煤矿掘进工作面的防尘设计毕业论文文档格式.docx

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本论文的论题是掘进工作面的综合除尘设计。

它主要讲采掘机截割粉尘的成因及控制方法的研究。

论文从掘进工作面粉尘的构成入手，确定了掘进工作面粉尘产生的根源---截割产尘.通过对截齿破煤机理,煤层性质,截齿类型与参数,工作机构结构与参数,掘进机工作方式等方面的研究,以及对大量的粉尘检测数据的收集,分析,建立了掘进机截割粉尘间的关系。

关键词：

呼吸性粉尘浮游矿尘沉积矿尘矿尘粒度矿尘的分散度矿尘的湿润性最低排尘风速最优排尘风速比表面积

1绪论

矿尘及其性质

矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。

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。

矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘、烟尘、水泥尘等多种有机、无机粉尘外，尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。

1．1．1按矿尘粒径划分

（1）粗尘：

粒径大于40um，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。

（2）细尘：

粒径10～40um，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。

（3）微尘：

粒径～10um，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降。

（4）超微尘：

粒径小于，要用电子显微镜才能观察到，在空气中作扩散运动。

1．1．2按矿尘的存在状态划分

（1）浮游矿尘：

悬浮于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。

（2）沉积矿尘：

从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。

浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化。

浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。

1．1．3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。

对于煤尘，常指粒径为1mm以下的尘粒。

（2）呼吸性粉尘：

主要指粒径在5um

以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。

矿尘的危害

矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：

1．2．1污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。

工人长期吸入矿尘后，轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病，而尘肺病引发矿工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。

据我国某矿务局统计，尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的6倍；

联邦德国煤矿死于尘肺病的人数比工伤事故死亡人数大10倍。

1.2.2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。

1．2．3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。

1．2．4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4000～8000㎎/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。

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。

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：

1.3.1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。

1.3.2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；

同时，由于矿井的风量加大，风速加快，扬起积尘且飘浮时间长，传播远，矿内空气中的矿尘浓度将增大。

（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～1.6m/s较好，产尘最少。

矿尘性质

1.4.1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。

游离SiO2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10%～80%不等，通常多在20%～50%，煤尘中的含量一般不超过5%。

1.4.2矿尘的粒度和分散度

（1）矿尘粒度：

是指矿尘颗粒的平均直径，单位为um。

煤岩破碎成微细的尘粒后，其总表面积有很大增加，因而化学活性、溶解性和呼附能力明显增加；

其动力特性是更容易悬浮于空气中；

粒度减小使其容易进入人体呼吸系统。

据研究，只有5um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。

不同粒径的尘粒在呼吸道和肺脏组织的阻留率如图2-1所示。

尘径（μm）

图2-1不同粒径的粉尘在人的呼吸部位的沉积情况

（2）矿尘的分散度：

是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。

分散度有两种表示方法：

①重量百分比：

各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称为重量分散度；

②数量百分比：

各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比称为数量分散度。

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2um、2～5um、5～10um和大于10um。

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。

矿尘组成中，小于5um的尘粒所占百分数越大，对人体的危害越大。

1.4.3矿尘的湿润性

矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。

湿润性决定了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。

1.4.4矿尘的荷电性

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，也可是负电荷，带有相同的电荷的尘粒，互相排斥，不易凝聚沉降；

带有异电荷时，则相互吸引，加速沉降。

湿式除尘就是利用矿尘的湿润性从空气中分离矿尘的。

1．5矿山尘肺病

1．5．1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。

从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上（）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。

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。

1．5．1．1尘肺类的分类

（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肺病。

患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。

（3）煤肺病，由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。

患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。

上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病。

其发病工龄最短（一般在10年左右），病情发展快，危害严重。

煤肺病的发病工龄一般为20～30年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。

我国的煤矿尘肺病中以煤硅肺病比重最大，约占80%左右，单纯的硅肺、煤肺病较少。

1.5.1.2尘肺病的发病机理

尘肺病的发病机理至今尚未完全研究清楚。

关于尘肺病的形成的论点和学说有多种。

但游离SiO2

是硅肺病发病的最主要原因，这一点毫无疑义。

试验和研究证明，新鲜的二氧化硅粉尘，表面活性很强，吞噬了硅尘的吞噬细胞，能使吞噬细胞崩解死亡。

从免疫因素角度看，吞噬细胞吞噬异物后，在细胞体内形成吞噬体，细胞内的初级溶酶体与吞噬体结合成次级溶酶体，次级溶酶体中的各种水解酶，能消化外来异物，对未消化完全的物质成为残余体暂保留在细胞内或被排出细胞外。

如果肺内进入了游离二氧化硅粉尘，则尘细胞在其毒性作用下往往很快崩解死亡，从崩解逸出的硅尘，可再由被具有活力的吞噬细胞吞噬，这个过程可反复进行。

所以在游离二氧化硅粉尘的作业环境，暴露连续时间长或粉尘浓度过量的环境条件，除肾脏的防卫功能受到破坏外，大量的死亡含尘细胞堆积，在肺部形成伤痕组织即硅肺病。

煤肺病的发病原理，大体上是由于煤尘过量的在肺内各部位的聚集和堆积，随着时间进展，网状纤维增生，并可能有胶原纤维增生，最终形成煤尘纤维化即煤肺病。

1．5．2尘肺病的发病症状及影响因素

1．5．2．1尘肺病的发病症状

从自觉症状上尘肺病分为三期：

第一期：

重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。

第二期：

中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。

第三期：

做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。

1．5．