5粉尘灾害防治147175.docx

1、5粉尘灾害防治147175第五章 粉尘灾害防治第一节 粉尘危害及防尘措施一、粉尘种类及危害程度分析1、粉尘种类煤矿的粉尘包括煤尘和烟尘。在开拓、掘进中，打眼、爆破是产生粉尘的主要工序。在湿式凿岩条件下，工作面的粉尘浓度可达610mg/m3，打眼、爆破产生的粉尘比例为4050和3545，其它工序为1020。在采煤过程中，机械落煤煤尘发生量最大。空气中含游离sio2在10以上的粉尘，最大允许粉尘浓度2 mg/m2，含游离SiO2在10以下的粉尘，最大允许粉尘浓度10 mg/m2，水泥粉尘（锚喷作业）最大允许粉尘浓度6mg/m2。2、游离SiO2含量本次地质报告中，在各煤层煤质化验结果汇总表（二）煤

2、灰成分中SiO2产率45.4558.64，并没有井下岩巷掘进时风流中游离SiO2的含量及浓度，也无邻近生产矿井资料可参考，建议矿井在建设、生产过程中补做该项工作，确保井下作业环境空气中游离SiO2的含量及粉尘浓度满足煤矿安全规程的规定。3、煤尘爆炸性根据山西离柳焦煤集团有限公司新民二矿2006年4月采取4号煤层样委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行煤尘爆炸性试验，结果为4号煤：火焰长度为180mm，加岩粉量为65，煤尘具有爆炸危险性。新民焦煤2007年6月12日采取8号煤层样委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行煤尘爆炸性试验，结果为8号煤：火焰长度为230mm，加岩粉量为75，煤尘具有爆炸危险

3、性；新民焦煤2006年6月3日采取9号煤层样委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行煤尘爆炸性试验，结果为9号煤：火焰长度为290mm，加岩粉量为80，煤尘具有爆炸危险性。另据本次补充勘探山西省煤炭地质二队对其施工的山西离柳鑫瑞煤业有限公司煤矿补1、补2号钻孔4、5、8、9号煤层采取的煤芯样委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行检验。补1号钻孔结果为4号煤：火焰长度400mm，加岩粉量为85，煤尘具有爆炸危险性；8号煤：火焰长度为300mm，加岩粉量为80，煤尘具有爆炸危险性；9号煤：火焰长度为130mm，加岩粉量为75，煤尘具有爆炸危险性。补2号钻孔结果为4号煤：火焰长度为260mm，加岩粉量为8

4、0，煤尘具有爆炸危险性；5号煤：火焰长度为260mm，加岩粉量为80，煤尘具有爆炸危险性；8号煤：火焰长度为230mm，加岩粉量为80，煤尘具有爆炸危险性；9号煤：火焰长度为230mm，加岩粉量为80，煤尘具有爆炸危险性。表2-1-11 煤尘爆炸性鉴定成果表测试时间煤层号火焰长度mm加岩粉量%爆炸性质备 注2006.4418065有山西离柳焦煤集团有限公司新民二矿2007.6.12823075有临县新民焦煤有限公司2006.6.3929080有2010.9.154(补1)40085有山西离柳鑫瑞煤业有限公司8(补1)30080有9(补1)13075有4(补2)26080有5(补2)26080有

5、8(补2)23080有9(补2)23080有由上表可知，本井田4、5、8、9号煤层煤尘均具有爆炸危险性。煤尘发生爆炸，必须同时具备以下三个条件：（1）自身为爆炸危险煤尘煤尘是否具有爆炸性，主要决定于它的挥发分含量，挥发分含量大于10的煤尘一般都具有煤尘爆炸性。（2）煤尘云的浓度煤尘在空气中呈悬浮状态，并且达到一定浓度时，才可能引起爆炸。煤尘未达到爆炸下限浓度或超过上限浓度都不会发生爆炸。（3）着火源煤尘云的着火温度因其可燃挥发分含量、粒度、浓度等的差异而不同，一般为6101015，多数为700900。4、粉尘的危害性（1）对人体的危害：生产过程中，有尘作业工人长时间吸入粉尘，能引起肺部组织纤维

6、化病变，硬化，丧失正常的呼吸功能，导致尘肺病，尘肺病是无法痊愈的职业病。影响粉尘的致病因素：粉尘的沉积量、粉尘的致病性、吸入量。 粉尘在肺泡里的沉积量是发生尘肺病的首要条件，粉尘粒径越小、表面活性越大、所带电荷越多、越容易在肺泡内沉积。粉尘中的游离二氧化硅（不与其他元素化合物结合在一起的二氧化硅）含量越高，发病时间越短，病变发展越快，危害越大。粉尘的吸入量，作业场所中粉尘的浓度越高、有尘作业的劳动强度越大、接触粉尘的时间越长，粉尘的吸入量就越多，越容易得尘肺病。（2）对生产的影响煤尘爆炸的危害。它严重威胁矿井安全生产，煤矿井下一旦发生煤尘爆炸，能造成矿井严重的破坏和人员大量的伤亡。粉尘对机电设

7、备、仪器仪表的危害。它能加速机械磨损、减少机械、仪器仪表的使用寿命和降低其检测精度。污染作业环境，使作业人员视线不清、感觉不适等，从而引发安全事故和降低劳动效率。二、防尘措施的确定井下主要产生粉尘的地点有：采掘工作面、运煤系统转载点、胶带输送机以及刮板输送机等运输过程中。为了保证矿工的身体健康，降低职业病的发生率，给井下工人创造一个良好的工作环境，设计采取了以下防尘、降尘措施和个体防护措施。（一）回采工作面防尘及除尘1、采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa，喷雾流量应与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得

8、小于4MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。本矿井采煤机内喷雾压力为3MPa，外喷雾压力为5MPa，符合要求。2、液压支架必须安装喷雾装置，降柱、移架时同步喷雾。液压支架喷雾系统各部件的设置应有可靠的防止砸坏的措施，并便于从工作面一侧进行安装和维护。液压支架设架间喷雾装置，操作方式为邻架喷雾。液压支架的喷嘴，应安设向相邻支架之间进行喷雾的喷嘴，喷雾压力不得小于1.5MPa。3、破碎机必须安装防尘罩和喷雾装置。4、煤层预注水：采煤工作面配备煤层注水设备，对煤层进行采前预注水，可有效减少工作面煤尘。5、通风除尘：搞好回采工作面的通风，防治悬浮粉尘积累，按煤矿安全规程规定，严格控制进回风巷道的风速，

9、防止煤尘飞扬；加强通风管理，提高通风质量，保证用风地点的风量，以便有效地冲淡有害气体和粉尘。6、在回采工作面回风顺槽中离工作面约30m左右处设置一个水幕，水幕必须覆盖巷道全断面，以过滤从工作中排出的粉尘。（二）掘进工作面防尘及除尘1、综掘作业防尘（1）掘进机内喷雾装置的使用水压不得小于3.0MPa，外喷雾装置的使用水压不得小于1.5Mpa。（2）掘进工作面应采取粉尘综合治理措施，掘进机司机工作地点和机组后回风侧总粉尘降尘效率不小于90%，呼吸性粉尘降尘效率不小于75%，若达不到要求，应采用除尘器抽尘净化等高效防尘措施。（3）采用除尘器抽尘净化措施时，应对含尘气流进行有效控制，以阻止截割粉尘向外

10、扩散。2、炮掘作业防尘（1）钻眼采取湿式作业，供水压力0.3MPa，但应低于风压0.10.2MPa，耗水量23L/min，以钻孔流出的污水呈乳状岩浆为准。（2）炮眼内应填塞自封式水泡泥，水泡泥的装填量应在1节级以上。（3）放炮前应对工作面10m15m地点安装压气喷雾器实行放炮喷雾。雾幕应覆盖全断面并在放炮后连续喷雾5min以上。（4）放炮前应对工作面30m范围内的巷道周边进行冲洗。（5）放炮后，装煤（矸）前必须对距离工作面30m范围内的巷道周边和装煤（矸）堆洒水。在装煤（矸）过程中，边装边洒水，采用铲斗装煤（矸）机时，装岩机应安装自动或人工控制水阀的喷雾系统，实行装煤（矸）喷雾。（6）钻眼工作

11、面地点的总粉尘降尘效率不小于85%，呼吸性粉尘降尘效率不小于80%，放炮15min后的工作面地点的总粉尘降尘效率不小于95%，呼吸性粉尘降尘效率不小于85%。3、通风防尘掘进巷道排尘风速不得超过4m/s，最低不得低于0.25m/s。4、其它防尘措施（1）距离工作面50m内应设一道自动控制风流净化水幕，距离回风口10m设一道自动控制风流净化水幕。（2）距离工作面20m范围内的巷道，每班至少冲洗一次；20m外的巷道每日至少冲洗一次，并清除堆积浮煤。（3）距锚喷作业地点下风流方向100m内设置两道以上风流净化水幕。（三）转载点防尘及除尘在煤炭运输的各个转载处均设喷雾喷头，作业时进行喷雾降尘。（四）其

12、它防尘措施1、粉尘监测：矿井配备专职防尘人员和粉尘采样器、呼吸性粉尘采样器、测定仪等设备，在矿井建设和生产期间及时对井下粉尘进行监测和化验。 总粉尘：作业场所的粉尘浓度，井下每月测定2次，地面每月测定1次。粉尘分散度，每6个月测定一次。 呼吸性粉尘：采掘工作面每3个月测定1次，其他工作面或作业场所每6个月测定一次。 粉尘中游离SIO2含量每6个月测定1次，在变更工作面时也必须测定1次。2、个体防护：所有接触粉尘作业人员均配备防尘口罩及防尘安全帽，进行个体保护。3、井下设有完善的防尘洒水管路系统。4、防尘设施不供水，不准作业，防尘设备发生故障时不准作业。5、矿井应每周至少检查一次防尘设施，对损坏

13、的部件应及时更换，安装位置不合要求时，要及时调整，要把矿井综合防尘工作为安全检查和工程验收的重点项目。第二节 煤层注水一、煤层注水设计依据1、煤层的物理特性从矿井和钻孔中采样鉴定结果看，4、5、8、9号煤层的物理性质基本相同，玻璃光泽为主，少数为强玻璃光泽；条痕色多为黑色或黑褐色；条带状结构，层状构造；断口为阶梯状和贝壳状；性脆易碎。宏观煤岩类型多为半亮型煤，光亮型和半暗型煤次之，局部亦有暗淡型煤。2、煤层顶底板的物理特性4号煤层顶板以砂质泥岩为主、局部为泥岩。直接顶板抗压强度27.048.0MPa，平均37.85MPa，属中硬坚硬岩石；抗拉强度0.82.1MPa，平均1.45MPa；抗剪内摩

14、擦角34203727，平均3614，凝聚力系数4.14.7，平均4.40。底板为泥岩、砂质泥岩。直接底板抗压强度23.727.9MPa，平均25.70MPa，属中硬岩石；抗拉强度0.60.7MPa，平均0.65MPa；抗剪内摩擦角34233541，平均3522，凝聚力系数2.74.3，平均3.5。5号煤层顶板顶板为泥岩为主，岩性较软，易风化。直接顶板抗压强度32.833.6MPa，平均33.20MPa，属中硬岩石；抗拉强度0.91.0MPa，平均0.95MPa；抗剪内摩擦角33493720，平均3535，凝聚力系数3.44.7，平均4.05。底板以泥岩为主，其次还有砂质泥岩。直接底板为泥岩，抗

15、压强度26.954.3MPa，平均40.60MPa，属中硬坚硬岩石；抗拉强度0.52.3MPa，平均1.4MPa；抗剪内摩擦角35274030，平均3819，凝聚力系数4.19.4，平均6.75。8号煤层顶板直接顶板为结构稳定的L1灰岩，其裂隙中充填方解石。L1灰岩厚度2.6311.70m，平均5.58m。直接顶板为石灰岩，抗压强度27.939.9MPa，平均33.90MPa，属中硬岩石；抗拉强度0.81.2MPa，平均1.0MPa；抗剪内摩擦角34273741，平均3624，凝聚力系数4.04.2，平均4.10。8号煤层底板为粉、细砂岩、泥岩、砂质泥岩。直接底板为砂质泥岩、粉砂岩，抗压强度2

16、4.727.1MPa，平均25.90MPa，属中硬岩石；抗拉强度0.50.8MPa，平均0.65MPa；抗剪内摩擦角33273521，平均3424，凝聚力系数3.95.1，平均4.50。9号煤层顶板顶板为泥岩、炭质泥岩。直接顶板为泥岩，抗压强度21.202.50MPa，平均21.85MPa，属中硬岩石；抗拉强度0.20.4MPa，平均0.3MPa；抗剪内摩擦角31243217，平均3211，凝聚力系数3.13.2，平均3.15。9号煤层底板为炭质泥岩、粉砂岩、砂质泥岩。直接顶板为粉砂岩、砂质泥岩，抗压强度26.9039.60MPa，平均33.25MPa，属中硬岩石；抗拉强度0.81.7MPa，

17、平均1.25MPa；抗剪内摩擦角35413847，平均3734，凝聚力系数4.07.2，平均5.60。3、煤层的结构特征根据矿井地质报告，本矿可采煤层为4、5、8、9号煤层，4号煤层即将开采完毕，5号煤层上距4号煤层平均3.26m，煤层厚度0.634.40m，平均2.76m，属井田稳定大部可采煤层。井田西南角有一小块区域煤层厚度小于0.7m。煤层结构简单，一般不含夹矸或含一层至二层夹矸。煤层顶板为泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。8号煤层上距5号煤层平均48.4m，厚度2.823.35m，平均3.13m，为稳定全井田可采煤层，煤层结构简单，大部含2层夹矸，夹矸厚度和层位变化基本规律。煤层顶板为L1石

18、灰岩，底板为粉、细砂岩、泥岩、砂质泥岩。在井田中部及东部已形成采空区和蹬空破坏区。9号煤层上距8号煤层平均12.28m，厚度2.944.25 m，平均3.87m，为稳定全井田可采煤层，煤层结构简单较简单，含13层夹矸。煤层顶板为泥岩、炭质泥岩，底板为炭质泥岩、粉砂岩及砂质泥岩。在井田东部及南部已形成大部采空区。4、煤层注水的必要性（1）根据煤矿安全规程的规定，回采工作面应采取煤层注水等措施。（2）各煤层均有煤尘爆炸危险性。采取煤层注水措施可以抑制工作面煤尘爆炸。（3）煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最基本、最有效的措施。通过煤层注水一般除尘率可达6080%，煤层注水通过钻孔，将压力水注入煤层

19、中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时粉尘产生量，从而减少粉尘对作业人员的损害。从上分析可知，煤层性脆易碎，机采将产生煤尘的量较大，而煤层的内生裂隙较为发育，适宜采用煤层注水防尘。二、注水工艺、参数及设备1、注水方式的选择煤层注水方式是指钻孔长度、位置和方向的概念，一般分为长孔、短孔、深孔和巷道注水四种注水方式。根据本矿煤矿层赋存的特点，采区巷道的布置方式、采煤方法等情况，并借鉴邻近生产矿井的实际经验，设计采用长孔注水方式，结合采煤工作面长度、煤层厚度，考虑钻机设备性能和煤层注水效果，注水方式采用单向钻孔布置，即在工作面回风顺槽中平行于工作面向煤体打长孔钻孔注水，钻孔均沿煤层均匀布

20、置，钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层內，以免穿透顶底板，钻孔口布置在巷道中距底板1.5m左右处。2、注水参数的确定注水参数主要是注水钻孔的参数，即孔径、孔深、间距、倾角、封孔长度和方式等。钻孔直径：孔径大小与煤的硬度、要求的注水量、封孔技术和钻具条件有关。设计采用MYZ-200型液压钻机打孔，孔径65mm。钻孔长度：钻孔长度本设计工作面长度为200m，5号煤层为中厚煤层，单侧注水，单向钻孔长度为180m。钻孔间距：钻孔间距可根据煤层的湿润半径来计算，孔深时，孔距要大些；孔浅时，孔距要小些，合理的孔间距一般通过实践来确定，根据经验一般按1020m考虑，根据矿井的实际经验，钻

21、孔间距取20m。钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层内，生产中应根据煤层节理发育程度选择采用垂直钻孔还是倾斜钻孔，以使节理面尽量与钻孔垂直。封孔方式和封孔深度：封孔方式分为水泥封孔和封孔器封孔两种，根据确定的注水方式和煤层特征，设计选用水泥砂浆封孔器封孔方式。封孔深度一般通过试验和生产实践确定，封孔深度暂按10m考虑，矿井投产后再按实际需要进行调整。3、注水系统的选择注水系统分为静压注水系统和动压注水系统，因本矿地面水池与煤层的高差不大，静压差较小，鉴于本矿井煤层注水钻孔较大，所需注水压力较大，设计选用动压注水系统。注水泵型号为7GB-4.5/160，注水泵流量4.

22、5m3/h，压力16MPa。注水时间一般为11天左右，注水效果和注水时间以实际注水效果衡量，通过快速水份测定仪进行测试，注水工作避免与回采工作面相互干扰，注水需超前工作面回采时间一般为11.5个月。本设计同时4个孔注水，即采用了多孔动压长孔注水工艺系统。 4、注水的压力、速度、单孔注水量、时间的确定注水压力：该矿煤层注水采用动压注水。注水参数应考虑煤层裂隙、层理、节理及透水性等因素，由注水泵站调整煤层注水压力，本次设计矿井煤层注水压力为5MPa。钻孔单孔注水量按下式计算：Q=BLM（W1-W2）K式中：Q一个钻孔注水量，m3；B孔间距20m；L工作面长度180m；M煤层厚度，5号煤层开采厚度3

23、.08m；煤容重，5号煤层1.41t/m3；W1注水后要求达到的水分取4%；W2煤层原有水分，5号煤层为0.56%；K考虑围岩吸收水分，水的漏失和注水不均匀系数,取1.5。则：Q5201803.081.41（4%-0.56%）1.5806.7m35、矿井日注水量每个工作面日注水量按下式计算：Q日=K1G（W1-W2）/C式中：Q日工作面日注水量m3；K1注水系数，取1.5；G矿井计划注水回采工作面日产量3636t/d；C工作面回采率，5号煤层取95%。5号煤层工作面Q日=1.53636（4%-0.56%）/95%=197.5m3矿井日注水量：197.5m36、注水流量（或注水速度）与注水时间单

24、孔注水流量按4.5m3/h考虑，5号煤层注水时间为197.5/4.5=44h，注水时间为钻孔开始注水至煤体全面湿润为止，注水煤体全面湿润的标志为湿润范围内煤壁出现均匀的“出汗”渗水，5号煤层工作面注水时间通常为12d。7、注水设备及仪器煤层注水钻机：ZDY1200S，4台；煤层注水泵： KBZ-100/150，4台；等量分流器：DF-3型，4个；夹布压力胶管（与泵配套）80m；冷拨无缝钢管（与泵配套）240m；高压钢丝编织胶管（与泵配套）200m；弹簧式压力表：8个；高压闸阀：JBH-160III，8个；快速接头：K型，100个；安全阀：4个；封孔器：YPA-120型，8个；高压注水表：DC-

25、4.5/200型，4个；内螺纹升降止回阀：H41H-160 型，2个；钢制三通：8个；叶轮湿式水表：2个；便携式快速水分测定仪：WM-A型，2个。8、煤层注水水源煤层注水水源取自井下消防洒水系统，从回采工作面回风顺槽给水管网中接水管至注水泵站，将水注入2辆移动储水箱内，储水箱容积为3m3，由注水泵从移动储水箱吸入加压向煤层注水。9、安全技术措施（1）注水前，迎头煤壁应及时挂上防片网，以防注水时冒顶、片帮伤人或造成瓦斯超限。（2）注水前，必须检查各连接件连接是否牢靠，高压胶管与闸阀必须用正规U型卡子连接；注水时，时刻注意连接头处漏水情况，以免脱开伤人。（3）封孔时，一人操作，一人负责开关水管及观

26、察顶板和煤壁，若发现异常，应立即停止注水。第三节 井下消防、洒水（给水）系统根据煤矿安全规程及煤矿井下消防洒水设计规范的要求，在主井场地设置1座1000m3生产、消防合用水池（分为2格）。其中648m3为消防用水，储存在水池中，并设有平时不得动用的保护措施。消防洒水管路沿主斜井敷设一趟管路，送至井下，供井下各用水点。井下管道采用消防、洒水合一的系统，利用枝状管道送至各用水点和工作面。一、水源的选择井下消防、井下洒水水源采用处理达标后的矿井井下排水。但考虑到矿井井下涌水量的不稳定性，当生产用水量不能满足时，可由地面生活水进行补充。二、水量1、井下消防用水量井下消火栓用水量为7.5L/s，延续时间

27、6h，日用水量162m/d；自动喷水灭火装置用水量为27m/h，延续时间2h，日用水量54m/d；主、副斜井井筒与井底巷道连接处一侧设置水喷雾隔火装置，每侧水喷雾用水量为20L/s，延续时间6h，水喷雾消防用水量为432m/d；井下消防水量为648m。2、洒水用水量井下生产及洒水量20.42L/s，水量计算见表5-3-1。表5.3-1 井下用水量计算表顺序用水项目设备台数用水指标用水时间用水量备注一昼夜小时不平衡系数最大小时计算流量（h）（m3/d）（m3/h）（L/s）1注水泵站26m3/h896.00112.003.332喷雾泵站1320L/min12230.4119.205.333支架喷

28、雾140L/min1024.0012.400.674掘进机180L/min1048.0014.801.335破碎机16L/min124.3210.360.106煤电钻45L/min89.6011.200.337气腿式凿岩机25L/min84.8010.600.178混凝土搅拌机125L/min1015.0011.500.429喷雾降尘520L/min1060.0016.001.6710冲洗巷道用水620L/min643.2017.202.0011风流净化水幕1010L/min20120.0016.001.6712合计607.3261.2617.0213设计取值（系数1.2）780.7273.8

29、620.42三、水压1、井下洒水水压生产、消防合用水池标高+847.53m，主斜井井口标高+841.00m。投产初期，最高点巷道底板标高为+680m，消防、洒水管路沿主井工业场地主斜井敷设D1595无缝钢管自流送至井下，管网静压为1.67MPa。后期，矿井采高约为+810.00m，井下消防洒水需加压供水，在生产、消防泵房内预留井下消防、洒水水泵各两台。因副斜井井口标高+901.00m，高于主斜井60m，故副斜井消防、洒水由副井场地地面消防供水管网供给。2、井下消防水压根据采区的地形特点及开采顺序，兼并重组后本矿井首采5号煤层，采区最不利点上组煤1501回风顺槽底板标高约为+680.00m，消防、洒水管的静压约为1.67MPa，能满足采区用水设备的水压要求。四、水质生活水供水水源及井下排水经处理消毒后，水质均完全满足以下井下消防洒水水质要求。表5-3-2 防尘洒水用水水质标准序 号项 目标 准1悬浮物含量30mg/L2悬浮物粒度0.3mm3PH值6.58.54总大肠菌群每100ml水样中不得检出5粪大肠菌群每100ml水样中不得检出五、管道布置消防洒水管路沿主斜井敷设管路输送至井下采区。采区最大小时洒水量为73.86m3。因此在主斜井、下组煤辅运大巷（南北方向）敷设D1595的干管；回风大巷、运输顺槽、