煤礦防塵與粉塵檢測技術
2009-04-29
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煤礦防塵與粉塵檢測技術
摘要 本文闡述了粉塵及其危害、煤礦防塵措施和粉塵檢測方面的幾個重點問題。
1、粉塵性質及其危害
粉塵是指能夠較長時間懸浮在空氣中的固體顆粒，懸浮粉塵是一種氣溶膠，其分散媒是空氣，分散相是固體粒子.，飄塵是能夠較長時間飄浮在空氣中的固體微粒（浮游粉塵），浮游粉塵在空氣中飄浮時間的長短與粉塵的粒徑大小有直接關系，粒徑10um的粉塵沉降到地面，一般需要4~9h,粒徑1um的粉塵需要數十天,粒徑0.5um以下的粉塵，可長時間漂浮在空氣中而不沉降。
可見粉塵粒徑多在10um以上。大家比較一致的看法，認為環境空氣中直徑5um以下的塵粒是引起塵肺的主要有害粉塵，一些游離二氧化硅含量較高的礦物性粉塵，對人體的致纖維化作用很強，我國煤礦巖巷掘進工作面粉塵中的游離二氧化硅含量一般都在10％以上，zui高可達到80％，多數在30~40%之間。
煤塵有爆炸性，無煙煤礦采煤工作面的的煤塵除個別情況外大多數屬于無爆炸性煤塵，而煙煤、褐煤煤礦采煤工作面產生的煤塵均屬爆炸性粉塵。煤的炭化程度越低、揮發分越高，煤塵的爆炸性就越強。
不同種類的煤炭和不同的試驗條件下所得到的爆炸上下限濃度是不相同的，但一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m3，上限濃度為1000~2000g/m3，其中爆炸力zui強的濃度為300~500g/m3。
煤塵爆炸的引爆溫度一般為650~990℃，發生煤塵爆炸時，粒度小于1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是粒度小于0.75mm的煤塵，當含有沼氣、且濃度達到3.5%時，空氣中煤塵濃度達到6.1g/m3就可能發生爆炸。氧氣濃度對煤塵爆炸的影響是，當氧含量低于17%時，煤塵就不會發生爆炸。
煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度可高達2000℃，爆炸壓力可高達1.9Mpa。煤塵爆炸時，沖擊波傳播的速度大于火焰傳播速度。國內外實測的火焰傳播速度為610~1800m/s，而爆炸沖擊波zui高可達2000m/s以上。煤塵爆炸氣體中含有大量的一氧化碳和二氧化碳，爆炸區空氣中一氧化碳含量可高達8%。
粉塵的另一大危害，煤炭生產過程產生粉塵中的微細顆粒粉塵可以較長時間在生產環境中飛揚和懸浮，工人在工作中長期吸收生產性粉塵，并沉積在肺部的細小支氣管及肺泡里，這些沉積在肺內的粉塵，與肺組織的細胞發生一系列的生理、病理變化，使肺組織逐漸發生纖維化。當纖維化病變發展到一定程度時，可導致人體呼吸功能的障礙，這種由煤礦生產性粉塵導致工人肺部發生纖維化病變的疾病，稱為煤工塵肺。
掘進工長期吸入游離二氧化硅較高的巖塵，這些工人發生的塵肺，稱之為矽肺；采煤工人長期在高煤塵環境里工作，也能發生塵肺，這種塵稱之為煤肺。
掘進工矽肺病例主要是巖塵，兩肺粉塵總量一般不超過10g，其中游離二氧化硅含量約3~4g；采煤工煤肺病例內主要是煤塵，兩肺粉塵總量常可達到40~50g，其中游離二氧化硅含量僅1g左右。
根據近幾年的報道，煤礦塵肺患病率較前有所下降，一般在3~10%之間，平均5%左右.
2、煤礦防塵
煤礦粉塵的80%產自采掘工作面，在無防塵措施條件下，炮采的粉塵濃度為300~500mg/m3，綜采、綜放工作面粉塵濃度zui高達到 2500~3000 mg/m3，表1為某工作面在未采用防塵措施的情況下測得的各測塵點的粉塵濃度，表2為在防塵措施使用基本正常情況下測得的各測點的粉塵濃度。
表1 工作面各測點粉塵濃度
| 粉塵類別 粉塵測點 | 全塵 | 呼塵 | 備注 |
| 落煤 | 3395．0 | 400．0 | 逆風 |
| 落煤 | 2365．0 | 355．0 | 順風 |
| 司機處 | 2495．0 | 265．0 | 逆風 |
| 司機處 | 2065．0 | 165．0 | 順風 |
| 移架 | 1405．0 | 55．0 |
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| 放煤口 | 98．4 | 11．7 |
|
| 回風巷 | 840．0 | 120．0 |
|
| 注：工作面風量為900m3/min | |||
表2 各測點粉塵濃度情況一覽表
| 粉塵濃度 測點 | 全塵 | 呼塵 | ||||
| zui大值 | 平均值 | zui小值 | zui大值 | 平均值 | zui小值 | |
| 綜采\\綜放割煤 | 561.2 | 161.3 | 42.3 | 175.7 | 51.4 | 12.0 |
| 綜采\\綜放移架 | 486.0 | 159.9 | 27.0 | 117.2 | 47.9 | 7.8 |
| 綜放面放頂 | 320.2 | 99.2 | 6.6 | 102.4 | 36.4 | 3.3 |
| 綜采\\綜放轉載 | 113.5 | 52.6 | 8.0 | 15.2 | 11.7 | 4.2 |
| 綜掘面割煤 | 661.1 | 182.8 | 4.5 | 419.7 | 81.8 | 6.2 |
| 綜掘面打錨桿眼 | 35.7 | 19.5 | 3.1 | 57.6 | 12 | 1.3 |
| 炮掘面打眼 | 13.7 | 9.9 | 7.0 | 4.4 | 2.9 | 1.6 |
| 炮掘面放炮 | 82.9 | 44.9 | 6.9 | 9.7 | 4.7 | 1.2 |
| 炮掘面扒裝 | 14.3 | 8.8 | 5.8 | 5.6 | 3.6 | 2.1 |
| 噴漿 |
|
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| 52.3 | 23.1 | 15.9 |
| 炮采面打眼 | 117.0 | 26.7 | 8.0 | 31.8 | 7.6 | 1.5 |
| 炮采面放炮 | 321.1 | 164.4 | 7.7 | 122.8 | 62.6 | 2.4 |
| 炮采面攉煤 | 96.5 | 47.5 | 2.9 | 28.1 | 12.2 | 2.2 |
| 房采面割煤 | 802.2 | 547.5 | 292.8 | 98.2 | 63.4 | 28.5 |
| 房采面打錨桿眼 | 21.5 | 20.9 | 20.3 | 51.5 | 37.3 | 23.0 |
| 洗煤廠手選皮帶 | 15.2 | 10.6 | 3.3 | 13.8 | 6.5 | 2.2 |
| 洗煤廠毛煤篩 | 15.1 | 7.4 | 2.8 | 8.7 | 4.2 | 1.8 |
| 洗煤廠破碎機 | 87.0 | 31.1 | 1.2 | 48.7 | 16.3 | 1.0 |
按照礦井實施的防塵技術，可將防塵措施分為以下五類：
2．1減少粉塵的產生
減少粉塵產生的措施有二：一是減少生產過程中粉塵產生量的措施，即從降低噸煤產塵量或單位時間產塵量入手，降低含塵風流中的粉塵濃度。例如改進采、掘機械的截齒及其分布狀態，選用產塵量小的*截割參數；在可能的條件下減少炮眼數量及*用量等，二是預先或在生產過程中采取某種抑制浮游粉塵產生措施（簡稱抑塵措施）。例如煤層注水或采空區灌水預先濕潤煤體；濕式打眼；炮眼填塞水炮泥；放炮前后沖洗煤壁、巖邦；出煤、巖灑水等。
2．2降塵措施
降塵措施就是采用噴霧方法將懸浮于風流中的粉塵降下來的措施，目前主要的防塵措施主要有凈化通風、采煤機內外噴霧、架間噴霧、放煤口噴霧、濕式打眼、放炮使用水炮泥、放炮灑水、扒裝噴霧等。
2．3排塵措施
排塵措施是采用通風方法把懸浮于風流中的粉塵排出作業場所，或增大風量使作業場所的粉塵濃度得稀釋而降低的措施。例如改善通風方式、方法和采用*排塵風速等。
2．4除塵措施
除塵措施是利用除塵器把風流中所含的粉塵集下來加清除，使風流得到凈化的措施。例如機掘工作面或錨噴、打眼及轉載點等處的濕式或干式除塵器（捕塵器）除塵等。
2．5個體防塵措施
個體防塵措施是利用個人防塵用具把呼吸空氣中的粉塵過濾下來，使工人吸入凈化了的空氣，或者采取由作業場所外部輸送的清潔壓風方式供工人呼吸。例如配帶防塵口罩、防塵面罩、防塵帽或壓風呼吸器等。
3、粉塵檢測
我國工業企業設計衛生標準所規定的居民區大氣中飄塵日平均zui高允許濃度為0.15mg/m3，煤礦安全規程中對井下有人工作的地點和人行道的空氣中粉塵（總粉塵、呼吸性粉塵）濃度，要符合表2中的要求。
表2 作業場所空氣中粉塵濃度標準
| 粉塵中游離SiO2含量（%） | zui高允許濃度（mg/m3） | |
| 總粉塵 | 呼吸性粉塵 | |
| 1、<10 | 10 | 3．5 |
| 2、10~<50 | 2 | 1 |
| 3、50~<80 | 2 | 0．5 |
| 4、≥80 | 2 | 0．3 |
粉塵檢測是以科學的方法，對生產環境中粉塵的含量及其物理化學性狀進行測定、分析和檢查的工作。從全面了解和掌握粉塵的物理及化學性性狀出發，需要檢測的項目很多，如粉塵的形狀、密度、粒度分布、溶解度、濃度、粉塵的化學成分及荷電性、爆炸性等。但從安全與衛生學的角度出發，日常粉塵檢測項目主要是粉塵濃度、粉塵中游離SiO2的含量和粉塵的分散度等。
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