關(guān)于井下工作面煤塵的防塵

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【摘  要】煤礦井下粉塵是煤礦五大自然災(zāi)害之一，其危害程度尤甚，本文著重介紹了粉塵的危害,闡述了井下工作面粉塵的綜合治理措施。 

【關(guān)鍵詞】粉塵危害；粉塵綜合治理  在煤礦的生產(chǎn)過程中，瓦斯和煤塵是伴隨著煤層開采而產(chǎn)生的兩大災(zāi)害性物質(zhì)，煤塵和瓦斯就破壞力來講，煤塵的破壞力尤甚。對(duì)于瓦斯和煤塵的防治是煤礦安全生產(chǎn)的核心任務(wù)，對(duì)于高瓦斯礦井更是顯得尤為重要。  1 煤塵的成因  在煤礦的建設(shè)以及煤層的開掘過程中所產(chǎn)生的各種巖礦微粒統(tǒng)稱為煤礦粉塵，主要是巖塵和煤塵，它是在礦井生產(chǎn)如打孔、爆破、切割、裝載、落煤及運(yùn)輸和提升過程中，因煤巖被破碎而產(chǎn)生的。由于物理性質(zhì)和地質(zhì)條件的不同以及采掘方式的不同粉塵的生成量有很大的差異；即使在同一礦井里，產(chǎn)塵的多少也因地因時(shí)發(fā)生著不同的變化。一般來說，在現(xiàn)有防塵技術(shù)措施的條件下，采煤工作面產(chǎn)塵量占45%—80%；掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量占20%—38%；錨噴作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)塵量占5%—10%；其他作業(yè)點(diǎn)占2%—5%，各作業(yè)點(diǎn)隨機(jī)械化程度的提高，礦塵的生成量也將增大。  2 煤塵的危害  2.1 煤塵爆炸的危害  2.1.1 爆炸原因  （1）煤被破碎成粉塵狀時(shí)，與空氣中的氧氣接觸面增大，加速了氧化，一旦接觸到高溫，氧化過程尤甚。  （2）煤塵在高溫狀態(tài)下，會(huì)有大量的可燃?xì)怏w釋放（如：甲烷，乙烷等）  2.1.2 爆炸條件  煤塵爆炸必須同時(shí)具備一下幾個(gè)個(gè)條件：  （1）煤塵的濃度  （2）空氣中的瓦斯與氧氣  （3）煤塵的粒度  （4）引燃源和引爆環(huán)境  這四個(gè)條件缺少任何一個(gè)都不可能造成煤塵爆炸  2.2 煤塵的濃度  并非是有煤塵就會(huì)發(fā)生爆炸，只有煤塵的濃度在爆炸界限之內(nèi)才有可能發(fā)生爆炸，煤塵爆炸下限為（43mg/m33），濃度達(dá)到（300—400mg/m33），爆炸威力最強(qiáng)。當(dāng)煤塵濃度超強(qiáng)度變大過（1500—2000mg/m33）時(shí)，就不會(huì)再發(fā)生爆炸?？梢?，隨著煤塵濃度的增加，煤塵爆炸的強(qiáng)度也在增強(qiáng)。但當(dāng)濃度一旦超過發(fā)生爆炸的濃度上限時(shí)，煤塵就不會(huì)再爆炸。  2.3 空氣中的瓦斯與氧氣  瓦斯本身具有爆炸性，當(dāng)它混入含煤塵空氣中，便增加了煤塵揮發(fā)含量與瓦斯?jié)舛??？諝庵醒鹾康臐舛葘?duì)煤塵爆炸也有很大的影響。氧氣的濃度高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；反之就要高一些。但若空氣中氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不會(huì)再爆炸。  2.4 煤塵的粒度  煤塵爆炸的主體是75μm以下的煤塵，含量越高，其爆炸性越強(qiáng)，含量達(dá)到70%—80%時(shí)，爆炸力最強(qiáng)。 粒度在0.75—1.0μm以下的煤塵都能參與爆炸但顆粒過小，小于10μm時(shí)，其爆炸性反而減弱。這是由于過細(xì)塵粒在空氣中很快氧化成為灰燼所致，以及過小的煤塵會(huì)分裂成為許多化學(xué)成分不同的小粒子而減弱了爆炸性。  2.5 引燃源和引爆環(huán)境  煤塵爆炸必須有足夠引燃煤塵的熱源，溫度越高，初始爆炸的強(qiáng)度就越大。另外，爆炸的空間狀況，對(duì)煤塵爆炸的強(qiáng)烈程度和發(fā)展都有很大影響。（如：空間大小，斷面大小等）  煤塵爆炸會(huì)產(chǎn)生破壞性很強(qiáng)的高溫，釋放大量的熱量，煤塵爆炸氣體中含有大量co和co2爆炸區(qū)空氣中co的含量可高達(dá)8%,，相比之下，距離爆源10至30米內(nèi)的破壞程度要小于30米以外的的破壞程度，這是因?yàn)殡x爆源較遠(yuǎn)處爆炸壓力較高，煤塵爆炸傳播時(shí)，沖擊波傳播的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?。這樣，巷道中沉積的煤塵先被沖擊波揚(yáng)起，隨即被到達(dá)的火焰點(diǎn)燃發(fā)生爆炸，這也就形成了煤塵的二次爆炸。  煤塵發(fā)生連續(xù)爆炸主要有以下二個(gè)原因：  （1）煤塵爆炸產(chǎn)生的反向沖擊造成的。  煤塵爆炸時(shí)的正向沖擊是在高溫作用下爆炸地點(diǎn)的空氣急劇向外擴(kuò)張，而反向沖擊是在爆源附近空氣受熱膨脹，密度減小，火焰過后溫度降低，瞬時(shí)形成負(fù)壓區(qū)，空氣迅速向爆源附近返回。在反向沖擊發(fā)生時(shí)，如果該爆源附近仍然存在煤塵，在熱源和氧氣的參與下導(dǎo)致第二次煤塵爆炸。  （2）煤塵爆炸時(shí)落后于壓力波的高溫火焰造成的。  因?yàn)槊簤m爆炸時(shí)，產(chǎn)生的壓力波傳播速度很快，能將巷道中，設(shè)備上和物料表面的積塵揚(yáng)起，使空氣中煤塵濃度迅速達(dá)到爆炸濃度界限，當(dāng)落后于壓力波的高溫火焰到達(dá)時(shí)，就會(huì)發(fā)生第二次煤塵爆炸，所以說，煤塵爆炸所產(chǎn)生的后果要比瓦斯爆炸的后果嚴(yán)重的多。  2.6 對(duì)于人體的危害  煤塵除了有爆炸的危險(xiǎn)外，還會(huì)對(duì)人的身體的健康造成巨大的危害，如果人長期工作在有煤塵污染的環(huán)境中，人體肺部長期吸入大量的粉塵，就可能患?jí)m肺病，嚴(yán)重的甚至?xí)纬蓧m肺癌變。煤礦生產(chǎn)中，塵肺病因吸入粉塵成分不同，可造成三種主要病癥。吸入游離的二氧化硅（sio2）含量較高的粉塵引起的塵肺病是矽肺病，患者多集中于長期從事掘進(jìn)線上的工人；吸入煤塵和含游離二氧化硅的巖塵所引起的塵肺病稱為煤矽肺病，患者多為掘進(jìn)和采煤混合工種的工人；第三類是長期吸入煤塵所引起的塵肺病，醫(yī)學(xué)稱煤肺病，患者多為長期從事采煤工作的工人。三種主要職業(yè)病的患因，都是人體肺部長期吸入大量的粉塵所致。矽肺病是一種常見的礦工的職業(yè)病工人一旦患病，當(dāng)今的醫(yī)學(xué)水平還很難徹底治愈。又因發(fā)病緩慢，往往被人們所忽視。據(jù)衛(wèi)生和科研部門統(tǒng)計(jì)。約占?jí)m肺總?cè)藬?shù)的70%—80%；矽肺約占20%—30%；煤肺約占5%—10%。醫(yī)學(xué)工作者通過對(duì)塵肺死者的解剖，認(rèn)為2μm以下的粉塵是致病的主要原因。許多學(xué)者從肺內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，從理論上闡述各種粒徑的粉塵在人體呼吸系統(tǒng)內(nèi)滯留的模式。大于10μm的塵粒大部分被阻流于鼻腔和咽喉部位，隨鼻涕和痰液排出體外；2—10μm的塵粒大部分阻留在上呼吸道，借助于呼吸道粘膜所分泌的粘液和粘膜上的纖毛運(yùn)動(dòng)，送至喉部排出體外；小于2μm的粉塵隨呼吸氣流進(jìn)入肺內(nèi)，由肺泡的清除作用加以處理排出體外，通過上述三種清除方式，將進(jìn)入體內(nèi)的97%—98%左右的塵粒排出體外，殘留在肺內(nèi)的粉塵只是吸入粉塵量的2%—3%。人體雖然有良好的防御和清除功能，但若長期吸入高濃度粉塵，仍可引起塵肺病。事實(shí)上，矽肺病已成為各類職業(yè)病之首，國營煤礦每年塵肺病死亡人數(shù)已大大超過工傷死亡人數(shù)，目前每年新增塵肺病上萬例，而且呈上升趨勢(shì)，每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失上百億元，礦山職業(yè)病安全問題已成為我國一大社會(huì)公害，嚴(yán)重制約著我國采礦工業(yè)的健康發(fā)展，礦山事故和職業(yè)病已造成家庭、社會(huì)的問題，也直接影響到社會(huì)的安定。  2.7 對(duì)于環(huán)境的危害  據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)測算，每裝卸1噸煤炭可產(chǎn)生煤粉3.53——6.41公斤，每堆存1噸煤每年可產(chǎn)生煤粉塵1.48——2.02公斤，這些煤塵是造成我國產(chǎn)煤區(qū)環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住?nbsp; 3 煤塵的治理  3.1 煤層注水  回采工作面進(jìn)行煤層注水，煤層注水是先在煤壁上打深度均等的孔，通過鉆孔將高壓水注入煤墻，使煤墻預(yù)先濕潤，將原生煤塵濕潤，讓其失去飛揚(yáng)能力，在開采過程中，有水存在就可避免細(xì)煤塵的飛揚(yáng)，這種降塵效果較好，一般可降低粉塵濃度60%--90%左右。  3.2 噴霧降塵  噴霧降塵是指將井下的高壓水流通過噴霧器霧化，水通過噴霧器，在空中形成霧狀水珠，煤塵在空中與水珠發(fā)生碰撞后被濕潤，較大的煤塵顆粒便直接落下，較細(xì)的煤塵隨風(fēng)發(fā)生漂移，煤塵之間發(fā)生碰撞后結(jié)粒后落下，由于此降塵方法雖然簡單，容易，但卻非常有效，它不僅可用于采掘工作面的防塵，煤機(jī)滾筒的噴霧降塵，更可用于各轉(zhuǎn)載的的噴霧降塵，（如：刮板運(yùn)輸機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)，掘進(jìn)機(jī)等），此外還有，工作面的架間噴霧和風(fēng)巷噴霧水幕。  3.3 利用除塵器除塵  采用除塵器將空氣中的粉塵分離出來，從而達(dá)到凈化空氣含量的目的?；仫L(fēng)巷等處采用了濕式旋流除塵器和吸塵泵。采用了干式布袋除塵器。除塵效率高，消音效果好，處理污染風(fēng)量大。  3.4 此外還有泡沫降塵，它主要是利用泡沫的高濕潤性和隔絕性能進(jìn)行除塵的。磁化水除塵，是將水磁化后使其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變從而大幅度的提高其降塵效果。  總之，礦井的粉塵治理它不僅關(guān)系到職工的身心健康，而且關(guān)系著煤礦的安全等重大問題，改良現(xiàn)有的一些落后工藝技術(shù)，采取有效的措施抑制和消除產(chǎn)生的煤塵，是防治粉塵危害的根本方法，建立科學(xué)的防塵機(jī)制，是實(shí)現(xiàn)礦井防治粉塵的基本環(huán)境。