第一节矿尘及其性质Word文档下载推荐.docx

1、举例，（3）减速机械磨损，延长精细仪器运用寿命。随着矿山机械化、电气化、自动化水平的提高，矿尘对设备功用及其运用寿命的影响将会越来越突出，应惹起高度的注重。（4）降低任务场所能见度，添加工伤事故的发作。在某些综采任务面干割煤时，任务面煤尘浓度高达40008000mg/m3，有的甚至更高，这种状况下，任务面能见度极低，往往会招致误操作，形成人员的不测伤亡。三、含尘量的计量目的 1矿尘浓度 单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度，其表示方法有两种：（1）质量法 每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/m3。（2）计数法 每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒/m3。我国规则采用质量法

2、来计量矿尘浓度。规程对井下有人任务的地点和人行道的空气中粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度规范作了明白规则，见表11-1-1，同时还规则作业地点的粉尘浓度、井下每月测定2次，井上每月测定1次。表11-1-1中国煤矿粉尘浓度规范粉尘中游离最高允许浓度（mg/m3SiO2含量（%）总粉尘呼吸性粉尘（1）520.06.0（2）51010.03.5（3）10252.5（4）25504.01.5（5）502.01.0（6）10的水泥粉尘62产尘强度是指消费进程中，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 是指每采掘1吨或1立方米矿岩所发生的矿尘量，常用的单位为mg/t或mg/m3。凿岩或井巷

3、掘进任务面的相对产尘强度可按每钻进1m钻孔或掘进1m巷道计算。相对产尘强度使产尘量与消费强度联络起来，便于比拟不同消费状况下的产尘量。4矿尘堆积量 是单位时间在巷道外表单位面积上所堆积的矿尘量，单位为g/m2d。这一目的用来表示巷道中堆积粉尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。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议要素，其含量越高，危害越大。游离SiO2是许多矿岩的组成成分，如煤矿上罕见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在20%50%，煤尘中的含量普通不超越5%。2矿尘的粒度与比外表积 矿尘粒度是指矿尘颗粒的平均直径，单位为m。

4、矿尘的比外表积是指单位质量矿尘的总外表积，单位为m2/kg，或cm2/g。 矿尘的比外表积与粒度成正比，粒度越小，比外表积越大，因此这两个目的都可以用来权衡矿尘颗粒的大小。煤岩破碎成微细的尘粒后，首先其比外表积添加，因此化学活性、溶解性和呼附才干清楚添加；其次更容易悬浮于空气中，表11-1-2所示为在运动空气中不同粒度的尘粒从1m高处下降究竟板所需的时间；第三，粒度减小容易使其进入人体呼吸系统，据研讨，只要5m以下粒径的矿尘才干进入人的肺内，是矿井防尘的重点对象。 表11-1-2尘粒沉降时间粒度m1001010.50.2沉降时间，min0.043420132055203矿尘的分散度 分散度是指

5、矿尘全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。粒级的划分是依据粒度大小和测试目确实定的，我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级：小于2m、25m、510m和大于10m。矿尘分散度是权衡矿尘颗粒大小构成的一个重要目的，是研讨矿尘性质与危害的一个重要参数。4矿尘的湿润性 矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的才干。湿润性决议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，关于亲水性矿尘，当尘粒被湿润后，尘粒间相互凝聚，

6、尘粒逐渐增大、增重，其沉降速度减速，矿尘能从气流中分别出来，可到达除尘目的。5矿尘的荷电性 矿尘是一种庞大粒子，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，能够是正电荷，也可是负电荷，带有相反的电荷的尘粒，相互排挤，不易凝聚沉降；带有异电荷时，那么相互吸引，减速沉降。6矿尘的光学特性 矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等功用。在测尘技术中，经常用到这一特性。第二节 矿山尘肺病 一、尘肺病及其发病机理 尘肺病是工人在消费中临时吸入少量微细粉尘而惹起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈.1尘肺类的分类 （1）硅肺病（

7、矽肺病），由于吸入含游离2含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病。患者多为临时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2的岩尘所惹起的尘肺病称为煤硅病肺。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。（3）煤肺病，由于少量吸入煤尘而惹起的尘肺病多属煤肺病。患者多为临时单一的在煤层中从事采掘任务的矿工。上述三种尘肺病中最风险的是硅肺病。其发病工令最短普通在10年左右，病情开展快，危害严重。煤肺病的发病工令普通为2030年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。2尘肺病的发病机理 尘肺病的发病机理至今尚未完全研讨清楚。关于尘肺病的构成的论点和学说有多种。进入人体呼吸系统的粉尘大体上阅

8、历以下四个进程：（1）在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10m的尘粒首先沉降在其内。经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后构成痰排出体外。（2）在上呼吸道的较大支气管内，经过惯性碰撞及大批的重力沉降作用，使510m的尘粒堆积上去，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外。 因此，真空进入下呼吸道的粉尘，其粒度均小于5m，目前比拟一致的看法是：空气中5m以下的矿尘是惹起尘肺病的有害局部。（3）在下呼吸道的粗大支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使局部25m的尘粒依托重力沉降作用堆积上去，经过纤毛运动逐级排出体外。 （4） 粒度为2m左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺

9、内后，一局部可随呼气排出体外；另一局部堆积在肺泡壁上或进入肺内，残留在肺内的粉尘仅占总吸入量的1%2以下。残留在肺内的尘粒可杀死肺泡，使肺泡组织构成纤维病变出现网眼，逐渐失掉弹性而硬化，无法担负呼吸作用，使肺功用遭到损害，降低了人体抵抗才干，并容易诱发其它疾病，如肺结核、肺心病等。在发病进程中，由于游离的2外表活性很强，减速了肺泡组织的死亡。二、尘肺病的发病症状及影响要素1尘肺病的发病症状尘肺病分为三期：第一期：重体力休息时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。第二期：中等体力休息或正常任务时，觉得呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。第三期：做普通任务甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、延续带痰咳嗽，甚至咯血和

10、举动困难。2影响尘肺病的发病要素 （1）矿尘的成分 可以惹起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离2，其含量越高，发病工令越短，病变的开展水平越快。（2）矿尘粒度及分散度 尘肺病变主要是发作在肺脏的最基本单元即肺泡内。矿尘粒度不同，对人体的危害性也不同。5m以上的矿尘对尘肺病的发作影响不大；5m以下的矿尘可以进入下呼吸道并堆积在肺泡中，最风险的粒度是2m左右的矿尘。由此可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。（3）矿尘浓度 尘肺病的发作和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的发病工令和作业场所的矿尘浓度成正比。（4）集体方面的要素 矿尘惹起尘肺病是经过人体而停止的，所以人的机体

11、条件，如年龄、营养、安康状况、生活习性、卫生条件等，对尘肺的发作、开展有一定的影响。第三节 煤尘爆炸及预防 一、煤尘爆炸的机理及特征 1煤尘爆炸的机理 煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反响进程，是一种十分复杂的链式反响。普通以为其爆炸机理及进程主要表如今以下方面：（1）煤自身是可燃物质，当它以粉末形状存在时，总外表积清楚添加，吸氧和被氧化的才干大大增强，一旦遇见火源，氧化进程迅速展开；（2）当温度到达300400时，煤的干馏现象急剧增强，放出少量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物；（3）构成的可燃气体与空气混合在高温

12、作用下吸收能量，在尘粒周围构成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量到达一定水平后，链反响进程末尾，游离基迅速添加，发作了尘粒的闪燃；（4）闪燃所构成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反响，招致熄灭进程急剧地循环停止，当熄灭不时加剧使火焰速度到达每秒数百米后，煤尘的熄灭便在一定临界条件下腾跃式地转变为爆炸。2煤尘爆炸的特征（1）构成高温、高压、冲击波 煤尘爆炸火焰温度为16001900，爆源的温度到达2000以上，这是煤尘爆炸得以自动传达的条件之一。 在矿井条件下煤尘爆炸的平均实际压力为736Pa，但爆炸压力随着分开爆源距离的延伸而腾跃式增大。爆炸进程中如遇阻碍物，压力将进一步添加，尤其是延

13、续爆炸时，后一次爆炸的实际压力将是前一次的57倍。煤尘爆炸发生的火焰速度可达1120m/，冲击波速度为2340m/。（2）煤尘爆炸具有延续性 （3）煤尘爆炸的感应期 煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解发生足够数量的可燃气体构成爆炸所需的时间。依据实验，煤尘爆炸的感应期主要决议于煤的挥发分含量，普通为40280m，挥发分越高，感应期越短。（4）挥发分增加或构成粘焦 煤尘爆炸时，参与反响的挥发分约占煤尘挥发分含量的40%70，致使煤尘挥发分增加，依据这一特征，可以判别煤尘能否参与了井下的爆炸。（5）发生少量的CO 煤尘爆炸时发生的CO，在灾区气体中的浓度可达23，甚至高达8左右。爆炸事故中受益

14、者的大少数（70%80）是由于CO中毒形成的。二、煤尘爆炸的条件 煤尘爆炸必需同时具有三个条件：煤尘自身具有爆炸性；煤尘必需悬浮于空气中，并到达一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。1煤尘的爆炸性 煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸风险性必需经过实验确定。2悬浮煤尘的浓度 井下空气中只要悬浮的煤尘到达一定浓度时，才干够惹起爆炸，单位体积中可以发作煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下限和下限浓度。低于下限浓度或高于下限浓度的煤尘都不会发作爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及实验条件等有关。普通说来，煤尘爆炸的下限浓度为3050g/m3，下限浓度为1000200

15、0g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300500g/m3。3引燃煤尘爆炸的高温热源煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度及实验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，普通为700800。煤尘爆炸的最小点火能为4.540mj。这样的温度条件，简直一切火源均可到达，三、影响煤尘爆炸的要素1煤的挥发分普通说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强，即煤化作用水平低的煤，其煤尘的爆炸性强，随煤化作用水平的增高而爆炸性削弱。2煤的灰分和水分 煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挠热辐射，破坏链反响，降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分含量的多少有关，挥发

16、分小于15%的煤尘，灰分的影响比拟清楚，大于15%时，自然灰分对煤尘的爆炸简直没有影响。水分能降低煤尘的爆炸性，由于水的吸热才干大，能促使纤细尘粒聚结为较大的颗粒，增加尘粒的总外表积，同时还能降高涨尘的飞扬才干。3煤尘粒度 粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都能够参与爆炸，而且爆炸的风险性随粒度的减小而迅速添加，75m以下的煤尘特别是3075m的煤尘爆炸性最强，在同一煤种不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高，爆炸范围也随之扩展，即爆炸性增强。粒度不同的煤尘引燃温度也不相反。煤尘粒度越小，所需引燃温度越低，且火焰传达速度也越快。4空气中的瓦斯浓度 瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯

17、浓度低于4%时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：m式中：m空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3；煤尘的爆炸下限，g/m3；系数，见表11-3-1。表11-3-1瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数空气中的瓦斯浓度（%）0.500.751.503.0 0.600.350.250.10.055空气中氧的含量 空气中氧的含量高时，扑灭煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，扑灭煤尘云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中含氧的多少而不同。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。6引爆热源 扑灭煤尘云形成煤尘爆炸，就必需有一个到达或超越最低扑灭温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高

18、，能量越大，越容易扑灭煤尘云。而且煤尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以扑灭煤尘云，且即使惹起爆炸，初始爆炸的强度也越小。四、煤尘爆炸性鉴定 规则：新矿井的地质精查报告中，必需有一切煤层的煤尘爆炸性鉴定资料。消费矿井每延深一个新水平，由矿务局组织一次煤尘爆炸性实验任务。 煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸实验巷道中停止，这种方法比拟准确牢靠，但任务繁重复杂，所以普通作为规范鉴定用；另一种是在实验室内运用大管状煤尘爆炸性鉴定仪停止，方法简便，目前多采用这种方法。煤尘经过熄灭管内的加热器时，能够出现以下现象：只出现稀少的火星或基本没有火星；火焰向加热器两侧以延续或不延续

19、的方式在尘雾中缓慢地蔓延；火焰极快地蔓延，甚至冲出熄灭管外，有时还会听到爆炸声。同一试样应重复停止5次实验，其中只需有一次出现熄灭火焰，就定为爆炸风险煤尘。在5次实验中都没有出现火焰或只出现稀少火星，必需重作5次实验，假设依然如此，定为无爆炸风险煤尘，在重作的实验中，只需有一次出现熄灭火焰，仍应定为爆炸风险煤尘。五、预防煤尘爆炸的技术措施 预防煤尘爆炸的技术措施主要包括减、降尘措施，防止煤尘引燃措施及限制煤尘爆炸范围扩展等三个方面。1减、降尘措施减、降尘措施是指在煤矿井下消费进程中，经过增加煤尘发生量或降高空气中悬浮煤尘含量以到达从基本上根绝煤尘爆炸的能够性。1）煤层注水实质 煤层注水的减尘作

20、用主 要有以下三个方面：煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失掉飞扬才干，从而有效地消弭这一尘源；水进入煤体外部，并使之平均湿润。当煤体在开采中遭到破碎时，绝大少数破碎面均有水存在，从而消弭了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的发生；水进入煤体后使其塑性增强，脆性削弱，改动了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因此增加了煤尘的发生量。2）影响煤层注水效果的要素 煤的裂隙和孔隙的发育水平 煤体的裂隙越发育那么越易注水，可采用高压注水（依据抚顺煤研所建议；高压小于2943Pa，中压为29439810Pa，高压大于9810Pa，否那么需采用高

21、压注水才干取得预期效果，但是当出现一些较大的裂隙（如断层、分裂面等），注水易流失于远处或煤体之外，对预湿煤体不利。上履岩层压力及支承压力 地压的集中水平与煤层的埋藏深度有关，煤层埋藏越深那么地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，招致透水功用降低，因此随着矿井开采深度的添加，要取得良好的煤体湿润效果，需求提高注水压力。液体性质的影响 煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性差越小，越易湿润。为了降低水的外表张力，减小水的极性，提高对煤的湿润效果，可以在水中添加外表活性剂。阳泉一矿在注水时参与0.5%浓度的洗衣粉，注水速度比原来提高24%。煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。

22、水压克制瓦斯压力后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。注水参数的影响 煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，也是决议煤层注水除尘率上下的重要要素，3）煤层注水方式注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。按国际外注水状况，有以下4种方式：短孔注水，是在回采任务面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度普通为23.5m，如图11-3-4所示。深孔注水，是在回采任务面垂直煤壁打钻孔注水，孔长普通为525m，如图11-3-4所示。 长孔注水，是从回采任务面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于任

23、务面打上向孔或下向孔注水（图11-3-5），孔长30100m；当任务面长度超越120m而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔结合布置钻孔注水（图11-3-6 巷道钻孔注水，即由上临近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层打钻注水，巷道钻孔注水采用小流量、长时间的注水方法，湿润效果良好；但打岩石钻孔不经济，而且受条件限制，所以极少采用。4）注水系统 注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。应用管网将空中或上水平的水经过自然静压差导入钻孔的注水叫静压注水。静压注水采用橡胶管将每个钻孔中的注水管与供水干管联接起来，其间装置有水表和截止阀，干管上装置压力表，然后经过供水管

24、路与地表或上水平水源相联。应用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在空中集中加压，也可直接设在注水地点停止加压。5）注水设备 煤层注水所运用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表等。钻机 我国煤矿注水常用的钻机如表11-3-2所示。表11-3-2常用煤层注水钻机一览表 钻机称号功率,最大钻孔深度,mKHYD40KBA型钻机280TXU-75型油压钻机475ZMD-100型钻机煤层注水泵 5BD（2.5/45） 5BZ（1.5/80） 5D（2/150） 5BG（2/160 7BZ（3/100） 7BG（3.6/100 7BG（4.5/100） KBZ（100150）封

25、孔器 我国煤矿长钻孔注水多采用YPA型水力收缩式封孔器和MF型摩擦式封孔器。分流器 分流器是动压多孔注水不可缺少的器件，它可以保证各孔的注水流量恒定。煤科总院重庆分院研制的DF-1型分流器，压力范围0.4914.7mPA，节流范围0.5、0.7、1.0m3/。水表及压力表 当注水压力大于1mPA时，可采用DC-4.5/200型注水水表，耐压20mPA，流量4.5m3/；注水压力小于1mPA时，可采用普通自来水水表。6）注水参数注水压力 注水压力的上下取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。通常，透水性强的煤层采用高压（小于3MPa注水，透水性较弱的煤层采用中压（310 MPa 注水，必要时可采

26、用高压注水（大于10mPA。适宜的注水压力是：经过调理注水流量使其不超越地层压力而高于煤层的瓦斯压力。注水速度（注水流量） 注水速度是指单位时间内的注水量。为了便于对各钻孔注水流量停止比拟，通常以单位时间内每米钻孔的注水量来表示。普通来说，小流量注水对煤层湿润效果最好，只需时间允许，就应采用小流量注水。静压注水速度普通为0.0010.027m3/m，动压注水速度为0.0020.24m3/m，假定静压注水速度太低，可在注水行停止孔内爆破，提高钻孔的透水才干，然后再停止注水。注水量 注水量是影响煤体湿润水平和降尘效果的主要要素。它与任务面尺寸、煤厚、钻孔间距、煤的孔隙率、含水率等多种要素有关，确定

27、注水量首先要确定吨煤注水量，各矿应依据煤层的详细特征综合调查。普通来说，中厚煤层的吨煤注水量为0.0150.03m3/；厚煤层为0.0250.04m3/。注水时间 每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成正比。在实践注水中，常把在预定的湿润范围内的煤壁出现平均出汗（渗出水珠）的现象，作为判别煤体能否片面湿润的辅佐方法。出汗后或在出汗后再过一段时间便可完毕注水。通常静压注水时间长，动压注水时间短。2限制煤尘爆炸范围扩展的措施 防止煤尘爆炸危害，除采取防尘措施外，还应采取降低爆炸威力，限制爆炸范围扩展的措施。（1）肃清落尘 活期肃清落尘，防止堆积煤尘参与爆炸可以有效地降低爆炸威力，使爆炸

28、由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。（2）撒布岩粉 撒布岩粉是指活期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，添加堆积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传达。惰性岩粉普通为石灰岩粉和泥岩粉。对惰性岩粉的要求是：可燃物含量不超越5%，游离2含量不超越5%；不含有害有毒物质，吸湿性差；粒度应全部经过50号筛孔（即粒径全部小于0.3mm，且其中至少有70%能经过200号筛孔（即粒径小于0.075mm。 撒布岩粉时要求把巷道的顶、帮、底及背板后侧暴露处都用岩粉掩盖；岩粉的最低撒布量在作煤尘爆炸鉴定的同时确定，但煤尘和岩粉的混合煤尘，不燃物含量不得低于80%；撒布岩粉的巷道长度不小于300m，假设巷道长度小于300m时，全部巷道都应撒