矿尘及其性质

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1、第十章矿尘防治主要内容：1、矿尘及其性质2、尘肺病3、煤尘爆炸及预防4、综合防尘第一节矿尘及其性质一、矿尘的产生及分类矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘、烟尘、水泥尘等多种有机、无机粉尘外， 尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。1按矿尘粒径划分(1) 粗尘粒径大于40 um，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。(2) 细尘 粒径为1040 u m，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。(3) 微尘 粒径为0.2510 u m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等 速沉降。超微尘 粒径小于0.25 um，要用电子显微

2、镜才能观察到，在空气中作扩散 运动。2按矿尘的存在状态划分(1) 浮游矿尘 悬池于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。(2) 沉积矿尘从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化。浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。3 按矿尘的粒径组成范围划分(1) 全尘(总粉尘)各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为1mm以下 的尘粒。(2) 呼吸性粉尘 主要指粒径在5 口 m以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道 进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。二、矿尘的危害矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：(1) 污染工

3、作场所，危害人体健康，引起职业病。工人长期吸入矿尘后，轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病，而尘 肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外都十分惊人。举例(2) 某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参 与瓦斯同时爆炸。煤尘或瓦斯煤尘爆炸，都将给矿山以突然性的袭击，酿成严 重灾害。举例，(3) 加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。随着矿山机械化、电气化、自动化程度的提高，矿尘对设备性能及其使用寿命 的影响将会越来越突出，应引起高度的重视。(4) 降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。在某些综采工作面干割煤时，工作面

4、煤尘浓度高达40008000mg/m3，有的甚 至更高，这种情况下，工作面能见度极低，往往会导致误操作，造成人员的意 外伤亡。三、含尘量的计量指标1 矿尘浓度单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度，其表示方法有两种：(1) 质量法每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/m3。(2) 计数法 每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒/c m3。我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。规程对井下有人工作的地点和人行道的空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)浓度标准作了明确规定，见表11-1-1，同 时还规定作业地点的粉尘浓度、井下每月测定2次，井上每月测定1次。表11-1-1中国煤矿粉尘浓度标准粉

5、尘中游离SiO2 含量(%)最高容许浓度(mg/m3 )总粉尘呼吸性粉尘(1) 520.06.0(2)5 1010.03.5(3)10 256.02.5(4)25 504.01.5(5)三502.01.0(6) 10的水泥粉尘62 产尘强度是指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用的单位为g/t。3 相对产尘强度 是指每采掘1吨或1立方米矿岩所产生的矿尘量，常用的单 位为mg/t或mg/m3。凿岩或井巷掘进工作面的相对产尘强度可按每钻进1m钻 孔或掘进1m巷道计算。相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较 不同生产情况下的产尘量。4 矿尘沉积量是单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘

6、量，单位为g/m2d。这一 指标用来表示巷道中沉积粉尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。四、矿尘性质1 矿尘中游离SiO2的含量矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。 游离SiO2是许多矿岩的组成成分，如煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩 等中游离SiO2的含量通常多在20%50%，煤尘中的含量一般不超过5%。2 矿尘的粒度与比表面积矿尘粒度是指矿尘颗粒的平均直径，单位为口 m。矿尘的比表面积是指单位质量矿尘的总表面积，单位为 m2/kg，或cm2/g。矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大，因而这两个指标 都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。煤岩破碎

7、成微细的尘粒后，首先其比表面积 增加，因而化学活性、溶解性和呼附能力明显增加；其次更容易悬浮于空气中， 表11-1-2所示为在静止空气中不同粒度的尘粒从1m高处降落到底板所需的时 间；第三，粒度减小容易使其进入人体呼吸系统，据研究，只有 5um以下粒径的矿尘才能进入人的肺内，是矿井防尘的重点对象。表11-1-2尘粒沉降时间粒度口 m1110.502沉降时间，0.0434.042013205520min3 矿尘的分散度分散度是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。分散度有两种表示方法：(1) 重量百分比：各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称为重量分散度；(2) 数量百分比：各粒级尘粒的颗粒数占

8、总颗粒数的百分比称为数量分散度。粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的，我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级：小于2um、25um、510 um和大于10 um。矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标，是研究矿尘性质与危害的一个重要参数。4 矿尘的湿润性矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。湿润性决定采用液体除尘的效果，容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘，不容易被水湿润的矿尘称为疏水性矿尘，对于亲水性矿尘，当尘粒被湿润后，尘粒间相互凝聚，尘粒逐渐增大、增重，其沉降速度加速，矿尘能从气流中分离出来，可达到除尘目的。5 矿尘的荷电性矿尘是一种微小粒子，因空气的电离以及尘粒之间的碰撞、摩擦等作用

9、，使尘粒带有电荷，可能是正电荷，也可是负电荷，带有相同的电荷的尘粒，互相排斥，不易凝聚沉降；带有异电荷时，则相互吸引，加速沉降。6 矿尘的光学特性矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。在测尘技术中，常常用到这一特性。第二节矿山尘肺病一、尘肺病及其发病机理尘肺病是工人在生产中长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为 主要特征的肺部疾病。它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治 愈.1 尘肺类的分类(1)硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游离SiO 2含量较高的岩尘而引的尘肺病 称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。煤硅肺病(煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离SiO

10、2的岩尘所引起的 尘肺病称为煤硅病肺。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。(3) 煤肺病，由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长期 单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病。其发病工令最短(一般在10年左右), 病情发展快，危害严重。煤肺病的发病工令一般为2030年，煤硅肺病介于两 者之间但接近后者。2 尘肺病的发病机理尘肺病的发病机理至今尚未完全研究清楚。关于尘肺病的形成的论点和学说 有多种。进入人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程：(1) 在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10 口 m的尘粒首先沉降在其内。经过鼻腔和

11、气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出 体外。(2) 在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使 510 口 m的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体 外。因此，真空进入下呼吸道的粉尘，其粒度均小于5 口 m,目前比较统一的 看法是：空气中5口m以下的矿尘是引起尘肺病的有害部分。在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使 部分25 口 m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外。(4) 粒度为2um左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气 排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内，残留在肺内的粉尘仅占总吸 入量的

12、1%2%以下。残留在肺内的尘粒可杀死肺泡，使肺泡组织形成纤维病 变出现网眼，逐步失去弹性而硬化，无法担负呼吸作用，使肺功能受到损害， 降低了人体抵抗能力，并容易诱发其它疾病，如肺结核、肺心病等。在发病过 程中，由于游离的SiO 2表面活性很强，加速了肺泡组织的死亡。二、尘肺病的发病症状及影响因素1 尘肺病的发病症状尘肺病分为三期：第一期：重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。 第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、连续带痰咳嗽，甚 至咯血和行动困难。2 影响尘肺病的发病因素(1) 矿尘的成分能够引起肺部纤维病变

13、的矿尘，多半含有游离SiO 2,其 含量越高，发病工令越短，病变的发展程度越快。(2) 矿尘粒度及分散度尘肺病变主要是发生在肺脏的最基本单元即肺泡 内。矿尘粒度不同，对人体的危害性也不同。5 口m以上的矿尘对尘肺病的发生 影响不大；5um以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度 是2口m左右的矿尘。由此可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害 就越大。(3) 矿尘浓度尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说， 尘肺的发病工令和作业场所的矿尘浓度成正比。(4) 个体方面的因素矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的，所以人的机体 条件，如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫

14、生条件等，对尘肺的发生、发 展有一定的影响。第三节煤尘爆炸及预防一、煤尘爆炸的机理及特征1 煤尘爆炸的机理煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化 的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般认为其爆炸机理及过程主要表 现在以下方面：(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧 和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；当温度达到300400C时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物；(3) 形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即

15、活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始， 游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；(4) 闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过 程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃 烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。2 煤尘爆炸的特征(1) 形成高温、高压、冲击波 煤尘爆炸火焰温度为16001900C，爆源的 温度达到2000C以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736 KPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长 而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸 时，后一次爆

16、炸的理论压力将是前一次的57倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可 达1120m/ s,冲击波速度为2340m/ s。(2) 煤尘爆炸具有连续性(3) 煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足 够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决 定于煤的挥发分含量，一般为40280m s,挥发分越高，感应期越短。(4) 挥发分减少或形成“粘焦”煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘 挥发分含量的40%70%，致使煤尘挥发分减少，根据这一特征，可以判断煤 尘是否参与了井下的爆炸。(5) 产生大量的CO 煤尘爆炸时产生的CO,在灾区气体中的浓度可达2 %3%，甚至咼达8%

17、左右。爆炸事故中受害者的大多数(70%80%)是由于 CO中毒造成的。二、煤尘爆炸的条件煤尘爆炸必须同时具备三个条件:煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空 气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。1 煤尘的爆炸性煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危险性必须经过试验确定。2 悬浮煤尘的浓度井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引起爆炸，单位体积中 能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下限和上限浓度。低于下限浓度或 高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、 引火源的种类和温度及试验条件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30 50g

18、/m3，上限浓度为10002000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300 500g/m 3。3 引燃煤尘爆炸的高温热源煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度及试验条件的不同而 变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050C之间，一般为700800C。煤 尘爆炸的最小点火能为4.540mj。这样的温度条件，几乎一切火源均可达到，三、影响煤尘爆炸的因素1 煤的挥发分一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强，即煤化作用程度低的 煤，其煤尘的爆炸性强，随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。2 煤的灰分和水分煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤 尘的爆炸性。

19、煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分含量的多少有关，挥发分小 于15%的煤尘，灰分的影响比较显著，大于15%时，天然灰分对煤尘的爆炸几 乎没有影响。水分能降低煤尘的爆炸性，因为水的吸热能力大，能促使细微尘 粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，同时还能降低落尘的飞扬能力。3.煤尘粒度粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆 炸的危险性随粒度的减小而迅速增加，75 口 m以下的煤尘特别是3075 Um的 煤尘爆炸性最强，在同一煤种不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高， 爆炸范围也随之扩大，即爆炸性增强。粒度不同的煤尘引燃温度也不相同。煤 尘粒度越小，所需引燃温度越低

20、，且火焰传播速度也越快。4 空气中的瓦斯浓度瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%时，煤尘的爆炸下限可用 下式计算：5 m=k6式中：6 m空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3；5 一煤尘的爆炸下限，g/m3 ；k系数，见表11-3-1。表11-3-1瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数空气中的瓦斯浓度00.500.751.01.502.03.04.0(%)k110.750.600.500.350.250.10.055 空气中氧的含量空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘 云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中 含氧的多少而不同。

21、含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。6 弓|爆热源点燃煤尘云造成煤尘爆炸，就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的 引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘云。而且煤尘初 爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起 爆炸，初始爆炸的强度也越小。四、煤尘爆炸性鉴定规程规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴 定材料。生产矿井每延深一个新水平，由矿务局组织一次煤尘爆炸性试验工作。煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，这 种方法比较准确可靠，但工作繁重复杂，所以一般作为标准鉴定用；另一种是 在实验室内使用大管状

22、煤尘爆炸性鉴定仪进行，方法简便，目前多采用这种方 法。煤尘通过燃烧管内的加热器时，可能出现下列现象：只出现稀少的火星或 根本没有火星；火焰向加热器两侧以连续或不连续的形式在尘雾中缓慢地蔓 延；火焰极快地蔓延，甚至冲出燃烧管外，有时还会听到爆炸声。同一试样应重复进行5次试验，其中只要有一次出现燃烧火焰，就定为爆炸 危险煤尘。在5次试验中都没有出现火焰或只出现稀少火星，必须重作5次试 验，如果仍然如此，定为无爆炸危险煤尘，在重作的试验中，只要有一次出现 燃烧火焰，仍应定为爆炸危险煤尘。五、预防煤尘爆炸的技术措施预防煤尘爆炸的技术措施主要包括减、降尘措施，防止煤尘引燃措施及限制 煤尘爆炸范围扩大等三

23、个方面。1. 减、降尘措施减、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气 中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。1）煤层注水实质 煤层注水的减尘作用主 要有以下三个方面： 煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结， 使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源； 水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多 数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生； 水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤 体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。2）影响煤层注水

24、效果的因素 煤的裂隙和孔隙的发育程度 煤体的裂隙越发育则越易注水，可采用低压 注水（根据抚顺煤研所建议；低压小于2943 KPa，中压为29439810 KPa，高 压大于9810 KPa），否则需采用高压注水才能取得预期效果，但是当出现一些 较大的裂隙（如断层、破裂面等），注水易散失于远处或煤体之外，对预湿煤体不 利。 上履岩层压力及支承压力 地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层 埋藏越深则地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，导致透水性能降低，因而 随着矿井开采深度的增加，要取得良好的煤体湿润效果，需要提高注水压力。 液体性质的影响 煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性 差越

25、小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性，提高对煤的湿润 效果，可以在水中添加表面活性剂。阳泉一矿在注水时加入0.5%浓度的洗衣粉, 注水速度比原来提高24%。 煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。水压克服瓦斯 压力后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高 注水压力，以保证湿润效果。 注水参数的影响煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水 时间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，也是决定煤层注水除尘 率高低的重要因素， 深孔注水，是在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为525m, 如图11-3-4所示。 长孔注水，是从回采工作

26、面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工 作面打上向孔或下向孔注水（图11-3-5），孔长30100m；当工作面长度超过 120m而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔联 合布置钻孔注水（图11-3-6 ） 巷道钻孔注水，即由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道 向煤层打钻注水，巷道钻孔注水采用小流量、长时间的注水方法，湿润效果良 好；但打岩石钻孔不经济，而且受条件限制，所以极少采用。4）注水系统 注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫 静压注水。 静压注水采用橡胶管将每个钻孔中的注水管与供水干管联接起

27、来，其间安装有 水表和截止阀，干管上安装压力表，然后通过供水管路与地表或上水平水源相 联。利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面集 中加压，也可直接设在注水地点进行加压。5）注水设备 煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表等。钻机我国煤矿注水常用的钻机如表11-3-2所示。表11-3-2常用煤层注水钻机一览表钻机名称功率，(kW)最大钻孔深度,mKHYD40KBA型钻机280TXU-75型油压钻机475ZMD-100型钻机4100 煤层注水泵5BD(2.5/45)5BZ(1.5/80)5D(2/150)5BG(2/167BZ(3/100)7BG(

28、3.6/)007BG(4.5/100)KBZ(100150) 封孔器 我国煤矿长钻孔注水多采用YPA型水力膨胀式封孔器和MF型 摩擦式封孔器。 分流器 分流器是动压多孔注水不可缺少的器件，它可以保证各孔的注水 流量恒定。煤科总院重庆分院研制的DF-1型分流器，压力范围0.4914.7mPA , 节流范围 0.5、0.7、1.0m3/h。 水表及压力表 当注水压力大于1mPA时，可采用DC-4.5/200型注水水 表，耐压20mPA，流量4.5m3/ h；注水压力小于1mPA时，可采用普通自来水 水表。6)注水参数 注水压力注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。 通常，透水性强的

29、煤层采用低压(小于3MPa )注水，透水性较弱的煤层采用中 压(310 MPa )注水，必要时可采用高压注水(大于10mPA。适宜的注水压力 是：通过调节注水流量使其不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。 注水速度(注水流量)注水速度是指单位时间内的注水量。为了便于对各 钻孔注水流量进行比较，通常以单位时间内每米钻孔的注水量来表示。一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好，只要时间允许，就应采用小流 量注水。静压注水速度一般为0.0010.027m3/( hm)，动压注水速度为0.0020.24m3/ (hm)，若静压注水速度太低，可在注水前进行孔内爆破，提高钻 孔的透水能力，然后再进行注水。 注

30、水量注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。它与工作面 尺寸、煤厚、钻孔间距、煤的孔隙率、含水率等多种因素有关，确定注水量首 先要确定吨煤注水量，各矿应根据煤层的具体特征综合考察。一般来说，中厚 煤层的吨煤注水量为0.0150.03m3/ t；厚煤层为0.0250.04m3/ t。 注水时间每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成反 比。在实际注水中，常把在预定的湿润范围内的煤壁出现均匀“出汗”(渗出水 珠)的现象，作为判断煤体是否全面湿润的辅助方法。“出汗”后或在“出汗” 后再过一段时间便可结束注水。通常静压注水时间长，动压注水时间短。2 限制煤尘爆炸范围扩大的措施防止煤尘爆

31、炸危害，除采取防尘措施外，还应采取降低爆炸威力，限制爆炸 范围扩大的措施。(1) 清除落尘定期清除落尘，防止沉积煤尘参与爆炸可以有效地降低爆炸 威力，使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。(2) 撒布岩粉撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉 积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。惰性岩粉一般为石灰岩粉和泥岩粉。对惰性岩粉的要求是：可燃物含量不 超过5%，游离SiO 2含量不超过5%；不含有害有毒物质，吸湿性差；粒 度应全部通过50号筛孔(即粒径全部小于0.3mm )，且其中至少有70%能通过 200号筛孔(即粒径小于0.075mm )。撒布岩粉时要求把巷道的顶、帮、底及背板后侧暴露处

32、都用岩粉覆盖；岩粉的最低撒布量在作煤尘爆炸鉴定的同时确 定，但煤尘和岩粉的混合煤尘，不燃物含量不得低于80% ；撒布岩粉的巷道长 度不小于300m，如果巷道长度小于300m时，全部巷道都应撒布岩粉。对巷道 中的煤尘和岩粉的混合粉尘，每3个月至少应化验一次，如果可燃物含量超过 规定含量时，应重新撒布。设置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚两种，设置应符合以下基本要求。 主要隔爆棚应采用水槽棚，水袋棚只能做为辅助隔爆棚； 应设置在巷道的直线部分，且主要水棚的用水量不小于400 1 /m2，辅助 水棚不小于200 1 /m2 ； 相邻水棚中心距为0.51.0m，主要水棚总长度不小于30m，辅助水棚不 小于2

33、0m ； 首列水棚距工作面的距离，必须保持60200m ； 水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m，其底部距轨面不小于1.8m ； 水内如混入煤尘量超过5%时，应立即换水。（4）设置岩粉棚岩粉棚分轻型和重型两类。它是由安装在巷道中靠近顶板 处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量 的惰性岩粉，当发生煤尘爆炸事故时，火焰前的冲击波将台板震倒，岩粉即弥 漫于巷道中，火焰到达时，岩粉从燃烧的煤尘中吸收热量，使火焰传播速度迅 速下降，直至熄灭。岩粉棚的设置应遵守以下规定： 按巷道断面积计算，主要岩粉棚的岩粉量不得少于400 k g/m2，辅助岩粉 棚不得少于200 k g

34、/m2 ； 轻型岩粉棚的排间距1.02.0m，重型为1.23.0m ； 岩粉棚的平台与侧帮立柱（或侧帮）的空隙不小于50mm，岩粉表面与顶梁 （顶板）的空隙不小于100mm，岩粉板距轨面不小于1.8m ； 岩粉棚距可能发生煤尘爆炸的地点不得小于60m，也不得大于300m； 岩粉板与台板及支撑板之间，严禁用钉固定，以利于煤尘爆炸时岩粉板有 效的翻落； 岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次，当岩粉受潮变硬或可燃物含量 超过20%时，应立即更换，岩粉量减少时应立即补充。设置自动隔爆棚自动隔爆棚是利用各种传感器，将瞬间测量的煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电讯号，指令机构的演算器根据这些讯号准确 计

35、算出火焰传播速度后选择恰当时机发出动作讯号，让抑制装置强制喷撒固体 或液体等消火剂，从而可靠地扑灭爆炸火焰，阻止煤尘爆炸蔓延。第四节矿山综合防尘矿山综合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量、降低空气中的粉 尘浓度，以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施。大体上将综合防尘技术措施分为通风除尘、湿式作业、密闭抽尘、净化风流、 个体防护及一些特殊的除、降尘措施。一、通风除尘通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所 的矿尘浓度，因此搞好矿井通风工作能有效地稀释和及时地排出矿尘。决定通风除尘效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。 风速过低，粗粒矿尘将与

36、空气分离下沉，不易排出；风速过高，能将落尘扬起， 增大矿内空气中的粉尘浓度。因此，通风除尘效果是随风速的增加而逐渐增加 的，达到最佳效果后，如果再增大风速，效果又开始下降，如图11-4-1所示。 排除井巷中的浮尘要有一定的风速。我们把能使呼吸性粉尘保持悬浮并随风流 运动而排出的最低风速称为最低排尘风速。同时，我们把能最大限度排除浮尘 而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排乍尘风速。一般来说，掘进工作面的 最优风速为0.40.7m/ s,机械化采煤工作面为1.52.5m/ s。规程规定的采掘工作面最高容许风速为4m/ s,不仅考虑了工作面供风 量的要求，同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。二

37、、湿式作业湿式作业是利用水或其它液体，使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法，它是 矿井综合防尘的主要技术措施之一，具有所需设备简单、使用方便、费用较低 和除尘效果较好等优点。缺点是增加了工作场所的湿度，恶化了工作环境，能 影响煤矿产品的质量，除缺水和严寒地区外，一般煤矿应用较为广泛， 我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主，配合喷雾洒水、水封爆破和水炮泥以 及煤层注水等防尘技术措施。1 湿式凿岩、钻眼该方法的实质是指在凿岩和打钻过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入并 充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。2 洒水及喷雾洒水洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。当矿 尘被

38、水湿润后，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，附着性增强，矿尘就不 易飞起。在炮采炮掘工作面放炮前后洒水，不仅有降尘作用，而且还能消除炮 烟、缩短通风时间。煤矿井下洒水，可采用人工洒水或喷雾器洒水。对于生产 强度高、产尘量大的设备和地点，还可设自动洒水装置。喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（又称喷嘴），在旋转或（及）冲击的作用下， 使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中（如图11-4-2 ）所示，它的捕尘作用有： 在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，在重 力作用下下沉；高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉； 将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。原苏联的研究表明

39、，在掘进机上 采用低压洒水，降尘率为43%78%，而采用高压喷雾时达到75%95%；炮 掘工作面采用低压洒水，降尘率为51%，高压喷雾达72%，且对微细粉尘的抑 制效果明显。（1）掘进机喷雾洒水掘进机喷雾分内外两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘，内喷雾则通 过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成的瞬间将其 抑制。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减小85%95 %。（2）采煤机喷雾洒水采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。采用 内喷雾时，水由 安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，形成“湿式截割”；采用 外喷雾时，水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或档煤板

40、上的喷嘴喷出，形 成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润沉降。喷嘴是决定降尘效果好坏的主要部件， 喷嘴的形式有锥形、伞形、扇形、束形，一般来说内喷雾多采用扇形喷嘴，也 可采用其它形式；外喷雾多采用扇形和伞形喷嘴，也可采用锥形喷嘴。（3）综放工作面喷雾洒水 放煤口喷雾 放顶煤支架一般在放煤口都装备有控制放煤产尘的喷雾器， 但由于喷嘴布置和喷雾形式不当，降尘效果不佳。为此，可改进放煤口喷雾器 结构，布置为双向多喷头喷嘴，扩大降尘范围；选用新型喷嘴，改善雾化参数； 有条件时，水中添加湿润剂，或在放煤口处设置半遮蔽式软质密封罩，控制煤 尘扩散飞扬，提高水雾捕尘效果。 支架间喷雾 支架在降柱、前移和升柱过程中产

41、生大量的粉尘，同时由于 通风断面小、风速大，来自采空区的矿尘量大增，因此采用喷雾降尘时，必须 根据支架的架型和移架产尘的特点，合理确定喷嘴的布置方式和喷嘴型号。 转载点喷雾转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点（即回 采工作面输送机与顺槽输送机连接处）加设半密封罩，罩内安装喷嘴（，以消除飞 扬的浮尘，降低进入回采工作面的风流含尘量。为了保证密封效果，密封罩进、 出煤口安装半遮式软风帘，软风帘可用风筒布制作。 其它地点喷雾 由于综放面放下的顶煤块度大，数量多，破碎量增大，因 此，必须在破碎机的出口处进行喷雾降尘。3 水炮泥和水封爆破水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内，如图

42、11-4-5所 示。爆破时水袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝结，达到降尘的目的。 采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低20%50 %,尤其是呼吸性粉尘含 量有较大的减少。除此之外，水炮泥还能降低爆破产生的有害气体，缩短通风 时间，并能防止爆破引燃瓦斯。水炮泥的塑料袋应难燃，无毒，有一定的强度。水袋封口是关键，目前使用的自动封口水袋。装满水后，和自行车内胎的气门芯一样，能将袋口自行封闭。 水封爆破是将炮眼的爆药先用一小段炮泥填好，然后再给炮眼口填一小段炮 泥填好，两段炮泥之间的空间，插入细注水管注水，注满后抽出注水管，并将 炮泥上的小孔堵塞。三、净化风流净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定

43、的设施或设备，将矿尘捕获的技术 措施。目前使用较多的是水幕和湿式除尘装置。1 水幕净化风流水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成 的，如图11-4-7所示。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘源为 原则。净化水幕应安设在支护完好、壁面平整、无断裂破碎 的巷道段内。一般安设位置为： 矿井总入风流净化水幕：距井口 20100m巷道内； 采区入风流净化水幕：风流分叉口支流里侧2050m巷道内； 采煤回风流净化水幕：距工作面回风口 1020m回风巷内； 掘进回风流净化水幕：距工作面3050m巷道内； 巷道中产尘源净化水幕：尘源下风侧510m巷道内。水幕的控制方式可根据

44、巷道条件，选用光电式、触控式或各种机械传动的控 制方式。选用的原则是既经济合理又安全可靠。2湿式除尘装置所谓除尘装置（或除尘器）是指把气流或空气中含有固体粒子分离并捕集起 来的装置，又称集尘器或捕尘器。根据是否利用水或其它液体，除尘装置可分 为干式和湿式两大类。目前常用的除尘器有SCF系列除尘风机、KgC系列掘进机除尘器、TC系列 掘进机除尘器、mAD系列风流净化器及奥地利Am-50型掘进机除尘设备，德 国SRm-330掘进除尘设备等。四、个体防护个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的一项补救措施。个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目 的是使佩戴者能

45、呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。1 防尘口罩矿井要求所有接触粉尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本要求 是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野，普通纱布口 罩阻尘率低，呼吸阻力大，潮湿后有不舒适的感觉，应避免使用。2 防尘安全帽（头盔）煤科总院重庆分院研制出AFm-1型防尘安全帽（头盔）或称送风头盔与 LKS-7.5型两用矿灯匹配，在该头盔间隔中，安装有微型轴流风机1、主过滤器2、预过滤器5，面罩可自由开启，由透明有机玻璃制成，送风头盔进入工作状 态时，环境含尘空气被微型风机吸入，预过滤器可截留80%90%的粉尘，主 过滤器可截留99%以上的粉尘。经主过滤器排出的清洁空气，一部分供呼吸， 剩余气流带走使用者头部散发的部分热量，由出口排出。其优点是与安全帽一 体化，减少佩戴口罩的憋气感，3AYH系列压风呼吸器AYH系列压风呼吸是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防扩装置。它利 用的矿井压缩空气在经离心脱去油雾，活性炭吸附等净化过程中，经减压阀同 时向多人均衡配气供呼吸。目前生产的有 AYH-1型、AYH-2型和AYH-3型三 种型号。