礦塵及其性質(zhì)

1、第十章礦塵防治主要內(nèi)容：1、礦塵及其性質(zhì)2、塵肺病3、煤塵爆炸及預(yù)防4、綜合防塵第一節(jié)礦塵及其性質(zhì)一、礦塵的產(chǎn)生及分類礦塵是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。礦塵除按其成分可分為巖塵、煤塵、煙塵、水泥塵等多種有機(jī)、無(wú)機(jī)粉塵外，尚有多種不同的分類方法，下面介紹幾種常用的分類方法。1.按礦塵粒徑劃分(1) 粗塵 粒徑大于 40 m，相當(dāng)于一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。(2) 細(xì)塵 粒徑為 10 40 m，肉眼可見(jiàn)，在靜止空氣中作加速沉降。(3) 微塵 粒徑為 0.25 10 m，用光學(xué)顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。(4) 超微塵 粒徑小于 0.25 m，要用

2、電子顯微鏡才能觀察到，在空氣中作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。2(1) 浮游礦塵懸池于礦內(nèi)空氣中的礦塵，簡(jiǎn)稱浮塵。(2) 沉積礦塵從礦內(nèi)空氣中沉降下來(lái)的礦塵，簡(jiǎn)稱落塵。浮塵和落塵在不同環(huán)境下可以相互轉(zhuǎn)化。浮塵在空氣中飛揚(yáng)的時(shí)間不僅與塵粒的大小、重量、形式等有關(guān)，還與空氣的濕度、風(fēng)速等大氣參數(shù)有關(guān)。3（ 1）全塵 (總粉塵 )各種粒徑的礦塵之和。對(duì)于煤塵，常指粒徑為1mm 以下的塵粒。1(2) 呼吸性粉塵主要指粒徑在5 m 以下的微細(xì)塵粒，它能通過(guò)人體上呼吸道進(jìn)入肺區(qū)，是導(dǎo)致塵肺病的病因，對(duì)人體危害甚大。二、礦塵的危害礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 污染工作場(chǎng)所，危害人體健康，引起職業(yè)病。工人長(zhǎng)期

3、吸入礦塵后，輕者會(huì)患呼吸道炎癥、皮膚病，重者會(huì)患?jí)m肺病，而塵肺病引發(fā)的礦工致殘和死亡人數(shù)在國(guó)內(nèi)外都十分驚人。舉例(2) 某些礦塵 (如煤塵、硫化塵 )在一定條件下可以爆炸。煤塵能夠在完全沒(méi)有瓦斯存在的情況下爆炸，對(duì)于瓦斯礦井，煤塵則有可能參與瓦斯同時(shí)爆炸。煤塵或瓦斯煤塵爆炸，都將給礦山以突然性的襲擊，釀成嚴(yán)重災(zāi)害。舉例，(3) 加速機(jī)械磨損，縮短精密儀器使用壽命。隨著礦山機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化程度的提高，礦塵對(duì)設(shè)備性能及其使用壽命的影響將會(huì)越來(lái)越突出，應(yīng)引起高度的重視。(4) 降低工作場(chǎng)所能見(jiàn)度，增加工傷事故的發(fā)生。在某些綜采工作面干割煤時(shí)，工作面煤塵濃度高達(dá)4000 8000mg/m3 ，有

4、的甚至更高，這種情況下，工作面能見(jiàn)度極低，往往會(huì)導(dǎo)致誤操作，造成人員的意外傷亡。三、含塵量的計(jì)量指標(biāo)1礦塵濃度單位體積礦內(nèi)空氣中所含浮塵的數(shù)量稱為礦塵濃度，其表示方法有兩種：(1) 質(zhì)量法 每立方米空氣中所含浮塵的毫克數(shù)，單位為mg/m3 。(2) 計(jì)數(shù)法 每立方厘米空氣中所含浮塵的顆粒數(shù)，單位為粒/ m3。我國(guó)規(guī)定采用質(zhì)量法來(lái)計(jì)量礦塵濃度。規(guī)程對(duì)井下有人工作的地點(diǎn)和人行道的空氣中粉塵 ( 總粉塵、呼吸性粉塵 )濃度標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定，見(jiàn)表 11-1-1 ，同時(shí)還規(guī)定作業(yè)地點(diǎn)的粉塵濃度、井下每月測(cè)定2 次，井上每月測(cè)定1 次。2表 11-1-1 中國(guó)煤礦粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)粉塵中游離最高容許濃度(mg/

5、m3 ）SiO2 含量 (%)總粉塵呼吸性粉塵(1) 520.06.0(2)5 1010.03.5(3)10 256.02.5(4)25 504.01.5(5) 502.01.0(6) 10 的水泥粉塵 62產(chǎn)塵強(qiáng)度 是指生產(chǎn)過(guò)程中，采落煤中所含的粉塵量，常用的單位為g/t 。3相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度1 噸或 1 立方米礦巖所產(chǎn)生的礦塵量，常用的單位為 mg/t 或 mg/m3 。鑿巖或井巷掘進(jìn)工作面的相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度可按每鉆進(jìn)1m 鉆孔或掘進(jìn) 1m 巷道計(jì)算。 相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度使產(chǎn)塵量與生產(chǎn)強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái)，便于比較4是單位時(shí)間在巷道表面單位面積上所沉積的礦塵量，單位為g/m 2 d。這一1礦塵中游離SiO 2礦

6、塵中游離 SiO2 的含量是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越大。游離 SiO 2 是許多礦巖的組成成分，如煤礦上常見(jiàn)的頁(yè)巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離 SiO 2 的含量通常多在 20% 50% ，煤塵中的含量一般不超過(guò) 5%2礦塵粒度是指礦塵顆粒的平均直徑 ，單位為 m礦塵的比表面積是指單位質(zhì)量礦塵的總表面積，單位為m2/kg ，或 cm2/g 。都可以用來(lái)衡量礦塵顆粒的大小。煤巖破碎成微細(xì)的塵粒后，首先其比表面積增加，因而化學(xué)活性、溶解性和呼附能力明顯增加；其次更容易懸浮于空氣中，表 11-1-2 所示為在靜止空氣中不同粒度的塵粒從1m 高處降落到底板所需的時(shí)間；第三，粒度減小容易使

7、其進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，據(jù)研究，只有5 m 以下粒3徑的礦塵才能進(jìn)入人的肺內(nèi)，是礦井防塵的重點(diǎn)對(duì)象。表 11-1-2 塵粒沉降時(shí)間粒度 m1001010.50.2沉降時(shí)間，0.0434.042013205520min3分散度 是指礦塵整體組成中各種粒級(jí)塵粒所占的百分比。分散度有兩種表示方法：(1) 重量百分比(2) 數(shù)量百分比 ：各粒級(jí)塵粒的顆粒數(shù)占總顆粒數(shù)的百分比稱為數(shù)量分散度。粒級(jí)的劃分是根據(jù)粒度大小和測(cè)試目的確定的， 我國(guó)工礦企業(yè)將礦塵粒級(jí)劃分為 4 級(jí)：小于 2 m、 25 m、 5 10 m 和大于 10 m礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構(gòu)成的一個(gè)重要指標(biāo)，是研究礦塵性質(zhì)與危害的一個(gè)重要參

8、數(shù)。4礦塵的濕潤(rùn)性是指礦塵與液體親和的能力。濕潤(rùn)性決定采用液體除塵的效果，容易被水濕潤(rùn)的礦塵稱為親水性礦塵，不容易被水濕潤(rùn)的礦塵稱為疏水性礦塵 ，對(duì)于親水性礦塵，當(dāng)塵粒被濕潤(rùn)后，塵粒間相互凝聚，塵粒逐漸增大、增重，其沉降速度加速，礦塵能從氣流中分離出來(lái)，可達(dá)到除5礦塵是一種微小粒子，因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷，可能是正電荷，也可是負(fù)電荷，帶有相同的電荷的塵粒，互相6礦塵的光學(xué)特性包括礦塵對(duì)光的反射、吸收和透光強(qiáng)度等性能。在測(cè)塵技術(shù)4第二節(jié)塵肺病 是工人在生產(chǎn)中長(zhǎng)期吸入大量微細(xì)粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病。它是一種嚴(yán)重的礦工職業(yè)病，一旦患病，目前

9、還很難治愈 .1(1) 硅肺病 (矽肺病 ) ，由于吸入含游離 2 含量較高的巖塵而引的塵肺病(2) 煤硅肺病 (煤矽肺 )，由于同時(shí)吸入煤塵和含游離 2 的巖塵所引起的(3) 煤肺病 ，由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病。患者多為長(zhǎng)期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。上述三種塵肺病中最危險(xiǎn)的是硅肺病。 其發(fā)病工令最短（一般在 10 年左右），病情發(fā)展快，危害嚴(yán)重。煤肺病的發(fā)病工令一般為20 30 年，煤硅肺病介于兩者之間但接近后者。2塵肺病的發(fā)病機(jī)理至今尚未完全研究清楚。 關(guān)于塵肺病的形成的論點(diǎn)和學(xué)說(shuō)有多種。(1) 在上呼吸道的咽喉、氣管內(nèi) ，含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10

10、m 的塵粒首先沉降在其內(nèi)。經(jīng)過(guò)鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)后形成痰排出(2) 在上呼吸道的較大支氣管內(nèi) ，通過(guò)慣性碰撞及少量的重力沉降作用，使5 10 m 的塵粒沉積下來(lái)，經(jīng)氣管、支氣管上皮的纖毛運(yùn)動(dòng)，咳嗽隨痰排出體吸道的粉塵，其粒度均小于5 m，目前比較統(tǒng)一的5看法是：空氣中5 m(3) 在下呼吸道的細(xì)小支氣管內(nèi)，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分 2 5m 的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來(lái)，通過(guò)纖毛運(yùn)動(dòng)逐級(jí)排出體外。(4) 粒度為 2 m 左右的粉塵進(jìn)入呼吸性支氣管和肺內(nèi)后，一部分可隨呼氣排出體外；另一部分沉積在肺泡壁上或進(jìn)入肺內(nèi)，殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的 1% 2以下。殘留在肺內(nèi)的

11、塵粒可殺死肺泡，使肺泡組織形成纖維病變出現(xiàn)網(wǎng)眼，逐步失去彈性而硬化，無(wú)法擔(dān)負(fù)呼吸作用，使肺功能受到損害，降低了人體抵抗能力，并容易誘發(fā)其它疾病，如肺結(jié)核、肺心病等。在發(fā)病過(guò)程中，由于游離的2 表面活性很強(qiáng)，加速了肺泡組織的死亡。二、塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素1塵肺病的發(fā)病癥狀第一期第二期 ：中等體力勞動(dòng)或正常工作時(shí)，感覺(jué)呼吸困難，胸痛、干咳或帶痰咳嗽。第三期 ：做一般工作甚至休息時(shí)，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚2(1)礦塵的成分游離 2，其含量越高，發(fā)病工令越短，病變的發(fā)展程度越快。(2)礦塵粒度及分散度內(nèi)。礦塵粒度不同，對(duì)人體的危害性也不同。5 m 以上的礦塵對(duì)塵肺病的發(fā)生影響不大

12、； 5m 以下的礦塵可以進(jìn)入下呼吸道并沉積在肺泡中，最危險(xiǎn)的粒度是 2m 左右的礦塵。由此可見(jiàn)，礦塵的粒度越小，分散度越高，對(duì)人體的危害(3) 礦塵濃度塵肺的發(fā)病工令和作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度成正比。6(4) 個(gè)體方面的因素進(jìn)行的，所以人的機(jī)體條件，如年齡、營(yíng)養(yǎng)、健康狀況、生活習(xí)性、衛(wèi)生條件等，對(duì)塵肺的發(fā)生、發(fā)第三節(jié)煤塵爆炸及預(yù)防1煤塵爆炸 是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下， 空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過(guò)程，是一種非常復(fù)雜的 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 。一般認(rèn)為其爆炸機(jī)理及過(guò)程主要表(1) 煤本身是可燃物質(zhì) ，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧(2) 當(dāng)溫度達(dá)到 300 400時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)

13、 ，放出大量的可 燃性氣體 ，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其它碳?xì)浠衔铮?3) 形成的可燃?xì)怏w與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當(dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過(guò)程開(kāi)始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；(4) 閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒過(guò)程急劇地循環(huán)進(jìn)行，當(dāng)燃燒不斷加劇使火焰速度達(dá)到每秒數(shù)百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?煤塵爆炸的特征(1)火焰溫度為1600 1900， 爆源的溫度達(dá)到 2000下煤塵爆炸的平均理論壓力為736 Pa，但爆炸壓力隨著離開(kāi)爆源距離的延長(zhǎng)而跳躍

14、式增大。爆炸過(guò)程中如遇障礙物，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的5 7 倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可7達(dá) 1120m/ ，沖擊波速度為 2340m/ 。(2) 煤塵爆炸具有連續(xù)性(3) 煤塵爆炸的感應(yīng)期夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為 40280m(4) 揮發(fā)分減少或形成“粘焦揮發(fā)分含量的40% 70，致使煤塵揮發(fā)分減少，根據(jù)這一特征，可以判斷煤(5) 產(chǎn)生大量的COCO，在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá)2 3，甚至高達(dá)8左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)(70% 80) 是由于CO煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：

15、煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達(dá)到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础?煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸危險(xiǎn)性必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。2井下空氣中只有懸浮的煤塵達(dá)到一定濃度時(shí)，才可能引起爆炸， 單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度 。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會(huì)發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗(yàn)條件等有關(guān)。 一般說(shuō)來(lái)，煤塵爆炸的下限濃度為 30 50g/m 3 ，上限濃度為 1000 2000g/m 3 。其中爆炸力最強(qiáng)的濃度范圍為 300 500g/m 3。3引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩疵簤m的引燃溫度

16、變化范圍較大， 它隨著煤塵性質(zhì)、 濃度及試驗(yàn)條件的不同而變化。我國(guó)煤塵爆炸的引燃溫度在 610 1050 之間，一般為 700 800。煤8塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5 40mj 。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達(dá)到，三、影響煤塵爆炸的因素1煤的揮發(fā)分一般說(shuō)來(lái)， 煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強(qiáng)，即煤化作用程度低的煤，其煤塵的爆炸性強(qiáng)，隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱。2煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應(yīng)，降低煤塵的爆炸性。煤的灰分對(duì)爆炸性的影響還與揮發(fā)分含量的多少有關(guān)，揮發(fā)分小于 15% 的煤塵，灰分的影響比較顯著，大于 15%時(shí)，天然灰分對(duì)煤塵的爆炸幾乎沒(méi)有影響

17、。水分能降低煤塵的爆炸性，因?yàn)樗奈鼰崮芰Υ?，能促使?xì)微塵粒聚結(jié)為較大的顆粒，減少塵粒的總表面積，同時(shí)還能降低落塵的飛揚(yáng)能力。3粒度對(duì)爆炸性的影響極大。1mm 以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險(xiǎn)性隨粒度的減小而迅速增加，75 m 以下的煤塵特別是30 75 m 的煤塵爆炸性最強(qiáng)，在同一煤種不同粒度條件下，爆炸壓力隨粒度的減小而增高，爆炸范圍也隨之?dāng)U大，即爆炸性增強(qiáng)。粒度不同的煤塵引燃溫度也不相同。煤塵粒度越小，所需引燃溫度越低，且火焰?zhèn)鞑ニ俣纫苍娇臁?瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?4%時(shí)，煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算： m 式中： m空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限，g/m3

18、煤塵的爆炸下限， g/m 3系數(shù)，見(jiàn)表 11-3-1表 11-3-1 瓦斯?jié)舛葘?duì)煤塵爆炸下限的影響系數(shù)空氣中的瓦斯?jié)舛?0.500.751.01.502.03.04.0(%)910.750.600.500.350.250.10.055空氣中氧的含量高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時(shí)，點(diǎn)燃煤塵云困難，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不再爆炸。煤塵的爆炸壓力也隨空氣中6點(diǎn)燃煤塵云造成煤塵爆炸， 就必須有一個(gè)達(dá)到或超過(guò)最低點(diǎn)燃溫度和能量的引爆熱源。引爆熱源的溫度越高，能量越大，越容易點(diǎn)燃煤塵云。而且煤塵初爆的強(qiáng)度也越大；反之溫度越低，能量越小，越難以點(diǎn)燃煤塵云，且即使引起爆炸，初始爆炸的強(qiáng)度也越

19、小。規(guī)程規(guī)定： 新礦井的地質(zhì)精查報(bào)告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定材料。生產(chǎn)礦井每延深一個(gè)新水平，由礦務(wù)局組織一次煤塵爆炸性試驗(yàn)工作。煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種：一種是在大型煤塵爆炸試驗(yàn)巷道中進(jìn)行，這種方法比較準(zhǔn)確可靠，但工作繁重復(fù)雜，所以一般作為標(biāo)準(zhǔn)鑒定用；另一種是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進(jìn)行，方法簡(jiǎn)便，目前多采用這種方煤塵通過(guò)燃燒管內(nèi)的加熱器時(shí)， 可能出現(xiàn)下列現(xiàn)象： 只出現(xiàn)稀少的火星或根本沒(méi)有火星；火焰向加熱器兩側(cè)以連續(xù)或不連續(xù)的形式在塵霧中緩慢地蔓同一試樣應(yīng)重復(fù)進(jìn)行5 次試驗(yàn)，其中只要有一次出現(xiàn)燃燒火焰，就定為爆炸危險(xiǎn)煤塵。在 5 次試驗(yàn)中都沒(méi)有出現(xiàn)火焰或只出現(xiàn)稀少火星，

20、必須重作 5 次試驗(yàn)，如果仍然如此，定為無(wú)爆炸危險(xiǎn)煤塵，在重作的試驗(yàn)中，只要有一次出現(xiàn)燃燒火焰，仍應(yīng)定為爆炸危險(xiǎn)煤塵。預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施主要包括減、降塵措施， 防止煤塵引燃措施及限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大等三個(gè)方面。101減、降塵措施減、降塵措施是指在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)減少煤塵產(chǎn)生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達(dá)到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。1)煤層注水實(shí)質(zhì)要有以下三個(gè)方面：煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤(rùn)并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除這一塵源；水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤(rùn)。當(dāng)煤體在開(kāi)采中受到破碎時(shí)，絕大多水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)， 脆性減弱，改

21、變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開(kāi)采而破碎時(shí)，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃危蚨鴾p少了煤塵的產(chǎn)生量。2)煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度注水 ( 根據(jù)撫順煤研所建議；低壓小于 2943 Pa，中壓為 2943 9810Pa，高壓大于 9810 Pa），否則需采用高壓注水才能取得預(yù)期效果，但是當(dāng)出現(xiàn)一些較大的裂隙 (如斷層、破裂面等 )，注水易散失于遠(yuǎn)處或煤體之外，對(duì)預(yù)濕煤體不上履巖層壓力及支承壓力埋藏越深則地層壓力越大，而裂隙和孔隙變得更小，導(dǎo)致透水性能降低，因而隨著礦井開(kāi)采深度的增加，要取得良好的煤體濕潤(rùn)效果，需要提高注水壓力。液體性質(zhì)的影響差越小，越易濕潤(rùn)。為了降低水的表面張力，減小水的極性，提高對(duì)煤的濕潤(rùn)

22、效果，可以在水中添加表面活性劑。 陽(yáng)泉一礦在注水時(shí)加入 0.5% 濃度的 洗衣粉 ，注水速度比原來(lái)提高 24% 。煤層內(nèi)的瓦斯壓力壓力后才是注水的有效壓力，所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時(shí)，往往要提高11注水參數(shù)的影響力、注水速度、 注水量和注水時(shí)間。注水量或煤的水分增量是煤層注水效果的標(biāo)志，也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素，3)煤層注水方式注水方式是指鉆孔的位置、 長(zhǎng)度和方向。按國(guó)內(nèi)外注水狀況，有以下 4短孔注水 ，是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水， 注短孔、深孔注水示意圖上向孔、下向孔、雙向孔巷道水孔長(zhǎng)度一般為 2 3.5m，如圖 11-3-4深孔注水 ，是在回采工作面垂直煤

23、壁打鉆孔注水，孔長(zhǎng)一般為5 25m ，如圖 11-3-4 所示。長(zhǎng)孔注水 ，是從回采工作面的運(yùn)輸巷或回風(fēng)巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水 (圖 11-3-5) ，孔長(zhǎng) 30 100m；當(dāng)工作面長(zhǎng)度超過(guò) 120m 而單向孔達(dá)不到設(shè)計(jì)深度或煤層傾角有變化時(shí)，可采用上向、下向鉆孔聯(lián)合布置鉆孔注水 ( 圖 11-3-6 ），即由上鄰近煤層的巷道向下煤層打鉆注水或由底板巷道向煤層打鉆注水，巷道鉆孔注水采用小流量、長(zhǎng)時(shí)間的注水方法，濕潤(rùn)效果良4)注水系統(tǒng)靜壓注水系統(tǒng)和 動(dòng)壓利用管網(wǎng)將地面或上水平的水通過(guò)自然靜壓差導(dǎo)入鉆孔的注水叫靜壓注水 。靜壓注水采用橡膠管將每個(gè)鉆孔中的注水管與供水干管

24、聯(lián)接起來(lái)，其間安裝有水表和截止閥，干管上安裝壓力表，然后通過(guò)供水管路與地表或上水平水源相利用水泵或風(fēng)包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動(dòng)壓注水，水泵可以設(shè)在地面集5)注水設(shè)備12及水表等。鉆機(jī)11-3-2 所示。表 11-3-2鉆機(jī)名稱功率 ,（）最大鉆孔深度 ,mKHYD40KBA型鉆機(jī)280TXU-75 型油壓鉆機(jī)475ZMD-100 型鉆機(jī)4100煤層注水泵5BD(2.5/45)5BZ(1.5/80)5D(2/150)5BG(2/160）7BZ(3/100)7BG(3.6/100）7BG(4.5/100)KBZ(100150)封孔器YPA 型水力膨脹式封孔器和MF 型摩擦式封孔器 。分流器流量恒

25、定。煤科總院重慶分院研制的DF-1 型分流器，壓力范圍 0.49 14.7mPA ，節(jié)流范圍 0.5、 0.7、 1.0m 3/。水表及壓力表1mPA 時(shí)，可采用DC-4.5/200 型注水水表，耐壓 20mPA ，流量 4.5m 3/ ；注水壓力小于1mPA 時(shí)，可采用普通自來(lái)水水表。6)注水參數(shù)注水壓力通常，透水性強(qiáng)的煤層采用低壓(小于 3MPa ）注水，透水性較弱的煤層采用中壓 (3 10 MPa ）注水，必要時(shí)可采用高壓注水( 大于 10mPA 。適宜的注水壓力是：通過(guò)調(diào)節(jié)注水流量使其不超過(guò)地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。注水速度 (注水流量 )鉆孔注水流量進(jìn)行比較，通常以單位時(shí)間內(nèi)每米

26、鉆孔的注水量來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)， 小流量注水對(duì)煤層濕潤(rùn)效果最好，只要時(shí)間允許，就應(yīng)采用小流量注水。靜壓注水速度一般為0.001 0.027m 3（/m），動(dòng)壓注水速度為0.002130.24m 3/（ m），若靜壓注水速度太低，可在注水前進(jìn)行孔內(nèi)爆破，提高鉆孔的透水能力，然后再進(jìn)行注水。注水量尺寸、煤厚、鉆孔間距、煤的孔隙率、含水率等多種因素有關(guān)，確定注水量首先要確定噸煤注水量，各礦應(yīng)根據(jù)煤層的具體特征綜合考察。一般來(lái)說(shuō)，中厚煤層的噸煤注水量為0.015 0.03m 3/；厚煤層為0.025 0.04m 3/注水時(shí)間比。在實(shí)際注水中，常把在預(yù)定的濕潤(rùn)范圍內(nèi)的煤壁出現(xiàn)均勻“出汗”(滲出水珠 )的現(xiàn)

27、象，作為判斷煤體是否全面濕潤(rùn)的輔助方法。“出汗”后或在“出汗”后再過(guò)一段時(shí)間便可結(jié)束注水。通常靜壓注水時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)壓注水時(shí)間短。2限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施防止煤塵爆炸危害，除采取防塵措施外，還應(yīng)采取降低爆炸威力，限制爆炸范圍擴(kuò)大的措施。(1) 清除落塵威力，使爆炸由于得不到煤塵補(bǔ)充而逐漸熄滅。(2) 撒布巖粉惰性巖粉一般為石灰?guī)r粉和泥巖粉。對(duì)惰性巖粉的要求是：可燃物含量不超過(guò) 5%，游離 2 含量不超過(guò)5%；不含有害有毒物質(zhì)，吸濕性差；粒度應(yīng)全部通過(guò) 50 號(hào)篩孔 (即粒徑全部小于 0.3mm ），且其中至少有 70%能通過(guò) 200 號(hào)篩孔 (即粒徑小于 0.075mm背板后側(cè)暴露處都用巖粉覆

28、蓋；巖粉的最低撒布量在作煤塵爆炸鑒定的同時(shí)確定，但煤塵和巖粉的混合煤塵，不燃物含量不得低于80%；撒布巖粉的巷道長(zhǎng)度不小于 300m ，如果巷道長(zhǎng)度小于300m 時(shí)，全部巷道都應(yīng)撒布巖粉。對(duì)巷道中的煤塵和巖粉的混合粉塵，每3 個(gè)月至少應(yīng)化驗(yàn)一次，如果可燃物含量超過(guò)14(3) 設(shè)置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種主要隔爆棚應(yīng)采用水槽棚，水袋棚只能做為輔助隔爆棚；應(yīng)設(shè)置在巷道的直線部分，且主要水棚的用水量不小于400 /m2 ，輔助水棚不小于200/m 2相鄰水棚中心距為0.5 1.0m ，主要水棚總長(zhǎng)度不小于30m，輔助水棚不小于 20m；首列水棚距工作面的距離，必須保持60 200m水槽或水袋距

29、頂板、兩幫距離不小于0.1m ，其底部距軌面不小于1.8m；水內(nèi)如混入煤塵量超過(guò)5%(4) 設(shè)置巖粉棚處的若干塊巖粉臺(tái)板組成，臺(tái)板的間距稍大于板寬，每塊臺(tái)板上放置一定數(shù)量的惰性巖粉，當(dāng)發(fā)生煤塵爆炸事故時(shí)，火焰前的沖擊波將臺(tái)板震倒，巖粉即彌漫于巷道中，火焰到達(dá)時(shí)，巖粉從燃燒的煤塵中吸收熱量，使火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆傧陆?，直至熄滅。按巷道斷面積計(jì)算，主要巖粉棚的巖粉量不得少于400 g/m 2 ，輔助巖粉棚不得少于200g/m 2輕型巖粉棚的排間距1.0 2.0m，重型為1.2 3.0m巖粉棚的平臺(tái)與側(cè)幫立柱( 或側(cè)幫 )的空隙不小于50mm，巖粉表面與頂梁(頂板 )的空隙不小于100mm ，巖粉板距軌

30、面不小于1.8m巖粉棚距可能發(fā)生煤塵爆炸的地點(diǎn)不得小于60m，也不得大于300m巖粉板與臺(tái)板及支撐板之間，嚴(yán)禁用釘固定， 以利于煤塵爆炸時(shí)巖粉板有效的翻落；巖粉棚上的巖粉每月至少檢查和分析一次， 當(dāng)巖粉受潮變硬或可燃物含量超過(guò) 20%時(shí)，應(yīng)立即更換，巖粉量減少時(shí)應(yīng)立即補(bǔ)充。(5) 設(shè)置自動(dòng)隔爆棚自動(dòng)隔爆棚是利用各種傳感器，將瞬間測(cè)量的煤塵爆15炸時(shí)的各種物理參量迅速轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，指令機(jī)構(gòu)的演算器根據(jù)這些訊號(hào)準(zhǔn)確計(jì)算出火焰?zhèn)鞑ニ俣群筮x擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)發(fā)出動(dòng)作訊號(hào)，讓抑制裝置強(qiáng)制噴撒固體或液體等消火劑，從而可靠地?fù)錅绫ɑ鹧?，阻止煤塵爆炸蔓延。第四節(jié)礦山綜合防塵礦山綜合防塵 是指采用各種技術(shù)手段減少礦山

31、粉塵的產(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對(duì)人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。大體上將綜合防塵技術(shù)措施分為通風(fēng)除塵、濕式作業(yè)、密閉抽塵、凈化風(fēng)流、通風(fēng)除塵 是指通過(guò)風(fēng)流的流動(dòng)將井下作業(yè)點(diǎn)的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場(chǎng)所決定通風(fēng)除塵效果的主要因素是風(fēng)速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤(rùn)程度等。風(fēng)速過(guò)低，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不易排出；風(fēng)速過(guò)高，能將落塵揚(yáng)起，增大礦內(nèi)空氣中的粉塵濃度。因此，通風(fēng)除塵效果是隨風(fēng)速的增加而逐漸增加的，達(dá)到最佳效果后，如果再增大風(fēng)速，效果又開(kāi)始下降，如圖11-4-1 所示。排除井巷中的浮塵要有一定的風(fēng)速。我們把能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)而排出的最低風(fēng)速稱為最低排塵風(fēng)速

32、。同時(shí)，我們把能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚(yáng)的風(fēng)速稱為最優(yōu)排塵風(fēng)速 。一般來(lái)說(shuō)，掘進(jìn)工作面的最優(yōu)風(fēng)速為0.4 0.7m/ ，機(jī)械化采煤工作面為1.5 2.5m/規(guī)程規(guī)定的采掘工作面最高容許風(fēng)速為4m/ ，不僅考慮了工作面供風(fēng)量的要求，同時(shí)也充分考慮到煤、巖塵的二次飛揚(yáng)問(wèn)題。濕式作業(yè) 是利用水或其它液體， 使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法， 它是礦井綜合防塵的主要技術(shù)措施之一，具有所需設(shè)備簡(jiǎn)單、使用方便、費(fèi)用較低和除塵效果較好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是增加了工作場(chǎng)所的濕度，惡化了工作環(huán)境，能影響煤礦產(chǎn)品的質(zhì)量，除缺水和嚴(yán)寒地區(qū)外，一般煤礦應(yīng)用較為廣泛，我國(guó)煤16礦較成熟的經(jīng)驗(yàn)是采取以濕式鑿巖為主，

33、配合噴霧灑水、水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術(shù)措施。1該方法的 實(shí)質(zhì) 是指在鑿巖和打鉆過(guò)程中，將壓力水通過(guò)鑿巖機(jī)、鉆桿送入并2灑水降塵是用水濕潤(rùn)沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。當(dāng)?shù)V塵被水濕潤(rùn)后，塵粒間會(huì)互相附著凝集成較大的顆粒，附著性增強(qiáng)，礦塵就不易飛起。在炮采炮掘工作面放炮前后灑水，不僅有降塵作用，而且還能消除炮煙、縮短通風(fēng)時(shí)間。煤礦井下灑水，可采用人工灑水或噴霧器灑水。對(duì)于生產(chǎn)噴霧灑水是將壓力水通過(guò)噴霧器 ( 又稱噴嘴 )，在旋轉(zhuǎn)或 ( 及) 沖擊的作用下，使水流霧化成細(xì)微的水滴噴射于空氣中 (如圖 11-4-2 ）所示，它的捕塵作用有：在霧體作用范圍內(nèi)，高速流動(dòng)的水滴與

34、浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤(rùn)，在重力作用下下沉； 高速流動(dòng)的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)濕潤(rùn)下沉；將已沉落的塵粒濕潤(rùn)粘結(jié)，使之不易飛揚(yáng)。原蘇聯(lián)的研究表明，在掘進(jìn)機(jī)上采用低壓灑水，降塵率為 43% 78，而采用高壓噴霧時(shí)達(dá)到 75% 95；炮掘工作面采用低壓灑水，降塵率為 51% ，高壓噴霧達(dá) 72% ，且對(duì)微細(xì)粉塵的抑制效果明顯。(1)掘進(jìn)機(jī)噴霧分內(nèi)外兩種。外噴霧多用于捕集空氣中懸浮的礦塵，內(nèi)噴霧則通過(guò)掘進(jìn)機(jī)切割機(jī)構(gòu)上的噴嘴向割落的煤巖處直接噴霧，在礦塵生成的瞬間將其抑制。較好的內(nèi)外噴霧系統(tǒng)可使空氣中含塵量減小85% 95(2) 采煤機(jī)噴霧灑水采煤機(jī)的噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)噴霧和外噴霧兩種方式。采

35、用內(nèi)噴霧 時(shí)，水由安裝在截割滾筒上的噴嘴直接向截齒的切割點(diǎn)噴射，形成“濕式截割”；采用17外噴霧時(shí)，水由安裝在截割部的固定箱上、搖臂上或檔煤板上的噴嘴噴出，形成水霧覆蓋塵源，從而使粉塵濕潤(rùn)沉降。噴嘴是決定降塵效果好壞的主要部件，噴嘴的形式有錐形、傘形、扇形、束形，一般來(lái)說(shuō)內(nèi)噴霧多采用扇形噴嘴，也可采用其它形式；外噴霧多 采用扇形和傘形噴嘴，也可采用錐形噴嘴。(3)放煤口噴霧但由于噴嘴布置和噴霧形式不當(dāng)，降塵效果不佳。為此，可改進(jìn)放煤口噴霧器結(jié)構(gòu)，布置為雙向多噴頭噴嘴，擴(kuò)大降塵范圍；選用新型噴嘴，改善霧化參數(shù)；有條件時(shí)，水中添加濕潤(rùn)劑，或在放煤口處設(shè)置半遮蔽式軟質(zhì)密封罩，控制煤塵擴(kuò)散飛揚(yáng)，提高水

36、霧捕塵效果。支架間噴霧通風(fēng)斷面小、風(fēng)速大，來(lái)自采空區(qū)的礦塵量大增，因此采用噴霧降塵時(shí)，必須根據(jù)支架的架型和移架產(chǎn)塵的特點(diǎn)，合理確定噴嘴的布置方式和噴嘴型號(hào)。轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧 轉(zhuǎn)載點(diǎn)降塵的有效方法是封閉加噴霧。通常在轉(zhuǎn)載點(diǎn) (即回采工作面輸送機(jī)與順槽輸送機(jī)連接處 )加設(shè)半密封罩， 罩內(nèi)安裝噴嘴 ( ，以消除飛揚(yáng)的浮塵，降低進(jìn)入回采工作面的風(fēng)流含塵量。為了保證密封效果，密封罩進(jìn)、其它地點(diǎn)噴霧3水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼內(nèi)，如圖11-4-5 所示。爆破時(shí)水袋破裂，水在高溫高壓下汽化，與塵粒凝結(jié)，達(dá)到降塵的目的。采用水炮泥比單純用土炮泥時(shí)的礦塵濃度低20% 50，尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少。