06第六章粉尘灾害防治g

红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司101第六章粉尘灾害防治6.1粉尘危害及防尘措施6.1.1粉尘危害分析粉尘为煤矿生产过程中随着煤、岩石被破坏而产生的各种煤、岩矿物的微粒（游离二氧化硅）的统称。煤矿的粉尘包括煤尘和岩尘，掘进工作面和回采工作面是矿井的主要尘源之一。在煤矿粉尘防治工作中，了解粉尘的类型及影响因素对粉尘防治有积极的意义。影响粉尘产生量的主要因素有：（1）自然因素：地质构造及煤层的赋存条件；（2）技术因素：采煤方法、采掘机械化程度、截割参数、煤的运输与装卸载方式以及采掘工作面等地作业环境的通风状况。长期吸入大量的粉尘会形成许多职业病，如尘肺病、煤肺病、矽肺病和煤矽肺病。影响煤矽肺病的因素有：游离SiO2的含量、粉尘的粒度和分散度、粉尘的浓度和从事岩石作业时间的长短。粉尘的计量单位有粉尘浓度、粒度及分散度。按照《煤矿安全规程》规定，作业场所空气中的粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度应符合表6.1－1要求。作业场所空气中粉尘浓度标准表6.1－1粉尘中游离（SiO2）含量（％）最高允许浓度（mg/m3）总粉尘呼吸性粉尘＜10103.510～＜502150～＜8020.5≥8020.3红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司102矿井生产中粉尘除了对人体带来一定程度的危害外，其爆炸对人的生命及财产的损失更加危险。但煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件，缺其一皆不能形成煤尘爆炸。1．自身为爆炸危险性的煤尘。按《煤矿安全规程》规定，煤尘的爆炸性必须通过国家授权单位进行鉴定。2．煤尘的浓度。煤尘悬浮在空气中宜达适宜浓度。煤尘在空气中呈悬浮状态，并且只有达到一定浓度才可能爆炸，煤尘未达到爆炸下限浓度或超过上限浓度都不会发生爆炸。3．存在有引爆的着火源。煤尘的引燃温度一般为700～800℃，有时也可达到1100℃，引起煤尘燃烧或爆炸的高温火源有：电器设备产生的电火花，电缆、电机车架线上的电弧，采掘机械工作时产生的冲击火花，爆破时出现的火焰，井下火灾以及瓦斯爆炸等。影响煤尘爆炸的主要因素有：煤尘的可燃挥发分，煤尘粒度，煤尘浓度，空气中的瓦斯和氧含量，煤尘灰分（或混入的岩粉量），煤尘水分，煤尘硫分。根据红柳林井田勘探地质报告，20个样品测试结果表明：各煤层火焰长度均大于400mm，岩粉添加量大于70％，表明各煤层具有爆炸性危险，在煤层开采和掘进过程中应引起重视。6.1.2综合防尘措施煤矿粉尘包含煤尘和岩尘两类。煤尘主要来源于采掘工作面，由采煤机高速切割煤体以及煤炭装载、卸载、运输、仓储及矿井通风中产生；岩尘主要是在岩石巷道掘进过程中产生的。煤矿粉尘产生的因素有自然因素和技术因素，对矿井粉尘的防治应采取“预防为主、综合防尘”的措施。但对具体的尘源点应根据粉尘产生的不同原因采取不同的防治方法。6.1.2.1防尘措施矿井采取综合防尘措施，并建立完善的防尘洒水管路系统。对于产生煤尘的地点，设计采取了以下防尘措施：1．通风防尘：通风防尘是稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防止过量累积的有效措施。通风防尘要有合理的风量和风速，以排除粉尘。最低排尘风速为0.25～0.5m/s，最优排尘风速为1.5～2.0m/s。设计采用的大巷的风速一般为2.2～6.4m/s，工作面运煤顺槽红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司103的风速为0.6～0.8m/s，综采工作面风速为1.9m/s，掘进工作面风速为1.0~1.6m/s。为控制风速，设计在各进风巷道和回风巷道风量变化较大的地方设有风速监测探头，连续检测各巷道的风速和风量，使风量在满足各用风地点所需量的同时，风速控制在最优排尘风速。2．消除落尘：定期测定风流中的矿尘量，定期清扫和冲洗巷道帮顶、支架和设备表面上的煤尘，清除转载点处的浮煤，对巷道采用石灰浆刷白。3.煤仓上、下口和煤炭运输转载点等设置自动喷雾洒水装置。4．防尘用的消防洒水供水系统，设计有过滤或沉淀装置，以保证水质清洁。5．喷雾、洒水、捕尘设备应指定专人管理和维护，不得任意拆除。6．在盘区回风巷道、掘进巷道、主要回风大巷都设有风流净化水幕，生产时要求水幕雾化好，能封闭全断面，喷头不堵塞，接口处不漏水。7．个体防护：井下各生产环节采取防尘措施后，仍有一些细微矿尘悬浮空气中，甚至个别地点不能达到卫生标准，所以应加强个体防护。设计为掘进工人配备了压风呼吸器，为采煤工人配备了防尘口罩。8．矿井的综合防尘措施及组织与管理制度，由矿长每年组织编制和实施。6.1.2.2回采、掘进工作面除尘1．煤层注水：根据《煤矿安全规程》要求，煤层自然水份在小于4%的情况下，采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。本矿井原煤水分（Mad）为1.77～11.34％，首采的5-2煤层自然水份1.78～8.03％，平均4.28％。因此，条件适合时在工作面上顺槽进行长孔动压注水，使煤体均匀湿润，减少煤尘生成，抑制煤尘飞扬。煤体通过预注水后，除尘率可达60～80%。2．喷雾洒水：对掘进的煤、岩进行喷雾洒水，湿润沉积在表面的矿尘，使之附着在煤块、岩石表面，不易飞扬起来。采煤机和掘进机设内外喷雾装置，随机组的工作进行喷雾降尘。无水或喷雾装置损坏时必须停机。3．通风防尘是稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防止过量累积的有效措施。通风防尘要有一定的风速，以排除粉尘。最低排尘风速为0.25～0.5m/s，最优排尘风速为1.5～2.0m/s。风量在满足各用风地点所需量的同时，风速控制在最优排尘风速。红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司1044．湿式作业：井下风钻、煤电钻均采用湿式打眼，水炮泥爆破或水封爆破。同时，在掘进井巷和硐室时，必须采取冲洗井壁巷帮、爆破喷雾、装岩（煤）洒水和净化风流等综合防尘措施。5．液压支架安装喷雾装置，降柱、移架同步喷雾。在本设计选用的液压支架上，设有喷雾洒水降尘装置。6．破碎机安装有防尘罩和喷雾装置，以防止煤在破碎过程中产生煤尘。7．设计在采、掘工作面回风巷安设了风流净化水幕。水幕的设置要灵敏可靠，使用正常，封闭全断面。8．锚喷除尘采用潮料喷浆，同时使用锚喷除尘器或气流搅拌机。9．采、掘工作面的工人应按规程规定配戴防尘帽和防尘口罩。6.2煤层注水煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最根本、最有效的措施。通过煤层注水一般除尘率可达60～80%，煤层注水实施较好的工作面，可以将总粉尘浓度减少75～85%，呼吸性粉尘浓度减少65%以上。煤层注水是通过钻孔，将压力水注入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时粉尘产生量的一种技术措施。原有水分大于4%的煤层可不采取煤层注水防尘措施。由于本矿要求湿润的煤体较厚，其钻孔布置及注水参数需要根据生产实际情况进行合理选择。6.2.1设计依据井田内各煤层均为黑色，条痕色为褐黑色，弱沥青—沥青光泽，阶梯状、参差状断口。丝炭呈丝绢光泽，纤维状结构；各煤层内生裂隙不甚发育，外生裂隙常被方解石脉及黄铁矿薄膜充填。5-2煤层厚度1.15～9.30m，平均厚度5.87m。一般含1～2层夹矸，以2层居多，在井田西部一般不含夹矸，东部个别钻孔见到3层夹矸，夹矸厚0.06～0.75m，一般0.20～红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司1050.35m左右，岩性为粉砂岩、泥岩。5-2煤层自然水份1.78～8.03％，平均4.28％。5-2煤层顶板岩性以细粒砂岩为主，局部为粉砂岩、中粒砂岩，厚度1.60～32.00m，偶见薄层泥岩、炭质泥岩伪顶。煤层底板岩性以粉砂岩，细粒砂岩次之，厚度0.65～14.75m，偶见薄层泥岩、砂质泥岩底板。矿井采用斜井开拓，沿大巷布置工作面条带式开采；采煤方法为一次采全高综采。矿井投产时布置1个长壁综采工作面，南一盘区5-2煤综采工作面采高平均为5.69m，工作面长度300m，年推进度4282m。另有2个连续采煤机组工作面和1个普掘工作面。进回风顺槽巷道断面为矩形，采用锚网支护，断面净尺寸为(4.8～5.3)×(3.0～3.4)m。6.2.2注水工艺、参数及设备1．注水方式的选择煤层注水方式是指钻孔长度、位置和方向的概念，一般分为长孔、短孔、深孔和巷道注水等四种注水方式。根据本矿煤层赋存的特点，盘区巷道的布置方式、一次采全高综采的采煤方法等情况，并借鉴邻近矿井的实际经验，设计采用长孔注水方式，由于采煤工作面较长（300m），煤层较厚，考虑钻机设备性能和煤层注水效果，注水方式采用双向钻孔布置，即在工作面回风和胶带顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水，钻孔均沿煤层均匀布置，钻孔口布置在巷道中距底板1m左右处。2．注水参数的确定注水参数主要是注水钻孔的参数，即孔径、孔深、间距、倾角、封孔长度和方式等。（1）钻孔直径：孔径大小与煤的硬度、要求的注水量、封孔技术和钻具条件有关。由于目前均采用钻机打孔，孔径为50mm。（2）钻孔长度：钻孔长度可根据工作面长度和煤层倾角而确定。双向注水钻孔长度根据公式L=L1/2-(15～20)计算(式中：L——钻孔长度，L1——工作面长度)，本设计5-2煤综采工作面长度为300m，则L=300/2-15=135m。（3）钻孔间距：钻孔间距可根据煤层的湿润半径来计算，孔深时，孔距要大些；孔浅时，孔距要小些。合理的钻孔间距一般通过实践来确定。根据经验一般按10～20m考虑，参照邻近矿井的实际经验，本矿井钻孔间距取15m。红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司106（4）钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层内。生产中应根据煤层节理发育程度选择采用垂直钻孔还是伪倾斜钻孔，以使节理面尽量与钻孔垂直。（5）封孔深度：封孔深度一般通过实验和生产实践确定，为2.5～10m。设计暂按10m考虑，待矿井生产后再按生产实际进行调整。（6）封孔方式：封孔方式分为水泥封孔和封孔器封孔两种，本矿可选用简单方便的封孔器封孔。3．注水系统的选择综采工作面推进速度较快，所以采用分组注水，即几个注水钻孔分成一组共同注水，以满足综采推进速度。注水系统分为静压注水系统和动压注水系统，根据本矿的注水孔深、注水压力大小及供水系统设计采用动压注水系统。煤体注水后，水份增加率应大于2%，最小不应小于1%，据此单孔吨煤注水量为0.02～0.025m3，注水时间一般为1～2d。注水效果和注水时间以实际注水效果衡量，通过快速水份测定仪进行测试。注水工作超前工作面回采1个月完成。煤层注水水源采用井下消防洒水管路供给。4．注水设备及仪表的选择注水设备及仪表的配备见表6.2－1。6.3井下消防、洒水系统1．水源的选择井下消防洒水以处理后的矿井井下排水作为水源。2．用水量井下消防洒水用水量包括生产洒水量和消防用水量，其中消防用水量包含消火栓和自动喷淋水量。5-2煤生产洒水量111m3/h，4-4煤生产用水量81m3/h。消防时消火栓用水量27m3/h，红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第六章粉尘灾害防治中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司107火灾延续时间6h；皮带机头硐室自动喷淋系统设计喷水强度为8L/min·m2，用水量34m3/h，火灾延续时间2小时。注水设备及仪表的配备见表表6.2－1序号设备名称型号及规格单位数量备注1煤层注水钻机MYZ-200台22煤层注水泵5D-2/150台23夹布压力胶管与泵配套m804冷拔无缝钢管与泵配套m4805高压钢丝编织胶管与泵配套m4006快速接头K型个96与高压钢丝编织胶管配套7安全阀单向阀个48内螺纹升降止回阀H41H-160个49弹簧式压力表个2410叶轮湿式水表个411高压注水水表DC-4.5/200个812等量分流器DF-3个2013高压闸阀J13H-160III个2014封孔器YPA-120个20机械封孔配备15水泥砂浆封孔泵SLB-II台4人工封孔配备16铁制三通K型个2017便携式快速水分测