矿井防尘及防灭火

矿井防尘及防灭火

主讲：包士刚

高级工程师

二OO七年七月

矿井防尘及防灭火

第一节矿井防尘

煤矿井下采掘作业对象是煤层与岩石。人们在使用各种工具、手段剥落煤、岩破碎及搬运的过程中，将会产生很多矿尘。这些矿尘不仅危害人体健康，使其失去劳动力及生命安全，同时具有爆炸性的煤尘在适当条件下，会发生爆炸，直接造成人员伤亡。严重时，因爆炸会毁坏矿井。在重大事故中，瓦斯及煤尘爆炸造成的重大伤亡是世界上主要产煤国家十分关注的问题。为防止此类事故作了不少努力，取得了不少成功经验。但由于思想上的忽视，管理上的漏洞与行为上的违章，加之在装备与监察手段不到位，因而煤尘爆炸事故在我国煤矿矿井生产建设中仍是重大威胁。因此，切实监督检查矿井防尘工作的落实，是我们煤矿安全监察工作重要内容。

下面分四个方面讲：

一、矿尘的一些基本概念及来源：

1、什么叫矿尘：矿尘是指矿山生产过程中所产生并能长时间悬浮于空气中的矿石，岩石与煤炭的微细颗粒，又称为粉尘。悬浮于空气中的矿尘叫浮尘，从空气中沉降下来的煤（岩）尘称为落尘。

2、什么叫矿尘浓度：矿井空气中所含浮尘的数量叫做矿尘浓度。单位：重量表示法：毫克/米3；计数表示法：颗/厘米3。

我国规定采用重量法表示矿尘浓度，计数法是作参考。

3、矿尘来源：主要来源于采掘过程中的各种工序，其次是沉落和依附在井壁四周的粉尘受外力作用，再次飘扬到空气中。

据资料：

⑴井下主要工序产生粉尘的比例或浓度如下：

①湿式打眼时，据资兴局的资料，打眼占41.3%，放炮占

45.6%，装运占13.1%，湿式打眼时粉尘浓度可降到10毫克/米3以下，而打干眼时，粉尘浓度高达1000毫克/米3。

②风镐落煤2米范围内：粉尘浓度390—450毫克/米3，一般200毫克/米3。

⑵转载点粉尘产生量：

①溜子运输转载处：21.6—61.6毫克/米3；

②井下罐笼翻车处：干煤1140—1880毫克/米3，湿煤87毫克/米3。

从上述资料看，尽量不采用风镐落煤；转载点必须安装喷雾降尘；采落下的煤应洒水后运送湿煤，尽量减少粉尘产生量。

二、粉尘的危害及煤尘燃烧或爆炸的判定

（1）粉尘的危害：

1、岩尘的危害：岩尘对人体的危害主要是岩尘内含有大量的游离二氧化矽（SiO2），人体大量吸入这种粉尘进入肺内生成的矽酸胶（H2SiO3）的毒性作用下，肺内吞尘细胞逐渐坏死，并积

累在肺泡间的淋巴腔，使肺发生纤维性病变和出现矽结节。于是肺失去弹性，肺组织硬化，致使呼吸困难等症状，严重时还能影响心脏和其它器官的功能。

2、煤尘的危害：

①对人体的危害：

A、吸入煤尘后，会引起呼吸道炎症；

B、煤尘直接刺害皮肤，使皮肤发炎，降低皮肤排汗能力；

C、煤尘刺激眼膜，引起角膜炎；

D、煤尘中含有游离SiO2,长期吸入引起肺发生病变。

②煤尘燃烧与爆炸的危害：

煤尘燃烧和爆炸时产生的热量可使爆炸地点空气温度高达2000℃以上，爆炸压力达5—15大气压（距爆源200米）。如在通路中遇有障碍物及断面突然变化或拐弯，则爆炸压力还会升高。因此，煤尘爆炸一旦发生，将造成矿毁人亡，破坏性极大，所以必须要避免发生。

许多固体物质，在平常状态下是不燃或不易自燃的，但当它成为粉末时，就变成可燃，甚至具有爆炸性。煤尘正是这种固体物质之一，其原因是：①变成粉末以后，悬浮在巷道空气中，粉末与氧的接触面增大，氧化能力显著增强。②煤粒吸收氧气，加速氧化，加速热化过程。③某些物质的粉末在加热时，还能放出可燃气体(挥发物)(1公斤煤粉加热可放出可燃气体250-350升)。煤尘燃烧一般有两个条件：一是煤尘的浓度；二是热源，煤尘爆

炸的条件比燃烧多一个，就是煤尘本身要有爆炸性。煤尘的爆炸性，一般以煤尘爆炸指数“V”来衡量。据抚顺煤科分院试验结果：

当V＜10%时，基本上属于不爆炸煤尘

V＝10-15%时，爆炸性弱的煤尘

V＞15%时，煤尘的爆炸性开始迅速增加

必须指示的煤尘爆炸指数V与煤的挥发分有关，由于煤的成分很复杂，同类煤的挥发分也不一样，因而挥发分含量不能作为确定煤尘有无爆炸危险的唯一依据，因此《规程》第151条规定，必须通过煤尘爆炸性试验来确定。

煤尘的爆炸浓度据我国资料：

煤尘爆炸的下限浓度为45毫克/米3；

煤尘爆炸的上限浓度为2000毫克/米3；

煤尘爆炸力最强的浓度为300-400毫克/米3；

煤尘引燃温度变化范围很大，一般为700-800℃，但有时可达1100℃。

煤尘爆炸的下限浓度受沼气含量影响，沼气浓度越高，煤尘爆炸下限浓度越低。我国试验得出的沼气浓度与煤尘爆炸时下限浓度的关系如下表：

（2）煤尘爆炸的判定：

①煤尘爆炸时，由于缺乏大量氧气供给急速氧化，所以煤尘燃烧通常是不完全的，其化学反映式如下：

2C+O2=2CO+2440千卡/公斤碳

一部分煤尘燃烧，其余部分则被局部焦化，粘附在支架和巷道壁上，形成皮渣与粘块，见下图。

图1：煤尘的粘块与皮渣

a—煤尘的粘块：b—已烧焦的煤尘皮渣

当爆炸以慢速传播时，焦渣与粘块在支架的两侧都有，但在爆炸传来的方向堆积较密；当速度较大时，皮渣与粘块在支柱的迎风侧，当速度极大时，皮渣与粘块在支柱的背风侧，而迎风侧有火烧痕迹。应说明，只有粘结性煤（汽煤、肥煤、焦煤）的煤尘爆炸时，才能产生皮渣与粘块。

②煤尘爆炸时，煤尘的挥发分含量将会降低，对于一些不结焦煤尘，即不产生焦炭、皮渣与粘块，可用此点来判断煤尘是否参与爆炸。

三、粉尘的防治

1、防止矿尘发生的措施：

⑴加强对职工的思想教育，说明粉尘对人体和生产的危害，引起广大职工的重视，主动在生产中的各个工序使用和维护好防尘设施，做好防尘工作。

⑵采取有效的综合防尘措施：

防尘的措施主要分为降尘和排尘两个方面：

降尘——就是把矿井生产过程中用现有的技术装备把粉尘降低到最低限度。如采用湿式打眼、喷雾洒水、水幕、煤体注水、水炮泥、湿式装矸（煤）、冲洗巷帮等。

排尘——就是采用降尘措施后剩余的矿尘利用负压通风或局扇通风的方法，迅速将矿尘排至地面。

⑶个体防护措施：在矿井生产过程中，除了采取防尘技术措施外，为了不让矿尘侵入人的呼吸器官，加强个体防护非常必要。因此，采掘工作面接触粉尘作业人员，都必须佩戴防尘口罩。个体防护是防尘的最后一个关口，必须坚持执行。

⑷加强粉尘浓度测定：《煤矿安全规程》第740条规定，井下作业场所的粉尘浓度，每月必须测尘2次，地面每月测尘1次，粉尘中游离SiO2，含量每6个月测尘1次。定期测定粉尘浓度，是及时了解井下矿尘情况，检查防尘效果的重要手段。

①重量法测尘原理：是用抽气装置作动力，抽取一定量的含尘空气，使其通过装有滤料的采样器，滤料将粉尘截留，然后根

据滤料所增加的重量与通过的空气量计算出矿尘浓度。计算公式

如下：

G=W2-W1/Q·T×1000，毫克/米3

式中：G—矿尘浓度，毫克/米3

W2—采样后滤膜重量，毫克

W1—采样前滤膜重量，毫克

Q—流量计读数，升/分

T—采样时间，分

※采样后的滤膜，要放在化验室干燥器中30分钟后才可称

重。

②测尘仪器：

A、AQC-45型浮游矿尘测尘仪，下图示：

图2 AQC-45型浮游矿尘测定仪

1—压气瓶 2—减压器 3—转换器钮 4—喷射器 5—过滤器6—流量计 7—采样器 8—秒表 9—压力表使用时，打开气瓶1的开关，将转换钮3转到A位置，瓶中

压气由减压器2减压后从喷射器4射出，由于此时采样器通路关

闭，所以外界空气由过滤器5吸入，此时可调节减压器2使流量

计6指示要求的流量20升/分。调好流量后，再把转换钮3转到

采样位置B，过滤器通路关闭，含尘空气从采样器7吸入。与此同时，秒表8开始计时，当预定采样时间到达时，将转换钮转到关闭位置C，采样器停止吸气，秒表停止计时，然后关闭气瓶开关，采样结束。

B、利用井下压气作抽气动力的测尘法。如下图示

开始采样：将滤膜装在采样器1漏斗上，施上顶盖；打开压气开关，并迅速将流量计流量调到所需数值10-30升/分，开始记录时间，采样时间视抽气量与含尘量而定。

图3 利用压气采取尘样

1—采样器；2—采样器固定架；3—喷射器；4—流量计；5—压气管

2、预防煤尘爆炸的措施：

预防煤尘爆炸的方法分为三大类：

①防止巷道内煤尘的产生与积聚方法：如应用产生煤尘最小的机械；预先湿润煤体；喷雾洒水；清洗（扫）煤尘；使用水炮泥等。

②防止煤尘引燃的方法：使用安全炸药，毫秒，电气放炮；使用防爆型电气设备；防止自燃发火等。

③限制煤尘爆炸传播的方法：设置岩粉棚，悬挂隔爆水袋，用水幕抑制爆炸波的传播等。

⑴降尘措施：减少煤尘发尘量和浮尘量，是防尘措施中最积极的方法，具体的措施有：

①煤层注水：在采掘工作面预先在煤层中打若干占孔，通过占孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤层水分含量，使煤的强度和脆性下降，可塑性增加，采掘时，减少煤尘生成量，同时渗透煤体裂隙与孔隙内的水份，还可以将小于5微尘的微细尘粒团结为较大的粒子，失去悬浮能力。

A、深孔注水：如下图示：

图4 深孔注水图5 降尘效果与注水量的关系回采前预先从风巷向下打注水孔：

A、孔长：越长越好，一般为工作的长度2/3

B、孔径：Φ75—100mm

C、孔间距：一般8—12m

D、封孔：用水泥砂浆、聚胺脂、塑性筒封孔器等

E、水压：一般20—40kg/cm2

F、注水时间：一般情况下，要10—15天

据开滦、本溪等矿资料，采用深孔注水后，煤尘浓度可降低