矿尘防治

矿尘防治●第一节粉尘产生及性质●第二节粉尘的危害●第三节煤尘爆炸的防治措施●第四节煤矿粉尘综合防治技术●第五节煤尘爆炸事故案例分析第一节粉尘产生及性质一、粉尘的分类●按粉尘种类：煤尘：细微颗粒的煤炭粉尘岩尘：细微颗粒的岩石粉尘水泥粉尘：煤矿井上下有些场所生产或应用水泥制品时产生的水泥粉尘●按粉尘危害：呼吸性粉尘：能被吸入人体肺泡的浮尘生产性粉尘：生产过程中产生的粉尘●按粉尘状态：浮尘：悬浮于矿井空气中的粉尘落尘：从矿井空气中沉降下来的粉尘二、粉尘的产生源●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。三、粉尘的基本性质●密度：单位体积粉尘的质量●比表面积：单位质量粉尘的总表面积●凝聚：尘粒间互相结合成一个新的大尘粒的现象。●附着：尘粒和其他物体结合的现象●湿润度：不同性质的粉尘对同一性质的液体的亲和程度。●自燃和爆炸性：粉尘自燃是由于粉尘氧化产生的热量不能及时散发，而使氧化反应自动加速造成的。有些浮尘达到一定浓度会爆炸，称爆炸性●粉尘的荷电性：自然界中的粉尘通常带有电荷，所以静电除尘的使有。第二节粉尘的危害一、尘肺病●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。二、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煤尘爆炸的危害性表现为对人员的伤害和设备的破坏两方面。其特征概括为五个方面：▲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。▲爆炸感应期：主要取决煤的挥发分含量，挥发分越高，感应期越短。一般为40-280ms▲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。煤尘爆炸的特征：▲挥发分减少：煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占总量40-70%。根据这一特征，可以判断煤尘是否参与爆炸▲形成“粘焦”：气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤尘，一旦发生爆炸，一部分煤尘会被焦化、粘结在一起，沉积于支架或向道壁上，形成煤尘爆炸特有的产物-粘焦。不同程度的煤尘爆炸形成粘焦形状不一样。如下图所示：弱爆炸中等强度爆炸强爆炸——弱爆炸：粘焦粘附在支柱两侧，迎风侧（迎向爆源方向）较密，且多呈椭圆形。——中等程度爆炸：粘焦粘附在支柱的迎风侧，且多呈三角形。——强爆炸：粘焦粘附在支柱的背风侧，迎风侧有燃烧的痕迹。——距爆源较远处：可形成焦化作用较完全的颗粒，大量附着在巷道支柱的迎风侧和周壁上，或堆积在背风侧的支柱下边，在光照下有闪光亮点。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三、煤尘爆炸的条件及影响因素●煤尘爆炸条件●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外部环境影响第三节煤尘爆炸的防治措施一、煤尘爆炸的预防措施●防止煤尘沉积和飞扬▲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。●防止出现点火源▲加强管理，提高防火意识：严禁携带烟火，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。放炮前充填水炮泥和炮泥。▲防止电气火源：电气设备符合规程要求，井下供电符合有关规定。▲防止摩擦高温：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等。二、防止煤尘爆炸灾害扩大的措施防止煤尘爆炸扩大的措施有两个方面：分区通风和设置自动隔爆装置●分区通风《煤矿安全规程》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。●阻爆隔爆设施▲隔爆装置设置地点：《煤矿安全规程》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，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、矿尘防治技术的分类减尘、降尘、排尘、除尘、个体防护《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。二、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、物理化学除尘技术▲发展历程：自20世纪60年代在国有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。80年代开始试验并推广应用降尘剂除尘技术。▲主要方法：水中添加降尘剂降尘、泡沫除尘、磁化水除尘、粘结剂抑尘等。六、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、防尘风罩等。第五节煤尘爆炸事故案例分析历史上我省发生了24次煤尘爆炸事故死亡519人其中放炮引起23次死亡404人。因此放炮管理尤其重要。新汶矿业集团汶南煤矿“12.27”煤尘爆炸事故分析2001年12月27日8时20分，新矿集团汶南矿11310东面断层切眼掘进工作面发生一起煤尘爆炸事故，16人当场死亡，24人受伤（后在医院抢救期间死亡6人），直接经济损失320.53万元。事故示意图如下：▲爆点确认根据现场勘察，爆点在11310东面补掘断层切眼迎头。其依据是:①11310断层切眼迎头5米内顶带给焦较严重;②迎头风简及其它物件朝外侧倾倒;③迎头附近巷道中的金属支柱和钢丝绳锚杆的暴露部分都在朝迎头一侧，有明显焦碴和挂尘;④爆炸充分的炮眼周边有明显的结焦物，不充分爆炸的雷管及炸药也有结焦现象。▲爆炸条件的确认①尘源:爆破产生的达到爆炸浓度的煤尘。②火源:未完全爆炸的药卷和爆炸不充分的雷管产生火源。其依据是:十三层煤有不规则的硫化铁结核，造成爆炸压力传递不匀，对距离较近的炮眼产生挤压;锄迎头右侧未完全爆破的炮眼中的霄管没有充分爆炸，只爆炸一半。③现场勘察放炮器处于放电位置，母线在巷道中悬挂。●事故原因：▲事故直接原因：事故的直接原因放炮时由于炸药爆燃产生火源，引起煤尘爆炸。▲事故主要原因：①防尘措施不力。对开采的十三层煤缺少有针对性的特殊防尘措施。②切眼掘进工作面与其相连的回采工作面平行作业同时生产。③现场违章施工、违章放炮。如炮眼没有按按作业规程布置、掘进工作面一次装药分次起爆等。2006年2月23日18时50分，枣庄联创实业有限责任公司16108采煤工作面发生一起特大煤尘爆炸事故，当场造成15人死亡，12人受伤（其中：3人在医院经抢救无效3日后死亡）,共死亡18人。直接经济损失459.4万元。一、事故单位概况枣庄联创实业有限责任公司（原陶庄煤矿）位于枣庄市薛城区陶庄镇境内，于1948年成立，矿井设计能力60万吨/年。1991年被原煤炭部批准核销生产能力。2004年11月10日破产后重组为枣庄联创实业有限责任公司，为独立法人单位。事故发生时枣矿集团公司仍对其履行安全监管职责,证照齐全有效。2005年，联创公司由山东省煤炭工业局核定生产能力35万吨，实际原煤产量完成40.28万吨。2006年1-2月份原煤产量3.1万吨。联创公司现有在册员工4548人。2005年枣庄市市中区粘土矿与联创公司签订161采区承建制开采合同二、生产开拓通风概况矿井开拓方式为斜立井多水平开拓，主采14、16层煤，现生产水平两个，-420米水平