煤礦粉塵危害及其防治

1、煤礦粉塵危害及其防 摘 要：隨著礦山、冶金、玻璃制造、陶瓷、耐火材料、建材等行業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模發(fā)展，粉塵的危害逐漸被人 們認(rèn)識：給生產(chǎn)帶來不安全因素，如機(jī)械的磨損；煤、面粉等粉塵不僅引起的燃燒爆炸等，造成經(jīng)濟(jì)上的巨大 損失；而且石英及含有游離二氧化硅的粉塵，使長期從事粉塵作業(yè)的工人可能發(fā)生塵肺病，嚴(yán)重?fù)p害健康，甚 至喪失勞動能力或過早死亡。 近年來，我國工業(yè)的迅速發(fā)展造成了環(huán)境的惡化，粉塵也是引起環(huán)境問題的主要污染物。我國礦山企業(yè)四大職 業(yè)危害 （工傷死亡、粉塵、毒物、爆炸 ）中最嚴(yán)重者當(dāng)屬塵害。粉塵被工人吸入體內(nèi)，在呼吸系統(tǒng)沉積到一定的 劑量后，就會導(dǎo)致塵肺病的發(fā)生。塵肺病是危害廣大從業(yè)人員健

2、康的最嚴(yán)重的一種職業(yè)病，主要分布于煤炭、 冶金、機(jī)械、建材、化工石油及輕工等行業(yè)。如何積極有效的防治塵肺病，是一項(xiàng)迫切需要解決的問題。 煤礦井下各作業(yè)點(diǎn)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量粉塵。煤礦粉塵特有的性質(zhì)決定了其具有很大的危害性：誘發(fā)職業(yè) 病塵肺??；加速機(jī)械設(shè)備磨損，縮短精密儀器的使用壽命；甚至導(dǎo)致煤塵爆炸事故的發(fā)生。 由于我國接觸煤礦粉塵的作業(yè)人員眾多，煤礦粉塵的控制工作顯得格外緊要。降低煤礦粉塵濃度和預(yù)防煤塵爆 炸的各種工程技術(shù)方法和措施，以及對采掘方式的工程技術(shù)改進(jìn)是控制粉塵危害的技術(shù)保障，煤礦的防治粉塵 的措施分為三大類：防塵措施；除塵降塵措施；預(yù)防煤塵爆炸及限制爆炸擴(kuò)大范圍的措施。 關(guān)鍵詞

3、：煤礦粉塵；除塵降塵；粉塵控制；煤塵爆炸。 引言 煤塵危害為煤礦五大自然災(zāi)害之一，一直是煤炭行業(yè)防治工作的重點(diǎn)。粉塵給煤礦工作人員和安全生產(chǎn)造成極 大危害：一方面，粉塵污染的作業(yè)環(huán)境嚴(yán)重危害工人的身體健康，可引起肺部病變，造成塵肺病。據(jù)最新的資 料表明，在我國實(shí)際的嚴(yán)重塵肺病患者有 120 萬之多，占到全世界塵肺病患者的一半以上，每年因此死亡的人 數(shù)超過 4000 人，每年由此引起的直接損失超過 80 億元。而在所有因各種粉塵引起的塵肺病中，煤礦工人占到 的比例最高。究其原因，除了經(jīng)濟(jì)能力、技術(shù)條件、衛(wèi)生立法等方面的因素外，我國在粉塵監(jiān)督監(jiān)測體系和手 段的完整性和科學(xué)性方面應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。

4、另一方面，粉塵濃度過高潛伏著爆炸的危險(xiǎn)，懸浮的煤塵也是 造成煤礦煤塵爆炸的主要原因之一。此外，高濃度粉塵還會加速機(jī)械設(shè)備磨損，縮短精密儀器的使用壽命。因 此，監(jiān)測作業(yè)場所粉塵濃度，控制煤礦粉塵的產(chǎn)生，對于確保從業(yè)人員生命健康、預(yù)防事故的發(fā)生尤為重要。 1 煤礦粉塵及其危害 1.1 粉塵的概念 粉塵，也稱 ”空氣中的懸浮顆粒物 ”，指的就是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能較長時(shí)間懸浮于空氣中的固體顆粒，其大 小在100 m以下。 1.2 煤礦粉塵的產(chǎn)生及特性 1.2.1 生產(chǎn)性粉塵的產(chǎn)生及特性 1. 生產(chǎn)性粉塵的產(chǎn)生 在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生和形成的、能較長時(shí)間在空氣中懸浮的固體微粒被稱為生產(chǎn)性粉塵。懸浮于空氣中的

5、粉塵稱 為浮塵，已沉落的粉塵稱為積塵，我們檢測和防治的重點(diǎn)就是浮塵。從膠體化學(xué)的觀點(diǎn)來看，含有粉塵的空氣 是一種氣溶膠，懸浮粉塵散布彌漫在空氣中與空氣混合，共同組成一個(gè)分散體系，分散介質(zhì)是空氣，分散相是 懸浮在空氣中的粉塵粒子。煤炭生產(chǎn)過程中伴隨煤和巖石破碎而產(chǎn)生的煤礦粉塵是生產(chǎn)性粉塵的一種。其中， 呼吸性粉塵是損害勞動者健康的重要職業(yè)性有害因素，可能引起多種職業(yè)性肺部疾病。 煤礦在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸及巷道掘進(jìn)等各個(gè)環(huán)節(jié)中都會向空氣中排放大量的粉塵。尤其在風(fēng)速較大的作業(yè)場所， 粉塵排放量猛增，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，有的礦區(qū)排向空氣的煤粉塵是煤炭產(chǎn)量的1.6%以上。 采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場所，其

6、產(chǎn)塵量約占礦井產(chǎn)塵量的60%左右。為了預(yù)防礦井瓦斯、煤塵爆 炸等惡性事故的發(fā)生，改善礦井勞動衛(wèi)生條件，采煤工作面是礦塵防治的重點(diǎn)。機(jī)采工作面在我國越來越普及， 但產(chǎn)塵濃度也隨之上升。采煤機(jī)割煤、支架移架、放煤口放煤及破碎機(jī)破煤是機(jī)采工作面的四大產(chǎn)塵源，產(chǎn)塵 量分別約占 60%、20%、10%和10%左右。為了搞好采煤工作面的粉塵防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對采 煤工作面的塵源采取相應(yīng)的治理措施，以達(dá)到對粉塵進(jìn)行綜合治理的目的。 綜采放頂煤開采技術(shù)是 20 世紀(jì) 90 年代以來在我國大面積推廣的比較先進(jìn)的采煤方法，但工作面粉塵問題也引 起較多關(guān)注。綜采放頂煤工作面的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)主要有采煤機(jī)落煤、

7、放煤、移架、裝煤和運(yùn)煤五大工序。從微觀方 面分析，煤塵產(chǎn)生可分為摩擦、拋落和摩擦與拋落相結(jié)合等三種方式。 g/m3 ， 巷道掘進(jìn)也是井下主要產(chǎn)塵源之一，在無任何防塵措施的情況下，對炮掘工作面、機(jī)掘工作面和巷道錨噴巷道 維修的錨噴現(xiàn)場、煤炭裝卸點(diǎn)等也都產(chǎn)生高濃度粉塵，尤其是煤炭裝卸處的瞬時(shí)粉塵濃度有時(shí)高達(dá)數(shù) 有時(shí)甚至達(dá)到煤塵爆炸濃度界限。 此外，地面煤的裝運(yùn)、煤堆、矸石山等也都產(chǎn)生高濃度粉塵，使礦區(qū)周邊空氣環(huán)境受到嚴(yán)重的污染，對居民健 康和植物都造成十分不利的影響。 煤礦生產(chǎn)過程產(chǎn)生粉塵一般都不伴有化學(xué)變化，因此漂浮于空氣中粉塵的化學(xué)成分與其來源物料的化學(xué)成分基 本相同。 2. 生產(chǎn)性粉塵的特性

8、 1）按粉塵中游離二氧化硅含量分類 煤礦粉塵按其游離二氧化硅的含量分為矽塵與煤塵。根據(jù)我國 “矽塵作業(yè)工人醫(yī)療預(yù)防措施實(shí)施辦法 ”中規(guī)定， 作壓環(huán)境粉塵中游離二氧化硅含量在10%以上者稱為矽塵， 10%以下者稱為非矽塵，在煤礦則為混合性煤塵。 游離二氧化硅含量小于 5%的粉塵又稱為單純煤塵。粉塵中游離二氧化硅的含量越高，引起塵肺病的程度越重， 病情發(fā)展越快，危害也越大。 2）粉塵的分散度 分散度指物質(zhì)被分散的程度，以粉塵粒徑大小的數(shù)量或質(zhì)量組成百分比構(gòu)成比來表示，前者稱粒子分散度，粒 徑小的顆粒越多，則分散度越高；后者稱質(zhì)量分散度，質(zhì)量小的顆粒占總質(zhì)量百分比越大，質(zhì)量分散度越高。 煤礦作業(yè)場所

9、空氣中較小顆粒粉塵含量較多時(shí)，其分散度越高，由于質(zhì)量輕，在空氣中懸浮時(shí)間較長，不易降 落，被吸入肺的機(jī)會就愈多。同時(shí)粉塵的分散度愈高，單位體積總表面積越大，理化活性越高，易于與空氣中 的氧氣發(fā)生反應(yīng)而引起粉塵的自燃或爆炸。粉塵還可以吸附有毒氣體，如一氧化碳、氮氧化物等，分散度愈高， 吸附的量愈多，對人體危害也愈大。 3）粉塵的吸濕性 粉塵的吸濕性指粉塵對水的吸附。粉塵的吸濕性與粉塵的成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)，可分為親水性粉塵與疏水性粉塵兩 大類。炭黑、煤粉塵均屬于疏水性粉塵。另外，粉塵越細(xì)，比表面積增加，表面吸附能力隨之增強(qiáng)，容易吸附 空氣而在塵粒表面形成氣膜，降低了塵粒間的聚集及塵粒的吸濕性，更難于把

10、塵粒從空氣中捕捉分離出來。在 除塵技術(shù)中，粉塵的吸濕性是選用除塵設(shè)備的主要依據(jù)之一。對于濕潤性好的親水性粉塵，可選用濕式除塵器。 為了加強(qiáng)液體（水）對粉塵的浸潤，往往要加入某些濕潤劑，以減少固、液之間的表面張力，增加粉塵的親水 性，提高除塵效率。 4）煤塵的爆炸性 按照煤塵的爆炸性煤塵可以分為有爆炸性煤塵和無爆炸性煤塵。我國傳統(tǒng)煤礦中90%礦井的煤塵具有爆炸性危 險(xiǎn)性。高分散度的煤炭粉塵具有爆炸性。煤的炭化程度越低，揮發(fā)分越高，煤塵的爆炸性就越強(qiáng)（見表2）。 發(fā)生爆炸有兩個(gè)條件： 粉塵在空氣中有足夠的濃度，在爆炸區(qū)域要求的濃度范圍之內(nèi)； 必須具有高溫 （明 火、火花、放電）情況出現(xiàn)。一般煤塵爆

11、炸的下限濃度為 30mg/m350mg/m3 ，上限濃度為 1000mg/m32000mg/m3 ，出于上下濃度之間的粉塵都具有爆炸危險(xiǎn)性，其中爆炸力最強(qiáng)的濃度為 300mg/m3500mg/m3 。 1.2.2 呼吸性粉塵的主要特點(diǎn) 呼吸性粉塵的一般含義是 ”能被吸入人體肺泡的粉塵 ”，否則為非呼吸性粉塵。其嚴(yán)格含義有不同表示方法（如 作業(yè)場所呼吸性粉塵等），但其基本含義是用符合 BMRC（BritishMedicalResearchCouncil） 標(biāo)準(zhǔn)采樣曲線的采樣器 在空氣中采集到的粉塵顆粒。對呼吸性煤塵，在評價(jià)作業(yè)場所粉塵狀況時(shí)，用符合BMRC 曲線的采樣器在作業(yè) 場所采集到的游離二

12、氧化硅小于10%，空氣動力學(xué)直徑小于7.07卩m的粉塵稱為呼吸性煤塵。 2007 年發(fā)布的煤礦安全規(guī)程中將呼吸性粉塵定義為 ”能吸入人體肺泡區(qū)的浮塵 ”，我國有關(guān)文獻(xiàn)中，一般將 粒徑小于5卩m的粉塵視為呼吸性粉塵。呼吸性粉塵除具備一般粉塵的某些物理、化學(xué)性質(zhì)外，尚有如下特點(diǎn)： 1.沉降速度慢，在空氣中懸浮時(shí)間長。在靜止空氣中的粉塵，根據(jù)其粒徑的大小按一定規(guī)律沉降：通常粒徑大 于100卩m的塵粒呈加速度沉降；gm100卩m粒徑的塵粒呈等速度沉降；粒徑小于gm的塵粒很難沉降，在空 氣中呈布朗運(yùn)動。 2.擴(kuò)散系數(shù)較大，附著速度較快。塵粒的附著速度與擴(kuò)散系數(shù)成比例。塵粒越小，其擴(kuò)散系數(shù)越大，即擴(kuò)散越 快，因而向液滴或除塵濾料上附著的塵粒就越多。 3. 肉眼不可見，屬顯微粉塵。粒徑大于10卩m的粉塵肉眼才能看見，粒徑為0