浅谈煤矿井下粉尘危害和治理.docx

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浅谈煤矿井下粉尘危害和治理

浅谈煤矿井下粉尘危害和治理

目前我国煤炭开采以井工开采为主，井工矿开采的煤炭产量占93%以上。

由于井下采煤空间狭小，工作地点多变，通风效果差。

因此井下采煤、掘进、转载、运输过程中，产生大量粉尘，严重污染井下环境。

为了搞好工作面粉尘的防治，有效降低其粉尘浓度，必须针对井下不同尘源采取相应的治理措施，以达到对粉尘进行综合治理的目的。

1、井下粉尘的分类、特性与危害

1.1矿尘的概念、分类、来源

1.1.1矿尘的概念

在煤矿生产过程中，伴随煤与岩石破碎而产生的煤、岩石及其他固体物质的细微颗粒称为粉尘，简称粉尘。

矿尘是指矿井生产过程中产生的粉尘。

1.1.2矿尘的分类

按矿尘的岩性可分为两种：

煤尘和岩尘。

煤尘是指细微颗粒的煤炭粉尘；岩尘是指细微颗粒的岩石粉尘。

按矿尘的存在状态可分为两种：

浮尘和落尘。

浮尘是指悬浮在矿井空气中的粉尘；落尘是指矿井内，因自重而降落、沉积在巷道顶、帮、底板和物体上的粉尘。

落尘受风、爆炸冲击波等影响又可再次飞扬起来变为浮尘。

1.1.3矿尘的来源

矿尘主要是在生产过程中随着煤（岩）体破碎、转运而产生大量矿尘。

矿井地质构造复杂，煤层厚、倾角大、脆性强、水分含量小，矿尘发生量就大；机械化程度越高，旋转破碎煤（岩）产生的矿尘越多；爆破、装煤（岩）、锚喷等掘进工序所产生的矿尘；运输系统中的各转载点也产生大量矿尘。

1.2煤矿井下矿尘的性质及特性：

矿尘的主要性质有：

密度、矿尘中游离二氧化硅的浓度、比表面积、可见度、悬浮性、凝聚性、润湿性、自燃性、爆炸性、荷电性。

矿尘的这些性质与其特性有关。

煤矿井下粉尘的特性：

1、粉尘表面吸附一层空气薄膜，阻碍粉尘间或水滴与粉尘间的凝聚沉降。

2、粉尘的分散度增大，吸附在表面的氧分子增多，加快了粉尘氧化分解过程。

3、细微岩尘由于表面积增大，岩尘中的游离二氧化硅很容易溶解于人体肺细胞中。

4、采掘工作面中产生的新鲜粉尘较回风道中的粉尘易带电。

1.3煤矿井下矿尘的危害

1.3.1尘肺病

工人长期在矿尘环境中工作,吸入大量细微粉尘，从而引起以肺组织纤维化为主的职业病。

尘肺病分矽肺病和煤肺病

矽肺病主要是长期吸入含有游离SiO2的矿尘引起肺组织纤维化。

煤肺病主要是长期吸入煤尘引起肺组织纤维化。

尘肺病严重影响工人的身体健康，尤其是矽肺病是煤矿重点防治的职业病。

因此要采取湿式凿岩、喷雾洒水、通风除尘、净化风流和个体防护在内的多项措施。

1.3.2煤尘爆炸

煤尘遇到外界火源，很容易引起火灾。

具有爆炸危险的煤尘达到一定浓度时，在引爆火源的作用下，发生爆炸，往往造成矿毁人亡，损失严重。

2．煤尘爆炸

2.1煤尘爆炸的基本条件

煤尘爆炸必须同时具备三个基本条件：

煤尘本身具有爆炸性且必须悬浮在空气中，并达到一定浓度（45~2000g/m?

）；引爆火源的温度为700~800℃；氧浓度不低于18﹪。

这三个条件缺一不可。

2.2煤尘爆炸的主要特征

1、瞬间产生大量的高温、高压气体，形成冲击波，造成巷道损坏，财产损失；

2、产生大量的有害气体造成大量人员伤亡；

3、煤尘爆炸具有连续性由于煤尘爆炸具有很高的冲击波，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，导致新的爆炸，有时可如此反复多次，形成连续爆炸，这是煤尘爆炸危害极大的原因之一。

因此要采取多种隔爆措施，防止二次爆炸。

如隔爆棚、隔爆水袋和水幕等。

4、煤尘爆炸有“皮渣”和“沾块”产生，这是煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志。

2.3煤尘爆炸案例

煤尘爆炸同瓦斯爆炸一样都属于矿井中的重大灾害事故。

我国历史上最严重的一次煤尘爆炸发生在1942年日本侵略者统治下的本溪煤矿，死亡1549人，残246人，死亡的人员中大多为CO中毒，事故发生前，巷道内沉积了大量煤尘，是由于电火花点燃局部聚积的瓦斯而引起的重大煤尘爆炸事故。

轰轰烈烈的“大跃进”年代，中外采矿史上最悲惨的煤尘大爆炸在我国最大的煤炭生产基地--大同矿务局发生了。

事故死亡677人，连同被救出的228人中又死亡5人，共死亡682人。

1960年5月9日13时45分，大地骤然抖动，老白洞矿15号井口喷出强烈的火焰和浓烟，威力不亚于12级台风。

随即，从16号井口也喷出浓烟，巨大的风力把打钟工和跟车工摔成重伤，井口房屋被摧倒，地面配电所由于掉闸而停止运行；井上井下电源全部中断，电话交换指示灯一齐闪亮后全部中断电源。

此时，正是井下交叉作业时间，交班的职工未上井，接班的职工已下井。

两个班的干部工人全被困在井下，井下干部工人905名，事故死亡677人，连同被救出的228人中又死亡5人，共死亡682人。

3、井下粉尘的治理

3.1采煤工作面粉尘的治理

采煤工作面时煤矿产尘量最大的作业场所，为了搞好采煤工作面粉尘的防治，有效降低其粉尘浓度，必须针对采煤工作面的不同尘源采取相应的防治措施，以达到对粉尘治理的目的。

（1）采煤机径向雾屏降尘。

在采煤机摇臂上靠近滚筒部分，加一直的和弧形的金属管连接器，在其上焊3~9个喷座并安装喷嘴。

每个喷嘴的流量5L／min，向喷嘴供应10MPa以上的压力水，这样在滚筒靠人行道侧形成一道径向雾屏，对控制和降低滚筒产生的粉尘有较好的效果。

（2）采煤机高压外喷雾降尘。

其主要原理时利用高压减小雾粒的浓度，提高雾粒密度、飞行速度、引射风量、涡流强度及带电量，增加了雾粒与尘粒的碰撞机率、能量及附着力，从而提高了水雾粒对尘粒的俘获率。

高压外喷雾可使总粉尘降尘率达到90%以上。

（3）破碎机转载点粉尘的处理。

破碎机防尘有两种措施。

即封闭破碎机，避免粉尘外扬（出口用软胶带）；在密闭的基础上安装小除尘器，进行抽尘净化。

转载点一般采用喷雾降尘的方法，可采用触控液压控制器实现与设备同步的自动喷雾降尘，也可应用与破碎机相同的声波雾化和荷电喷雾降尘。

（4）溜煤眼粉尘的治理。

溜煤眼矿尘的控制，关键在于溜煤眼的设计，一般应将溜煤眼布置在回风侧。

如因条件限制需设在进风巷道附近时，也应将溜煤眼布置在主要进风巷道的绕道中。

溜煤眼口距绕道口的距离应大于冲击风流最大距离（6-100m）。

此外，还要采取溜煤眼口密闭、喷雾洒水和通风排尘等综合防尘措施。

3.2掘进工作面粉尘的治理

（1）凿岩时粉尘的治理。

机械凿岩是矿山井下生产过程中的主要产尘源之一，机械凿岩时所产生的矿尘浓度除和矿岩的物理化学性质有关外，主要取决于生产强度等。

除矿山井下普遍使用的湿式凿岩降尘及干式孔口捕尘和孔底捕尘外还要泡沫除尘。

泡沫除尘技术时一种高效、简便、经济、易操作的新技术。

其原理是：

在水中加入一定比例的泡沫除尘剂，通过一套机械装置，得到使水的表面张力小于3.5×10-5N/cm2的泡沫溶液。

由于将水发泡，不仅节省了大量用水，而且造成了多界面润湿条件，使矿尘增湿并成泥浆，提高了对呼吸性粉尘的捕获率，使其达到90%以上。

（2）爆破作业时粉尘的治理。

爆破作业时产尘最集中的生产工序，且其产生的浮游矿尘粒比干式凿岩时还要细微。

因此矿尘的自然沉降速度慢，不利于缩短作业循环时间，其污染影响范围可达几十米甚至上百米。

爆破作业的产尘量主要与炸药数量、爆破方法和矿尘物理性质及润湿程度有关。

矿山井下广泛采用水封爆破降尘，水封爆破的降尘率可达60%，且对除去呼吸性粉尘有较好的效果。

另外，水封爆破还有降低炮烟（约70%）、减少有毒有害气体（月37%-46%）、降温（约0.5-1℃）等作用。

此外，还有喷雾降尘、水幕降尘等措施。

（3）装岩时粉尘的治理。

除常用的喷雾洒水降尘外还有以下两种：

①运输机水电连锁降尘，在运输系统所有装载点、转载点，可根据矿尘大小安设定点喷雾装置，进行经常或不定时喷雾洒水。

当运输距离较长时，最好采用水电连锁装置，即输送机启动运转时，控制喷雾阀门的电磁阀自动打开，实现喷雾洒水。

②矿车运输自动洒水降尘。

采用喷雾洒水的办法浇洒矿车，考虑到矿车运输不连续的特点，矿山多采用机械传动自动控制方式，实现矿车通过时喷雾器工作，矿车通过后喷雾停止。

（4）收尘措施。

控制机械工作面含尘气流向巷道外扩散是一种利用气流的附壁效应，将原压入式风筒供给机掘工作面的轴向风流改变为沿巷道壁运动的旋转风流，并使风流不断向机械工作面推进。

在掘进机司机工作区域的前方建立起阻挡粉尘向外扩散的空气屏障，封锁住掘进机工作时产生的粉尘；除尘器将工作面的含尘风流吸入吸尘罩，由除尘器净化，从而提高机掘工作面的吸尘效率。

3.3风流净化措施

当入风井巷和采掘工作面的风源含尘量超过0.5mg/m3时，应采取风流净化措施。

矿井风流净化分为主进风源净化和局部地点的风流净化两种。

对于主进风源净化，首先要防止地表粉尘进入地下，保护入风质量。

当入风流含尘量超标时，可采用水幕净化或静电除尘等措施。

对于井下具备尘源的净化，要求采用的除尘装置具有体积小、效率高、阻力小，能有效地除去细微尘粒及工作可靠等特点。

4、煤矿井下防尘科学管理展望

在机械化采掘作业和运输、转载过程中，都要产生大量粉尘，危害十分严重。

目前的防降尘技术已远远满足不了日益严重的尘害治理需要。

近几年来，英国研制出的吸尘滚筒，已在英国煤矿50%以上的长壁工作面推广使用。

为适应新世纪采矿工业的发展，建立安全、清洁的作业环境，对呼吸性粉尘的控制，是煤矿防尘工作的主要发展方向。

我们应在吸收国外防尘技术经验的基础上，重点发展适合我国煤矿生产条件的吸尘滚筒、高压水辅助切割降尘技术、高压和超高压喷雾降尘、干式布袋除尘技术、声波雾化除尘技术、预荷电降尘技术等。

另外，利用生物技术制造成的生物聚合物等新材料，可做成低阻力、高阻尘率的个体防护用具，防止呼吸性粉尘及其它有毒、有害气体进入人体，保护人体健康。