煤矿粉尘防治技术讲座

2020/7/15职业危害防治1煤矿粉尘防治技术1261234578910112020/7/15职业危害防治2提纲粉尘及粉尘防治的基本概念煤矿粉尘检测技术粉尘治理技术煤矿粉尘防治技术发展趋势2020/7/15职业危害防治3一.粉尘及粉尘防治的基本概念1.粉尘的定义及分类粉尘定义：粉尘是固体物质细微颗粒的总称。粉尘分类：（1）按粉尘的成分：煤尘和岩尘；（2）按煤尘有无爆炸性：爆炸性煤尘无爆炸性煤尘；（3）按粉尘中游离SiO2含量：矽肺和非矽肺；（4）按粉尘在井下的存在状态：浮游粉尘和沉积粉尘；（5）按粉尘的粒度组成范围：总粉尘和呼吸性粉尘；（6）按尘粒直径的大小：粗尘、细尘、微尘和超微尘。2020/7/15职业危害防治4一.粉尘及粉尘防治的基本概念2.矿尘的产生及影响因素粉尘的产生：煤矿井下生产作业的绝大部分作业，都会不同程度地产生粉尘。影响产尘的主要因素：（1）采掘机械化程度和开采强度；（2）地质构造及煤层赋存条件；（3）煤岩的物理性质；（4）采煤方法和截割参数；（5）环境温度和湿度；（6）作业点的通风状况：通风方式和风速。2020/7/15职业危害防治5一.粉尘及粉尘防治的基本概念3.粉尘的特性粉尘粒度分布（1）定义：指粉尘中的不同粒径范围内的粉尘占总数的个数或重量百分数。（2）粉尘粒度分布对粉尘在呼吸道中阻留的影响；（3）粉尘粒度分布对它的比表面积和吸附性的影响。2020/7/15职业危害防治6一.粉尘及粉尘防治的基本概念粉尘的真密度和相对密度（1）真密度：单位体积粉尘的质量称为矿尘的密度，这里指的粉尘体积，不包括尘粒之间的空隙，因而称为矿尘的真空度；（2）相对密度：指矿尘的质量与同体积标准物质的质量之比。2020/7/15职业危害防治7一.粉尘及粉尘防治的基本概念粉尘的湿润性（1）影响粉尘湿润性的因素：液体的表面张力、尘粒形状和大小、温度和气压条件、成分和荷电状态。（2）粉尘湿润性的表征：湿润角、吸湿速度。2020/7/15职业危害防治8一.粉尘及粉尘防治的基本概念粉尘的光学特性（1）粉尘对光的反射能量；（2）透光程度；（3）光强度衰减程度；2020/7/15职业危害防治9一.粉尘及粉尘防治的基本概念粉尘化学成分：砂岩、砾岩、游离二氧化硅等。煤尘的爆炸性2020/7/15职业危害防治10一.粉尘及粉尘防治的基本概念4.粉尘基本物性的测定粉尘密度的测定（1）粉尘真密度的测定：MT/T713-2019规定的测定方法；2020/7/15职业危害防治11一.粉尘及粉尘防治的基本概念4.粉尘基本物性的测定粉尘密度的测定（1）粉尘堆积密度的测定：测定装置图：2020/7/15职业危害防治12一.粉尘及粉尘防治的基本概念5.粉尘危害煤矿粉尘的危害很多，但主要危害是引起尘肺和产生煤尘爆炸。4.粉尘基本物性的测定煤尘爆炸性的测定：按标准AQ1045-2019《煤尘爆炸性鉴定规范》进行测定。2020/7/15职业危害防治13二.煤矿粉尘监测技术1.游离SiO2测定技术：（1）焦磷酸质量法原理：硅酸盐溶于加热的焦磷酸，而石英几乎不溶，以质量法测定粉尘中游离二氧化硅的含量。器材：锥形烧瓶、温度计等。试剂：焦酸盐、氢氟酸、盐酸等。采样：按滤膜直径进行采集。按分析步骤进行。2020/7/15职业危害防治14二.煤矿粉尘监测技术计算：按公式进行计算：其中，——游离二氧化硅含量；m1——坩埚质量；m2——坩埚加沉渣质量；mp——煤尘样品质量。粉尘中含有难容物物质的处理磷酸根的检验方法：磷酸和钼酸铵在pH值为4.1时，用抗坏血酸还原产生蓝色。2()21100isoFmmCmp2()isoFC2020/7/15职业危害防治15二.煤矿粉尘监测技术（2）红外光谱测定方法原理：生产性粉尘中的石英在红外光谱中12.5m、12.8m及14.4m处理出现特性强的吸收带，在一定范围内其吸收广度值与石英质量呈线性关系。器材及试剂：红外分光度计、标准石英尘、溴化钾等。粉尘样品采集及处理：按呼吸性煤尘浓度测定方法中的采样方法进行采样。2020/7/15职业危害防治16二.煤矿粉尘监测技术样品测定：依各种类型的红外光光度计的性能确定。石英标准曲线制备：以800、780及694cm-1三处吸光值为纵坐标，以石英质量为横坐标，绘制三条不同波长的石英标准曲线，并求出标准曲线的回归方程式。游离二氧化硅含量计算：其中，m——二氧化硅的质量；mp——试验样品的质量。2()100isoFmCmp2020/7/15职业危害防治17二.煤矿粉尘监测技术2.粉尘粒度测试技术：（1）粒径的定义及表示方法单颗粒粒径的表示方法：采用显微镜测定的投影径、采用筛分法测得的筛分径、物理当量径等。颗粒群代表粒径的表示方法：面积平均直径、中位径及最大频率径等。2020/7/15职业危害防治18二.煤矿粉尘监测技术（2）粒度分布的定义及表示方法定义：在某一粒子群中，不同粒径范围内粉尘粒子所占的比例，称为粒子的粒径分布。以粒子的质量表示时称为质量分布。粒径大小分布数据的表示方法：列表法、图示法和分布函数法。2020/7/15职业危害防治19二.煤矿粉尘监测技术（3）粒度分布的测定方法和仪器主要根据测定目的来选择测定方法：计数法和计重法。主要粉尘粒径测定方法：显微镜法、筛分法、液体沉降法和细孔通过法等。2020/7/15职业危害防治20二.煤矿粉尘监测技术（4）重力沉降光透法工作原理：利用粒径大小不同的粉尘在液体介质中的沉降速度不同的原理而测量粉尘的粒径分布。液体介质：以液体介质沉降法进行粒径分布测定，必须注意选用合适的液体介质。2020/7/15职业危害防治21二.煤矿粉尘监测技术分散剂：同时，可以加上少量的分散剂，将增加粒子表面与介质的亲和性，使粒子与介质分子的吸附力增加，而阻止粒子间互相聚集。常见的光透法仪器有：MD-1粉尘粒度分析仪、SA-CP2-20粉尘粒度分析仪。2020/7/15职业危害防治22二.煤矿粉尘监测技术3.粉尘浓度监测技术（1）粉尘浓度监测技术概述粉尘浓度监测内容包括总粉尘浓度监测和呼吸性粉尘浓度监测两部分。目前监测技术大致有两类：①常规粉尘浓度监测技术，主要包括粉尘采样器滤膜采样测尘技术、直读式测尘技术等。②粉尘浓度连续监测技术。2020/7/15职业危害防治23二.煤矿粉尘监测技术（2）呼吸性粉尘分离效能曲线研究表明，只有小于某种粒径的粉尘才可能进入人体呼吸器官，导致尘肺病，这些粉尘被称为可吸入粉尘。如图为肺泡沉积曲线。我国选择BMRC曲线作为我国呼吸性粉尘采样标准曲线。2020/7/15职业危害防治24二.煤矿粉尘监测技术（3）与粉尘浓度监测有关的法规及标准与浓度有关的：《煤矿安全规程》、《煤矿安全监测行政处罚办法》等；粉尘的工业卫生标准：我国工业卫生标准规定：粉尘作业环境的粉尘浓度为质量浓度。2020/7/15职业危害防治25二.煤矿粉尘监测技术（4）粉尘浓度监测仪器的分类机使用范围2020/7/15职业危害防治26二.煤矿粉尘监测技术（5）粉尘浓度监测技术粉尘浓度监测技术有两类：①常规粉尘浓度监测技术，主要包括粉尘采样器滤膜采样测尘技术、直读式测尘仪测尘技术；②粉尘浓度连续监测技术，主要是利用粉尘浓度传感器与监控系统联网进行粉尘浓度的连续监测。2020/7/15职业危害防治27二.煤矿粉尘监测技术（6）常规粉尘浓度监测技术射线吸收测尘原理：射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理化学性质无关。直读式测尘仪表可分为总粉尘测量仪表和呼吸性粉尘测量仪表。2020/7/15职业危害防治28二.煤矿粉尘监测技术（6）常规粉尘浓度监测技术直读式测尘仪表在研制和生产过程中需要进行标定，使用一段时间后要进行校验。标定校验仪器：用粉尘风洞标定校验测尘仪、用硬脂酸粒子标定校验测尘仪、MT系列测尘仪表的标定校验。2020/7/15职业危害防治29二.煤矿粉尘监测技术（7）粉尘浓度在线连续监测技术粉尘浓度在线连续监控系统的构成：粉尘浓度传感器、井下分站和地面监控系统组成。粉尘浓度传感器的测量原理：主要是运用光吸收和光散射原理。粉尘浓度传感器的标定和校准：平行采样标定法和在线校准法。粉尘浓度传感器的现场应用：安装位置和安全调试。2020/7/15职业危害防治30三.粉尘治理技术一.掘进工作面综合防尘技术（一）掘进工作面防尘的相关规定（1）掘进工作面综合防尘技术AQ1020—2019《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》第3.2条对机掘工作面防尘措施的降尘效果进行了规定。为了达到该规定的要求，《煤矿安全规程》和《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》进行了规定：掘进机作业时，应使用内、外喷雾装置，内喷雾装置的使用水压不得小于3MPa，外喷雾器的使用水压不得小于1.5MPa。2020/7/15职业危害防治31三.粉尘治理技术《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》还规定了：掘进机上喷雾系统的降尘效果达不到本标准3.2条的要求时，应采用除尘器抽尘净化等高效防尘措施。另外，AQ1020—2019《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》还规定：距离工作面50m内应设置一道自动控制风流净化水幕。距工作面20m范围内的巷道，没班至少冲洗一次；20m已外的巷道每旬至少冲洗一次，并清除堆积的浮煤。2020/7/15职业危害防治32三.粉尘治理技术(2)炮掘工作面防尘对于炮掘工作面，AQ1020—2019《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》对防尘措施要达到的要求作了相关规定。为此，《煤矿安全规程》做了如下规定：掘进井巷和硐室时，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水泡泥、爆破喷雾、装岩（煤）洒水和净化风流等综合防尘措施。2020/7/15职业危害防治33三.粉尘治理技术同时，AQ1020—2019《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》对具体措施进行了如下规定：打眼应采取湿式作业，供水压力以0.3MPa左右为宜，但应低于风压0.1~0.2MPa。耗水量以2~3L/min为宜，以钻孔流出的污水呈乳状岩浆为准。2020/7/15职业危害防治34三.粉尘治理技术（3）锚喷作业防尘对于锚喷作业，AQ1020—2019《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》作了如下规定：①锚喷作业应采取粉尘综合治理措施，作业人员工作地点总粉尘效率应≥85％。②锚喷支护的防护2020/7/15职业危害防治35三.粉尘治理技术（二）机掘工作面综合防尘技术1.概述机掘工作面粉尘防治的重点应该是针对掘进机截割产尘源。由于机掘工作面产尘浓度高（一般在1000~2000mg/m3之间）、尘源点移动，弥漫整个作业场所的特点，因此，采用单一的防尘措施很难解决问题，必须采用综合防尘措施。目前国外一般在采用风流流场控制措施，控制粉尘的无序狂三的基础上，采用除尘器抽尘净化技术。2020/7/15职业危害防治36三.粉尘治理技术2、高压外喷雾降压（1）喷雾降压效果的影响喷雾降压效果的影响隐私包括喷雾参数和雾流参数，其中喷雾参数有喷雾压力及喷雾流量等；雾流参数有雾体结构、雾粒直径、雾粒密度、雾粒初速度、雾粒运动速度及有效射程等。2020/7/15职业危害防治37三.粉尘治理技术（2）高压喷雾降压系统①适应条件由于高压喷雾系统产生的雾体受风流影响大，风速超过正常排尘风速（岩巷为0.15~0.50m/s，煤巷为0.25~0.50m/s）时，喷向截割滚筒的雾流受风流作用，会吹向作业人员，同时降低喷雾降尘效果，所以，适用于巷道断面平均风速≤0.05m/s的掘进工作面。2020/7/15职业危害防治38三.粉尘治理技术②系统布置方式和技术参数a、系统组成掘进机高压外喷雾降尘系统主要由高压泵、自动控制水箱、高压喷嘴、水质过滤器及管路等组成。其工作原理如图1-20所示，系统总体布置如图1-21所示。2020/7/15职业危害防治39三.粉尘治理技术2020/7/15职业危害防治40三.粉尘治