煤矿矿井煤尘培训

矿井通风与灾害防治(三）授课人：侯英敏矿井煤尘矿尘防治一、矿尘及分类矿尘组成爆炸性粒度存在状态煤尘岩尘爆炸性无爆炸性全尘呼吸性浮尘落尘二、粉尘的产生及危害●采煤工作面产尘源主要产尘工序有：采煤机落煤、装煤、液压支架移架、运输转载、运输机运煤、放炮、人工攉煤、放煤口放煤等。●掘进工作面产尘源主要产尘工序有：机械破岩（煤）、装岩、放炮、煤矸运输转载、锚喷等。●其他产尘源：煤炭装卸点、巷道维修的锚喷现场等。尘肺病的发病原因及影响因素●煤矿尘肺病种类▲矽肺：吸入游离SiO2含量较高的岩尘所引起的尘肺。患者多为长期从事岩巷作业职工▲煤矽肺：由煤尘和含有游离SiO2的岩尘共同作用引起的尘肺。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种职工▲煤肺：由煤尘引起的尘肺。多为采煤工●煤矿尘肺病的影响因素▲粉尘成分：能引起肺部纤维病变的矿尘，大多含有游离SiO2，其含量越高，发病工龄愈短，病变发展愈快。▲粉尘分散度：空气中粉尘如细微颗粒占的百分比多就称其分散度高。矿尘的分散度越高，对人体的危害越大。最危险的是粒度3-5um的矿尘▲粉尘浓度：单位空气中粉尘质量。是一个极重要因素，超过某一值才产生致病危害。▲接尘时间：工作时间越长，发病率越高▲其他：发病几率与人的机体状态、粉尘性质、控制措施等有关。三、煤尘爆炸●煤尘爆炸机理煤尘爆炸是空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程。煤尘悬浮于空气中，吸氧和被氧化的能力增强，在外界高温热源作用下，吸收更多热量，放出甲烷、乙烷等可燃性气体，形成气体外壳。壳内气体吸收一定能量，链反应开始，发生尘粒闪燃，放出热量，传递给周围尘粒，并使之参与链反应，燃烧循环继续下去。燃烧产物的迅速膨胀形成压缩波，压缩波互相叠加，引起火焰传播的自动加速。当速度达到每秒数百米后，煤尘燃烧转变为爆炸。●煤尘爆炸的危害及特征▲产生高温高压：煤尘爆炸产生的热量，爆炸地点温度高达2000℃，压力达736KPa。▲连续爆炸：煤尘爆炸的压力波将巷道中的落尘扬起，使煤尘浓度迅速达到爆炸范围，再次发生爆炸。有时反复多次，连续爆炸▲产生大量CO：浓度高达2-3%，甚至达到8%左右。事故受害者大多数（70-80%）是由于CO中毒造成的主要有两种形式，纯煤尘爆炸和有瓦斯参与的煤尘爆炸。以后一种为主。与瓦斯点燃相同。沉积煤尘飞扬计算示例必须经过专门部门的试验鉴定，一般煤的挥发分Vr10%属有爆炸性的煤尘。除少数无烟煤外，其余各类煤均属于爆炸性煤尘。浓度下限45～2000g/m3。直接产生很难—40g/m3时25W的灯泡，2m内人看不见灯光。间接产生容易—积尘飞扬。能量4.5~40mJ；温度为700~800℃；足够长的时间爆炸感应期。①煤尘本身具有爆炸危险性。②空气中煤尘的浓度处于爆炸界限范围内。③有足够能量的点火源。煤尘爆炸在井下存在的可能性四、煤尘爆炸的条件及影响因素●煤尘爆炸条件沉积煤尘飞扬计算示例条件：长、宽、高均为5m的房间，地面沉积有1mm厚的煤尘，其堆积的密度为500kg/m3计算：当沉积的煤尘全部扬起，均匀分布在整个空间时，室内煤尘的浓度是否能达到爆炸限？解：整个空间体积：5×5×5=125m3房间中的煤尘重量：5×5×0.001×500=12.5Kg房间中的煤尘浓度：12.5/125=0.1Kg/m3=100g/m310040，煤尘浓度已达爆炸界限范围●煤尘爆炸影响因素挥发份：可燃挥发分越高，爆炸性越强水分：水分能降低煤尘爆炸性，降低飞扬能力灰分：吸收热量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低爆炸性。但挥发分大于15%的煤尘，灰分影响不大含硫量：硫分越高，爆炸性越强。粒度：粒度越小，爆炸性越强。粒度在（30-75μm)的煤尘爆炸性最强。瓦斯含量：瓦斯存在时，煤尘爆炸下限会降低，爆炸的浓度范围扩大氧浓度：较高时，点燃煤尘的温度降低，爆炸的压力升高。当氧气的浓度低于18%时，煤尘失去爆炸性点燃源特性：温度、能量越高，越容易点燃煤尘。其它：爆炸空间形状和容积大小、有无障碍物和拐弯、煤尘的飞扬性、风流流速等都能影响煤尘的爆炸性煤尘本身特性影响外部环境影响五、煤尘爆炸事故的预防措施●防止煤尘沉积和飞扬的技术措施▲煤层注水：利用钻孔将压力水注入即将回采的煤层中，增加煤体内部水分，减少开采时产生的浮尘，降尘率可达60-90%。▲湿式打眼：在工作面使用电钻或风钻打眼时，将压力水经过杆中央的水孔送到炮眼底部，将煤粉湿润后从炮眼中冲洗出来，从而达到降尘目的▲水炮泥：采掘工作面放炮时，炮眼中必须装填特制的装满水的水炮泥。起降尘、降温、净化空气的作用。降尘率可达80%，减少70%。▲喷雾洒水：将压力水通过特制的喷嘴喷出，雾化的水流使漂浮的尘粒湿润下降，防止煤尘飞扬▲通风除尘：用清洁的风流不断稀释和排出空气中的煤尘。▲冲洗煤尘：沿容易沉积煤尘的工作面进、回风巷，用水流冲洗巷道四周，使煤尘充分湿润，无法扬起制。●防止点火源出现▲加强管理，提高防火意识：严禁携带烟火、穿化纤衣服入井，严禁使用电炉和灯泡取暖等。新工人入井前，加强安全教育。▲防止放炮火源：爆破使用有产品许可证的火工用品，禁止放明炮、糊炮、连环炮和明电放炮。放炮前充填好水炮泥。▲防止电气火源和静电火源：电气设备符合规程要求，井下供电符合有关规定。▲防止摩擦和撞击点火：在摩擦发热的装置上安设过热保护装置和温度检测报警断电装置;定期检查截齿和其后的喷水装置等二、防止煤尘爆炸灾害扩大的措施防止煤尘扩大的措施有两个方面，即:分区通风和设置自动隔爆装置●分区通风《煤矿安全规程》第113条规定：生产水平和采区必须实行分区通风。生产过程中，每一生产水平、每一采区都必须布置单独的回风道，严格禁止各采区、水平之间的串联通风，尽量避免采区之间角联风路的存在。●煤尘爆炸的阻爆隔爆技术▲隔爆装置设置地点：《煤矿安全规程》第155条规定：矿井两翼、相临采区、相邻煤层、相邻的采煤工作面间，煤层掘进巷道同与其相连的巷道间，采用通风并有煤尘爆炸危险的其他地点同与其相连通的巷道间，必须用水棚或岩粉棚隔开。按隔爆棚的保护范围分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚△主要隔爆棚设置地点：矿井两翼与井筒相连通的主要运输大巷的回风大巷；相邻采区之间的集中运输巷道和回风巷道；相邻煤层之间的运输石门和回风石门。△辅助隔爆棚设置地点：采区工作面进、回风巷道；采区内的煤层掘进巷道；采用独立通风，并有煤尘爆炸危险的其他巷道。▲隔爆装置种类：主要包括岩粉棚、水棚、自动防爆棚。目前，井下使用最多的是水袋棚，每个水袋棚的容量一般为25L、40L。主要隔爆棚的总水量不得低于400L/m2，辅助隔爆棚的总水量不得低于200L/m2。第四节煤矿粉尘综合防治技术一、减尘技术措施《煤矿安全规程》第17规定：掘进井巷和硐室时，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥、爆破喷雾、装岩(煤)洒水和净化风流等综合措施。在有条件的矿井还应通过改进采掘机械机构及其运行参数等方法减少采掘工作面的粉尘产生量。二、矿井通风排尘矿井通风除尘是指稀释与排出矿井空气中的粉尘的一种除尘方法。决定通风除尘效果的主要因素是风速。能以最大程度地排除矿尘的风速为最优风速。一般来说，掘进工作面最优风速为0.4-0.7m/s，机械化采煤工作面为1.5-2.5m/s。三、掘进除尘及除尘器在煤矿各生产环节中，井巷开拓、掘进是产生粉尘的主要环节之一。掘进打眼、放炮、支护、装矸和运输等工序不仅产生大量煤尘，影响安全生产，而且还严重危害职工的身体健康。因此，必须因地制宜地采取有效的通风、干式捕尘及除尘器等比例防尘措施，保证掘进工作面粉尘浓度达到国家卫生标准。四、湿式除尘技术按除尘原理可分为两类：用水湿润、冲洗初生和沉积的粉尘；用水捕集悬浮于空气中的粉尘。▲用水湿润、冲洗初生和沉积的粉尘。常见于湿式凿岩、湿式钻眼等作业。▲用水捕集悬浮于空气中的粉尘。目前多采用喷雾捕捉浮尘，主要包括采掘机械的内、外喷雾洒水和井巷定点喷雾降尘。五、个体防护▲目的：使佩带者既能呼吸净化后的洁净空气，又不影响正常操作。▲主要防护用具：防尘口罩、防尘帽、防尘呼吸器、防尘风罩、防尘呼吸器等。兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿“2.8”煤尘爆炸事故2004年2月8日21时57分，兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿43下04综放工作面发生一起煤尘爆炸事故，死亡2人，受伤16人，事故造成直接经济损失29.4万元。“2.8”煤尘爆炸示意图（一）“2.8”煤尘爆炸示意图（二）●矿井概况济宁三号煤矿隶属兖州煤业股份有限公司，矿井于1993年12月19日正式开工建设，2000年12月28日正式投产，年设计能力500万吨，核定年生产能力800万吨。设计服务年限81年，井田总面积05.05km2，可采及局部可采煤层为3上、3下、6、10下、15下、16上、17等共八层，主采煤为一、四、五、六采区，生产水平为－18m，矿井及地质类型中等偏简单，水文地质类型简单～中等，矿井开拓方式为竖井开拓；中央并列式通风，通风方式简单，通风系统合理，风量满足要求；采煤方法主要为走向长壁综采放顶煤法。煤尘爆炸指数41.15％，低瓦斯矿井。●事故地点概况事故发生在43下04综放面，43下04综放面位于四采区东部，四采辅运巷的北侧，西临43下00综放面（已回采完），东临F8断层。综放面自北向南推进，推进长度1551.6米，面长155.8米，煤厚3.8～7.1米，平均煤厚6.37米，43下04综放面共揭露断层13条，落差最大为7.5米，其北部断层相对较少，南部距停采线400米范围内共揭露断层7条，对工作面生产影响较大。煤层有自然发火倾向，发火期为3～6个月；煤尘有爆炸危险性，爆炸指数41.15%。43下04综放面共安装液压支架105组，截止到事故发生前工作面已推进1193米，工作面剩余358米。工作面回采过程中，无瓦斯及其它有害气体异常情况。综采二队实行“三八”工作制，即每日三班，每班8小时，两个生产班，一个检修班，生产班8小时生产，检修班班4小时生产、4小时检修。●事故发生经过2004年2月8日14时,综采二队当班工人到达43下04工作面，15时左右开始割煤，16时左右，在40号架附近，支架上放下一块矸石，矸石长2米、宽1.5米、厚0.5米左右，矸石放下后用溜子拉到3号架附近。班长海利向副队长公衍臣提议放糊炮（裸露爆破）将矸石崩碎，被当班安检员刘庆凤制止，随后海利到机头喊了几名工人用大锤砸矸石，砸了一会儿，只砸下一个角，随后公衍臣安排海利等人用架子把石头顶到煤帮，继续割煤。煤机割至80号架附近，停机撤人，断层处放第一茬炮，18点左右开机割至机尾，工作面停产进行设备检修，到21点左右放完断层处第二茬炮。21点20分左右，继续开机割煤，21点45分左右停机搞质量交接班。约21点50分左右，公衍臣再次督促放炮员张兴国将石头处理掉。张兴国在石头上部中央位置放了三块炸药，用炮泥糊上，准备好后，撤至七十号架附近，拧动放炮器放炮，随即工作面发生爆炸。●发生事故的现象和表征（一）43下04综放面共安装液压支架105组，采煤机型号为MGTY400/900-3.3D型，位于91#-97#架间，采煤机右侧(面向煤壁)刮板输送机上有少量积矸，工作面上有一落差为2m断层。采煤机附近上下两侧的支架、管线面对采煤机一侧有不同程度的煤尘结焦物，工作面刮板输送机上位于3#-4#支架处有一块长1.7米、宽0.5-1.2米、厚0.4-0.5米的矸石，矸石中央已破裂，右端为碎裂矸石，矸石为细砂岩，周围支架有高温烧烤的痕迹，该处顶部液压支架的高压胶管有明显过火烧毁痕迹，矸石上下两侧的支架、管线面对矸石一侧也有不同程度的煤尘结焦现象。工作面设备没有损坏，煤壁齐整，上下两巷支护完好。放炮母线盘在工作面辅助顺槽电缆单轨吊下部。●发生事故的现象和表征（二）工作面测风牌板记录为，测风时间：2月9日，风量1024m3/min。勘察时实测风量为1089m3/min，工作面、回风隅角、回风流瓦斯浓度为：0.02-0.07%;回风隅角CO浓度为2-5ppm;回风隅角温度为26℃;进、回风顺槽隔爆设施、防尘水幕齐全完好，矿井安全监测系统瓦斯传感器、束管监测系统完好，通风设施