煤礦粉塵危害及其防治

1、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(shí)： 給生產(chǎn)帶來(lái)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(zhǎng)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(dòng)能力或過(guò)早死亡。近年來(lái)，我國(guó)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(wèn)題的主要污染物。我國(guó)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(huì)導(dǎo)致塵肺病的發(fā)生。塵肺病是危害 廣大從業(yè)人員健康的最嚴(yán)重的一種

2、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(wèn) 題。煤礦井下各作業(yè)點(diǎn)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)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(guó)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(duì)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：煤礦粉塵

3、；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(guó)實(shí)際的嚴(yán)重塵肺病患者有120 萬(wàn)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(guò)4000 人，每年由此引起的直接損失超過(guò)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(guó)在粉塵監(jiān)督監(jiān)測(cè)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。另一方面，粉塵濃度過(guò)高潛伏著爆炸

4、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(huì)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(cè)作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度，控制煤礦粉塵的產(chǎn)生，對(duì)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(guò)程中產(chǎn)生的能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中的固體顆粒，其大小在100以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(guò)程中產(chǎn)生和形成的、能較長(zhǎng)時(shí)間在空氣中懸浮的固體微粒被稱為生產(chǎn)性粉塵。懸浮于空氣中的粉塵稱為浮塵，已沉落的粉塵稱為積塵，我們檢測(cè)和防治的重點(diǎn)就是浮塵

5、。從膠體化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)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(guò)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(dòng)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(huì)向空氣中排放大量的粉塵。尤其在風(fēng)速較大的作業(yè)場(chǎng)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(chǎng)所，其產(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，

6、改善礦井勞動(dòng)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(guó)越來(lái)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(duì)采煤工作面的塵源采取相應(yīng)的治理措施，以達(dá)到對(duì)粉塵進(jìn)行綜合治理的目的。綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)是20 世紀(jì) 00 年代以來(lái)在我國(guó)大面積推廣的比較先進(jìn)的采煤方法，但工作面粉塵問(wèn)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、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)

7、合等三種方式。巷道掘進(jìn)也是井下主要產(chǎn)塵源之一，在無(wú)任何防塵措施的情況下，對(duì)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(chǎng)、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)g/m3,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(duì)居民健康和植物都造成十分不利的影響。煤礦生產(chǎn)過(guò)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(lái)源物料的化學(xué)成分基本相同。2.生產(chǎn)性粉塵的特性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(guó)“矽塵作業(yè)工人醫(yī)療預(yù)防措施

8、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(lái)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(chǎng)所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(zhǎng)，不易降落，被吸入肺的機(jī)會(huì)就愈多。同時(shí)粉塵的分散度愈高，單位體

9、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(duì)人體危害也愈大。3）粉塵的吸濕性粉塵的吸濕性指粉塵對(duì)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，更難于把塵粒從空氣中捕捉分離出來(lái)。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(duì)于濕潤(rùn)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(duì)粉塵的

10、浸潤(rùn)，往往要加入某些濕潤(rùn)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(wú)爆炸性煤塵。我國(guó)傳統(tǒng)煤礦中00%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(jiàn)表2） o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

11、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(chǎng)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(duì)呼吸性煤塵，在評(píng)價(jià)作業(yè)場(chǎng)所粉塵狀況時(shí)，用符合 BMRC 曲線的采樣器在作業(yè)場(chǎng)所采集到的游離二氧化硅小于10%,空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于7.07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(guó)有關(guān)文獻(xiàn)中，一般將粒徑小于 5以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(zhǎng)。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以m的塵粒呈加速度沉降；1M100以m粒徑的塵粒呈等速度沉降；粒徑小于1以m的塵粒很難沉降，在空氣中呈布朗運(yùn)動(dòng)。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(jiàn)，屬顯微粉塵。粒徑大于10以m的粉塵肉眼才能看見(jiàn)，粒徑