矿井粉尘防治理论与技术.ppt

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1、矿尘防治,主讲人：张攀（河南理工大学安全学院 讲师）TEL：E-mail：,主要内容：1、矿尘及其性质2、尘肺病3、煤尘爆炸及预防4、综合防尘,矿山防尘,第一节 矿尘及其性质一、矿尘的产生及分类 矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面产尘量占4580；掘进工作面产尘量占2038，锚喷作业点产尘量占1015；运输通风巷道产尘量占51

2、0，其他作业点占25。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。,几种常用的分类方法：,1、按矿尘粒径划分(1)粗尘-40m,空气中易沉降；(2)细尘1040m，肉眼可见，在静止空气加速沉降；(3)微尘0.2510m，光学显微镜可见，在静止空气等速沉降；(4)超微尘-0.25m，电子显微镜观察，扩散动力。,2按矿尘的存在状态划分(1)浮游矿尘：悬浮于矿内空气中(2)沉积矿尘：从矿内空气沉降下来的矿尘3按矿尘的粒径组成范围划分(1)全尘(总粉尘)：各种粒径的矿尘之和，1mm以下；(2)呼吸性粉尘：5m以下，二、矿尘的危害 矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面

3、：(1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。(2)某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。(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。此外，煤矿向大气排放的粉尘对矿区周围的生态环境也会产生很大影响，对生活环境、植物生长环境可能造成严重破坏。,三、含尘量的计量指标1、矿尘浓度 其表示方法有两种：(1)质量法：每立方米空气所含 浮尘的毫克数，mg/m3(2)计数法：每立方米空气所含 浮尘的个数，个/m32、产尘强度 指生产过程中，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 指每采掘1吨或1立方米矿岩所产生的矿尘量，常用的单位为

4、mg/t或mg/m3。4、矿尘沉积量 单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/m2d。,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定因素，其含量越高，危害越大。煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在20%50%，煤尘中的含量一般不超过5%。2、矿尘的粒度与比表面积 矿尘粒度：矿尘粒度平均直径，m 矿尘的比表面积：单位质量矿尘的总表面积；m2/kg,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，因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。3、矿尘的分散度：矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比。分散度

5、有两种表示方法：(1)重量百分比：各粒级重量所占总重量的百分比；(2)数量百分比：各粒级颗粒数所占总颗粒百分比；,粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的，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。矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标。矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘；反之，如果矿尘中粗大颗粒多，所占比例大，就称作低分散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。,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。亲水性矿尘：容易被水湿润 疏水性矿尘：不容易被水湿润 5、矿尘的荷电性 因空气的电离以及尘粒之间的碰撞、摩

6、擦等作用，使尘粒带有电荷，可能是正电荷，也可是负电荷。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。,五、影响矿尘产生量的因素影响矿尘产生量的因素主要包括以下两个方面：1自然因素（1）地质构造 地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大。（2）煤层赋存条件 同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大；开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多。（3）煤岩的物理性质 节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大；反之则小。,2生产技术因素（1）采煤方法 不同的采煤方法，产生量也不一样。如：急倾斜煤层采用倒台阶采煤法比水

7、平分层采煤法产尘量要大的多；全部冒落法管理顶板比充填法管理顶板产尘量要大。（2）机械化程度 机械化程度越高，煤岩破碎程度越严重，产尘量就越大（3）开采强度 随着开采强度的加大，采掘推进速度加快，产量增加，产尘量将显著加大；同时，由于矿井的风量加大，风速加快，扬起积尘且飘浮时间长，传播远，矿内空气中的矿尘浓度将增大。（4）开采深度 随着开采深度的增加，地温增高，煤（岩）体内原始水分降低，煤（岩）干燥，开采时产尘量就大。（5）通风状况 风速太小，不能将浮尘带出矿井。风速过大，又将积尘扬起。单从降尘角度考虑，工作面风速以1.21.6m/s较好，产尘最少。,第二节 矿山尘肺病 一、尘肺病及其发病机理

8、新的尘肺病诊断标准中规定的尘肺病的定义是：“尘肺病是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘并在肺内滞留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。”它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈，且因发病缓慢病程较长，不同于煤尘、瓦斯爆炸事故一次伤害严重，常不易被人们所重视。实际上尘肺病引起的致残和死亡人数，在国内外都十分惊人。从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上（2005.4）获悉：我国的职业病危害形势十分严峻，职业病防治工作与我国快速发展的经济形势极不适应。我国有毒有害企业超过1600万家，受到职业危害的人数超过2亿。2003年全国报告各类职业病发病数为10467例，其中尘肺

9、病发病数占了80%。上世纪50年代以来我国报告累计尘肺病例58万多人，已死亡14万多人，现患者44万多人。由于目前厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全，专家估计实际发病要比报告的例数多10倍，尘肺实际发生的病例数不少于100万例。,有关尘肺的危害在国内外的很早的史料都有记载，如北宋（960-1127）孙平仲在所著谈苑中指出，“后苑银作镀金，为水银所熏，头首俱颤；卖饼家窥炉，目皆早昏；贾谷山采石人，石末伤肺，肺焦多死”；欧洲文艺复兴后期工业迅速发展后西方矿冶书籍中也有矿工“痨病”之词；17世纪早期解剖学著作中有“切石之死于哮喘，解刀入肺似入沙石”之说。,1、尘肺类的分类 煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分

10、不同，可分为三类：(1)硅肺病(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。患者多为长期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的岩尘所引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。由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。,2、尘肺病的发病机理 进入人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程：(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形成痰排出体外。(2)在上呼吸道的较大支气管内，通

11、过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使510m的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外。(3)在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分25m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通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内后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉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。,二、尘肺病的发病症状及影响因素1、尘肺病的发病症状 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：做一般工作甚

12、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。,2、影响尘肺病的发病因素(1)矿尘的成分 能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离SiO2，其含量越高，发病工令越短，病变的发展程度越快。对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。(2)矿尘粒度及分散度 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下呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2m左右的矿尘。(3)矿尘浓度 尘肺病的发生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)个体方面的因素,规程第七百三十九条 作业场所空气中粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度应

13、符合表26要求。,第三节 煤尘爆炸及预防 煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘。其中，采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%。具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能。其灾害程度可造成矿毁人亡，国内外煤矿曾多次发生煤尘爆炸事故。典型案例如下：1906年，法国吉利耶尔煤矿发生煤尘爆炸死亡1099人，煤矿经两年重建才恢复生产。这是一个无瓦斯煤矿，也是世界上第一次发生煤尘爆炸。从此，世界上各主要产煤国家对煤尘爆炸开始进行广泛研究，重视预防煤尘爆炸事故工作。1907年，美国孟诺加煤矿发生煤尘爆炸，死亡362人，占入井人数的97%。1910年，英国黑里顿煤矿发生

14、煤尘爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。19131933年，法国和英国还多次发生煤尘、瓦斯煤尘爆炸事故，每次事故都造成一、二百人死亡。,1942年，日本侵占东北时期，采取不顾工人死活的掠夺式生产方式，致使本溪煤矿发生了世界史上最大的一次瓦斯煤尘爆炸事故，死亡1549人，伤残246人，死亡者中多为CO中毒。事故前巷道内沉积了大量煤尘，电火花点燃局部聚存瓦斯而引起煤尘爆炸。为掩人耳目，日本侵略者将矿井封闭。1962年，山西大同老白洞煤矿在高产日发生了电火花引燃局部瓦斯导致煤尘爆炸，死亡629人。1963年，日本三池煤矿发生煤尘爆炸，死亡458人，伤832人，死亡者多为

15、CO中毒。这次事故是发生在该煤矿的主提煤斜井，是电绞车提升装满煤的串车，由于矿车脱钩顺斜井翻滚滑下，将沉积的大量煤尘和矿车内的煤冲击飞扬形成煤尘云，加之矿车与轨道摩擦产生火花，引起煤尘大爆炸。此事故后经还原实验证实。2005年，黑龙江七台河东风煤矿主要提煤皮带斜井发生煤尘爆炸，死亡171人。,2005年11月27日，黑龙江七台河矿难事故(煤尘爆炸)，确认在事故中遇难人数为171人，其中包括169名井下遇难矿工和井上2名地面遇难人员.,一、煤尘爆炸的机理及特征1、煤尘爆炸的机理 煤尘的燃烧和爆炸实际上是煤尘及其释放的可燃性气体的燃烧和爆炸，它的氧化反应主要是在气相内进行的。因此煤尘爆炸与瓦斯爆炸

16、具有相似之处。但因在固体煤粒表面也有氧化燃烧作用发生，所以煤尘爆炸又有其独特之处。,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。一般煤尘爆炸机理及过程主要表现在以下方面：(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；(2)当温度达到300400时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；(4)闪燃所

17、形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。,2煤尘爆炸的特征(1)形成高温、高压、冲击波(2)煤尘爆炸具有连续性(3)煤尘爆炸的感应期 即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。(4)挥发分减少或形成“粘焦”(5)产生大量的CO,煤尘爆炸的危害性极大：可以摧毁整个矿井、井巷、采煤工作面，导致大面积顶板垮塌冒落，压埋井下作业人员，堵塞通风；可以将设备损坏，把支柱设备、煤石块吹起撞击，导致井下作业人员死亡，爆炸波可使矿工粉身碎骨；爆炸波还可以通向地面的井筒、冲击破坏与井筒连接的地面厂房，造成作业人员伤亡；煤尘爆炸火焰还可引起井下可燃物着火，引起局部积存

18、的瓦斯发生爆炸，造成事故扩大；煤尘爆炸产生的CO随风流进入全矿井的所有地点，致使井下作业人员CO 中毒死亡。,对煤尘爆炸性的鉴定和评价要求先对试验煤样进行工业分析，求出可燃挥发分含量，对煤尘的爆炸性做出初步评价；再经爆炸性鉴定，对煤尘的爆炸性得出定性结论。煤尘爆炸性鉴定工作应当由安全监察部门授权单位进行,二、煤尘爆炸的条件 1、煤尘具有爆炸性 1）鉴定 第一种方法是在大型煤尘爆炸试验巷道内，点火引爆进行鉴定。第二种方法是在实验室内，使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进行鉴定。2）用煤尘爆炸指数判断 用工业分析法计算可燃挥发分值大致判定煤尘的爆炸危险性 煤尘爆炸指数与煤尘爆炸性如下,2、悬浮煤尘的浓度:

19、下限浓度为30一50 gm3，上限浓度为1000一2000 gm3。据估算4m2断面小巷道的周边上，只要0.04mm厚的一层煤尘，当它全部飞扬起来，就达到了爆炸下限。在井下各生产环节中，一般情况下，很难形成大于下限的悬浮煤尘浓度，但当巷道周围的沉积煤尘受到冲击波的震动，气流的吹扬或其他原因再次扬起后，就足以达到爆炸浓度。因此，沉积煤尘是最大约隐患。3、引燃煤尘爆炸的高温热源：610-1050 井下空气中浮尘能见表,三、影响煤尘爆炸的因素1、煤的挥发分，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。2、煤的灰分和水分，煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。3、煤尘

20、粒度，粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。4、空气中的瓦斯浓度，瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于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，,5、空气中氧的含量，空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；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。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力6、引爆热源四、煤尘爆炸性鉴定 在 二 中已讲五、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三个方面。(一）、减、降尘措施 指在

21、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。方法很多，下面主要介绍煤层注水。(二)、防止煤尘引燃的措施(三)、限制煤尘爆炸范围扩大的措施,1、煤层注水实质 在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作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，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源；水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的

22、产生；水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变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，因而减少了煤尘的产生量。,2、影响煤层注水效果的因素 煤的裂隙和孔隙的发育程度 裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越易注水。煤体的孔隙发育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于4%时，煤层的透水性较差。上履岩层压力及支承压力 液体性质的影响：0.5%洗衣粉 煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。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

23、是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。,3、煤层注水方式,a,b,短孔注水 深孔注水,c,长孔注水,伪倾斜孔 八字形与倾斜联合钻孔,钻孔,节理,巷道钻孔注水,以上4种方式：短孔注水，是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为23.5m；深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为525m长孔注水，从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长30100m。巷道钻孔注水。,4、注水系统 注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。静压注水：利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫静压注水。动压注水：利用水泵或风包加压

24、将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面集中加压，也可直接设在注水地点进行加压。5、注水设备 煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表等。,6、注水参数 注水压力 注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。适宜的注水压力是：通过调节注水流量使其不超过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。钻孔的注水速度随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增减。一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好。注水量 注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。注水时间 每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成反比。,（二）防止煤尘

25、引燃措施,遵守规程的有关规定 严禁携带烟草和点火工具下井；井下禁止使用电炉，禁止打开矿灯；井口房、抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20 m内禁止使用明火；井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应严格遵守有关规定采用防爆设备在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿安全炸药和瞬发雷管。防止机械摩擦火花采用抗静电难燃的聚合材料制品,（三）限制煤尘爆炸范围扩大的措施1、清除落尘2、撒布岩粉3、设置岩粉棚 由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。4、设置水棚 水棚包括水槽棚和水袋棚两种。5、设置自动隔爆棚 自动隔爆棚是利用各种传感器，

26、将瞬间测量的煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电信号，指令机构的演算器根据这些信号准确计算出火焰传播速度后选择恰当时机发出动作信号，让抑制装置强制喷撒固体或液体等消火剂，从而可靠地扑灭爆炸火焰，阻止煤尘爆炸蔓延,煤尘爆炸事故案例分析 韩桥煤矿“29”事故,矿井及采区概况。韩桥矿位于徐州市东北32km贾汪煤田内，1950年投产，原设计年产能力为75万t.1961年进入薄煤层，核定年产能力为45万t，1981年矿井瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井(相对瓦斯涌出且为3.26m3/t)有煤尘爆炸危险性煤尘爆炸指数为41.66%。矿井通风方式为中央边界需风量6356m3/min。一 个采煤工作面，三个掘进工作面

27、。事故经过-200m水平南二采区2123工作面，发生一起煤尘爆炸事故，死亡15人，伤20人。事故波及正在施工的三个掘进头。波及巷道总长4127m，有15处17道通风设施遭到破坏。,事故原因及引爆原因分析,该矿井为低瓦斯矿，2123工作面从开采以来近半年时间内检查瓦斯，最高浓度为0.24。从未发现越限或局部积聚，瓦斯涌出量很低因而,确定不是瓦斯爆炸。在爆炸波及范围内支架、突出岩帮和些矿车上发现煤尘爆炸的主要特征，有焦渣和粘结物，故确定是煤尘爆炸.引爆火源分析。22台防爆电气设备均无失爆现象。电缆头均未发现短路电弧来分析，排除电气引火的可能性。事故发生时三个掘进头均未放炮,也没有产生火源条件。,工

28、作面距上口53.4m处，顶板掉矸石三块。中间一块约长1.6m，宽0.6m，厚0.3m，影响溜子运输在矸石处有放炮母线，终端联有4发已爆的雷管残留物，溜槽内还有8块崩碎矸石(根据事后调查，这是块大石头)。班长、放炮员及5名采煤工灼伤在母线另一端放炮器附近。据该工区座谈，曾多次放明炮处理矸石。从以上情况分析，发生事故的直接原因，是工作面内没有防尘措施，在崩矸石、放明炮时，吹起了沉积煤尘，被炸药传爆的火焰引燃而爆炸。,工作面没有防尘措施对执行规章制度中的一些实际问题未能解决，违章作业现在一直未能杜绝。工作面巷道布置不太合理，给通风安全带来不利因素。在防尘管理上，未执行定期测尘制度，井下粉尘浓度不详。

29、采区内未采取岩粉棚、水槽等限制煤尘爆炸扩大的隔爆措施，致使事故波及到几乎整个采区。,事故的主要教训：,第四节 矿山综合防尘 矿山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。一、通风除尘 通风除尘：指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度。效果主要影响因素：风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。最低排尘风速：能使呼吸性粉尘保持悬浮并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速。最优排尘风速：能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排尘风速。一般来说，掘进工作面的最优风速为0.40.7m/，

30、机械化采煤工作面为1.52.5m/。,压入式通风排尘 优点：新风流进入工作面，含尘空气沿巷道排出，它能有效地冲淡瓦斯防止聚集，装备和管理都较简单。缺点：含尘风流沿巷道排出，作业班工人处于粉尘和炮烟环境下工作。随着掘进机械化水平的提高，工作面的瓦斯涌出量和产尘量急剧上升，单一的压入式通风方式将会使大量的粉尘吹出工作面，造成有人工作的巷道及回风系统被严重污染，直接影响着工人的身体健康。由工作面吹出来的粉尘逐渐沉积下来也是矿井安全的一大隐患。故单一的压入式通风方式已不能适应综掘工作面的除尘要求。,通风排尘,抽出式通风方式,优点：保证掘进巷道处于不受粉尘污染的新鲜风流中，工作面除尘效果好，作业环境得到

31、改善，提高了工作效率。但存在以下弊端：一是风机安装在回风流中，不能用于瓦斯浓度较大的巷道。二是带有粉尘的风流进入伸缩风筒后，部分粉尘沉积在风筒内壁，清扫比较困难。三是湿式除尘风机的滤网需定期冲洗、清扫，这就需要停止风机运转，不利于工作面瓦斯管理。四是带有刚性圈的伸缩风筒造价比较高。,混合式通风,长压短抽（前抽后压）这种通风方式，综掘工作面（为主要产尘点）的粉尘经过湿式除尘风机后进行净化，同样保证了除尘效果，提高了工作效率。但也存在不少缺点：一是湿式除尘风机及配套风筒需随工作面的推进不断移动。二是压入式局扇与湿式除尘风机的工作风量必须匹配才能保证除尘效果。,长抽短压（前压后抽）当以排除瓦斯为主的

32、煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风；而当以排除粉尘为主的井筒掘进时，宜采用抽出式通风。突出矿井严禁采用抽出式和混合式通风。,混合式通风,二、湿式作业 利用水或其它液体，使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法，它是矿井综合防尘的主要技术措施之一。机理：1、水能温润矿尘，增加尘粒的重力；2、将细散尘粒聚结为较大颗粒，加速浮尘沉降；3、使落尘不易飞扬。特点：1、湿式凿岩、钻眼 实质 2、洒水 洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。,3、喷雾洒水 定义：将压力水通过喷雾器在旋转或冲击作用下，使水流雾化成细散的水嘀喷射于空气中。雾体结构：喷出雾体的几何形状。La-射程，雾粒以很大速度

33、作直线运动。Lb-作用长度，喷雾器的最大喷射距离。扩张角，其值愈大雾体的截面积愈大。作用原理：三个方面 适用条件：广泛用于采掘切割、爆破、装载、运输等生产过程。4、水炮泥和水封爆破 水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内。要求：塑料袋难燃、无毒、有一定强度。作用原理：水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内，爆破时水袋破裂，部分水借助于爆破产生的压力压入煤层裂隙中湿润煤体，部分水在高温高压下汽化；放烟后，温度降低，水蒸气冷却成雾滴，碰撞、湿润尘粒，从而达到降尘的目的。,三、密闭抽尘,密闭抽尘是把局部产尘点首先密闭起来，防止矿尘飞扬扩散，然后再将矿尘抽到集尘器内含尘空气通过

34、集尘器将尘粒阻留，使空气净化。在缺水或不宜用水的特殊情况下，采用干式凿岩，就要密闭尘源，采用干式捕尘措施。孔口捕尘：在炮眼孔口利用捕尘罩和捕尘塞密封孔口，再用压气引射器产生的负压将凿岩时产生的矿尘吸进捕尘罩、捕尘塞，经吸尘管至滤尘筒。矿尘经过两级过滤，第一级是滤尘筒，第二级是滤尘袋。含尘空气在负压吸引下进入滤尘筒，沿筒壁旋转，由于离心力的作用，大于10um的尘粒落入筒内，而经滤尘筒排出的含尘空气再进入滤尘袋。在压气的推动下，经滤尘袋过滤，小于10um的尘粒绝大部分被阻留在滤尘袋内。捕尘率可以达到95%。孔底捕尘,三、净化风流 净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将矿尘捕获的技术措

35、施。1、水幕净化风流 水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成的。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘源为原则。,一般安设位置为：矿井总入风流净化水幕：距井口20100m巷道内；采区入风流净化水幕：风流分叉口支流里侧2050m巷道内 采煤回风流净化水幕：距工作面回风口1020m回风巷内；掘进回风流净化水幕：距工作面3050m巷道内；巷道中产尘源净化水幕：尘源下风侧510m巷道内。水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。在徐州董庄矿曾做过试验，在距掘进工作面20、40和60 m处各设了一道水幕，工作面含尘风流经第一道水幕后降尘率为5960.5，经第二道水幕

36、后降尘率为78.280，经第三道水幕后，矿尘浓度只有0.78mgm3，降尘率达到98.6。,2湿式除尘装置 除尘装置(或除尘器)是指把气流或空气中含有的固体粒子分离并捕集起来的装置，又称集尘器或捕尘器。根据是否利用水或其它液体，除尘装置可分为干式和湿式两大类。煤矿一般采用湿式除尘装置。四、个体防护 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一项补救措施。主要包括：1.防尘口罩 2防尘安全帽(头盔),补充,物理化学降尘技术 自20世纪60年代在国外井下矿山应用表面活性剂降尘以来，物理化学降尘技术得到了迅猛发展。中国是从20世纪80年代开始试验并推广应用湿润剂等物理化学降尘技术的，目前已

37、在井下进行实验与应用的物理化学防尘方法主要有：水中添加湿润剂降尘、泡沫除尘、磁化水降尘及粘尘剂降尘等。1添加湿润剂降尘 因粉尘具有一定的疏水性，水的表面张力又较大，对2um粒径粉尘捕获率只有128左右，2um粒径以下的粉尘捕获率更低 添加湿润剂除尘机理：湿润剂是于亲水基和疏水基两种不同性质基团组成的化合物，溶于水后其分子完全被水分子包围，亲水基端被水分子吸引，疏水基一端被水分子排斥，在水溶液表面形成界面吸附层，而使水与空气接触面积大大缩小，导致水的表面张力降低，同时伸向空气的疏水基与粉尘粒子之间有吸附件用，而把尘粒带入水中，得到充分湿润。添加湿润剂还可应用于其它各种湿式作业生产环节，如用于喷雾

38、降尘。,2泡沫除尘 20世纪70年代中期，英国最先开展有关泡沫除尘的研究，此后，美国、前苏联、前西德、日本等国相继进行了试验与研究，取得了一定的成果。近年来，中国已在潞安、汾西、铁法等矿务局进行了研究与试验，取得了良好效果。泡沫除尘原理：利用表面活性剂的特点，使其与水一起通过泡沫发生器，产生大量的高倍数的空气机械泡沫，利用无空隙的泡沫体覆盖和遮断尘源。泡沫除尘原理包括拦截、粘附、湿润、沉降等，几乎可以捕集所有与之相遇的粉尘，尤其对微细粉尘具有更强的聚集能力。泡沫的产生有化学方法和物理方法两种，除尘的泡沫一般是物理方法的，属机械泡沫。泡沫除尘可应用于综采机组、掘进机组、带式运输机以及尘源较固定的

39、地点，一般泡沫除尘效果较高，可达90%以上，尤其是对降低呼吸性粉尘效果显著。,3磁化水降尘 目前，国内外对水系磁化技术的应用日趋广泛，水系磁化这门边缘学科引起各领域的高度重视。前苏联最先进行了磁化水除尘试验，并与常水降尘率进行了对比，其平均降尘率可提高8.15%21.08%。中国是从20世纪80年代开始在井下进行有关实验研究的。磁化水降尘原理：水经磁化后，物理化学性质可发生暂时的变化。水的粘度减低，吸附能力、溶解能力及渗透能力增加，再加上水珠变小，有利于提高水的雾化程度，增加与粉尘的接触机会，提高降尘效率。磁化水除尘优点包括：设备简单、安装方便、性能可靠，成本低，易于实施。,机械化掘进工作面气

40、幕降尘,目前常用的压人式通风方法，不仅造成工作面的尘害，而且污染波及所有的回风巷道。虽然目前常用的湿式除尘风机治理尘害的措施对全尘起着主要作用，但对风流中的呼吸性粉尘降尘率较差，除耗费大量的水资源外，在实施中也恶化了工作面的环境。为改变治理粉尘现状，推荐一种锥形风幕风机并了解一下锥形风幕流场理论及应用。创新：锥形风幕风机不同于一般风机，其轮毂上安装了两组叶片，两组叶片安装角度方向相反，分别位于内腔和外腔。内外腔风流独立，内腔叶片产生负压汇流，外腔叶片产生正压射流。,14,1一外腔出风口导叶;2一风机外腔;3一外动轮叶片;4一内外动轮连接环;5一内动轮叶片;6一除尘器;7-滤毒装置;8一内腔人风口导叶;9一轮毅;10一外腔人风口导叶;11一电机;12一风机内腔;13一排风管道;14一流线;15-污染源,