礦山防塵
作者：佚名
2010-05-29 19:31
來源：不詳
礦山防塵
主要內容:
1,礦塵及其性質
2,塵肺病
3,煤塵爆炸及預防
4,綜合防塵
第一節 礦塵及其性質
一,礦塵的產生及分類
礦塵是指在礦山生產和建設過程中所產生的各種煤,岩微粒的總稱.
礦塵除按其成分可分為岩塵,煤塵,煙塵,水泥塵等多種有機,無機粉塵外,尚有多種不同的分類方法,下麵介紹幾種常用的分類方法.
1.按礦塵粒徑劃分
(1)粗塵 粒徑大於40μm,相當於一般篩分的最小顆粒,在空氣中極易沉降.
(2)細塵 粒徑為10～40μm,肉眼可見,在靜止空氣中作加速沉降.
(3)微塵 粒徑為0.25～10μm,用光學顯微鏡可以觀察到,在靜止空氣中作等速沉降.
(4)超微塵 粒徑小於0.25μm,要用電子顯微鏡才能觀察到,在空氣中作擴散運動.
2按礦塵的存在狀態劃分
(1)浮遊礦塵 懸池於礦內空氣中的礦塵,簡稱浮塵.
(2)沉積礦塵 從礦內空氣中沉降下來的礦塵,簡稱落塵.
浮塵和落塵在不同環境下可以相互轉化.浮塵在空氣中飛揚的時間不僅與塵粒的大小,重量,形式等有關,還與空氣的濕度,風速等大氣參數有關..
3按礦塵的粒徑組成範圍劃分
(1)全塵(總粉塵) 各種粒徑的礦塵之和.對於煤塵,常指粒徑為1mm以下的塵粒.
(2)呼吸性粉塵 主要指粒徑在5μm以下的微細塵粒,它能通過人體上呼吸道進入肺區,是導致塵肺病的病因,對人體危害甚大.
二,礦塵的危害
礦塵具有很大的危害性,表現在以下幾個方麵:
(1)汙染工作場所,危害人體健康,引起職業病.
工人長期吸入礦塵後,輕者會患呼吸道炎症,皮膚病,重者會患塵肺病,而塵肺病引發的礦工致殘和死亡人數在國內外都十分驚人.舉例
(2)某些礦塵(如煤塵,硫化塵)在一定條件下可以爆炸.
煤塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸,對於瓦斯礦井,煤塵則有可能參與瓦斯同時爆炸.煤塵或瓦斯煤塵爆炸,都將給礦山以突然性的襲擊,釀成嚴重災害.舉例,
(3)加速機械磨損,縮短精密儀器使用壽命.
隨著礦山機械化,電氣化,自動化程度的提高,礦塵對設備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出,應引起高度的重視.
(4)降低工作場所能見度,增加工傷02manbetx.com 的發生.
在某些綜采工作麵幹割煤時,工作麵煤塵濃度高達4000～8000mg/m3,有的甚至更高,這種情況下,工作麵能見度極低,往往會導致誤操作,造成人員的意外傷亡.
三,含塵量的計量指標
1.礦塵濃度
單位體積礦內空氣中所含浮塵的數量稱為礦塵濃度,其表示方法有兩種:
(1)質量法 每立方米空氣中所含浮塵的毫克數,單位為mg/m3.
(2)計數法 每立方厘米空氣中所含浮塵的顆粒數,單位為粒/cm3.
我國規定采用質量法來計量礦塵濃度.《01manbetx 》對井下有人工作的地點和人行道的空氣中粉塵(總粉塵,呼吸性粉塵)濃度標準作了明確規定,見表11-1-1,同時還規定作業地點的粉塵濃度,井下每月測定2次,井上每月測定1次.表11-1-1中國煤礦粉塵濃度標準
粉塵中遊離
最高容許濃度(mg/m3)
SiO2含量(%)
總粉塵
呼吸性粉塵
(1)<5
20.0
6.0
(2)5～<10
10.0
3.5
(3)10～<25
6.0
2.5
(4)25～<50
4.0
1.5
(5)≥50
2.0
1.0
(6)<10的水泥粉塵
6
2.產塵強度是指生產過程中,采落煤中所含的粉塵量,常用的單位為g/t.
3.相對產塵強度是指每采掘1噸或1立方米礦岩所產生的礦塵量,常用的單位為mg/t或mg/m3.鑿岩或井巷掘進工作麵的相對產塵強度可按每鑽進1m鑽孔或掘進1m巷道計算.相對產塵強度使產塵量與生產強度聯係起來,便於比較不同生產情況下的產塵量.
4.礦塵沉積量
是單位時間在巷道表麵單位麵積上所沉積的礦塵量,單位為g/m2·d.這一指標用來表示巷道中沉積粉塵的強度,是確定岩粉撒布周期的重要依據.
四,礦塵性質
1.礦塵中遊離SiO2的含量
礦塵中遊離SiO2的含量是危害人體的決定因素,其含量越高,危害越大.遊離SiO2是許多礦岩的組成成分,如煤礦上常見的頁岩,砂岩,礫岩和石灰岩等中遊離SiO2的含量通常多在20%～50%,煤塵中的含量一般不超過5%.
2.礦塵的粒度與比表麵積
礦塵粒度是指礦塵顆粒的平均直徑,單位為μm.
礦塵的比表麵積是指單位質量礦塵的總表麵積,單位為m2/kg,或cm2/g.礦塵的比表麵積與粒度成反比,粒度越小,比表麵積越大,因而這兩個指標都可以用來衡量礦塵顆粒的大小.煤岩破碎成微細的塵粒後,首先其比表麵積增加,因而化學活性,溶解性和呼附能力明顯增加;其次更容易懸浮於空氣中,表11-1-2所示為在靜止空氣中不同粒度的塵粒從1m高處降落到底板所需的時間;第三,粒度減小容易使其進入人體呼吸係統,據研究,隻有5μm以下粒徑的礦塵才能進入人的肺內,是礦井防塵的重點對象.
表11-1-2塵粒沉降時間
粒度μm
100
10
1
0.5
0.2
沉降時間,min
0.043
4.0
420
1320
5520
3.礦塵的分散度
分散度是指礦塵整體組成中各種粒級塵粒所占的百分比.分散度有兩種表示方法:
(1)重量百分比:各粒級塵粒的重量占總重量的百分比稱為重量分散度;
(2)數量百分比:各粒級塵粒的顆粒數占總顆粒數的百分比稱為數量分散度.
粒級的劃分是根據粒度大小和測試目的確定的,我國工礦企業將礦塵粒級劃分為4級:小於2μm,2～5μm,5～10μm和大於10μm.
礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構成的一個重要指標,是研究礦塵性質與危害的一個重要參數.
4.礦塵的濕潤性
礦塵的濕潤性是指礦塵與液體親和的能力.濕潤性決定采用液體除塵的效果,容易被水濕潤的礦塵稱為親水性礦塵,不容易被水濕潤的礦塵稱為疏水性礦塵,對於親水性礦塵,當塵粒被濕潤後,塵粒間相互凝聚,塵粒逐漸增大,增重,其沉降速度加速,礦塵能從氣流中分離出來,可達到除塵目的.
5.礦塵的荷電性
礦塵是一種微小粒子,因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞,摩擦等作用,使塵粒帶有電荷,可能是正電荷,也可是負電荷,帶有相同的電荷的塵粒,互相排斥,不易凝聚沉降;帶有異電荷時,則相互吸引,加速沉降.
6.礦塵的光學特性
礦塵的光學特性包括礦塵對光的反射,吸收和透光強度等性能.在測塵技術中,常常用到這一特性.
第二節 礦山塵肺病
一,塵肺病及其發病機理
塵肺病是工人在生產中長期吸入大量微細粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病.它是一種嚴重的礦工職業病,一旦患病,目前還很難治愈.
1.塵肺類的分類
(1)矽肺病(矽肺病),由於吸入含遊離SiO2含量較高的岩塵而引的塵肺病稱為矽肺病.患者多為長期從事岩巷掘進的礦工.
(2)煤矽肺病(煤矽肺),由於同時吸入煤塵和含遊離SiO2的岩塵所引起的塵肺病稱為煤矽病肺.患者多為岩巷掘進和采煤的混合工種礦工.
(3)煤肺病,由於大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病.患者多為長期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工.
上述三種塵肺病中最危險的是矽肺病.其發病工令最短(一般在10年左右),病情發展快,危害嚴重.煤肺病的發病工令一般為20～30年,煤矽肺病介於兩者之間但接近後者.
2.塵肺病的發病機理
塵肺病的發病機理至今尚未完全研究清楚.關於塵肺病的形成的論點和學說有多種.
進入人體呼吸係統的粉塵大體上經曆以下四個過程:
(1)在上呼吸道的咽喉,氣管內,含塵氣流由於沿程的慣性碰撞作用使大於10μm的塵粒首先沉降在其內.經過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結後形成痰排出體外.
(2)在上呼吸道的較大支氣管內,通過慣性碰撞及少量的重力沉降作用,使5～10μm的塵粒沉積下來,經氣管,支氣管上皮的纖毛運動,咳嗽隨痰排出體外.
因此,真空進入下呼吸道的粉塵,其粒度均小於5μm,目前比較統一的看法是:空氣中5μm以下的礦塵是引起塵肺病的有害部分.
(3)在下呼吸道的細小支氣管內,由於支氣管分支增多,氣流速度減慢,使部分2～5μm的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來,通過纖毛運動逐級排出體外. (4) 粒度為2μm左右的粉塵進入呼吸性支氣管和肺內後,一部分可隨呼氣排出體外;另一部分沉積在肺泡壁上或進入肺內,殘留在肺內的粉塵僅占總吸入量的1%～2%以下.殘留在肺內的塵粒可殺死肺泡,使肺泡組織形成纖維病變出現網眼,逐步失去彈性而硬化,無法擔負呼吸作用,使肺功能受到損害,降低了人體抵抗能力,並容易誘發其它疾病,如肺結核,肺心病等.在發病過程中,由於遊離的SiO2表麵活性很強,加速了肺泡組織的死亡.
二,塵肺病的發病症狀及影響因素
1.塵肺病的發病症狀
塵肺病分為三期:
第一期:重體力勞動時呼吸困難,胸痛,輕度幹咳.
第二期:中等體力勞動或正常工作時,感覺呼吸困難,胸痛,幹咳或帶痰咳嗽.
第三期:做一般工作甚至休息時,也感到呼吸困難,胸痛,連續帶痰咳嗽,甚至咯血和行動困難.
2.影響塵肺病的發病因素
(1)礦塵的成分能夠引起肺部纖維病變的礦塵,多半含有遊離SiO2,其含量越高,發病工令越短,病變的發展程度越快.
(2)礦塵粒度及分散度塵肺病變主要是發生在肺髒的最基本單元即肺泡內.礦塵粒度不同,對人體的危害性也不同.5μm以上的礦塵對塵肺病的發生影響不大;5μm以下的礦塵可以進入下呼吸道並沉積在肺泡中,最危險的粒度是2μm左右的礦塵.由此可見,礦塵的粒度越小,分散度越高,對人體的危害就越大.
(3)礦塵濃度塵肺病的發生和進入肺部的礦塵量有直接的關係,也就是說,塵肺的發病工令和作業場所的礦塵濃度成正比.
(4)個體方麵的因素礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的,所以人的機體條件,如年齡,營養,健康狀況,生活習性,衛生條件等,對塵肺的發生,發展有一定的影響.
第三節 煤塵爆炸及預防
一,煤塵爆炸的機理及特征
1.煤塵爆炸的機理
煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下,空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程,是一種非常複雜的鏈式反應.一般認為其爆炸機理及過程主要表現在以下方麵:
(1)煤本身是可燃物質,當它以粉末狀態存在時,總表麵積顯著增加,吸氧和被氧化的能力大大增強,一旦遇見火源,氧化過程迅速展開;
(2)當溫度達到300～400℃時,煤的幹餾現象急劇增強,放出大量的可燃性氣體,主要成分為甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,氫和1%左右的其它碳氫化合物;
(3)形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量,在塵粒周圍形成氣體外殼,即活化中心,當活化中心的能量達到一定程度後,鏈反應過程開始,遊離基迅速增加,發生了塵粒的閃燃;
(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒,並使之參與鏈反應,導致燃燒過程急劇地循環進行,當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數百米後,煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉變為爆炸.
2.煤塵爆炸的特征
(1)形成高溫,高壓,衝擊波煤塵爆炸火焰溫度為1600～1900℃,爆源的溫度達到2000℃以上,這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一.在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736KPa,但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大.爆炸過程中如遇障礙物,壓力將進一步增加,尤其是連續爆炸時,後一次爆炸的理論壓力將是前一次的5～7倍.煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s,衝擊波速度為2340m/s.
(2)煤塵爆炸具有連續性
(3)煤塵爆炸的感應期煤塵爆炸也有一個感應期,即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間.根據試驗,煤塵爆炸的感應期主要決定於煤的揮發分含量,一般為40～280ms,揮發分越高,感應期越短.
(4)揮發分減少或形成"粘焦"煤塵爆炸時,參與反應的揮發分約占煤塵揮發分含量的40%～70%,致使煤塵揮發分減少,根據這一特征,可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸..
(5)產生大量的CO煤塵爆炸時產生的CO,在災區氣體中的濃度可達2%～3%,甚至高達8%左右.爆炸02manbetx.com 中受害者的大多數(70%～80%)是由於CO中毒造成的.
二,煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸必須同時具備三個條件:煤塵本身具有爆炸性;煤塵必須懸浮於空氣中,並達到一定的濃度;存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源.
1.煤塵的爆炸性
煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件.煤塵爆炸危險性必須經過試驗確定.
2.懸浮煤塵的濃度
井下空氣中隻有懸浮的煤塵達到一定濃度時,才可能引起爆炸,單位體積中能夠發生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度.低於下限濃度或高於上限濃度的煤塵都不會發生爆炸.煤塵爆炸的濃度範圍與煤的成分,粒度,引火源的種類和溫度及試驗條件等有關.一般說來,煤塵爆炸的下限濃度為30～50g/m3,上限濃度為1000～2000g/m3.其中爆炸力最強的濃度範圍為300～500g/m3.
3.引燃煤塵爆炸的高溫熱源
煤塵的引燃溫度變化範圍較大,它隨著煤塵性質,濃度及試驗條件的不同而變化.我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間,一般為700～800℃.煤塵爆炸的最小點火能為4.5～40mj.這樣的溫度條件,幾乎一切火源均可達到,
三,影響煤塵爆炸的因素
1.煤的揮發分
一般說來,煤塵的可燃揮發分含量越高,爆炸性越強,即煤化作用程度低的煤,其煤塵的爆炸性強,隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱.
2.煤的灰分和水分
煤內的灰分是不燃性物質,能吸收能量,阻擋熱輻射,破壞鏈反應,降低煤塵的爆炸性.煤的灰分對爆炸性的影響還與揮發分含量的多少有關,揮發分小於15%的煤塵,灰分的影響比較顯著,大於15%時,天然灰分對煤塵的爆炸幾乎沒有影響.水分能降低煤塵的爆炸性,因為水的吸熱能力大,能促使細微塵粒聚結為較大的顆粒,減少塵粒的總表麵積,同時還能降低落塵的飛揚能力.
3.煤塵粒度
粒度對爆炸性的影響極大.1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸,而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加,75μm以下的煤塵特別是30～75μm的煤塵爆炸性最強,在同一煤種不同粒度條件下,爆炸壓力隨粒度的減小而增高,爆炸範圍也隨之擴大,即爆炸性增強.粒度不同的煤塵引燃溫度也不相同.煤塵粒度越小,所需引燃溫度越低,且火焰傳播速度也越快.
4.空氣中的瓦斯濃度
瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低.瓦斯濃度低於4%時,煤塵的爆炸下限可用下式計算:
δm=kδ
式中:δm—空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限,g/m3;
δ—煤塵的爆炸下限,g/m3;
k—係數,見表11-3-1.
表11-3-1瓦斯濃度對煤塵爆炸下限的影響係數
空氣中的瓦斯濃度(%)
0
0.50
0.75
1.0
1.50
2.0
3.0
4.0
k
1
0.75
0.60
0.50
0.35
0.25
0.1
0.05
5.空氣中氧的含量
空氣中氧的含量高時,點燃煤塵的溫度可以降低;氧的含量低時,點燃煤塵雲困難,當氧含量低於17%時,煤塵就不再爆炸.煤塵的爆炸壓力也隨空氣中含氧的多少而不同.含氧高,爆炸壓力高;含氧低,爆炸壓力低.
6.引爆熱源
點燃煤塵雲造成煤塵爆炸,就必須有一個達到或超過最低點燃溫度和能量的引爆熱源.引爆熱源的溫度越高,能量越大,越容易點燃煤塵雲.而且煤塵初爆的強度也越大;反之溫度越低,能量越小,越難以點燃煤塵雲,且即使引起爆炸,初始爆炸的強度也越小.
四,煤塵爆炸性鑒定
《01manbetx 》規定:新礦井的地質精查報告中,必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定材料.生產礦井每延深一個新水平,由礦務局組織一次煤塵爆炸性試驗工作.
煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種:一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行,這種方法比較準確可靠,但工作繁重複雜,所以一般作為標準鑒定用;另一種是在實驗室內使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行,方法簡便,目前多采用這種方法.
煤塵通過燃燒管內的加熱器時,可能出現下列現象:①隻出現稀少的火星或根本沒有火星;②火焰向加熱器兩側以連續或不連續的形式在塵霧中緩慢地蔓延;③火焰極快地蔓延,甚至衝出燃燒管外,有時還會聽到爆炸聲.
同一試樣應重複進行5次試驗,其中隻要有一次出現燃燒火焰,就定為爆炸危險煤塵.在5次試驗中都沒有出現火焰或隻出現稀少火星,必須重作5次試驗,如果仍然如此,定為無爆炸危險煤塵,在重作的試驗中,隻要有一次出現燃燒火焰,仍應定為爆炸危險煤塵.
五,預防煤塵爆炸的技術措施
預防煤塵爆炸的技術措施主要包括減,降塵措施,防止煤塵引燃措施及限製煤塵爆炸範圍擴大等三個方麵.
1.減,降塵措施
減,降塵措施是指在煤礦井下生產過程中,通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性.
1)煤層注水實質煤層注水的減塵作用主 要有以下三個方麵:
①煤體內的裂隙中存在著原生煤塵,水進入後,可將原生煤塵濕潤並粘結,使其在破碎時失去飛揚能力,從而有效地消除這一塵源;
②水進入煤體內部,並使之均勻濕潤.當煤體在開采中受到破碎時,絕大多數破碎麵均有水存在,從而消除了細粒煤塵的飛揚,預防了浮塵的產生;
③水進入煤體後使其塑性增強,脆性減弱,改變了煤的物理力學性質,當煤體因開采而破碎時,脆性破碎變為塑性變形,因而減少了煤塵的產生量.
2)影響煤層注水效果的因素
①煤的裂隙和孔隙的發育程度煤體的裂隙越發育則越易注水,可采用低壓注水(根據撫順煤研所建議;低壓小於2943KPa,中壓為2943～9810KPa,高壓大於9810KPa),否則需采用高壓注水才能取得預期效果,但是當出現一些較大的裂隙(如斷層,破裂麵等),注水易散失於遠處或煤體之外,對預濕煤體不利.
②上履岩層壓力及支承壓力地壓的集中程度與煤層的埋藏深度有關,煤層埋藏越深則地層壓力越大,而裂隙和孔隙變得更小,導致透水性能降低,因而隨著礦井開采深度的增加,要取得良好的煤體濕潤效果,需要提高注水壓力.
③液體性質的影響煤是極性小的物質,水是極性大的物質,兩者之間極性差越小,越易濕潤.為了降低水的表麵張力,減小水的極性,提高對煤的濕潤效果,可以在水中添加表麵活性劑.陽泉一礦在注水時加入0.5%濃度的洗衣粉,注水速度比原來提高24%.
④煤層內的瓦斯壓力煤層內的瓦斯壓力是注水的附加阻力.水壓克服瓦斯壓力後才是注水的有效壓力,所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時,往往要提高注水壓力,以保證濕潤效果.
⑤注水參數的影響煤層注水參數是指注水壓力,注水速度,注水量和注水時間.注水量或煤的水分增量是煤層注水效果的標誌,也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素,
3)煤層注水方式注水方式是指鑽孔的位置,長度和方向.按國內外注水狀況,有以下4種方式:
①短孔注水,是在回采工作麵垂直煤壁或與煤壁斜交打鑽孔注水,注水孔長度一般為2～3.5m,如圖11-3-4所示.
②深孔注水,是在回采工作麵垂直煤壁打鑽孔注水,孔長一般為5～25m,如圖11-3-4所示.
③長孔注水,是從回采工作麵的運輸巷或回風巷,沿煤層傾斜方向平行於工作麵打上向孔或下向孔注水(圖11-3-5),孔長30～100m;當工作麵長度超過120m而單向孔達不到設計深度或煤層傾角有變化時,可采用上向,下向鑽孔聯合布置鑽孔注水(圖11-3-6)
④巷道鑽孔注水,即由上鄰近煤層的巷道向下煤層打鑽注水或由底板巷道向煤層打鑽注水,巷道鑽孔注水采用小流量,長時間的注水方法,濕潤效果良好;但打岩石鑽孔不經濟,而且受條件限製,所以極少采用.
4)注水係統注水係統分為靜壓注水係統和動壓注水係統.
利用管網將地麵或上水平的水通過自然靜壓差導入鑽孔的注水叫靜壓注水.靜壓注水采用橡膠管將每個鑽孔中的注水管與供水幹管聯接起來,其間安裝有水表和截止閥,幹管上安裝壓力表,然後通過供水管路與地表或上水平水源相聯.
利用水泵或風包加壓將水壓入鑽孔的注水叫動壓注水,水泵可以設在地麵集中加壓,也可直接設在注水地點進行加壓.
5)注水設備煤層注水所使用的設備主要包括鑽機,水泵,封孔器,分流器及水表等.
①鑽機我國煤礦注水常用的鑽機如表11-3-2所示.
表11-3-2常用煤層注水鑽機一覽表
鑽機名稱
功率,(kW)
最大鑽孔深度,m
KHYD40KBA型鑽機
2
80
TXU-75型油壓鑽機
4
75
ZMD-100型鑽機
4
100
②煤層注水泵
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)
③封孔器我國煤礦長鑽孔注水多采用YPA型水力膨脹式封孔器和MF型摩擦式封孔器.
④分流器分流器是動壓多孔注水不可缺少的器件,它可以保證各孔的注水流量恒定.煤科總院重慶分院研製的DF-1型分流器,壓力範圍0.49～14.7mPA,節流範圍0.5,0.7,1.0m3/h.
⑤水表及壓力表當注水壓力大於1mPA時,可采用DC-4.5/200型注水水表,耐壓20mPA,流量4.5m3/h;注水壓力小於1mPA時,可采用普通自來水水表.
6)注水參數
①注水壓力注水壓力的高低取決於煤層透水性的強弱和鑽孔的注水速度.通常,透水性強的煤層采用低壓(小於3MPa)注水,透水性較弱的煤層采用中壓(3～10 MPa )注水,必要時可采用高壓注水(大於10mPA.適宜的注水壓力是:通過調節注水流量使其不超過地層壓力而高於煤層的瓦斯壓力.
②注水速度(注水流量)注水速度是指單位時間內的注水量.為了便於對各鑽孔注水流量進行比較,通常以單位時間內每米鑽孔的注水量來表示..
一般來說,小流量注水對煤層濕潤效果最好,隻要時間允許,就應采用小流量注水.靜壓注水速度一般為0.001～0.027m3/(h·m),動壓注水速度為0.002～0.24m3/(h·m),若靜壓注水速度太低,可在注水前進行孔內爆破,提高鑽孔的透水能力,然後再進行注水.
③注水量注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效果的主要因素.它與工作麵尺寸,煤厚,鑽孔間距,煤的孔隙率,含水率等多種因素有關,確定注水量首先要確定噸煤注水量,各礦應根據煤層的具體特征綜合考察.一般來說,中厚煤層的噸煤注水量為0.015～0.03m3/t;厚煤層為0.025～0.04m3/t.
④注水時間每個鑽孔的注水時間與鑽孔注水量成正比,與注水速度成反比.在實際注水中,常把在預定的濕潤範圍內的煤壁出現均勻"出汗"(滲出水珠)的現象,作為判斷煤體是否全麵濕潤的輔助方法."出汗"後或在"出汗"後再過一段時間便可結束注水.通常靜壓注水時間長,動壓注水時間短.
2.防止煤塵引燃的措施
防止煤塵引燃的措施與防止瓦斯引燃的措施大致相同,可參看第十章瓦斯爆炸及其預防一節.同時特別要注意的是,瓦斯爆炸往往會引起煤塵爆炸.此外,煤塵在特別幹燥的條件下可產生靜電,放電時產生的火花也能自身引爆.
3.限製煤塵爆炸範圍擴大的措施
防止煤塵爆炸危害,除采取防塵措施外,還應采取降低爆炸威力,限製爆炸範圍擴大的措施.
(1)清除落塵定期清除落塵,防止沉積煤塵參與爆炸可以有效地降低爆炸威力,使爆炸由於得不到煤塵補充而逐漸熄滅.
(2)撒布岩粉撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉,增加沉積煤塵的灰分,抑製煤塵爆炸的傳播.
惰性岩粉一般為石灰岩粉和泥岩粉.對惰性岩粉的要求是:①可燃物含量不超過5%,遊離SiO2含量不超過5%;②不含有害有毒物質,吸濕性差;③粒度應全部通過50號篩孔(即粒徑全部小於0.3mm),且其中至少有70%能通過200號篩孔(即粒徑小於0.075mm).撒布岩粉時要求把巷道的頂,幫,底及背板後側暴露處都用岩粉覆蓋;岩粉的最低撒布量在作煤塵爆炸鑒定的同時確定,但煤塵和岩粉的混合煤塵,不燃物含量不得低於80%;撒布岩粉的巷道長度不小於300m,如果巷道長度小於300m時,全部巷道都應撒布岩粉.對巷道中的煤塵和岩粉的混合粉塵,每3個月至少應化驗一次,如果可燃物含量超過規定含量時,應重新撒布.
(3)設置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種,設置應符合以下基本要求.
①主要隔爆棚應采用水槽棚,水袋棚隻能做為輔助隔爆棚;
②應設置在巷道的直線部分,且主要水棚的用水量不小於400l/m2,輔助水棚不小於200l/m2;
③相鄰水棚中心距為0.5～1.0m,主要水棚總長度不小於30m,輔助水棚不小於20m;
④首列水棚距工作麵的距離,必須保持60～200m;
⑤水槽或水袋距頂板,兩幫距離不小於0.1m,其底部距軌麵不小於1.8m; ⑥水內如混入煤塵量超過5%時,應立即換水.
(4)設置岩粉棚岩粉棚分輕型和重型兩類.它是由安裝在巷道中靠近頂板處的若幹塊岩粉台板組成,台板的間距稍大於板寬,每塊台板上放置一定數量的惰性岩粉,當發生煤塵爆炸02manbetx.com 時,火焰前的衝擊波將台板震倒,岩粉即彌漫於巷道中,火焰到達時,岩粉從燃燒的煤塵中吸收熱量,使火焰傳播速度迅速下降,直至熄滅.
岩粉棚的設置應遵守以下規定:
①按巷道斷麵積計算,主要岩粉棚的岩粉量不得少於400kg/m2,輔助岩粉棚不得少於200kg/m2;
②輕型岩粉棚的排間距1.0～2.0m,重型為1.2～3.0m;
③岩粉棚的平台與側幫立柱(或側幫)的空隙不小於50mm,岩粉表麵與頂梁(頂板)的空隙不小於100mm,岩粉板距軌麵不小於1.8m;
④岩粉棚距可能發生煤塵爆炸的地點不得小於60m,也不得大於300m;
⑤岩粉板與台板及支撐板之間,嚴禁用釘固定,以利於煤塵爆炸時岩粉板有效的翻落;
⑥岩粉棚上的岩粉每月至少檢查和03manbetx 一次,當岩粉受潮變硬或可燃物含量超過20%時,應立即更換,岩粉量減少時應立即補充.
(5)設置自動隔爆棚 自動隔爆棚是利用各種傳感器,將瞬間測量的煤塵爆炸時的各種物理參量迅速轉換成電訊號,指令機構的演算器根據這些訊號準確計算出火焰傳播速度後選擇恰當時機發出動作訊號,讓抑製裝置強製噴撒固體或液體等消火劑,從而可靠地撲滅爆炸火焰,阻止煤塵爆炸蔓延.
第四節 礦山綜合防塵
礦山綜合防塵是指采用各種技術手段減少礦山粉塵的產生量,降低空氣中的粉塵濃度,以防止粉塵對人體,礦山等產生危害的措施.
大體上將綜合防塵技術措施分為通風除塵,濕式作業,密閉抽塵,淨化風流,個體防護及一些特殊的除,降塵措施.
一,通風除塵
通風除塵是指通過風流的流動將井下作業點的懸浮礦塵帶出,降低作業場所的礦塵濃度,因此搞好礦井通風工作能有效地稀釋和及時地排出礦塵.
決定通風除塵效果的主要因素是風速及礦塵密度,粒度,形狀,濕潤程度等.風速過低,粗粒礦塵將與空氣分離下沉,不易排出;風速過高,能將落塵揚起,增大礦內空氣中的粉塵濃度.因此,通風除塵效果是隨風速的增加而逐漸增加的,達到最佳效果後,如果再增大風速,效果又開始下降,如圖11-4-1所示.排除井巷中的浮塵要有一定的風速.我們把能使呼吸性粉塵保持懸浮並隨風流運動而排出的最低風速稱為最低排塵風速.同時,我們把能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚的風速稱為最優排塵風速.一般來說,掘進工作麵的最優風速為0.4～0.7m/s,機械化采煤工作麵為1.5～2.5m/s.
《01manbetx 》規定的采掘工作麵最高容許風速為4m/s,不僅考慮了工作麵供風量的要求,同時也充分考慮到煤,岩塵的二次飛揚問題.
二,濕式作業
濕式作業是利用水或其它液體,使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法,它是礦井綜合防塵的主要技術措施之一,具有所需設備簡單,使用方便,費用較低和除塵效果較好等優點.缺點是增加了工作場所的濕度,惡化了工作環境,能影響煤礦產品的質量,除缺水和嚴寒地區外,一般煤礦應用較為廣泛,我國煤礦較成熟的經驗是采取以濕式鑿岩為主,配合噴霧灑水,水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術措施.
1.濕式鑿岩,鑽眼
該方法的實質是指在鑿岩和打鑽過程中,將壓力水通過鑿岩機,鑽杆送入並充滿孔底,以濕潤,衝洗和排出產生的礦塵.
2.灑水及噴霧灑水
灑水降塵是用水濕潤沉積於煤堆,岩堆,巷道周壁,支架等處的礦塵.當礦塵被水濕潤後,塵粒間會互相附著凝集成較大的顆粒,附著性增強,礦塵就不易飛起.在炮采炮掘工作麵放炮前後灑水,不僅有降塵作用,而且還能消除炮煙,縮短通風時間.煤礦井下灑水,可采用人工灑水或噴霧器灑水.對於生產強度高,產塵量大的設備和地點,還可設自動灑水裝置.
噴霧灑水是將壓力水通過噴霧器(又稱噴嘴),在旋轉或(及)衝擊的作用下,使水流霧化成細微的水滴噴射於空氣中(如圖11-4-2)所示,它的捕塵作用有:①在霧體作用範圍內,高速流動的水滴與浮塵碰撞接觸後,塵粒被濕潤,在重力作用下下沉;②高速流動的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內濕潤下沉;③將已沉落的塵粒濕潤粘結,使之不易飛揚.原蘇聯的研究表明,在掘進機上采用低壓灑水,降塵率為43%～78%,而采用高壓噴霧時達到75%～95%;炮掘工作麵采用低壓灑水,降塵率為51%,高壓噴霧達72%,且對微細粉塵的抑製效果明顯.
(1)掘進機噴霧灑水
掘進機噴霧分內外兩種.外噴霧多用於捕集空氣中懸浮的礦塵,內噴霧則通過掘進機切割機構上的噴嘴向割落的煤岩處直接噴霧,在礦塵生成的瞬間將其抑製.較好的內外噴霧係統可使空氣中含塵量減小85%～95%.
(2)采煤機噴霧灑水
采煤機的噴霧係統分為內噴霧和外噴霧兩種方式.采用內噴霧時,水由安裝在截割滾筒上的噴嘴直接向截齒的切割點噴射,形成"濕式截割";采用外噴霧時,水由安裝在截割部的固定箱上,搖臂上或檔煤板上的噴嘴噴出,形成水霧覆蓋塵源,從而使粉塵濕潤沉降.噴嘴是決定降塵效果好壞的主要部件,噴嘴的形式有錐形,傘形,扇形,束形,一般來說內噴霧多采用扇形噴嘴,也可采用其它形式;外噴霧多采用扇形和傘形噴嘴,也可采用錐形噴嘴.
(3)綜放工作麵噴霧灑水
①放煤口噴霧放頂煤支架一般在放煤口都裝備有控製放煤產塵的噴霧器,但由於噴嘴布置和噴霧形式不當,降塵效果不佳.為此,可改進放煤口噴霧器結構,布置為雙向多噴頭噴嘴,擴大降塵範圍;選用新型噴嘴,改善霧化參數;有條件時,水中添加濕潤劑,或在放煤口處設置半遮蔽式軟質密封罩,控製煤塵擴散飛揚,提高水霧捕塵效果.
②支架間噴霧支架在降柱,前移和升柱過程中產生大量的粉塵,同時由於通風斷麵小,風速大,來自采空區的礦塵量大增,因此采用噴霧降塵時,必須根據支架的架型和移架產塵的特點,合理確定噴嘴的布置方式和噴嘴型號.
③轉載點噴霧 轉載點降塵的有效方法是封閉加噴霧.通常在轉載點(即回采工作麵輸送機與順槽輸送機連接處)加設半密封罩,罩內安裝噴嘴(,以消除飛揚的浮塵,降低進入回采工作麵的風流含塵量.為了保證密封效果,密封罩進,出煤口安裝半遮式軟風簾,軟風簾可用風筒布製作.
④其它地點噴霧由於綜放麵放下的頂煤塊度大,數量多,破碎量增大,因此,必須在破碎機的出口處進行噴霧降塵.
3.水炮泥和水封爆破
水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥,填於炮眼內,如圖11-4-5所示.爆破時水袋破裂,水在高溫高壓下汽化,與塵粒凝結,達到降塵的目的.采用水炮泥比單純用土炮泥時的礦塵濃度低20%～50%,尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少.除此之外,水炮泥還能降低爆破產生的有害氣體,縮短通風時間,並能防止爆破引燃瓦斯.
水炮泥的塑料袋應難燃,無毒,有一定的強度.水袋封口是關鍵,目前使用的自動封口水袋.裝滿水後,和自行車內胎的氣門芯一樣,能將袋口自行封閉.
水封爆破是將炮眼的爆藥先用一小段炮泥填好,然後再給炮眼口填一小段炮泥填好,兩段炮泥之間的空間,插入細注水管注水,注滿後抽出注水管,並將炮泥上的小孔堵塞.
三,淨化風流
淨化風流是使井巷中含塵的空氣通過一定的設施或設備,將礦塵捕獲的技術措施.目前使用較多的是水幕和濕式除塵裝置.
1.水幕淨化風流
水幕是在敷設於巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數個噴霧器噴霧形成的,如圖11-4-7所示.噴霧器的布置應以水幕布滿巷道斷麵盡可能靠近塵源為原則.
淨化水幕應安設在支護完好,壁麵平整,無斷裂破碎的巷道段內.一般安設位置為:
①礦井總入風流淨化水幕:距井口20～100m巷道內;
②采區入風流淨化水幕:風流分叉口支流裏側20～50m巷道內;
③采煤回風流淨化水幕:距工作麵回風口10～20m回風巷內;
④掘進回風流淨化水幕:距工作麵30～50m巷道內;
⑤巷道中產塵源淨化水幕:塵源下風側5～10m巷道內.
水幕的控製方式可根據巷道條件,選用光電式,觸控式或各種機械傳動的控製方式.選用的原則是既經濟合理又安全可靠.
2濕式除塵裝置
所謂除塵裝置(或除塵器)是指把氣流或空氣中含有固體粒子分離並捕集起來的裝置,又稱集塵器或捕塵器.根據是否利用水或其它液體,除塵裝置可分為幹式和濕式兩大類.
目前常用的除塵器有SCF係列除塵風機,KgC係列掘進機除塵器,TC係列掘進機除塵器,mAD係列風流淨化器及奧地利Am-50型掘進機除塵設備,德國SRm-330掘進除塵設備等.
四,個體防護
個體防護是指通過佩戴各種防護麵具以減少吸入人體粉塵的一項補救措施.
個體防護的用具主要有防塵口罩,防塵風罩,防塵帽,防塵呼吸器等,其目的是使佩戴者能呼吸淨化後的清潔空氣而不影響正常工作.
1.防塵口罩
礦井要求所有接觸粉塵作業人員必須佩戴防塵口罩,對防塵口罩的基本要求是:阻塵率高,呼吸阻力和有害空間小,佩戴舒適,不妨礙視野,普通紗布口罩阻塵率低,呼吸阻力大,潮濕後有不舒適的感覺,應避免使用.
2.防塵安全帽(頭盔)
煤科總院重慶分院研製出AFm-1型防塵安全帽(頭盔)或稱送風頭盔與LKS-7.5型兩用礦燈匹配,在該頭盔間隔中,安裝有微型軸流風機1,主過濾器2,預過濾器5,麵罩可自由開啟,由透明有機玻璃製成,送風頭盔進入工作狀態時,環境含塵空氣被微型風機吸入,預過濾器可截留80%～90%的粉塵,主過濾器可截留99%以上的粉塵.經主過濾器排出的清潔空氣,一部分供呼吸,剩餘氣流帶走使用者頭部散發的部分熱量,由出口排出.其優點是與安全帽一體化,減少佩戴口罩的憋氣感,
3.AYH係列壓風呼吸器
AYH係列壓風呼吸是一種隔絕式的新型個人和集體呼吸防擴裝置.它利用的礦井壓縮空氣在經離心脫去油霧,活性炭吸附等淨化過程中,經減壓閥同時向多人均衡配氣供呼吸.目前生產的有AYH-1型, AYH-2型和AYH-3型三種型號.
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主要內容:
1,礦塵及其性質
2,塵肺病
3,煤塵爆炸及預防
4,綜合防塵
第一節 礦塵及其性質
一,礦塵的產生及分類
礦塵是指在礦山生產和建設過程中所產生的各種煤,岩微粒的總稱.
礦塵除按其成分可分為岩塵,煤塵,煙塵,水泥塵等多種有機,無機粉塵外,尚有多種不同的分類方法,下麵介紹幾種常用的分類方法.
1.按礦塵粒徑劃分
(1)粗塵 粒徑大於40μm,相當於一般篩分的最小顆粒,在空氣中極易沉降.
(2)細塵 粒徑為10～40μm,肉眼可見,在靜止空氣中作加速沉降.
(3)微塵 粒徑為0.25～10μm,用光學顯微鏡可以觀察到,在靜止空氣中作等速沉降.
(4)超微塵 粒徑小於0.25μm,要用電子顯微鏡才能觀察到,在空氣中作擴散運動.
2按礦塵的存在狀態劃分
(1)浮遊礦塵 懸池於礦內空氣中的礦塵,簡稱浮塵.
(2)沉積礦塵 從礦內空氣中沉降下來的礦塵,簡稱落塵.
浮塵和落塵在不同環境下可以相互轉化.浮塵在空氣中飛揚的時間不僅與塵粒的大小,重量,形式等有關,還與空氣的濕度,風速等大氣參數有關..
3按礦塵的粒徑組成範圍劃分
(1)全塵(總粉塵) 各種粒徑的礦塵之和.對於煤塵,常指粒徑為1mm以下的塵粒.
(2)呼吸性粉塵 主要指粒徑在5μm以下的微細塵粒,它能通過人體上呼吸道進入肺區,是導致塵肺病的病因,對人體危害甚大.
二,礦塵的危害
礦塵具有很大的危害性,表現在以下幾個方麵:
(1)汙染工作場所,危害人體健康,引起職業病.
工人長期吸入礦塵後,輕者會患呼吸道炎症,皮膚病,重者會患塵肺病,而塵肺病引發的礦工致殘和死亡人數在國內外都十分驚人.舉例
(2)某些礦塵(如煤塵,硫化塵)在一定條件下可以爆炸.
煤塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸,對於瓦斯礦井,煤塵則有可能參與瓦斯同時爆炸.煤塵或瓦斯煤塵爆炸,都將給礦山以突然性的襲擊,釀成嚴重災害.舉例,
(3)加速機械磨損,縮短精密儀器使用壽命.
隨著礦山機械化,電氣化,自動化程度的提高,礦塵對設備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出,應引起高度的重視.
(4)降低工作場所能見度,增加工傷02manbetx.com 的發生.
在某些綜采工作麵幹割煤時,工作麵煤塵濃度高達4000～8000mg/m3,有的甚至更高,這種情況下,工作麵能見度極低,往往會導致誤操作,造成人員的意外傷亡.
三,含塵量的計量指標
1.礦塵濃度
單位體積礦內空氣中所含浮塵的數量稱為礦塵濃度,其表示方法有兩種:
(1)質量法 每立方米空氣中所含浮塵的毫克數,單位為mg/m3.
(2)計數法 每立方厘米空氣中所含浮塵的顆粒數,單位為粒/cm3.
我國規定采用質量法來計量礦塵濃度.《01manbetx 》對井下有人工作的地點和人行道的空氣中粉塵(總粉塵,呼吸性粉塵)濃度標準作了明確規定,見表11-1-1,同時還規定作業地點的粉塵濃度,井下每月測定2次,井上每月測定1次.表11-1-1中國煤礦粉塵濃度標準
粉塵中遊離
最高容許濃度(mg/m3)
SiO2含量(%)
總粉塵
呼吸性粉塵
(1)<5
20.0
6.0
(2)5～<10
10.0
3.5
(3)10～<25
6.0
2.5
(4)25～<50
4.0
1.5
(5)≥50
2.0
1.0
(6)<10的水泥粉塵
6
2.產塵強度是指生產過程中,采落煤中所含的粉塵量,常用的單位為g/t.
3.相對產塵強度是指每采掘1噸或1立方米礦岩所產生的礦塵量,常用的單位為mg/t或mg/m3.鑿岩或井巷掘進工作麵的相對產塵強度可按每鑽進1m鑽孔或掘進1m巷道計算.相對產塵強度使產塵量與生產強度聯係起來,便於比較不同生產情況下的產塵量.
4.礦塵沉積量
是單位時間在巷道表麵單位麵積上所沉積的礦塵量,單位為g/m2·d.這一指標用來表示巷道中沉積粉塵的強度,是確定岩粉撒布周期的重要依據.
四,礦塵性質
1.礦塵中遊離SiO2的含量
礦塵中遊離SiO2的含量是危害人體的決定因素,其含量越高,危害越大.遊離SiO2是許多礦岩的組成成分,如煤礦上常見的頁岩,砂岩,礫岩和石灰岩等中遊離SiO2的含量通常多在20%～50%,煤塵中的含量一般不超過5%.
2.礦塵的粒度與比表麵積
礦塵粒度是指礦塵顆粒的平均直徑,單位為μm.
礦塵的比表麵積是指單位質量礦塵的總表麵積,單位為m2/kg,或cm2/g.礦塵的比表麵積與粒度成反比,粒度越小,比表麵積越大,因而這兩個指標都可以用來衡量礦塵顆粒的大小.煤岩破碎成微細的塵粒後,首先其比表麵積增加,因而化學活性,溶解性和呼附能力明顯增加;其次更容易懸浮於空氣中,表11-1-2所示為在靜止空氣中不同粒度的塵粒從1m高處降落到底板所需的時間;第三,粒度減小容易使其進入人體呼吸係統,據研究,隻有5μm以下粒徑的礦塵才能進入人的肺內,是礦井防塵的重點對象.
表11-1-2塵粒沉降時間
粒度μm
100
10
1
0.5
0.2
沉降時間,min
0.043
4.0
420
1320
5520
3.礦塵的分散度
分散度是指礦塵整體組成中各種粒級塵粒所占的百分比.分散度有兩種表示方法:
(1)重量百分比:各粒級塵粒的重量占總重量的百分比稱為重量分散度;
(2)數量百分比:各粒級塵粒的顆粒數占總顆粒數的百分比稱為數量分散度.
粒級的劃分是根據粒度大小和測試目的確定的,我國工礦企業將礦塵粒級劃分為4級:小於2μm,2～5μm,5～10μm和大於10μm.
礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構成的一個重要指標,是研究礦塵性質與危害的一個重要參數.
4.礦塵的濕潤性
礦塵的濕潤性是指礦塵與液體親和的能力.濕潤性決定采用液體除塵的效果,容易被水濕潤的礦塵稱為親水性礦塵,不容易被水濕潤的礦塵稱為疏水性礦塵,對於親水性礦塵,當塵粒被濕潤後,塵粒間相互凝聚,塵粒逐漸增大,增重,其沉降速度加速,礦塵能從氣流中分離出來,可達到除塵目的.
5.礦塵的荷電性
礦塵是一種微小粒子,因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞,摩擦等作用,使塵粒帶有電荷,可能是正電荷,也可是負電荷,帶有相同的電荷的塵粒,互相排斥,不易凝聚沉降;帶有異電荷時,則相互吸引,加速沉降.
6.礦塵的光學特性
礦塵的光學特性包括礦塵對光的反射,吸收和透光強度等性能.在測塵技術中,常常用到這一特性.
第二節 礦山塵肺病
一,塵肺病及其發病機理
塵肺病是工人在生產中長期吸入大量微細粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病.它是一種嚴重的礦工職業病,一旦患病,目前還很難治愈.
1.塵肺類的分類
(1)矽肺病(矽肺病),由於吸入含遊離SiO2含量較高的岩塵而引的塵肺病稱為矽肺病.患者多為長期從事岩巷掘進的礦工.
(2)煤矽肺病(煤矽肺),由於同時吸入煤塵和含遊離SiO2的岩塵所引起的塵肺病稱為煤矽病肺.患者多為岩巷掘進和采煤的混合工種礦工.
(3)煤肺病,由於大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病.患者多為長期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工.
上述三種塵肺病中最危險的是矽肺病.其發病工令最短(一般在10年左右),病情發展快,危害嚴重.煤肺病的發病工令一般為20～30年,煤矽肺病介於兩者之間但接近後者.
2.塵肺病的發病機理
塵肺病的發病機理至今尚未完全研究清楚.關於塵肺病的形成的論點和學說有多種.
進入人體呼吸係統的粉塵大體上經曆以下四個過程:
(1)在上呼吸道的咽喉,氣管內,含塵氣流由於沿程的慣性碰撞作用使大於10μm的塵粒首先沉降在其內.經過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結後形成痰排出體外.
(2)在上呼吸道的較大支氣管內,通過慣性碰撞及少量的重力沉降作用,使5～10μm的塵粒沉積下來,經氣管,支氣管上皮的纖毛運動,咳嗽隨痰排出體外.
因此,真空進入下呼吸道的粉塵,其粒度均小於5μm,目前比較統一的看法是:空氣中5μm以下的礦塵是引起塵肺病的有害部分.
(3)在下呼吸道的細小支氣管內,由於支氣管分支增多,氣流速度減慢,使部分2～5μm的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來,通過纖毛運動逐級排出體外. (4) 粒度為2μm左右的粉塵進入呼吸性支氣管和肺內後,一部分可隨呼氣排出體外;另一部分沉積在肺泡壁上或進入肺內,殘留在肺內的粉塵僅占總吸入量的1%～2%以下.殘留在肺內的塵粒可殺死肺泡,使肺泡組織形成纖維病變出現網眼,逐步失去彈性而硬化,無法擔負呼吸作用,使肺功能受到損害,降低了人體抵抗能力,並容易誘發其它疾病,如肺結核,肺心病等.在發病過程中,由於遊離的SiO2表麵活性很強,加速了肺泡組織的死亡.
二,塵肺病的發病症狀及影響因素
1.塵肺病的發病症狀
塵肺病分為三期:
第一期:重體力勞動時呼吸困難,胸痛,輕度幹咳.
第二期:中等體力勞動或正常工作時,感覺呼吸困難,胸痛,幹咳或帶痰咳嗽.
第三期:做一般工作甚至休息時,也感到呼吸困難,胸痛,連續帶痰咳嗽,甚至咯血和行動困難.
2.影響塵肺病的發病因素
(1)礦塵的成分能夠引起肺部纖維病變的礦塵,多半含有遊離SiO2,其含量越高,發病工令越短,病變的發展程度越快.
(2)礦塵粒度及分散度塵肺病變主要是發生在肺髒的最基本單元即肺泡內.礦塵粒度不同,對人體的危害性也不同.5μm以上的礦塵對塵肺病的發生影響不大;5μm以下的礦塵可以進入下呼吸道並沉積在肺泡中,最危險的粒度是2μm左右的礦塵.由此可見,礦塵的粒度越小,分散度越高,對人體的危害就越大.
(3)礦塵濃度塵肺病的發生和進入肺部的礦塵量有直接的關係,也就是說,塵肺的發病工令和作業場所的礦塵濃度成正比.
(4)個體方麵的因素礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的,所以人的機體條件,如年齡,營養,健康狀況,生活習性,衛生條件等,對塵肺的發生,發展有一定的影響.
第三節 煤塵爆炸及預防
一,煤塵爆炸的機理及特征
1.煤塵爆炸的機理
煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下,空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程,是一種非常複雜的鏈式反應.一般認為其爆炸機理及過程主要表現在以下方麵:
(1)煤本身是可燃物質,當它以粉末狀態存在時,總表麵積顯著增加,吸氧和被氧化的能力大大增強,一旦遇見火源,氧化過程迅速展開;
(2)當溫度達到300～400℃時,煤的幹餾現象急劇增強,放出大量的可燃性氣體,主要成分為甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,氫和1%左右的其它碳氫化合物;
(3)形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量,在塵粒周圍形成氣體外殼,即活化中心,當活化中心的能量達到一定程度後,鏈反應過程開始,遊離基迅速增加,發生了塵粒的閃燃;
(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒,並使之參與鏈反應,導致燃燒過程急劇地循環進行,當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數百米後,煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉變為爆炸.
2.煤塵爆炸的特征
(1)形成高溫,高壓,衝擊波煤塵爆炸火焰溫度為1600～1900℃,爆源的溫度達到2000℃以上,這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一.在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736KPa,但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大.爆炸過程中如遇障礙物,壓力將進一步增加,尤其是連續爆炸時,後一次爆炸的理論壓力將是前一次的5～7倍.煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s,衝擊波速度為2340m/s.
(2)煤塵爆炸具有連續性
(3)煤塵爆炸的感應期煤塵爆炸也有一個感應期,即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間.根據試驗,煤塵爆炸的感應期主要決定於煤的揮發分含量,一般為40～280ms,揮發分越高,感應期越短.
(4)揮發分減少或形成"粘焦"煤塵爆炸時,參與反應的揮發分約占煤塵揮發分含量的40%～70%,致使煤塵揮發分減少,根據這一特征,可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸..
(5)產生大量的CO煤塵爆炸時產生的CO,在災區氣體中的濃度可達2%～3%,甚至高達8%左右.爆炸02manbetx.com 中受害者的大多數(70%～80%)是由於CO中毒造成的.
二,煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸必須同時具備三個條件:煤塵本身具有爆炸性;煤塵必須懸浮於空氣中,並達到一定的濃度;存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源.
1.煤塵的爆炸性
煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件.煤塵爆炸危險性必須經過試驗確定.
2.懸浮煤塵的濃度
井下空氣中隻有懸浮的煤塵達到一定濃度時,才可能引起爆炸,單位體積中能夠發生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度.低於下限濃度或高於上限濃度的煤塵都不會發生爆炸.煤塵爆炸的濃度範圍與煤的成分,粒度,引火源的種類和溫度及試驗條件等有關.一般說來,煤塵爆炸的下限濃度為30～50g/m3,上限濃度為1000～2000g/m3.其中爆炸力最強的濃度範圍為300～500g/m3.
3.引燃煤塵爆炸的高溫熱源
煤塵的引燃溫度變化範圍較大,它隨著煤塵性質,濃度及試驗條件的不同而變化.我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間,一般為700～800℃.煤塵爆炸的最小點火能為4.5～40mj.這樣的溫度條件,幾乎一切火源均可達到,
三,影響煤塵爆炸的因素
1.煤的揮發分
一般說來,煤塵的可燃揮發分含量越高,爆炸性越強,即煤化作用程度低的煤,其煤塵的爆炸性強,隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱.
2.煤的灰分和水分
煤內的灰分是不燃性物質,能吸收能量,阻擋熱輻射,破壞鏈反應,降低煤塵的爆炸性.煤的灰分對爆炸性的影響還與揮發分含量的多少有關,揮發分小於15%的煤塵,灰分的影響比較顯著,大於15%時,天然灰分對煤塵的爆炸幾乎沒有影響.水分能降低煤塵的爆炸性,因為水的吸熱能力大,能促使細微塵粒聚結為較大的顆粒,減少塵粒的總表麵積,同時還能降低落塵的飛揚能力.
3.煤塵粒度
粒度對爆炸性的影響極大.1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸,而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加,75μm以下的煤塵特別是30～75μm的煤塵爆炸性最強,在同一煤種不同粒度條件下,爆炸壓力隨粒度的減小而增高,爆炸範圍也隨之擴大,即爆炸性增強.粒度不同的煤塵引燃溫度也不相同.煤塵粒度越小,所需引燃溫度越低,且火焰傳播速度也越快.
4.空氣中的瓦斯濃度
瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低.瓦斯濃度低於4%時,煤塵的爆炸下限可用下式計算:
δm=kδ
式中:δm—空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限,g/m3;
δ—煤塵的爆炸下限,g/m3;
k—係數,見表11-3-1.
表11-3-1瓦斯濃度對煤塵爆炸下限的影響係數
空氣中的瓦斯濃度(%)
0
0.50
0.75
1.0
1.50
2.0
3.0
4.0
k
1
0.75
0.60
0.50
0.35
0.25
0.1
0.05
5.空氣中氧的含量
空氣中氧的含量高時,點燃煤塵的溫度可以降低;氧的含量低時,點燃煤塵雲困難,當氧含量低於17%時,煤塵就不再爆炸.煤塵的爆炸壓力也隨空氣中含氧的多少而不同.含氧高,爆炸壓力高;含氧低,爆炸壓力低.
6.引爆熱源
點燃煤塵雲造成煤塵爆炸,就必須有一個達到或超過最低點燃溫度和能量的引爆熱源.引爆熱源的溫度越高,能量越大,越容易點燃煤塵雲.而且煤塵初爆的強度也越大;反之溫度越低,能量越小,越難以點燃煤塵雲,且即使引起爆炸,初始爆炸的強度也越小.
四,煤塵爆炸性鑒定
《01manbetx 》規定:新礦井的地質精查報告中,必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定材料.生產礦井每延深一個新水平,由礦務局組織一次煤塵爆炸性試驗工作.
煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種:一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行,這種方法比較準確可靠,但工作繁重複雜,所以一般作為標準鑒定用;另一種是在實驗室內使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行,方法簡便,目前多采用這種方法.
煤塵通過燃燒管內的加熱器時,可能出現下列現象:①隻出現稀少的火星或根本沒有火星;②火焰向加熱器兩側以連續或不連續的形式在塵霧中緩慢地蔓延;③火焰極快地蔓延,甚至衝出燃燒管外,有時還會聽到爆炸聲.
同一試樣應重複進行5次試驗,其中隻要有一次出現燃燒火焰,就定為爆炸危險煤塵.在5次試驗中都沒有出現火焰或隻出現稀少火星,必須重作5次試驗,如果仍然如此,定為無爆炸危險煤塵,在重作的試驗中,隻要有一次出現燃燒火焰,仍應定為爆炸危險煤塵.
五,預防煤塵爆炸的技術措施
預防煤塵爆炸的技術措施主要包括減,降塵措施,防止煤塵引燃措施及限製煤塵爆炸範圍擴大等三個方麵.
1.減,降塵措施
減,降塵措施是指在煤礦井下生產過程中,通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性.
1)煤層注水實質煤層注水的減塵作用主 要有以下三個方麵:
①煤體內的裂隙中存在著原生煤塵,水進入後,可將原生煤塵濕潤並粘結,使其在破碎時失去飛揚能力,從而有效地消除這一塵源;
②水進入煤體內部,並使之均勻濕潤.當煤體在開采中受到破碎時,絕大多數破碎麵均有水存在,從而消除了細粒煤塵的飛揚,預防了浮塵的產生;
③水進入煤體後使其塑性增強,脆性減弱,改變了煤的物理力學性質,當煤體因開采而破碎時,脆性破碎變為塑性變形,因而減少了煤塵的產生量.
2)影響煤層注水效果的因素
①煤的裂隙和孔隙的發育程度煤體的裂隙越發育則越易注水,可采用低壓注水(根據撫順煤研所建議;低壓小於2943KPa,中壓為2943～9810KPa,高壓大於9810KPa),否則需采用高壓注水才能取得預期效果,但是當出現一些較大的裂隙(如斷層,破裂麵等),注水易散失於遠處或煤體之外,對預濕煤體不利.
②上履岩層壓力及支承壓力地壓的集中程度與煤層的埋藏深度有關,煤層埋藏越深則地層壓力越大,而裂隙和孔隙變得更小,導致透水性能降低,因而隨著礦井開采深度的增加,要取得良好的煤體濕潤效果,需要提高注水壓力.
③液體性質的影響煤是極性小的物質,水是極性大的物質,兩者之間極性差越小,越易濕潤.為了降低水的表麵張力,減小水的極性,提高對煤的濕潤效果,可以在水中添加表麵活性劑.陽泉一礦在注水時加入0.5%濃度的洗衣粉,注水速度比原來提高24%.
④煤層內的瓦斯壓力煤層內的瓦斯壓力是注水的附加阻力.水壓克服瓦斯壓力後才是注水的有效壓力,所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時,往往要提高注水壓力,以保證濕潤效果.
⑤注水參數的影響煤層注水參數是指注水壓力,注水速度,注水量和注水時間.注水量或煤的水分增量是煤層注水效果的標誌,也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素,
3)煤層注水方式注水方式是指鑽孔的位置,長度和方向.按國內外注水狀況,有以下4種方式:
①短孔注水,是在回采工作麵垂直煤壁或與煤壁斜交打鑽孔注水,注水孔長度一般為2～3.5m,如圖11-3-4所示.
②深孔注水,是在回采工作麵垂直煤壁打鑽孔注水,孔長一般為5～25m,如圖11-3-4所示.
③長孔注水,是從回采工作麵的運輸巷或回風巷,沿煤層傾斜方向平行於工作麵打上向孔或下向孔注水(圖11-3-5),孔長30～100m;當工作麵長度超過120m而單向孔達不到設計深度或煤層傾角有變化時,可采用上向,下向鑽孔聯合布置鑽孔注水(圖11-3-6)
④巷道鑽孔注水,即由上鄰近煤層的巷道向下煤層打鑽注水或由底板巷道向煤層打鑽注水,巷道鑽孔注水采用小流量,長時間的注水方法,濕潤效果良好;但打岩石鑽孔不經濟,而且受條件限製,所以極少采用.
4)注水係統注水係統分為靜壓注水係統和動壓注水係統.
利用管網將地麵或上水平的水通過自然靜壓差導入鑽孔的注水叫靜壓注水.靜壓注水采用橡膠管將每個鑽孔中的注水管與供水幹管聯接起來,其間安裝有水表和截止閥,幹管上安裝壓力表,然後通過供水管路與地表或上水平水源相聯.
利用水泵或風包加壓將水壓入鑽孔的注水叫動壓注水,水泵可以設在地麵集中加壓,也可直接設在注水地點進行加壓.
5)注水設備煤層注水所使用的設備主要包括鑽機,水泵,封孔器,分流器及水表等.
①鑽機我國煤礦注水常用的鑽機如表11-3-2所示.
表11-3-2常用煤層注水鑽機一覽表
鑽機名稱
功率,(kW)
最大鑽孔深度,m
KHYD40KBA型鑽機
2
80
TXU-75型油壓鑽機
4
75
ZMD-100型鑽機
4
100
②煤層注水泵
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)
③封孔器我國煤礦長鑽孔注水多采用YPA型水力膨脹式封孔器和MF型摩擦式封孔器.
④分流器分流器是動壓多孔注水不可缺少的器件,它可以保證各孔的注水流量恒定.煤科總院重慶分院研製的DF-1型分流器,壓力範圍0.49～14.7mPA,節流範圍0.5,0.7,1.0m3/h.
⑤水表及壓力表當注水壓力大於1mPA時,可采用DC-4.5/200型注水水表,耐壓20mPA,流量4.5m3/h;注水壓力小於1mPA時,可采用普通自來水水表.
6)注水參數
①注水壓力注水壓力的高低取決於煤層透水性的強弱和鑽孔的注水速度.通常,透水性強的煤層采用低壓(小於3MPa)注水,透水性較弱的煤層采用中壓(3～10 MPa )注水,必要時可采用高壓注水(大於10mPA.適宜的注水壓力是:通過調節注水流量使其不超過地層壓力而高於煤層的瓦斯壓力.
②注水速度(注水流量)注水速度是指單位時間內的注水量.為了便於對各鑽孔注水流量進行比較,通常以單位時間內每米鑽孔的注水量來表示..
一般來說,小流量注水對煤層濕潤效果最好,隻要時間允許,就應采用小流量注水.靜壓注水速度一般為0.001～0.027m3/(h·m),動壓注水速度為0.002～0.24m3/(h·m),若靜壓注水速度太低,可在注水前進行孔內爆破,提高鑽孔的透水能力,然後再進行注水.
③注水量注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效果的主要因素.它與工作麵尺寸,煤厚,鑽孔間距,煤的孔隙率,含水率等多種因素有關,確定注水量首先要確定噸煤注水量,各礦應根據煤層的具體特征綜合考察.一般來說,中厚煤層的噸煤注水量為0.015～0.03m3/t;厚煤層為0.025～0.04m3/t.
④注水時間每個鑽孔的注水時間與鑽孔注水量成正比,與注水速度成反比.在實際注水中,常把在預定的濕潤範圍內的煤壁出現均勻"出汗"(滲出水珠)的現象,作為判斷煤體是否全麵濕潤的輔助方法."出汗"後或在"出汗"後再過一段時間便可結束注水.通常靜壓注水時間長,動壓注水時間短.
2.防止煤塵引燃的措施
防止煤塵引燃的措施與防止瓦斯引燃的措施大致相同,可參看第十章瓦斯爆炸及其預防一節.同時特別要注意的是,瓦斯爆炸往往會引起煤塵爆炸.此外,煤塵在特別幹燥的條件下可產生靜電,放電時產生的火花也能自身引爆.
3.限製煤塵爆炸範圍擴大的措施
防止煤塵爆炸危害,除采取防塵措施外,還應采取降低爆炸威力,限製爆炸範圍擴大的措施.
(1)清除落塵定期清除落塵,防止沉積煤塵參與爆炸可以有效地降低爆炸威力,使爆炸由於得不到煤塵補充而逐漸熄滅.
(2)撒布岩粉撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉,增加沉積煤塵的灰分,抑製煤塵爆炸的傳播.
惰性岩粉一般為石灰岩粉和泥岩粉.對惰性岩粉的要求是:①可燃物含量不超過5%,遊離SiO2含量不超過5%;②不含有害有毒物質,吸濕性差;③粒度應全部通過50號篩孔(即粒徑全部小於0.3mm),且其中至少有70%能通過200號篩孔(即粒徑小於0.075mm).撒布岩粉時要求把巷道的頂,幫,底及背板後側暴露處都用岩粉覆蓋;岩粉的最低撒布量在作煤塵爆炸鑒定的同時確定,但煤塵和岩粉的混合煤塵,不燃物含量不得低於80%;撒布岩粉的巷道長度不小於300m,如果巷道長度小於300m時,全部巷道都應撒布岩粉.對巷道中的煤塵和岩粉的混合粉塵,每3個月至少應化驗一次,如果可燃物含量超過規定含量時,應重新撒布.
(3)設置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種,設置應符合以下基本要求.
①主要隔爆棚應采用水槽棚,水袋棚隻能做為輔助隔爆棚;
②應設置在巷道的直線部分,且主要水棚的用水量不小於400l/m2,輔助水棚不小於200l/m2;
③相鄰水棚中心距為0.5～1.0m,主要水棚總長度不小於30m,輔助水棚不小於20m;
④首列水棚距工作麵的距離,必須保持60～200m;
⑤水槽或水袋距頂板,兩幫距離不小於0.1m,其底部距軌麵不小於1.8m; ⑥水內如混入煤塵量超過5%時,應立即換水.
(4)設置岩粉棚岩粉棚分輕型和重型兩類.它是由安裝在巷道中靠近頂板處的若幹塊岩粉台板組成,台板的間距稍大於板寬,每塊台板上放置一定數量的惰性岩粉,當發生煤塵爆炸02manbetx.com 時,火焰前的衝擊波將台板震倒,岩粉即彌漫於巷道中,火焰到達時,岩粉從燃燒的煤塵中吸收熱量,使火焰傳播速度迅速下降,直至熄滅.
岩粉棚的設置應遵守以下規定:
①按巷道斷麵積計算,主要岩粉棚的岩粉量不得少於400kg/m2,輔助岩粉棚不得少於200kg/m2;
②輕型岩粉棚的排間距1.0～2.0m,重型為1.2～3.0m;
③岩粉棚的平台與側幫立柱(或側幫)的空隙不小於50mm,岩粉表麵與頂梁(頂板)的空隙不小於100mm,岩粉板距軌麵不小於1.8m;
④岩粉棚距可能發生煤塵爆炸的地點不得小於60m,也不得大於300m;
⑤岩粉板與台板及支撐板之間,嚴禁用釘固定,以利於煤塵爆炸時岩粉板有效的翻落;
⑥岩粉棚上的岩粉每月至少檢查和03manbetx 一次,當岩粉受潮變硬或可燃物含量超過20%時,應立即更換,岩粉量減少時應立即補充.
(5)設置自動隔爆棚 自動隔爆棚是利用各種傳感器,將瞬間測量的煤塵爆炸時的各種物理參量迅速轉換成電訊號,指令機構的演算器根據這些訊號準確計算出火焰傳播速度後選擇恰當時機發出動作訊號,讓抑製裝置強製噴撒固體或液體等消火劑,從而可靠地撲滅爆炸火焰,阻止煤塵爆炸蔓延.
第四節 礦山綜合防塵
礦山綜合防塵是指采用各種技術手段減少礦山粉塵的產生量,降低空氣中的粉塵濃度,以防止粉塵對人體,礦山等產生危害的措施.
大體上將綜合防塵技術措施分為通風除塵,濕式作業,密閉抽塵,淨化風流,個體防護及一些特殊的除,降塵措施.
一,通風除塵
通風除塵是指通過風流的流動將井下作業點的懸浮礦塵帶出,降低作業場所的礦塵濃度,因此搞好礦井通風工作能有效地稀釋和及時地排出礦塵.
決定通風除塵效果的主要因素是風速及礦塵密度,粒度,形狀,濕潤程度等.風速過低,粗粒礦塵將與空氣分離下沉,不易排出;風速過高,能將落塵揚起,增大礦內空氣中的粉塵濃度.因此,通風除塵效果是隨風速的增加而逐漸增加的,達到最佳效果後,如果再增大風速,效果又開始下降,如圖11-4-1所示.排除井巷中的浮塵要有一定的風速.我們把能使呼吸性粉塵保持懸浮並隨風流運動而排出的最低風速稱為最低排塵風速.同時,我們把能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚的風速稱為最優排塵風速.一般來說,掘進工作麵的最優風速為0.4～0.7m/s,機械化采煤工作麵為1.5～2.5m/s.
《01manbetx 》規定的采掘工作麵最高容許風速為4m/s,不僅考慮了工作麵供風量的要求,同時也充分考慮到煤,岩塵的二次飛揚問題.
二,濕式作業
濕式作業是利用水或其它液體,使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法,它是礦井綜合防塵的主要技術措施之一,具有所需設備簡單,使用方便,費用較低和除塵效果較好等優點.缺點是增加了工作場所的濕度,惡化了工作環境,能影響煤礦產品的質量,除缺水和嚴寒地區外,一般煤礦應用較為廣泛,我國煤礦較成熟的經驗是采取以濕式鑿岩為主,配合噴霧灑水,水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術措施.
1.濕式鑿岩,鑽眼
該方法的實質是指在鑿岩和打鑽過程中,將壓力水通過鑿岩機,鑽杆送入並充滿孔底,以濕潤,衝洗和排出產生的礦塵.
2.灑水及噴霧灑水
灑水降塵是用水濕潤沉積於煤堆,岩堆,巷道周壁,支架等處的礦塵.當礦塵被水濕潤後,塵粒間會互相附著凝集成較大的顆粒,附著性增強,礦塵就不易飛起.在炮采炮掘工作麵放炮前後灑水,不僅有降塵作用,而且還能消除炮煙,縮短通風時間.煤礦井下灑水,可采用人工灑水或噴霧器灑水.對於生產強度高,產塵量大的設備和地點,還可設自動灑水裝置.
噴霧灑水是將壓力水通過噴霧器(又稱噴嘴),在旋轉或(及)衝擊的作用下,使水流霧化成細微的水滴噴射於空氣中(如圖11-4-2)所示,它的捕塵作用有:①在霧體作用範圍內,高速流動的水滴與浮塵碰撞接觸後,塵粒被濕潤,在重力作用下下沉;②高速流動的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內濕潤下沉;③將已沉落的塵粒濕潤粘結,使之不易飛揚.原蘇聯的研究表明,在掘進機上采用低壓灑水,降塵率為43%～78%,而采用高壓噴霧時達到75%～95%;炮掘工作麵采用低壓灑水,降塵率為51%,高壓噴霧達72%,且對微細粉塵的抑製效果明顯.
(1)掘進機噴霧灑水
掘進機噴霧分內外兩種.外噴霧多用於捕集空氣中懸浮的礦塵,內噴霧則通過掘進機切割機構上的噴嘴向割落的煤岩處直接噴霧,在礦塵生成的瞬間將其抑製.較好的內外噴霧係統可使空氣中含塵量減小85%～95%.
(2)采煤機噴霧灑水
采煤機的噴霧係統分為內噴霧和外噴霧兩種方式.采用內噴霧時,水由安裝在截割滾筒上的噴嘴直接向截齒的切割點噴射,形成"濕式截割";采用外噴霧時,水由安裝在截割部的固定箱上,搖臂上或檔煤板上的噴嘴噴出,形成水霧覆蓋塵源,從而使粉塵濕潤沉降.噴嘴是決定降塵效果好壞的主要部件,噴嘴的形式有錐形,傘形,扇形,束形,一般來說內噴霧多采用扇形噴嘴,也可采用其它形式;外噴霧多采用扇形和傘形噴嘴,也可采用錐形噴嘴.
(3)綜放工作麵噴霧灑水
①放煤口噴霧放頂煤支架一般在放煤口都裝備有控製放煤產塵的噴霧器,但由於噴嘴布置和噴霧形式不當,降塵效果不佳.為此,可改進放煤口噴霧器結構,布置為雙向多噴頭噴嘴,擴大降塵範圍;選用新型噴嘴,改善霧化參數;有條件時,水中添加濕潤劑,或在放煤口處設置半遮蔽式軟質密封罩,控製煤塵擴散飛揚,提高水霧捕塵效果.
②支架間噴霧支架在降柱,前移和升柱過程中產生大量的粉塵,同時由於通風斷麵小,風速大,來自采空區的礦塵量大增,因此采用噴霧降塵時,必須根據支架的架型和移架產塵的特點,合理確定噴嘴的布置方式和噴嘴型號.
③轉載點噴霧 轉載點降塵的有效方法是封閉加噴霧.通常在轉載點(即回采工作麵輸送機與順槽輸送機連接處)加設半密封罩,罩內安裝噴嘴(,以消除飛揚的浮塵,降低進入回采工作麵的風流含塵量.為了保證密封效果,密封罩進,出煤口安裝半遮式軟風簾,軟風簾可用風筒布製作.
④其它地點噴霧由於綜放麵放下的頂煤塊度大,數量多,破碎量增大,因此,必須在破碎機的出口處進行噴霧降塵.
3.水炮泥和水封爆破
水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥,填於炮眼內,如圖11-4-5所示.爆破時水袋破裂,水在高溫高壓下汽化,與塵粒凝結,達到降塵的目的.采用水炮泥比單純用土炮泥時的礦塵濃度低20%～50%,尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少.除此之外,水炮泥還能降低爆破產生的有害氣體,縮短通風時間,並能防止爆破引燃瓦斯.
水炮泥的塑料袋應難燃,無毒,有一定的強度.水袋封口是關鍵,目前使用的自動封口水袋.裝滿水後,和自行車內胎的氣門芯一樣,能將袋口自行封閉.
水封爆破是將炮眼的爆藥先用一小段炮泥填好,然後再給炮眼口填一小段炮泥填好,兩段炮泥之間的空間,插入細注水管注水,注滿後抽出注水管,並將炮泥上的小孔堵塞.
三,淨化風流
淨化風流是使井巷中含塵的空氣通過一定的設施或設備,將礦塵捕獲的技術措施.目前使用較多的是水幕和濕式除塵裝置.
1.水幕淨化風流
水幕是在敷設於巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數個噴霧器噴霧形成的,如圖11-4-7所示.噴霧器的布置應以水幕布滿巷道斷麵盡可能靠近塵源為原則.
淨化水幕應安設在支護完好,壁麵平整,無斷裂破碎的巷道段內.一般安設位置為:
①礦井總入風流淨化水幕:距井口20～100m巷道內;
②采區入風流淨化水幕:風流分叉口支流裏側20～50m巷道內;
③采煤回風流淨化水幕:距工作麵回風口10～20m回風巷內;
④掘進回風流淨化水幕:距工作麵30～50m巷道內;
⑤巷道中產塵源淨化水幕:塵源下風側5～10m巷道內.
水幕的控製方式可根據巷道條件,選用光電式,觸控式或各種機械傳動的控製方式.選用的原則是既經濟合理又安全可靠.
2濕式除塵裝置
所謂除塵裝置(或除塵器)是指把氣流或空氣中含有固體粒子分離並捕集起來的裝置,又稱集塵器或捕塵器.根據是否利用水或其它液體,除塵裝置可分為幹式和濕式兩大類.
目前常用的除塵器有SCF係列除塵風機,KgC係列掘進機除塵器,TC係列掘進機除塵器,mAD係列風流淨化器及奧地利Am-50型掘進機除塵設備,德國SRm-330掘進除塵設備等.
四,個體防護
個體防護是指通過佩戴各種防護麵具以減少吸入人體粉塵的一項補救措施.
個體防護的用具主要有防塵口罩,防塵風罩,防塵帽,防塵呼吸器等,其目的是使佩戴者能呼吸淨化後的清潔空氣而不影響正常工作.
1.防塵口罩
礦井要求所有接觸粉塵作業人員必須佩戴防塵口罩,對防塵口罩的基本要求是:阻塵率高,呼吸阻力和有害空間小,佩戴舒適,不妨礙視野,普通紗布口罩阻塵率低,呼吸阻力大,潮濕後有不舒適的感覺,應避免使用.
2.防塵安全帽(頭盔)
煤科總院重慶分院研製出AFm-1型防塵安全帽(頭盔)或稱送風頭盔與LKS-7.5型兩用礦燈匹配,在該頭盔間隔中,安裝有微型軸流風機1,主過濾器2,預過濾器5,麵罩可自由開啟,由透明有機玻璃製成,送風頭盔進入工作狀態時,環境含塵空氣被微型風機吸入,預過濾器可截留80%～90%的粉塵,主過濾器可截留99%以上的粉塵.經主過濾器排出的清潔空氣,一部分供呼吸,剩餘氣流帶走使用者頭部散發的部分熱量,由出口排出.其優點是與安全帽一體化,減少佩戴口罩的憋氣感,
3.AYH係列壓風呼吸器
AYH係列壓風呼吸是一種隔絕式的新型個人和集體呼吸防擴裝置.它利用的礦井壓縮空氣在經離心脫去油霧,活性炭吸附等淨化過程中,經減壓閥同時向多人均衡配氣供呼吸.目前生產的有AYH-1型, AYH-2型和AYH-3型三種型號.
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