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煤矿粉尘的危害及防治技术摘要：目前，我国大多数煤矿粉尘浓度远超出国家卫生标准，特别是严重影响身体健康的呼吸性粉尘，粉尘危害已经一定程度制约了煤矿地区的发展。如何加强粉尘危害宣传，增强自我保护意识日显重要，本文主要从粉尘危害、产尘原因和粉尘防治等方面对煤矿粉尘产生和治理进行叙述。关键字：煤矿粉尘粉尘危害粉尘防治1、粉尘定义及危害粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒，习惯上对粉尘有许多名称，如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、粉末等。其中，将按呼吸性粉尘标准测定方法所采集的可进入肺泡的粉尘粒子称为呼吸性粉尘，其空气动力学直径均在7.07um以下，空气动力学直径为5um的粉尘粒子的采样效率为50%。由于呼吸性粉尘的可进入肺泡，故其危害性要远高于其他粒径粉尘。在煤矿中所产生的粉尘主要是岩尘和生产时产生的煤尘，由于粉尘浓度较高所含呼吸性粉尘浓度高，严重影响到煤矿工人和周围邻居的身心健康。对于粉尘的危害重要有以下几点：全身作用：长期吸入较高浓度粉尘可引起肺部弥漫性纤维化为主的全身疾病。以矽肺为例，其发病机理是。游离二氧化硅颗粒进入肺泡后，并聚集在淋巴管起始部位的肺的巨噬细胞所吞噬，被吞噬后二氧化硅被包裹在巨噬细胞溶酶体中，引起溶酶体膜的完整性遭到破坏，导致巨噬细胞溶酶体崩解，并释放酸性水解酶进入细胞内，而导致巨噬细胞受损或死亡，受损的巨噬细胞会释放“致纤维化因子”刺激纤维细胞增殖，最终形成以胶原纤维为主的病灶结节，造成双肺弥漫性损害。矽肺主要症状有：呼吸困难、咳嗽、咳痰、咯血、胸闷、胸痛等症状，会严重影响劳动者身体健康和生命安全。局部作用：接触或吸入粉尘，首先对皮肤、角膜、粘膜等产生局部的刺激作用，并产生一系列的病变。如粉尘作用于呼吸道，早期可引起鼻腔粘膜机能亢进，毛细血管扩张，久之便形成肥大性鼻炎，最后由于粘膜营养供应不足而形成萎缩性鼻炎。还可形成咽炎、喉炎、气管及支气管炎。作用于皮肤、可形成粉刺、毛囊炎、脓皮病。对于煤矿粉尘中含有大量的煤尘，增加了粉尘对皮肤、呼吸道等局部的刺激作用。致癌作用：对于一些接触镍、铬、铬酸盐的粉尘，可引起肺癌；接触放射性粉尘，容易生成肺癌等。在煤矿生产过程中，常有伴生矿物，伴生矿物中可能含有某种致癌因子，增加的煤矿工人的致癌机率。2、煤矿产尘原因2.1生产技术原因（1）井下开采产尘只要有煤矿生产，就会产生粉尘。煤矿井下在开拓、掘进、回采和提升运输等生产过程均有大量粉尘产生，其主要包括岩尘和煤尘，严重影响到井下煤矿工人的生命健康。开采过程中才生的粉尘危害主要有两方面。一是煤尘是可燃性粉尘具有自燃性和爆炸性，当条件达到时可导致煤尘爆炸，具有极大地危害性；二是井下粉尘极易导致井下工人患尘肺病，不仅给患者带来痛苦缩短寿命，还给企业和国家造成巨大损失。据统计，我国国有重点煤矿现患尘肺病人数约17.5万人，并数字每年还在增长，每年因尘肺死亡2500-3000人。（2）井上加工过程产尘当井下开采煤炭经过提升装置到达井上后，会经历一系列筛选、加工过程，例如：选矸、选煤、精加工等。在各项处理阶段由于均有煤的抛动会造成大量的粉尘产生。产生的粉尘会逸散到井上其他地方，进一步扩大了粉尘的污染范围，严重影响煤矿周围环境。2.2管理的原因（1）粉尘个体防治意识不足目前，我国绝大多数煤矿虽然在防尘方面已经采取一定的措施，但对于多数煤矿工人，由于粉尘危害具有一定相对滞后性以及随机性，煤矿工人对粉尘危害意识仍然不足。在工作时未能及时采取相应的个体防护措施，或根本没有采取个体防护措施。（2）社区监督作用不到位在煤矿地区经常会形成以煤矿为中心的生活聚集区，人口密度大，周围交通相对比较便利。这也扩大了煤矿粉尘的危害作用，但由于多数人对粉尘重视力度不够，煤矿附近居民和政府部门无法执行有效地监督作用。（3）技术缺陷煤矿生产机械老化未能及时更新也会加大产尘，对于一些相对较老的煤矿，由于更换新设备投入量大并且往往效益不过明显，所以设备老化问题在老矿井更加明显。3、煤矿粉尘防治技术根据目前我国煤矿生产经营现状，采用经济合理的防尘措施即很好的保障了煤矿工人的身体健康，同时也营造了一个和谐的社区环境。在生产过程中可以从减尘、除尘、防尘三个方面采用措施对粉尘进行有效治理。3.1减少粉尘产生减少产尘方法包括：采用新工艺、优化作业机器配置以及采用湿式开采等。在科技日益进步的当今社会，先进的科学技术方方面面极大地造福了人类社会。随着机械设备的改良，及时淘汰一些过旧的机械设备既能提高生产效率又能减少对周围环境的影响。另外，优化作业机器配置使机器在煤矿开采过程中达到最优工作工况，既可以节省能耗提高工作效率，可以减少产尘量。采用湿式采煤，可以是在开采前对煤层进行预加湿或者在加工过程对主要产尘点进行喷水减尘。其中开采前预湿煤层减尘的主要机理是，在煤层开采前通过预先喷水加湿，增加煤层的水分和煤层中灰尘间的黏着力，并降低低的煤层的强度和脆性，增加塑性，减少了煤层加工过程的产尘量；同时水分又可以使开采过程产生的粉尘黏结为较大颗粒，使之失去飞扬能力。开采过程可以在割煤机截割齿处采用内外喷雾装置喷水减尘。另外，在井下转载机、溜煤眼、采区煤仓等运输过程主要产尘点设置喷雾洒水对减尘也起到很好的效果。3.2除尘技术现用除尘技术有多种，其中对于煤矿比较有效地方法主要有：通风除尘、除尘器除尘等方法。（1）通风除尘，即采用风流流动及时带走作业面产尘，防治粉尘积聚现象。流体根据其流动情况可以分为层流和紊流两种状态，其主要划分依据是雷诺数re.当雷诺数re100000，流体流动属于完全紊流状态；当2000re100000,流体流动属于过渡状态。经计算风流由过渡状态转变为紊流状态的临界风速为0.19m/s。多数情况下煤矿通风方式包括自然通风外和风机通风。由于自然通风的不稳定性等不利因素，要想实现通风除尘主要采用风机通风。而对风机通风通风风流速度一般大于0.19m/s,故风流主要处于稳流状态。处于稳流状态风流在流动过程中会产生涡流，并携带一定量的粉尘，且携带粉尘能力与风流速度有关。当风流速度过低时，风流无法带动颗粒较大的粉尘，达不到通风除尘效果。实践过程中常将能促使对人体最有危害的微小粉尘保持悬浮状态并伴随风流运动的最低风速称为最低排尘风速。当风流速度过大时，致使沉降的粉尘再次被吹起形成二次飞扬而增大了产尘量。通常在特定生产条件下均与一个最优排尘风速，合理的运用最优排尘风速，加强作业场所粉尘管理对通风除尘有着显著地作用。（2）除尘器除尘，根据工作原理可以将除尘器分为重力沉降室、旋风除尘器、布袋除尘器等，对于煤矿主要产尘点可以采用综合除尘技术进行除尘，多种除尘方法可以配合使用。重力沉降室是运用重力沉降作用而使粉尘与气体分离的除尘技术，其工作原理是：气体在风机的作用下被吸入沉降室，由于沉降室内气流通过横截面积突然增大，含尘气体在沉降室内的流速将比输送管道内的风流速度小得多。一般认为在沉降室内气流呈层流状态，尘粒和气流具有相同的水平速度，但气流中质量和粒径较大的尘粒在重力作用下获得沉降速度，经过一段时间后，尘粒降落到沉降室底部，从气流中分离出来，达到除尘目的。在煤矿井下主要产尘点可以设置重力沉降室进行初步除尘，将气流中粒径较大的粉尘颗粒进行分离。但由于重力沉降室的除尘率降低，故经沉降室处理后的分流通过旋风除尘器经行二次除尘。旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力，将固体颗粒或液滴从气流中分离出来的一种干式气固分离的机械设备。其工作原理是：含尘气流从进气口沿切向高速进入除尘器，由于受除尘器外圆筒上盖及内圆筒壁的限流迫使气流至上而下的旋转运动，在气流运动过程中形成很大的离心力。尘粒在离心力的作用下，密度大于气体的粉尘被逐渐甩向外壁，尘粒一旦接触外壁便失去惯性力而靠向下的重力作用沿外壁下落直至灰斗。当气流到达除尘器锥体的某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风除尘器中下部由下而上继续做螺旋形流动，即内涡旋。内旋流不含大颗粒粉尘，所以比较干净，最后经净化的空气由排气管排除除尘器。旋风除尘器结构简单、设计制造方便、占地面积小、生产成本低、便于维修管理，除尘效率可高达98%。因此，旋风除尘器被广泛运用于煤矿。对于少数粉尘要求严格的产尘地点还可以在运用旋风除尘器基础上增设布袋除尘器步袋除尘器，它是利用棉织物、毛织物和人造纤维等制成的布袋，由布袋和粘附于布袋上的尘粒层进行过滤，将含尘气体中的尘粒分离出来，主要用于处理小于20微米尘粒的含尘气体，除尘效率高达99%，净化后的气体通常符合国家规定发卫生标准，可直接排入空气或返回生产车间循环使用。因此，布袋除尘器通常广泛应用于煤矿含尘气体的进一步净化处理。由于布袋表面被阻留的尘粒层的厚度随着时间的推移而逐渐变厚，阻碍了含尘气体的穿过，造成过滤阻力的急剧下降，严重影响了布袋除尘器的正常使用，因此，布袋除尘器须采用适宜的清灰措施，才能确保其正常使用。按清灰方式的不同，布袋除尘器可大致分为机械震打布袋除尘器、反吹风布袋除尘器以及脉冲布袋除尘器等。3.3个体防尘技术虽然采用了综合防尘措施，但仍不能将空气中的含尘量降到国家卫生标准时，作业人员必须佩戴个体防尘用具。它是减少吸入人体粉尘的最后一道措施。目前，我国的个体防尘用具主要包括自习过滤式防尘口罩、动力型防尘口罩及防尘服。煤矿工人常用防尘用具是自习过滤式防尘口罩，它可分为复式防尘口罩、简易防尘口罩。复式防尘口罩是指配有滤尘盒和呼吸阀，吸气和呼气分离的自习过滤式防尘口罩；简易防尘口罩是指吸气和呼气都通过滤料的自习过滤式防尘口罩，这种口罩由于吸入和呼出的空气都经过同一通道，呼吸时随气流夹带的各种杂物会逐渐沉积在过滤层上，致使口罩的呼吸阻力不断增加，当工人在粉尘浓度高或劳动强度大的条件下工作时随时间的持续，往往会有呼吸费劲的感觉，而且过滤细粉尘能力较差。但简易防尘口罩结构简单，轻便，容易清洗，成本低廉，是一种家居常用防尘用品，现如今市场上有多种类型的简易防尘口罩，使用这可以根据需要选择不同型号的口罩，其主要选择依据为：第一：口罩的阻尘效率要高。一个口罩的阻尘效率高低是以其对微细粉尘，尤其是对5μm以下的呼吸性粉尘的阻尘效率为标准的。一般的纱布口罩，其阻尘原理是机械式过滤，也就是当粉尘冲撞到纱布时，经过一层层的阻隔，将一些大颗粒粉尘阻隔在纱布中。但是，微细粉尘尤其是小于5μm的粉尘，就会从纱布的网眼中穿过去，进入呼吸系统。现在市场上有一些防尘口罩出售，其滤料由充上永久静电的纤维组成，那些小于5μm的呼吸性粉尘在穿过这种滤料的过程中，就会被静电吸引而吸附在滤料上，真正起到阻尘作用。第二：口罩与脸形的密合程度要好。当口罩与人脸不密合时，空气中的粉尘就会从口罩四周的缝隙处进入呼吸道。所以，人们应选用适合自己脸形的防尘口罩并正确佩带防尘口罩。第三：佩戴要舒适，包括呼吸阻力要小，重量要轻，佩戴卫生，保养方便，如佩戴拱形防尘口罩。结束语煤矿粉尘特别是呼吸性粉尘的治理和防护是一项关乎千家万户家庭幸福的艰巨任务，它直接关系到职工以及煤矿周围居民的身心健康，影响社区的安定和谐。地方政府以及煤矿企业应充分意识到粉尘的危害性，尽快采取有效措施减少产尘，提高经济效益，构建和谐环境。参考文献：[1]杨胜强，风尘防治理论及技术徐州：中国矿业大学出版社，2007[2]林柏泉周延刘贞堂，安全系统工程徐州：中国矿业大学出版社，2005[3]林聚英，通风排尘与气力输送[m]。北京：中国财经经济出版社，1999