率可达30～60%。（2）水幕净化：在各含尘量较大的采煤工作面回风巷和掘进工作面中设置水幕，降低粉尘浓度，避免风流污染。（水幕布置如图5-1-1）图5-1-2水炮泥布置示意图炸药水炮泥粘土炮泥图5-1-1巷道水幕示意图巷道轮廓喷雾器防尘支管闸阀防尘主管水沟图5-1-1巷道水幕示意图（3）湿式作业：湿式作业是矿井防尘的一项重要技术措施，在掘进井巷和硐室时，采掘工作面必须采取湿式钻眼、冲洗煤（岩）壁、水泡泥、爆破喷雾、出（装）煤（岩）洒水和净化风流等综合防尘措施。采煤工作面炮眼必须装水炮泥后方能放炮。（4）及时调整和控制各巷道风速，防止因风速过小而不能及时带出空气中的浮尘和风速过大重新扬起落尘。（5）定期清扫和冲洗井下巷道壁上的煤尘，防止煤尘积聚，并用石灰水对主要井巷进行刷浆。4并定期撒布岩粉。（6）粉尘监测。矿井配备专职防尘人员和粉尘采样器（AQF-1，AFQ-20A、ACH-1）、呼吸性粉尘采样器（AQH-1）等设备及化验室，在改建和矿井生产期间及时对井下粉尘进行监测和化验。（7）矿井建立完善的消防防尘洒水管网系统。主平硐、回风平硐、采煤工作面回风巷、采煤工作面运输巷、各车场、掘进巷道等地点都敷设防尘、供水管路，并安设支管和阀门。（8）井下所有矿车应保持