酸刺溝礦井初步設計安全專篇之粉塵災害防治

第三章 粉塵災害防治
第一節 粉塵
一、粉塵及塵源
粉塵指礦井采掘過程中所產生的各種煤、岩礦物微粒，包括煤塵和岩塵，懸浮於空氣中的礦塵稱浮塵，沉落的礦塵稱落塵。煤礦生產過程中的多個環節均能產生粉塵。產生粉塵量較大的地點是采掘工作麵，其次是運輸係統中的各轉載點。同時，煤礦地麵生產係統，在裝卸、運輸等生產過程中也產生粉塵；風速過大，也能使已沉落的粉塵重新飛揚，汙染環境。
二、粉塵的危害
粉塵對礦井安全生產及職工身體的危害主要有：
1、具有爆炸性的煤塵，在一定的條件下發生爆炸，造成人員傷亡、危害礦井安全生產。
2、人員若長期吸入超限粉塵，易患粉塵職業病，如煤肺病或矽肺病、支氣管炎等，嚴重危害礦井工作人員的身體健康。
3、粉塵過大，能見度降低，容易造成運輸或其它不測02manbetx.com 。
三、煤塵爆炸性
根據內蒙古自治區煤田地質局117勘探隊提供的《內蒙古自治區準格爾煤田酸刺溝井田勘探報告》，井田內煤層煤塵爆炸指數在34.92%~46.05%之間，本井田內煤層煤塵有爆炸危險性。
煤塵爆炸性鑒定結果見表1—2—5。
第二節 防塵措施
一、粉塵檢測方法
我國煤礦對粉塵的檢測采用兩種方法，一是絕對質量濃度采樣法，二是相對濃度采樣法。絕對質量濃度采樣法是將采集的粉塵用天平稱其質量，求出粉塵濃度；相對濃度采樣法是將采集的粉塵通過測得與粉塵量有相關性的物理量，求出粉塵濃度。
本礦井采用粉塵采樣器和測塵儀相結合的粉塵檢測方法。粉塵采樣器采用AZF-01、CCZ-20A型；測塵儀采用直讀式粉塵測定儀CCGZ-1000。
二、防塵措施
本礦井采用綜合防塵和個體防護相結合的防塵措施。
㈠ 綜合防塵
1、建立礦井防塵供水係統，本礦井采用靜壓供水係統。
2、普通法掘進時采用濕式作業。
1）濕式鑿岩
2）水炮泥
3）放炮後噴霧灑水
4）裝岩灑水
5）衝洗岩幫
3、通風排塵淨化風流
本礦井在工作麵回風巷和回風巷道的連接處采用風流淨化方法——弧形水幕淨化。
4、機械化采掘降塵
在機組割煤和移架時采取噴霧灑水降塵，連采掘進工作麵采用噴霧灑水和除塵風機降塵。
5、運輸巷道降塵
對帶式輸送機巷道采用自動噴霧裝置，對運輸大巷采用衝洗、刷白措施。
6、噴霧灑水降塵
對煤倉、溜煤眼、帶式輸送機轉載點等煤炭裝、卸點進行噴霧灑水進行降塵。
㈡ 個體防護
本礦井個體防護均采用防塵口罩。
三、采掘工作麵除塵
1、采掘工作麵生產工藝
本礦井達產時共配備二個回采工作麵，4號煤層采用綜采一次采全高開采，工作麵長度240m，平均采高3.0m。6上煤層采用綜采設備開采，工作麵長度為300m，采煤機采高為4.5m。
井下巷道掘進一般采用連采機掘進，僅在巷道開口時采用普通鑽爆法掘進。
2、采掘工作麵除塵
采煤工作麵：綜采工作麵采用了大截齒距、大功率、帶內外噴霧係統的采煤機，機組割煤和移架時采取內外噴霧、灑水降塵。通過采用先進的采煤工藝和降塵除塵設備、設施，大大降低了采煤工作麵生產過程中煤塵的生成和風流中煤塵含量。
連采掘進工作麵：掘進工作麵配備了噴霧泵，連采機在掘進截割的同時實施噴霧灑水，為了有效的降低經過掘進麵風流中的粉塵，在掘進頭附近設除塵風機淨化風流。
3、連采掘進工作麵的個體防護
在采掘工作麵中工作的所有人員，均配備有防塵口罩防塵。
綜采和掘進工作麵防塵降塵設備見表3-2-1。
表3-2-1 綜采和掘進工作麵防塵降塵設備表（一個工作麵）

四、煤層注水防塵
本礦井4號煤水分一般為2.43%～6.92%，平均為4.28%。6上煤水分一般為2.52%～6.89%，平均為4.53%。根據《安全01manbetx 》第一百五十四條規定，本礦井不采用煤層注水防塵。
五、井下消防、灑水
1、消防灑水水源及管路布置
井下消防、灑水係統采用靜壓供水方式。由工業場地井下水處理站複用水池供給，水池引一趟DN150鋼管經主斜井井筒至井下，消防與灑水合用一趟管道。消防灑水管道在井底車場附近的管道上設有減壓閥減壓，以滿足井下消防、灑水的壓力需要。井下消防、灑水用水量為3943.6m3/d。
根據《煤礦井下消防灑水設計規範》的要求：在帶式輸送機巷中，每50m設置一個消火栓；在盤區輔助運輸巷、運輸大巷中，每100m設置一個消火栓；在變電所等機電硐室入口、采掘工作麵入口、回采工作麵進口、回風巷口、帶式輸送機機頭處均設置一個消火栓；在采掘工作麵、煤倉、溜煤眼及運輸機轉載點等產生煤塵的地方設置灑水除塵裝置。在工作麵回風巷和回風大巷的連接處均設置弧形水幕用來淨化風流。在主要巷道每50m設置一個規格為DN25的給水栓，供定期清洗巷道用。供水管道分別采用DN150、DN100的無縫鋼管。
管道的連接除閥門處采用法蘭外，其餘均采用快速接頭連接。
2、消防和降塵用水的水質應符合以下要求：
⑴ 懸浮物含量不得超過150mg/L。
⑵ 懸浮物的粒度直徑不得大於0.33mm。
⑶ PH值為6～9。
⑷ 水中各種菌群數量必須達到衛生標準要求。
第三節 防爆措施
根據地質報告，本礦井煤層煤塵有爆炸危險性，故井下必須設防、隔爆設施。
一、防爆措施
防爆措施包括防止浮遊煤塵發生爆炸和防止沉積煤塵再次飛揚參與爆炸的措施，具體包括：
1、防塵措施，包括減塵和降塵措施（詳見第本章第二節）；
2、定期清掃沉積在巷道中的煤塵，並及時運出；
3、定期衝洗巷道；
4、用石灰水或水泥石灰水噴灑巷道頂壁和底板（主要用於工作麵以外的巷道）；
5、所有運輸巷和回風巷內撒布岩粉，尤其是煤塵經常沉積的地方和工作麵上、下口（如能保證有噴霧灑水，且使煤塵中水分大於12%的地點，可不再撒布岩粉）；
6、定期對巷道噴霧灑水，灑水管路與消防合並，詳見本章第二節；
7、消除引爆煤塵的火源（詳見第四章第二節及第五章）；
8、入井人員禁止穿戴化纖衣物，嚴禁攜帶煙火。
二、井下電氣設備及保護
井下各個采掘工作麵、裝載點、卸載點、運輸、倉儲等地點容易產生煤塵，上述各個地點的電氣設備均選用礦用防爆型，各種電氣保護嚴格按照《煤礦安全01manbetx 》及《煤炭工業礦井設計規範》的規定設置。
上述地點電氣設備不得帶電檢修、搬遷，檢修或搬遷前，必須切斷電源，並用同電源電壓相適應的驗電筆檢驗。檢驗無電後，必須檢查瓦斯，在其巷道風流中瓦斯濃度在1%以下時，方可進行導體對地放電。所有開關把手，在切斷電源時都應閉鎖，並懸掛“有人工作，不準送電”牌，隻有執行這項工作的人員，才有權取下此牌並送電。
操作這些電氣設備，必須遵守下列規定：非專職或值班電氣人員，不得擅自操作電氣設備；操作千伏級電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套或穿電工絕緣靴；127V手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸的部分，應有良好絕緣。
三、撒布岩粉
1、對岩粉的要求：可燃物含量<5%；遊離SiO2含量<5%；不含有毒有害的混合物；潮濕巷道應用抗濕性岩粉；岩粉必須全部通過50號篩（篩徑<0.2mm），其中70％以上應通過200號篩（篩徑<0.074mm）。
2、岩粉原料：采用石灰岩粉。
3、對岩粉用量的要求：岩粉撒布用量是根據煤塵沉積情況，一般以岩粉與沉積的煤塵混合物中不燃物質的含量而定，對於本礦井不應小於70％。
4、撒布岩粉的要求：撒布岩粉時要將巷道所有表麵，包括頂、底、幫都用岩粉覆蓋，撒布長度應大於300m，不足300m的巷道應全部撒布。撒布要均勻，不留空白。
5、岩粉撒布方法：采用人工撒布方式，撒布時操作人員必須站在風流上方。
6、撒布岩粉的地點：所有的運輸巷和回風巷；煤塵經常積聚的地點；工作麵上、下出口。
7、岩粉撒布周期為一個月。
第四節 隔爆措施
隔爆措施是阻斷煤塵爆炸災害由局部向更大範圍擴散的措施。本設計隔爆措施是在礦井帶式輸送機大巷、輔運大巷、回風大巷內布置主要隔爆水棚，在回采和掘進巷道內布置輔助隔爆水袋。
一、主隔爆水棚
1、水棚結構：水棚子由易碎、耐溫且具有一定強度的脆性塑料做成水槽，將其懸掛在巷道頂梁上或平放在用角鐵或方木製成的夾緊框架之內。水槽為GS80-4A型，規格為上平麵760×470mm，下平麵700×410，淨高260mm。
2、水棚的布置：水棚的架設高度不小於1.8m、水棚排間距為1.2～3.0m。設置位置為主要大巷和距離工作麵為60～200m處（進、回風流中均應設置）。
3、水棚計算：
1）總水量：G=gS
式中: G——總水量，kg；
g——每平方米巷道所需水量，取400L/m2；
S——巷道斷麵積，取20.0m2。
經計算，總水量為8000L。
2）每架水棚水量：
根據巷道尺寸，設計確定每架水棚安裝5個水槽，每個水槽80L。則每架水棚水量為400L。
3）水棚架數：n=G/Gn
式中: n——水棚架數；
Gn——水棚水量。
經計算n=20。
4）水棚區長度：L=（n-1）C
式中: L——水棚區長度，m；
C——水棚間距，1.8m。
經計算L=34.2m。
二、輔助隔爆水棚
1、水袋結構：水袋為塑料製品，將其吊掛在巷道頂梁上或支架之上。水袋型號為GBSD-80，其規格為900×400×250mm，設計水量Gn為60L。
2、水袋的布置：水棚的架設高度不小於1.8m，棚排距一般1.2m。設置位置為回采工作麵巷道和掘進巷道內。
3、水袋計算
1）總水量：G=gS
式中：G——總水量，m3；
g——每平方米巷道所需水量，取200L/m2；
S——巷道斷麵積，取19.0m2。
經計算，總水量為3800L。
2）每架水棚水量：
根據巷道尺寸，設計確定每架水棚安裝4個水袋，則每架水棚水量為240L。
3）水袋棚架數：n=G/Gn
式中：n——水棚架數。
經計算n=16。
4）水棚區長度：L=（n-1）C
式中: L—水棚區長度，m；
C—水棚間距，1.5m。
經計算L=22.5m。
礦井隔爆水棚安裝示意圖見圖3-4-1~3-4-4
礦井開采4號煤、6上煤隔爆水棚布置見圖3-4-5和圖3-4-6。

第五節 礦井地麵生產係統防塵
一、防塵係統簡介
1、主、副井生產係統
主井提升的原煤由膠帶輸送機運至2個φ22m原煤緩衝倉，通過倉下給煤機給至膠帶輸送機轉載進入篩分車間，篩末煤可以去儲煤場儲存，也可以通過膠帶輸送機運往產品倉儲存。篩分出的300～35mm塊原煤進入主廠房洗選。洗選出的洗塊煤經破碎後入產品倉儲存。矸石通過膠帶輸送機運至矸石堆場，然後覆土造田。煤泥水經濃縮機濃縮後底流采用加壓過濾機脫水，回收的煤泥摻入產品煤中，濾液返回濃縮機，濃縮溢流作為澄清水。
主井生產係統主要塵源為：原煤儲運係統、原煤準備篩分、產品（準備篩分出的篩末煤）儲裝運係統的煤流卸轉載等。采用防塵方式為：膠帶輸送機轉載處設置封閉罩，篩分設備上方設除塵器。
副井采用無軌膠輪車運輸。
2、矸石係統
井下矸石量很小，不升井。選煤廠動篩跳汰產生的矸石，起塵的可能性不是很大。若在矸石轉載過程中或裝入汽車過程中仍引有粉塵飛揚，采用灑水防止粉塵飛揚。
二、防塵措施及裝備
地麵生產係統中，生產環節和設備種類較多，其主要塵源為運輸、提升、篩分設備、轉載點和儲煤場。其防塵措施及裝備也因塵源的不同而有所區別。
根據目前的研究資料，煤炭含水量在7％以下，堆高在10m以上易起塵。這可作為煤礦生產防塵工作的理論依據。
1、地麵防塵
防塵措施采用噴水、灑水、密閉防塵和機械除塵相結合。在篩分車間四台等厚篩上方各設一台MC84-Ⅱ-C-下型脈衝袋式除塵器，對四處產生大量粉塵地點進行機械集塵，在原煤分級篩上設帆布集塵罩。在主廠房采用T35-11型軸流式通風機進行通風換氣。在各膠帶輸送機機頭，均采用密封式頭部護罩，在受料點設全封閉導料槽。護罩、導料槽、以及輸煤溜槽進行嚴密封閉。
本地區幹燥多風，植被稀少，為防止粉塵汙染，在有汙染的裝車點和儲煤場周圍重點綠化，以防風滯塵，並配備有灑水車，可經常灑水保持一定的濕度，防止地麵起塵。定期清掃設備表麵、地麵的浮塵，減少空氣中粉塵來源。
在矸石係統的高位處設置水管接頭，視情況向矸石礦車內灑水或汽車上矸石表麵灑水。
地麵灑水防塵係統：生活和消防用水采用合一的供水係統，幹管采用環狀管網，消防采用高壓製。
2、供水係統
內蒙古準格爾黃河水務有限公司的水供至工業場地西北側的3座高位水池，每個高位水池容量為1000m3，水池底標高為1225m。高位水池的水重力至工業場地。以適應生活用水量的變化和保證地麵消防用水量的要求。
工業場地生活和消防用水采用合一的供水係統，幹管采用環狀管網，消防采用常高壓製。
經過混凝沉澱處理後的井下水，作為選煤廠生產補充水，通過加壓水泵送至選煤廠的生產水池。不足部分由生活管網供給。
井下水處理站複用水池引一趟DN150管道經主斜井井筒至井下，在井底車場附近的管道上設有減壓閥，以滿足井下消防、灑水的要求。
3、工業場地排水係統
工業場地采用分流製排水係統，室內排水出戶後，經室外排水管網彙集至生活汙水處理站。采用地埋式汙水處理裝置進行處理，處理能力為40m3/h。,其處理工藝如下：
消毒劑
↓
汙水→格柵→調節池→提升泵→汙水處理裝置→消毒池→排放
經過處理後BOD5≤30mg/L，COD≤60mg/L，SS≤30mg/L，達到《汙水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級排放標準。就近排至衝溝或用於農灌。
工業場地排水管采用混凝土排水管。
4、井下消防、灑水
井下消防、灑水係統采用靜壓供水方式。由工業場地井下水處理站複用水池供給。消防與灑水合用一趟管道，經主斜井井筒至井下。在井底車場附近的管道上設有減壓閥，以滿足井下消防、灑水的水壓、水量的需要。
根據《煤礦井下消防灑水設計規範》的要求：在膠帶輸送機巷中，每50m設置一個消火栓；在采區輔助運輸順槽、輔運大巷中，每100m設置一個消火栓；在變電所等機電硐室入口、采掘工作麵入口、回采工作麵進口、回風巷口、膠帶輸送機機頭處均設置一個消火栓；在采掘工作麵、煤倉、溜煤眼及運輸機轉載點等產生煤塵的地方設置灑水除塵裝置。在回風順槽和回風大巷的連接處均設置弧形水幕用來淨化風流。在主要巷道每50m設置一個規格為DN25的給水栓，供定期清洗巷道用。