粉尘防治.docx
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粉尘防治
粉尘防治
考虑到开采深度不断增加，粉尘等诸多问题越来越难治理。
同时为达到《GB》的粉尘浓度要求，保证工人身体健康，控制矽肺等职业病病发率，故整理以下有关粉尘防止的一些知识及对改进建议。
希望对各项工作有所帮助。
粉尘的危害主要是恶化工作环境，危害人的身体健康，因此作好防尘工作，控制和预防粉尘危害，是安全管理不可缺少的环节。
一般情况能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体小颗粒即称为粉尘。
呼吸性粉尘主要是指5微米以下的微尘，它能通过人的呼吸道进入人的肺泡区，是导致尘肺病的主要原因。
肉眼看不见，对人的危害最大，故也是重点防尘对象。
在井下矿尘的产生主要在：
1）各类钻眼作业（采场/掘进）。
2）炸药爆破。
（采场/掘进）
3）各种方式的运输转载卸载和提升（巷道运输/溜井）。
4）采场的支护，落矿，顶板冒落，地压的冲击。
主要控制前三项产尘点的产尘,在后面会逐项介绍.
粉尘的分布
表1-1
地点
工作面
掘进面
运输巷
锚喷
其他
占产尘百分比（%）
45——80
20——38
5——10
10——15
2——5
主要控制采场,掘进和运输过程的除尘,只要把以上各个过程控制好,就可以使粉尘得到有效的控制.
粉尘的生成量取决因素
1）地址构造，矿石赋存条件。
（不可控）
2）矿石的物理性质。
（不可控）
3）环境的温度与湿度。
（可控）
4）采矿方法。
（可控）
5）产尘点的通风。
（可控）
6）机械化程度。
（可控）
矿尘的分类（按粒径）
表1-2
分类
粗尘
细尘
微尘
超微尘
粒径（微米）
>40
10-40
0.25-10
<0.25
矿尘的沉降时间表
表1-3
粒度（微米）
100
10
1
0.5
0.2
时间（分钟）
0.043
4.0
420
1320
5520
由上表可以看出主要危害人体健康的、导致尘肺病的粉尘,沉降时间很长,故需要采取一定的技术、设备设施,保证除尘效果.
综合防尘技术
总体而言，防尘技术可以分为五种：
通风防尘，湿式防尘，密闭防尘，风流净化，个体防护。
现在三大金矿通风系统不完善，虽然通风防尘是行之有效的防尘方法，可用，但不能完全靠通风防尘。
湿式防尘可取，因为我们并不缺少水资源，密闭防尘只适用于各个主溜井，在后面会提到。
风流净化也可取，因为我们的通风系统不完善，所以净化风流还可以给我们提供一定的新鲜风流，保证通风，可谓一举两得，但要投入一定的设备。
至于个体防护，在配备好的劳保护品基础上，主要就是加强制度的执行，保证防尘口罩等劳保用品的使用率，不能给工人配备了应有的防尘设备，但没起到应有的效果。
下面逐项介绍各种防尘技术，然后介绍在掘进，采场，运输过程的使用以及应用。
通风防尘：
在静止的空气中尘粒主要受自身重力、分散介质浮力以及尘粒运动时分散介质的阻力，三种力的综合作用决定了尘粒在静止空气中的运动状态。
而在矿井中尘粒只有悬浮在空气中才会危及到人的健康，矿井内最小风速要求在0.15m/s,远大于矿尘的重力与机械力给予矿尘的速度，风流可完全控制矿尘的扩散和运动，从这点出发，要控制矿尘只要控制好含尘风流的流动。
但是必须是并联通风。
也就是说如果通风系统合理，通风就基本可以解决防尘问题，但现在还不能只靠通风除尘（因为我们的通风系统不合理，现为串联通风违反规程要求）。
最低排尘风度：
能促使对人体危害最大的微小粉尘（5微米以下的）保持悬浮状态且随风流排除的最低风速。
一般要求掘进巷道大于0.15m/s采场工作面大于0.25m/s。
最优排尘风速（见图1-1）：
作业地点粉尘浓度降到最低值时的风速。
一般情况掘进工作面最优风速为0.4—0.7m/s。
一般在井下风速大于1.5—2m/s时就有二次扬尘作用了，故合理选择风速也很重要，但也要保证新鲜空气的供给量符合要求。
湿式除尘：
利用液体使之与尘粒相接触而捕集到矿尘的方法。
湿式除尘具有设备简单，使用方便，费用较低和除尘效果好的优点。
同时三年大金矿又不缺乏水资源，可以考虑。
缺点就是恶化工作环境，增加空气湿度，而在三大金矿深部中段最高以达到35度以上，由于温度较高，空气的湿度以近饱和，所以不会再有太大的影响。
图1-1
湿式除尘主要就是增加尘粒的重力并将微尘凝聚成较大的颗粒，加速沉降，不易飞扬。
按作用可分为两种：
用水湿润冲洗初生和沉积矿尘就是平时所说的洒水降尘；用水捕捉空气中的矿尘就是平时所说的喷雾降尘。
虽然高压洒水效果好，但我个人认为在三大金矿高压洒水没有必要，如果要添加设备还是添加喷雾设备好，最好是可以添加喷雾设备，即使现在不添加，以后必然要添加喷雾设备。
低压洒水：
一般小于2943kpa,在三大金矿主要是在铲运机出矿时使用，我建议在放炮前后以及铲装作业前均应洒水，这样可以有效降尘，将水管前头安装上铁管，铁管出水侧加工成鸭嘴型，就是扁型，有利于增加压力及射程。
根据实测放炮前后洒水对除尘非常有效。
表1-4
粉尘浓度与耗水关系
耗水量（Lm-3）
8
16
22
25
粉尘浓度（mgm-3）
1.5——1.8
1.1——1.5
0.9——1.0
0.5——1.5
平均浓度（mgm-3）
1.7
1.4
1
0.9
由上表可以看出当低压洒水时每立方米耗水8升就可以将粉尘浓度控制在1.7Lm-3，在多就容易恶化环境，并且消耗水资源，排水困难也随之增大，但在三大金矿并没有达到8升，甚至有些地方根本就不洒水。
喷雾洒水：
将高压水通过喷雾器在旋转及冲击作用下，使水流雾化成微细的水滴喷射于空气中（图1-2）。
它的捕尘作用有以下三点：
图1-2
1、在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘接触后，尘粒被湿润，在重力作用下下沉。
2、高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉。
3、将以沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。
影响喷雾洒水捕尘效率的主要因素：
（1）雾体分散度。
（2）水滴与尘粒的相对速度。
（3）水压。
（4）单位体积空气的耗水量。
（5）粉尘的密度。
（6）粉尘的湿润性。
密闭除尘
密闭除尘是把局部的粉尘首先密闭起来，防止矿尘飞扬扩散，然后再将矿尘抽到集尘器内，含尘空气通过集尘器将尘粒阻留，使空气净化。
有湿式捕尘器和干式捕尘器两种。
密闭除尘在三大金矿应用于主溜井的卸矿，但是在三大金矿还没有必要在主溜井安设密闭除尘装置，只要我们保证密闭效果，并且定期在主溜井密闭空间内洒水就可以起到降尘的作用，所以要每班清洗各个中段主溜井的密闭仓，并且要保证密闭仓的密闭性良好（最好是在安设水幕）。
净化风流
净化风流是使井巷中的含尘空气经过一定的设备或设施，将矿尘捕获净化风流的技术。
一、水幕净化风流
在含尘浓度较高的风流所通过的巷道中设置水幕，就是在敷设于巷道顶部和两帮的水管上间隔的安设数个喷雾器，通过喷雾器达到净化风流的目的，巷道水幕布置图见1-3。
水幕是净化污风风流和矿尘浓度的有效方法，在三大金矿串联的风流都为污风，故水幕净化风流和防尘是最好选择。
喷雾器以水雾布满巷道断面积，并尽可能的靠近尘源，缩小含尘
空气的弥漫范围为原则。
净化水幕应
安设在支护完好、壁面平整、无断裂
破碎的巷道断内。
常见的净化水
幕有以下几种：
1、矿井总入风流净化水幕
在距井口20-100米巷道内。
图1-3
2、采区入风流净化水幕，在风流分叉口支流内侧20-50米巷道内。
3、掘进回风流净化水幕在距离工作面30-50米巷道内。
4、巷道中产尘源净化水幕，在尘源下风侧5-10米巷道内。
在三大金矿适用于光电式的水幕，采区进风水幕掘进回风流水幕等都很适合，现在三大金矿采场使用的是串联通风，进风为污风，采场水幕正好解决了这个问题。
二、除尘器
所谓除尘器是指把空气或空气中含有的固体颗粒分离出来并捕集的装置，又称集尘器或捕尘器。
矿山常用的捕尘器分为四种：
机械除尘器、过滤除尘器、电除尘器、湿式除尘器。
（1）机械除尘器
机械除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等，就是利用重力、惯性力、离心力等原理分离捕集矿尘的，这类除尘器结构简单、造价低、维护方便、但除尘效果低，占用空间大，多作顶级预除尘用。
（2）过滤除尘器
过滤式的除尘器包括袋式除尘器、纤维除层尘器等。
袋式除尘器应用广泛，属于高效除尘设备，但是工作环境有淋雨或矿尘含量大时，容易在过滤层上粘结，影响性能。
（3）电式除尘器
电式除尘器利用静电原理吸附颗粒，但是费用高，设备复杂。
（4）湿式除尘器
根据是否利用水或其他液体将含尘空气的粉粒分离出来或净化含尘空气，除尘器可以分为干式过滤式除尘器和湿式除尘器两种。
下面介绍湿式除尘器。
湿式除尘器分为：
湿除尘器、湿式旋流除尘风机、旋流粉尘净化器、SCF系列湿式除尘器、PSCF水射流除尘器、文丘里除尘器等等。
下面介绍几种。
1、
湿式过滤除尘机图1-4
他是利用
化学纤维层滤
料、尼龙网或
不锈钢钢丝网
做过滤层并不
断的向过滤层
喷射的水雾在
过滤层上形成的水珠或水膜，把纤维层的过滤和水珠水膜的过滤综合在一起的除尘装置。
图1-4为钢网式的除尘过滤器，一般的掘进工作面采用除尘器除尘后，粉尘浓度可以降为2mg/m-3。
2、文丘里除尘器
对于湿式除尘器，当粉尘颗粒较小时，要获得较高的除尘率，必须造成较高的气液相对速度和较小的液滴，文丘里除尘器（图1-5）就是适应这个要求应运而生的。
一般除尘率可高达99%左右，他具有体积小，构造简单和布置灵活等优点，但是阻力较高，能量损失较大，经济上不合理。
图1-5
个体防护
在井下无论采取什
么除尘措施都有少量的
粉尘悬浮在空气中，采取
个体防护即是最后一道
防线也是最根本的防尘技术，也就是说无论如何
都要给工人配备防尘口罩。
主要就是保证防尘口罩
的使用率，保证发放就要有用就要有效果。
防尘口
罩见右图（图1-6）。
防尘技术的使用
各地点粉尘分布：
表1-5
三大金矿粉尘浓度分布
地点
浓度mg/m3
地点
浓度
三大金矿粉尘浓度分布
地点
浓度mg/m3
地点
浓度mg/m3
掘进面防尘
一、掘进面防尘的各种技术1）掘进面的通风防尘
掘进面主要是只有一个出口，不能自己形成通风系统。
一般要求是在15分钟内排净炮烟，人均每分钟不能少于4立方米的新鲜空气，和风速在大于0.15m/s。
主要的通风方法为抽出式、压入式和混合式。
下面介绍以下三种通风方式。
压入式：
可采用胶质或塑料等柔性风筒，可用于长距离独头巷道。
主要优点有效射程L2比较大一般小于10米，冲淡炮烟的能力比较强，工作面回风不通过风机。
缺点是需风量大，炮烟随风扩散，蔓延范围大，工人往往要穿过蔓延的污浊空气（图1-7）。
抽出式：
一般适用于机组掘进工作面，只能采用刚性风管或刚性骨架的柔性风筒优点有在有效的吸程范围内排尘效果好，所需风量小，回风不污染巷
道，排烟时间与巷
道长度无关，所需
风量也与巷道长度
无关。
缺点是有效
吸程L2较小小于6米（见图1-8）。
混合式：
就
是压入式和抽出
式的混合使用，
可以弥补各自的
缺点（图1-9）。
要求1、L3必须保证在15米以上，防止风流循环。
2、抽出风量比压入风量大20%---50%。
3、L2等于炮烟图1-9
抛掷的长度。
4、L1小于压入风流
的有效作用长度。
根据经验证明风筒的直径与通风长度关系如下表，合理选择即经济又能达到通风要求：
表1-5
风筒的直径选择
通风距离m
风筒直径mm
L小于200
R=400
L大于200小于600
R=500
L大于500小于1000
600-----800
L大于1000
800-----1000
2）爆破防尘
首先介绍爆破，再介绍爆破时的防尘知识。
考虑到三大金矿只使用光面爆破，所以只介绍光面爆破，其他爆破知识在爆破安全中介绍。
光面爆破又称密度小眼爆破，通过合理的选择各种参数，严格控制装药量，科学的布置炮眼，按照一定顺序起爆装药以及利用岩石的抗压强度远远大于抗拉强度的特性，有效的组织爆破应力，根据设计要求形成表面光滑成型规整，这种人为的控制爆破的方式成为光面爆破。
光面爆破有轮廓线钻孔法、缓冲爆破法、欲裂爆破法和周边爆破法，在三大金矿使用周边爆破法，其基本步骤是：
先起爆掏槽眼，在起爆崩落眼，最后起爆周边眼。
光面爆破的优点：
1、巷道成型规整、光滑，接近设计要求的轮廓线，受力性能好，应力分布均匀，有利于围岩稳定，自身支撑力强，可提高防护性能。
2、对井巷围岩的炮震扰动范围明显减小。
3、空间利用系数增大。
4、节约材料，降低工程造价。
5、抗地震性能明显增强。
光面爆破的质量标准：
1、围岩上留下均匀眼痕的周边眼数应不小于其总数的50%。
2、围岩上不能留下明显的炮震裂缝。
3、超挖尺寸不能大于150mm。
欠挖具体数字如下1）净宽：
主要运输巷中线至任意一帮的间距不得小于20mm，其他巷道不得小于50mm;2）净高：
腰线上下均不得小于设计30mm；3）直径：
有提升设备时不得小于设计10mm，无提升设备时不得小于50mm。
光面爆破的机理：
（略）
光面爆破的参数：
光面爆破的方法有多种，但在三大金矿使用的是周边爆破法，为了获得良好的爆破效果，爆破参数的选择至关重要。
一般选用低密度、低爆速、低体积威力的炸药，以发挥炸药爆轰波德击碎作用和爆生气体的膨胀作用时间，为使光面爆破为静压作用，建议使用光面爆破专用炸药。
（1）不耦合系数K。
不耦合系数K是指炮眼直径d与药卷直径d0之比。
即
K=d/d0
不耦合系数K=1时，则表示炮眼直径与药卷直径相等。
一般K在2------5之间，光爆效果最好。
（2）炮眼间距E。
炮眼间距一般为跑眼直径的10-----20倍，即E=20d，在三大金矿因为节理发育，所以应该取小值即E=10d。
但是要兼顾岩石的岩性和经济指数。
（3）炮眼密度系数m。
炮眼间距与最小抵抗线之比，即m=E/W，一般取0.8---1之间，该值过大容易欠挖，过小容易造成壁面凹坑。
硬度大的取大值，小的取小值。
（4）最小抵抗线W。
即周边眼到最近的辅助眼的距离。
一般大于光面眼的间距。
（5）装药密度。
单位炮眼长度的装药量（g/m）。
保证沿炮眼连心线破裂的前提下，为了保证裂隙的发育及新壁面的完整程度，尽量少装药。
一般软岩在70----120g/m，中硬岩石在100----150g/m，硬岩石在150----250g/m。
在各金矿矿为中硬岩石，但是节理比较发育，所以应该在不超过120g/m，为为好。
（6）起爆时间差。
实验证明周边眼齐发的效果最好，微差次之，秒差最差。
因此在周边眼的爆破时应尽量减少周边眼的起爆时差。
光面爆破的施工：
只给出简单参数供以后使用选择及装药和炮眼布置结构图。
使用2号乳化硝酸铵油炸药性质：
表1-6
主要技术性能指标
指标名称
殉爆距离cm
爆速m/s
猛度mm
做工能力ml
使用保证期
指标
≥3
≥3.2×103
≥12
≥260
180d
药卷直径
mm
质量
克/卷
千克/包
千克/箱
32
200±10
4±0.1
24±0.5
32
150±10
4±0.1
24±0.5
表1-7
采用光面爆破掘进岩巷的炸药消耗量
巷道掘进断面
/m3
岩石坚固性系数
f
炸药消耗量
/mg·m-3
掘进掏槽方法
循环进尺/m
6.85
6-8（砂岩）
1.88
五星半空眼（山东）
1.5
7.22
4
2.22
楔形（开滦）
1.0
9.6
4-6（沙页岩）
1.92
无形掏槽（开滦）
2.5
11.8
6-8
1.6
混合（大同）
1.8
12.4
4-6
1.24
楔形（徐州）
1.5
27.2
花岗岩
1.25
五星半空眼（山东）
2.5
36.7
4
0.92
楔形（兖州）
1.8
平硐和平巷炸药和雷管消耗定额表1-8kg/m3个/m3
巷
道
断
面
积/m2
岩石坚固性系数f
＜1.5
2-3
4-6
8-10
12-14
15-20
普通爆破
光面爆破
普通爆破
光面爆破
普通爆破
光面爆破
普通爆破
光面爆破
普通爆破
光面爆破
普通爆破
光面爆破
＜4
1.14
1.1
2.0
2.0
2.7
2.7
2.9
4.0
4.0
4.0
4.9
4.9
2.2
3.2
2.9
3.9
3.7
4.7
5.4
7.1
7
7.7
10.0
10.3
＜6
1.0
1.0
1.6
1.6
2.2
2.2
2.5
3.2
3.23
3.2
3.91
3.9
1.7
3.0
2.7
3.5
3.8
3.9
4.9
6.3
3.0
6.7
8.3
8.5
＜8
1.01
1.01
1.4
1.4
2.0
2.0
2.6
3.0
3.0
3.0
3.5
3.5
1.6
2.7
2.3
3.1
3.1
3.4
4.2
5.8
6.1
6.1
7.1
7.3
＜10
0.80
0.81
1.3
1.8
1.9
1.9
2.0
2.7
2.7
2.7
3.1
3.1
1.4
2.4
2.1
2.8
2.9
3.1
3.7
5.2
5.5
5.5
6.5
6.7
＜12
0.7
0.71
1.2
1.2
1.7
7.1
1.9
2.41
2.4
2.4
3.0
3.0
1.3
2.4
2.1
2.7
2.7
3.0
3.5
4.72
4.96
4.96
5.9
6.1
＜15
0.7
0.71
1.0
1.0
1.5
5.0
1.6
2.12
2.1
2.1
2.6
2.6
1.2
2.0
1.8
2.4
2.4
2.6
3.2
4.3
4.6
4.6
5.5
5.7
＜20
0.6
0.6
1.8
1.0
1.4
1.4
1.5
1.9
1.9
1.9
2.3
2.3
1.1
1.9
1.7
2.2
2.1
2.5
2.9
4.0
4.4
4.41
5.0
5.3
注：
表中数据上行为炸药消耗量，下行为雷管消耗量。
表1-9
光面爆破的周边眼爆破参数
岩层情况
岩石坚固系数f
跑眼直径
/mm
炮眼间距
/mm
最小抵抗线/mm
炮眼密集系数/mm
装药量/
（kg·m-1）
完整、稳定、中硬以上
8---10
42---45
600---700
500---700
1.0---1.1
0.2---0.3
中硬、层节理不发育
6---8
35---42
500---600
600---800
0.8---0.9
0.15---0.2
松软、层节理发育
＜6
35---42
350---500
500---700
0.7---0.8
0.10---0.15
图1-10
如图1-10所示，掏槽眼在山东一般采用五星掏槽，
并不是要在每一个炮孔中都填满要，要有一定的
空眼，保证足够的自由面，爆破效
果往往会更好。
在右图中没有划线的为空眼。
掏槽眼、辅助眼和周边眼装药示意图见图1-11、1-12。
图1-11
图1-12
爆破防尘
水封爆破和水泡泥。
水封爆破因为效果差，不易控制已经逐渐被淘汰了。
水泡泥现在是爆破过程中的主要除尘技术。
所谓水泡泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内，如图1-13所示。
爆破时水袋破裂，水在高温作用下，大部分水汽化，然后重新凝结成极细的雾滴并且和同时产生的矿尘相接处，形成雾滴的凝结核或被谁湿润而其道降尘的作用。
水泡泥封孔可以降低粉尘浓度的40-79%，对5微米以下的矿尘效果较好，也就是对人体危害最严重的矿尘。
同时可以减少有毒有害气体的产生。
水泡泥袋是以
不易燃、无毒并且
具有一定强度的薄
模热压制成的。
目前使用的自动封口水泡泥袋在装满水后可以自行封口（见图1-14）。
放炮前后喷雾洒水
爆破工作的产尘
量很大，矿尘浓度很高，
常采用喷雾降尘的措施。
掘进工作面爆破后喷雾和通风与矿尘浓度的关系如图1-15所示，说明喷雾有较好的降尘效果。
图1-15
爆破喷雾的方法有单水喷雾和风水喷雾，风水
喷雾效果更好，在玲南金矿风水喷雾已有设备，
所以只需要在放炮后喷雾通风即可，就不介绍
喷雾设备了。
爆破后充满烟尘的巷道烟尘浓度很大，为此
在掘进巷道可设置1-2道水幕，用来拦截放炮时
产生的粉尘，水幕的位置和形状视情况而定，在各金矿掘进面主要是拱形水幕，一般布置在回风流中。
每次放炮后喷雾不得少于10min，直至粉尘和炮烟基本消失为止，一般控制在15min，正好放炮通风要求为15min，通风后就可继续工作。
净化水幕一般距工作面20m一道，30—50一道，每推进10—15m移动一次。
每次装药前放炮后要都要在即将爆破的作业面喷雾或洒水，在三大金矿洒水即可，如果能安设水幕及通风合理，没有必要在作业面喷雾。
3）掘进回风流净化水幕：
前面说到一般在掘进面共架设三道水幕，两道分别在20m、30-50m，因为在三大金矿实行串联通风，污风没有直接排除，而且其他地点仍然产尘，所以还有一道安设在掘进面回风流巷道中，也就是混合通风中抽出风机之外，目的是为了防止污风作为新鲜分流进入下一工作地点。
4）掘进面出矿
在三大金矿掘进面应使用一定的除尘装置。
5）冲洗岩帮
凿岩时凿岩机的废气及爆破冲击波可使工作面帮壁上的干燥粉尘重新飞扬，这和钻眼岩浆雾化产尘一样，都是凿岩粉尘的主要来源。
因此，湿式凿岩时清洗工作面的积尘，爆破前后对工作面（炮眼抛掷的长度范围内）进行洒水洗壁，具有决定性的意义。
他不仅可以大大减少顶帮上的粉尘手冲击破的作用再次飞扬，还可以湿润岩帮粘附空气中的浮尘。
掘进面防尘技术在三大金矿的应用
掘进面要实行混合通风，具体尺寸布置见图1-9，并且实行水幕降尘，共布置三道水幕，具体情况已经说明，爆破实行水泡泥封孔，爆破前后晒水降尘，出矿时实行分层洒水，我个人认为只要做到以上几点就可以是粉尘浓度控制在要求的范围之内（还有就是有一种自动喷雾铲运机，可以考察使用）。
采场防尘：
采场的防尘技术
通风防尘：
禁止在进风处污染风源。
在三大金矿我建议采场最好可以实行并联通风（现为串联），避免污风作为新鲜风流进入下一个采场。
经采场后进入回风巷道再经过风井直接排出。
这需要有一部分开拓工程。
现在在三大金矿，可以实行多井回风，充填井，现有回风井都可
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