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1、煤矿粉尘基础知识,2,什么是煤矿粉尘,1.煤矿粉尘：指在矿井建设和生产过程中所产生的并能长时间漂浮在空气中的各种煤、岩固体微粒。2.在煤矿粉尘中，尘粒直径小于1mm的煤颗粒叫做煤尘，尘粒直径小于5mm的岩石颗粒叫做岩粉。（1m=1000mm，1mm=1000m，一根头发丝大约有7080m粗细。3.我们把直径小于1mm的煤炭叫做煤粉。,3,矿尘是在矿山建设和生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机和采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节中产生的。,煤矿粉尘的来源,4,矿尘产生量的大小受煤岩地质条件、煤岩物理性质、采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度等多种因素的影响，矿尘的产生量会有
2、很大差异，即使在同一矿井，产尘量的多少也因地因时发生着变化。因此说，产尘量的大小是动态的，不是固定不变的。,粉尘产生量的主要影响因素,5,煤矿粉尘的分类,1.按矿尘成分划分（1）岩尘：矿尘中含游离二氧化硅大于10的粉尘。（2）煤尘：矿尘中含游离二氧化硅低于10的粉尘。2.按矿尘粒径划分（1）粗尘。粒径大于40m，在空气中极易沉降。（2）细尘。粒径为1040m，肉眼可见，在静止空气中做加速沉降。,6,煤矿粉尘的分类,（3）微尘。粒径为0.2510m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中做等速沉降。（4）超微尘。粒径小于0.25m，要用电子显微镜才能观察到，在空气中做扩散运动。3.按矿尘的存在状态
3、划分（1）浮游矿尘。悬浮于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。（2）沉降矿尘。从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。,7,煤矿粉尘的分类,4.按矿尘的粒径组成范围划分（1）全尘（又称总粉尘）。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5m以下的微细粉尘，它能通过人体呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，长期大量吸入对人体危害极大。,8,煤矿粉尘的性质,1.矿尘中游离SiO2的含量矿尘中游离SiO2的含量是危害人体健康的决定因素，其含量越高，危害越大。煤矿安全规程规定，煤矿生产作业点粉尘中游离SiO2含量，每半年测定一次。,9,煤矿粉尘的性质,2.矿尘的粒度与
4、比表面积 矿尘粒度是指矿尘颗粒的平均直径，单位为m。矿尘的比表面积是指单位质量矿尘的总表面积，单位为m2/kg，或cm2/g。矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大。,10,煤矿粉尘的性质,3.矿尘的分散度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：质量百分比和数量百分比。（1）质量百分比。用各粒级尘粒的质量占总质量的百分数表示，叫做质量分散度。（2）数量百分比。用各粒级尘粒数量占总颗粒的百分数表示，叫做数量分散度。,11,煤矿粉尘的性质,我国将矿尘粒级划分为4级：小于20m、25m、510m和大于10m。矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标，
5、是研究矿尘性质与危害的重要参数。矿尘总量中微细颗粒越多，所占比例越大，则矿尘的分散度就越高。煤矿安全规程规定，煤矿粉尘分散度，每半年测定一次。,12,煤矿粉尘的性质,4.矿尘的湿润性矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。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。矿尘的湿润性决定采用液体除尘的效果。,13,煤矿粉尘的性质,5.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，使尘粒带有正电荷或负电荷，带有相同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，因此，可以有效利用矿尘的荷电性，采取相应措施降低粉尘浓度。,14,
6、煤矿粉尘的性质,6.矿尘的光学特性矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。这种特性常常用于测尘技术中。,15,煤矿粉尘浓度,矿尘浓度是指单位体积矿内空气中所含浮尘的数量，其表示方法有两种：1.质量法。单位体积空气中所含浮尘的毫克数，常用单位为mg/m3。2.计数法。单位体积空气中所含浮尘的颗粒数，常用单位为粒/cm3。我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。矿尘浓度的大小直接影响着矿尘危害的严重程度，是衡量作业环境的劳动卫生状况和评价防尘技术效果的重要指标。,16,煤矿安全规程第739条规定：作业场所空气中粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度应符合下表要求。,煤矿安全规程对粉尘浓度的规定,
7、煤矿井下作业场所空气中粉尘浓度标准,17,国家职业卫生标准对粉尘浓度的规定,18,煤矿安全规程对粉尘测定要求,煤矿安全规程第740条规定：煤矿企业必须按国家规定对生产性粉尘进行检测，并遵守下列规定：（1）作业场所的总粉尘浓度，井下每月测定2次，地面及露天煤矿每月测定1次；粉尘分散度每6个月测定1次。,19,煤矿安全规程对粉尘测定要求,（2）呼吸性粉尘：工班个体呼吸性粉尘监测，采、掘（剥）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1次；定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。（3）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。,20,矿尘的主要危害,矿尘具有很大的
8、危害性，主要表现在以下几个方面：1.污染工作场所，危害人体健康，引起职业病（尘肺病）。2.爆炸性煤尘遇到引爆火源可以引发煤尘爆炸，产生高温、高压冲击波和大量的有毒有害其它（主要是一氧化碳）、从而损坏巷道、设备，破坏通风系统，造成大量人员伤亡和财产损失。,21,矿尘的主要危害,3.加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。4.降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。,22,煤矿尘肺病,尘肺病：是工人在井下生产中长期吸入大量细微粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病，是一种严重的矿工职业病。（1）硅肺病（矽肺病）：由于长期吸入含游离SiO2含量较高的岩尘而引起的尘肺病。（2）煤肺病：长期在煤层中
9、从事采掘工作，由于吸入大量煤尘而引起的尘肺病。,23,煤矿尘肺病,（3）煤硅肺病（煤矽肺）：由于同时吸入煤尘和含游离SiO2岩尘所引起的尘肺病。我国煤矿工人工种变动较大，长期固定从事单一工种的很少，因此煤矿尘肺病以煤硅肺病比重最大，约占80左右。,24,煤矿尘肺病的发病症状,尘肺病的发病症状：尘肺病的发展有一定的过程，轻者影响劳动能力，严重时丧失劳动能力，甚至死亡。这一发展过程是不可逆转的，因此要及早发现，及时治疗，以防病情加重，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
10、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。,25,尘肺病发生发展的主要影响因素,（1）矿尘的成分。矿尘中游离二氧化硅的含量越高，发病工龄越短，病变的发展程度越快。（2）矿尘的粒度及分散度。医学研究证明：5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5m以下的矿尘可以进入呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2m左右的矿尘。因此说矿尘的尘粒越小分散度越高，对人体的危害越大。（3）矿尘的浓度。空气中含有的矿尘浓度越大，工人吸入的矿尘量越多，就越易得病。,26,尘肺病发生发展的主要影响因素,（4）接触矿尘的作业时间。从事井下作业的工龄越长，接触粉尘作业的时间越长，越易发病。根据我国煤
11、矿的统计，矽肺病的发病工龄一般在10年左右，但短的也有35年者；煤肺病一般在2030年；煤矽肺病介于二者之间。（5）矿工的健康状况、生活习惯以及个人卫生条件。身体较弱、个人卫生条件较差又有吸烟等不良生活习惯的矿工更易患尘肺病。,27,煤尘爆炸及其预防,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应过程，是一种非常复杂的链式反应。,28,煤尘爆炸特征,（1）产生高温、高压、冲击波。爆炸时爆源的温度可达2000以上，爆炸后的理论压力可达736kPa，爆炸产生的火焰速度可达1120m/s，冲击波速度为2340m/s。（2）煤尘爆炸具有连续性。由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速
12、，能将巷道中的落尘扬起，产生连续爆炸，后一次的爆炸压力为前一次的57倍。有时可如此反复多次，形成连续爆炸。（3）煤尘爆炸具有感应期。即煤尘受热分解产生足够数量可燃气体形成爆炸需要一定的时间。,29,煤尘爆炸特征,（4）煤尘爆炸时产生“粘焦”。由于煤中含有不燃物质，当煤尘爆炸过程中供氧不足，燃烧不完全时，将有一部分煤尘被局部焦化，粘结在一起，沉积于支架和巷道壁上形成一种煤尘爆炸所特有的产物“粘焦”。它是判断井下煤尘是否参与爆炸的重要标志。但是只有气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤尘爆炸时，才能产生“粘焦”。（5）产生大量的一氧化碳。煤尘爆炸时产生大量的一氧化碳，在灾区气体中的浓度可达23，甚至高达8左右
13、，是造成大量人员中毒伤亡的原因。,30,煤尘爆炸条件,煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件。1.煤尘本身具有爆炸性。煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。没有爆炸性的煤尘不会发生爆炸。2.悬浮于空气中的煤尘达到一定浓度，且空气中氧浓度大于17。单位体积空气中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为爆炸下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。一般说来，煤尘爆炸,31,煤尘爆炸条件,的下限浓度为3050g/m3，上限浓度为10002000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300500g/m3。3.存在能够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、浓度及试
14、验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，一般为700800。煤尘爆炸的最小点火能为4.540mJ。以上三个条件却一不可。,32,影响煤尘爆炸的因素,影响煤尘爆炸的因素很多，主要有煤的物理，化学性质、煤尘的粒度、瓦斯与岩粉的混入等。有些因素能提高其爆炸危险性，有些则起着抑止和减弱的作用。,33,影响煤尘爆炸的因素,1.煤的挥发分。一般来说，煤尘爆炸性是随着挥发分含量的增加而增大的。由于无烟煤挥发分含量最低，所以无烟煤煤尘基本上不爆炸。2.煤的水分与灰分。水分能降低煤尘的爆炸性，因为水的吸热能力大，能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，同时还能降低尘粒的飞扬能
15、力。,34,影响煤尘爆炸的因素,煤内的灰分是不燃性物质，它能吸收大量的热，起着降温阻燃的作用，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。由于煤的天然灰分和水分都很低，其本身降低煤尘爆炸性的作用不显著，只有人为地掺入灰分或水分，才能防止煤尘的爆炸。,35,影响煤尘爆炸的因素,3.煤尘的粒度。一般来说，煤尘的粒度越小，表面积越大，受热分解释放可燃气体及氧化作用越快，爆炸性越强；但颗粒过小（小于10m时），其爆炸性反而会减弱。4.瓦斯浓度。矿井空气中瓦斯的参与会使煤尘的爆炸下限降低，从而增加煤尘的爆炸危险性。另外，瓦斯爆炸往往会引起煤尘爆炸。,36,影响煤尘爆炸的因素,5.氧的含量空气中氧的含量高时，点燃煤尘的
16、温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17时，煤尘就不再爆炸。6.引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘云。,37,预防煤尘爆炸的措施,1.减尘、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。主要包括煤体注水、转载喷雾、风流净化、喷雾洒水、冲刷井帮巷壁、湿式钻进、放炮前后喷雾等措施。,38,预防煤尘爆炸的措施,2.防止煤尘引燃的措施即防止产生能够引燃煤尘的一切热源和火源。主要包括采用防爆电气设备、防止电器火灾和内外因火灾发生、防止明火作业、防止静电火花、防止瓦斯爆炸引燃煤尘爆炸等。,39,预防煤
17、尘爆炸的措施,3.隔绝煤尘爆炸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、隔绝爆炸范围的措施。主要包括清除落尘、撒布岩粉、设置水棚或岩粉棚、设置自动隔爆棚等。目前井下使用最多且最经济、方便的是采用隔爆水袋棚。隔爆水袋是用具有一定强度的聚氯乙稀和聚氨脂塑料制成，水袋内盛满水悬吊于距顶板100150mm处。,40,预防煤尘爆炸的措施,其隔爆作用在于当井下发生爆炸时，爆炸冲击波将水槽摧翻，水瞬间分散于巷道空间内，形成水雾，通过水雾的吸热和消焰作用而抑制和阻止煤尘爆炸火焰的传播。,41,预防煤尘爆炸的措施,为防止煤尘爆炸范围的扩大，矿井必须按照煤矿安全规程和相关规定要求，建立完善各
18、类隔爆设施。隔爆设施主要有有隔爆水棚、隔爆岩粉棚两大类。隔爆设施按照服务范围不同，分为主要隔爆水棚（或岩粉棚）和辅助隔爆水棚（或岩粉棚）,42,预防煤尘爆炸的措施,主要隔爆棚：是指设置在矿井总进、回风巷或各水平、各翼及各采区的隔爆棚。按设置隔爆棚处的巷道断面积计算，该种隔爆棚的储水量不得少于400L/m2。辅助隔爆水棚是指设置在各采煤工作面上、下顺槽和掘进巷道内的隔爆棚。按设置隔爆棚处的巷道断面积计算，该种隔爆棚的储水量不得少于200L/m2。,43,矿井综合防尘措施,矿井综合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量、降低空气中的粉尘浓度，以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施。主要包括通
19、风除尘、煤层注水、湿式作业、密闭抽尘、净化风流、个体防护及一些特殊的除、降尘措施。概括为风、水、密、净、护等五个方面。,44,矿井综合防尘措施,（一）建立完善的矿井防尘供水系统。是搞好矿井综合防尘工作的基础和前提。每个矿井必须按照煤矿安全规程要求建立矿井防尘供水管路系统，保证水源、水量、水压符合规程和生产需要。（二）通风除尘：是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘稀释并带出，降低作业场所的矿尘浓度。一般来说，掘进工作面的最优排尘风速为0.4-0.7m/s，机械化采煤工作面为1.52.5m/s。,45,矿井综合防尘措施,（三）煤层注水：在工作面回采之前，在煤层中打若干钻孔，然后向钻孔内注入压力
20、水，使压力水沿煤层的层里、节理和裂隙渗入煤层中，预先湿润煤体，从而增加煤层的水份，达到减少生产过程中产尘量的目的。按照钻孔长度分为:长孔注水、深孔注水和短孔注水。（四）湿式作业：是利用水或其他液体，使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法，它是空间综合防尘的主要技术措施之一，主要采取以湿式凿岩为主，配合喷雾洒水、水封爆破和水炮泥等防尘技术措施。,46,矿井综合防尘措施,（五）净化风流：是通过一定的设施或设备，将井巷空气中的矿尘捕获的技术措施。目前使用较多的净化水幕和湿式除尘装置。目前我国常用的除尘器有SCF系列除尘风机、KGC系列掘进机除尘器、TC系列掘进机除尘器、MAD系列风流净化器及奥地利AM-5
21、0型掘进机除尘设备，德国SRM-330掘进机除尘设备和开滦与北京科技大学联合设计制作的自激式水浴水膜综掘除尘设备等。,47,矿井综合防尘措施,（六）个体防护：是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的最后一道防尘措施。个体防护用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等。,48,煤矿粉尘检测管理规定,为加强煤矿粉尘职业危害的防治与管理，做好作业场所的职业卫生和劳动保护工作，采取有效措施控制粉尘危害，保护煤矿职工的身体健康安全。煤矿安全规程第七百四十条规定：煤矿企业必须按国家规定对生产性粉尘进行监测，并遵守下列规定：,49,煤矿粉尘检测管理规定,（1）总粉尘：作业场所的粉尘浓度，井下每月
22、测定2次，地面及露天煤矿每月测定1次；粉尘分散度，每6个月测定1次。（2）呼吸性粉尘：工班个体呼吸性粉尘监测，采、掘（剥）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1次。每个采样工种分2个班次连续采样，1个班次内至少采集2个有效样品，先后采集的有效样品不得少于4个。,50,煤矿粉尘检测管理规定,定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。（3）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；各接尘作业场所每次测定的有效样品数不得少于3个。（4）开采深度大于200m的露天煤矿，在气压较低的季节应适当增加测定次数。,51,粉尘的职业接触限值,52,粉尘的职业接触限值,作业场所空气中粉尘浓度标准（煤矿安全规程),53,谢 谢 大 家！,THANK YOU!,
