第七章矿尘防治技术

云南能源职业技术学院主讲：曾正良第七章煤矿矿尘防治技术云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院2/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质8/15/20192云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院主要内容：矿尘及其性质尘肺病煤尘爆炸及预防综合防尘3/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院第一节矿尘及其性质一、矿尘的产生及分类矿尘（又称粉尘）是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩和其他有毒有害微粒的总称。采（40%）、掘（30%）、锚喷（10%）。在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面产尘量占45％～80％；掘进工作面产尘量占20％～38％，锚喷作业点产尘量占10％～15％；运输通风巷道产尘量占5％～10％，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。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/201934/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院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，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。2、按矿尘的存在状态划分(1)浮游矿尘（浮尘、飘尘）：悬浮于矿内空气中。(2)沉积矿尘（落尘）：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，（不可见）。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/201945/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化，浮尘因受自重的作用可以逐渐沉降下来变成落尘，而落尘当落尘受到机械振动、爆风冲击以及巷道中风速的变化等外界条件干扰时，它可再次飞扬，又成为浮尘。其风速的变化与矿尘粒度的关系如表。落尘变成浮尘风流的变化与矿尘粒度的关系煤尘粒度／μm75～10535～7510～35吹扬风速／m·s-16.35.293.48产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院8/15/201956/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院二、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。此外，煤矿向大气排放的粉尘对矿区周围的生态环境也会产生很大影响，对生活环境、植物生长环境可能造成严重破坏。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/201967/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院三、含尘量的计量指标1、矿尘浓度（单位体积矿内空气中所含浮尘的数量）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/m3产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质序号矿尘中游离SiO2含量/%最高容许浓度/mg.m-3总矿尘呼吸性矿尘12345655～1010～2525～50≥5010的水泥矿尘20.010.06.04.02.066.03.52.51.51.0中国煤矿矿尘浓度标准8/15/201978/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素2、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。3、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。这一指标用来表示巷道中沉积矿尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。5、矿尘的分散度矿尘的分散度是指矿尘的整体组成中各种粒度的尘粒所占的百分比。分散度有两种表示方法：1）重量百分比；2）数量百分比。8/15/201989/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院四、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。D6r3r34r432产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/2019910/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院3、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。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。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/20191011/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院4、矿尘的湿润性矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力（矿尘与空气中的水分结合的现象）。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。（在粉碎过程和在空气流动中摩擦而带有电荷，亦可直接吸附空气中的离子而产生电荷）。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。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/20191112/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质矿尘的荷电性对矿尘在空气中的稳定程度有影响。下表是一次实测所得数据。作业方式带正电荷粒子（％）带负电荷粒子（％）不带电粒子（％）干式凿岩49.844.06.2湿式凿岩46.743.010.3爆破34.550.614.9井下矿尘的电荷产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院8/15/20191213/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院7、矿尘的悬浮性分散度高的尘粒可以较长时间在空气中悬浮，不易降落，这是微细矿尘的一种物理特性，叫悬浮性。据实验，不同粒度的煤尘在静止的空气中从1m高处自由降落到底板所需的时间如表。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质不同粒度的煤尘从lm高处自由降落到底板所需时间煤尘粒度／μm1001010.50.2降落时间2.6s4.4min7h22h92h8/15/20191314/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院五、影响矿尘产生量的因素影响矿尘产生量的因素主要包括以下两个方面：1．自然因素（1）地质构造地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大。（2）煤层赋存条件同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大；开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多。（3）煤岩的物理性质节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大；反之则小。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/20191415/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院2．生产技术因素（1）采煤方法不同的采煤方法，产生量也不一样。如：急倾斜煤层采用倒台阶采煤法比水平分层采煤法产尘量要大的多；全部冒落法管理顶板比充填法管理顶板产尘量要大。（2）机械化程度机械化程度越高，煤岩破碎程度越严重，产尘量就越大（3）开采强度随着开采强度的加大，采掘推进速度加快，产量增加，产尘量将显著加大；（4）开采深度随着开采深度的增加，地温增高，煤（岩）体内原始水分降低，煤（岩）干燥，开采时产尘量就大。（5）通风状况风速太小，不能将浮尘带出矿井。风速过大，又将积尘扬起。单从降尘角度考虑，工作面风速以1.2～1.6m/s较好，产尘最少。产生分类矿尘危害计量指标矿尘性质影响因素矿尘性质8/15/20191516/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院第二节矿山尘肺病一、尘肺病及其发病机理新的尘肺病诊断标准中规定的尘肺病的定义是：“尘肺病是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘并在肺内滞留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。”它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈，且因发病缓慢病程较长，不同于煤尘、瓦斯爆炸事故一次伤害严重，常不易被人们所重视。实际上尘肺病引起的致残和死亡人数，在国内外都十分惊人。尘肺分类发病机理发病症状影响因素尘肺病8/15/20191617/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上（2005.4）获悉：我国的职业病危害形势十分严峻，职业病防治工作与我国快速发展的经济形势极不适应。我国有毒有害企业超过1600万家，受到职业危害的人数超过2亿。2003年全国报告各类职业病发病数为10467例，其中尘肺病发病数占了80%。上世纪50年代以来我国报告累计尘肺病例58万多人，已死亡14万多人，现患者44万多人。由于目前厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全，专家估计实际发病要比报告的例数多10倍，尘肺实际发生的病例数不少于100万例。尘肺分类发病机理发病症状影响因素尘肺病8/15/20191718/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院有关尘肺的危害在国内外的很早的史料都有记载，如北宋（960-1127）孙平仲在所著《谈苑》中指出，“后苑银作镀金，为水银所熏，头首俱颤；卖饼家窥炉，目皆早昏；贾谷山采石人，石末伤肺，肺焦多死”；欧洲文艺复兴后期工业迅速发展后西方矿冶书籍中也有矿工“痨病”之词；17世纪早期解剖学著作中有“切石之死于哮喘，解刀入肺似入沙石”之说。尘肺分类发病机理发病症状影响因素尘肺病8/15/20191819/93矿尘防治技术尘肺病煤尘爆炸综合防尘矿尘性质云云南能源职业技术学院南能源职业技术学院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