1、新员工岗前安全培训备课簿,（矿井粉尘）,矿井粉尘第一节 粉尘概述,矿井粉尘是煤矿在生产过程中产生的细微状固体微粒的总称，简称粉尘。从胶体化学的角度来看，悬浮粉尘是一种气溶胶，其分散媒是空气，分散相为固体粒子，是固体粒子悬浮在空气中共同组成的分散体系。 从粉尘的存在状态来讲，粉尘可以分为浮尘和积尘。,浮尘即悬浮在空气中的粉尘，是一种广义的概念。凡能较长时间悬浮在空气中的固体微粒，包括尘、烟等均为浮尘，在煤矿井下则称为浮游粉尘。在空气中悬浮时间的长短与粉尘粒径的大小、空气的湿度和流动速度有直接关系，粒径为10um的粉尘沉降到地面，一般需要49h；粒径1um的粉尘需要数十天；粒径0.5um以下的粉尘
2、，可长时间飘浮在空气中而不沉降。发生煤尘爆炸时，粒径小于1um的,煤尘都参与爆炸，但爆炸的主体是小于0.075um的煤尘。 生产环境空气中浮游的粉尘，由于重力的作用，逐渐向下沉降，沉积在生产工作面、井下巷道四壁、物体的表面，如不及时清扫冲洗，则积少成多，形成积尘。浮尘和积尘在不同的风流环境下是可以相互转换的。积尘本身并不能直接进入呼吸道对人体造成危害，但由于生产影响，会使已经沉积的粉尘，再次飞扬形成二次污染源，增加井下空气中的粉尘浓度。,第二节 粉尘的产生及分类,一、矿井粉尘的产生 我国煤矿大多数为井工开采矿井，均为地下作业。据统计，煤矿粉尘的80%产自采掘工作面。 近年来，煤矿生产面貌发生了
3、很大变化，大量新技术、新装备被煤矿采用，尤其是综采机械的迅速发展，使煤矿机械化程度大为提高，,促进了煤炭产量的成倍增长。但是，在这种生产条件下煤矿的产尘强度也随之增大，采掘工作面的粉尘浓度大幅度增加。据不完全统计，在地质条件和通风状况基本相同情况下，不同的采掘方法其粉尘浓度相差很大。例如，在无防尘措施条件下，炮采的粉尘浓度为300500mg/m3，机采的粉尘浓度为10003000mg/m3，综采则高达40008000mg/m3。,井下开采的原煤经皮带运输、提升，到地面以后，还需运送到选煤厂进行筛选、洗选，在皮带运输、转载过程中以及振动筛部位，粉尘飞扬也很大。,二、粉尘的分类 根据粉尘的成分可分
4、为煤尘、岩尘和水泥尘；根据其存在状态可分为浮尘和积尘。根据粉尘的性质、粒径、组成及其爆炸性可进行如下分类：生产性粉尘按其性质划分： 无机粉尘：矿物性粉尘，如石英、石棉、滑石、煤等；金属性粉尘，如铁、锡、铝、锰、,铅、锌等；人工无机粉尘，如金刚砂、水泥、玻璃纤维等。 有机粉尘：动物性粉尘，如毛、丝、骨质等；植物性粉尘，如棉、麻、草、甘蔗、谷物、木、茶等；人工有机粉尘，如有机农药、有机染料、合成树脂、合成橡胶、合成纤维等。 混合性粉尘是上述各类粉尘，以二种以上物质混合形成的粉尘，在生产中这种粉尘最多见。,按粉尘颗粒粒径的大小划分实际工作中根据粒径大小，粉尘可分为：粗尘：粒径大于40m，相当于一般筛
5、分的最小粒径，在空气中易于沉降；细尘：粒径1040m，在明亮光线下肉眼可看见；微尘：粒径0.2510m，用光学显微镜可观察到；超微尘：粒径小于0.25m，用电子显微镜才可观察到。,按粉尘粒径的组成划分全尘（总粉尘）：包括所有粒径的粉尘的总和。呼吸性粉尘：将可随呼吸进入并沉积在肺部，对肺部危害最大的粉尘称为呼吸性粉尘，呼吸性粉尘一般粒径5m。,按有无爆炸性划分有爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，确定浮游在空气中的煤尘在一定浓度和引爆热源的条件下，本身能发生爆炸的煤尘。无爆炸性煤尘：经过煤尘爆炸性鉴定，不能发生爆炸或传播爆炸的煤尘。,三、粉尘的性质粉尘的吸附性 粉尘的吸附能力与粉尘颗粒的表面积有密切
6、关系，粉尘分散度越大，表面积越大，其吸附能力也越大。 粉尘的吸附性包括以下几方面。 吸湿性：粉尘的吸湿性与粉尘的成分、结构有关。根据粉尘的吸湿性可把粉尘分为亲水,性粉尘和憎水性粉尘两大类。粉尘的吸湿性随气压增高而增大，随湿度上升而下降。粉尘的吸湿性被广泛利用于湿式作业，诸如湿式打眼、水炮泥、洒水喷雾、煤层注水等。另外，粉尘颗粒对周围介质的气体吸附能力很强，在粉尘产生的同时，便吸附了气体分子，在表面形成一层气溶胶的薄膜，阻碍对水分的吸收能力。,吸油性：机械设备的各种油脂会形成雾状悬浮在生产环境空气中，部分粉尘对油也有吸附性。这些油雾可干扰粉尘浓度的测定，而且由于油的憎水性，吸附油雾的粉尘阻碍了对
7、水分的吸附，干扰了水雾的除尘效果。 吸毒性：粉尘会吸附一氧化碳、氮氧化物等有毒气体，从而增加了粉尘对人体的危害，粉尘还可以吸附可能有致癌作用和增强粉尘对人体的致纤维化作用的氡子体。,粉尘的溶解性 矿物粉尘随溶解性的增大，对人体的危害也逐渐增强。我国煤矿岩巷掘进工作面粉尘中的游离二氧化硅含量一般都在10%以上，最高可达到80%，多数在3040%之间。含游离二氧化硅的粉尘进入人体后，在体内存留时间较长，可能缓慢溶解，在体内形成胶体硅酸，对细胞蛋白质有毒害作用，引起肺组织纤维性变，游离二氧硅含量较高的矿物性粉尘，对人体的致纤维化作用很强。,粉尘的荷电性 粉尘的荷电性主要是由于机械磨擦产生的。粉尘的荷
8、电性受很多因素的影响，温度升高时荷电增加，湿度增加时荷电减少。 带电荷的尘粒进入呼吸道后容易阻留在体内，而且荷电粉尘有可能影响巨噬细胞对这类粉尘的吞噬速度，增加生产性粉尘的危害作用。,粉尘的安息角 粉尘安息角是指粉尘是指粉尘自由地倒在平板上形成圆锥体的母线同平面之间的夹角。多数粉尘安息角的平均值约在35左右。粉尘粒径越小，含水率越高，则安息角愈大，反之则愈小。粉尘的化学组成 在煤炭生产中，尤其是煤矿井下工作面空气中的粉尘成分较复杂，是一种混合性粉尘。,这些成分中对人体危害最大的是游离二氧化硅，可导致人体肺组织纤维性变，且吸入的量越多，致纤维化程度越严重。 岩石掘进工作面工人主要接触岩石粉尘，游
9、离二氧化硅的含量较高，对工人的危害性也较大。,煤矿围岩中游离二氧化硅含量一般都在10%以上。采煤工作面工人主要接触煤尘，煤尘中游离二氧化硅的含量多在5%以下，在一些贫煤或劣质煤炭中，二氧化硅的含量可能在5%以上，个别褐煤煤尘中也可达10%以上，但总的来说，煤尘的致纤维能力较低，对工人的危害性也相对较小。,第三节 矿井粉尘的危害,粉尘存在于井下任何地点，由于本身具有的理化特性，对煤矿工作人员的身体健康及工作环境的安全都具有极大的威胁。一、粉尘的危害粉尘的危害主要表现在以下几个方面：（一）对作业人员身体健康的危害，主要表现在对呼吸道的危害作用。长期吸入矿井粉尘，会引起身,体器官发生病变。 （二）粉
10、尘除了对呼吸道产生危害作用外，对不同的粉尘，还各自有不同的其他危害。如硝铵炸药中的三硝基甲苯被吸收后可引起全身的毒性作用；粉尘沉着于皮肤可能堵塞皮脂腺，容易继发感染而引起毛囊炎、疖肿等；进入眼内的粉尘颗粒，可引起结膜炎等；金属和磨砂粉尘粒可引起角膜损伤，导致角膜混浊；大蔴、,对苯二铵等粉尘可引起支气管管哮喘、哮喘性支气管炎、湿疹及偏头痛等；沉着于皮肤的沥青粉尘，在日光照射下，产生光学物质，可引起光感性皮炎、眼结膜炎及全身症状等；铍尘及其化合物进入呼吸道，除可引起急、慢性炎症外，还可引起肺组织肉芽肿及肺硬变。,（三）某些矿尘（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以发生爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的
11、情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参与瓦斯同时爆炸。无论煤尘或瓦斯煤尘爆炸都将会造成严重的人员伤亡和财产损失。煤尘爆炸事故的具体内容将在本书本章第四节煤尘爆炸事故中作详细介绍。,（四）粉尘能够加剧机械的磨损，缩短精密仪表的使用寿命。随着矿山机械化、电气化、自动化程度的提高，矿尘对设备性能及其使用寿命的影响将会越来越突出，应引起高度的重视。 （五）粉尘能降低作业场所的能见度，恶化作业环境，导致意外事故的出现，造成人员伤亡或财产损失。,二、尘肺病 尘肺病是工人在生产中长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈。 尘肺病的发
12、病机理 尘肺病的发病机理至今尚未完全研究清楚，关于尘肺病的形成的论点和学说有多种。,进入人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程： (1)在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10m的尘粒首先沉降在其内。经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外。 (2)在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使510m的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛,运动，咳嗽随痰排出体外。 因此，真空进入下呼吸道的粉尘，其粒度均小于5m，目前比较统一的看法是：空气中5m以下的矿尘是引起尘肺病的有害部分。 (3)在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢
13、，使部分25m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外。,(4) 粒度为2m左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内，残留在肺内的粉尘仅占总吸入量的1%2以下。残留在肺内的尘粒可杀死肺泡，使肺泡组织形成纤维病变出现网眼，逐步失去弹性而硬化，无法担负呼吸作用，使肺功能受到损害，降低了人体抵抗能力，并容易诱发其它疾病，如肺结核、,肺心病等。在发病过程中，由于游离的二氧化硅表面活性很强，加速了肺泡组织的死亡。 尘肺病的分类 (1)硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游离二氧化硅含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病。患者多为长期从事岩巷掘进的
14、矿工。 (2)煤硅肺病(煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病称为,煤硅肺病。患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。 (3)煤肺病，由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。 上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病。其发病工龄最短（一般在10年左右），病情发展快，危害严重。煤肺病的发病工龄一般为2030年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。, 尘肺病的发病症状 尘肺病的发展有一定的过程，严重的将会丧失劳动能力，甚至造成死亡，因此要定期进行尘肺病查体，及早发现，及时治疗，防止病情加重。 为适应临床及尘肺病学调查研究的需要，将接尘工人及
15、尘肺病人胸片分为无尘肺（0,0+）；一期尘肺（，+）；二期尘肺（，+）；三期尘肺（，+），即三期六个等级。,第一期：重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。 第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。 第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。, 影响尘肺病的发病因素 (1)矿尘的成分。能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离二氧化硅，其含量越高，发病工令越短，病变的发展程度越快。 (2)矿尘粒度及分散度。尘肺病变主要是发生在肺脏的最基本单元即肺泡内。矿尘粒度不同，对人体的危害性也不同。 5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大
16、； 5m以下的矿尘,可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2m左右的矿尘。由此可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。 (3)矿尘浓度。尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。工作环境的粉尘浓度越高，吸入并沉积到肺内的粉尘量也越大，知道工人工作环境的粉尘浓度及工人的接尘时间，可以大致估算接尘工人肺内,粉尘沉积量。例如，一名采煤工人一直在粉尘浓度为200mg/m3的采煤工作面工作，按每天工作8h，每年工作300d计算，则可能有约5g的煤尘沉积到肺脏里，10年则肺内可能沉积4050g煤尘。 50g煤尘在肺内可能会导致尘肺
17、。如果岩石掘进工作面的粉尘浓度为100mg/m3，则工人工作5年肺内可能沉积12g岩尘，12g岩尘在肺内足以形成较严重的矽肺病变。,(4)个体方面的因素。矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的，所以人的机体条件，如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫生条件等，对尘肺病的发生、发展有一定的影响。,第四节 煤尘爆炸事故,一、煤尘爆炸事故类型 按照煤尘爆炸事故特征，煤矿煤尘爆炸事故可分为两类：一类是单一的煤尘爆炸事故，另一类是瓦斯煤尘爆炸事故。 单一的煤尘爆炸事故，是指在没有瓦斯参与的情况下，由于矿井粉尘浓度处于煤尘爆炸极限浓度区间内，在外界火源激发的情况下所发生的,爆炸事故。例如2003年10月21日，乌
18、海市海勃湾区某煤矿发生的煤尘爆炸事故以及2004年5月18日山西省吕梁地区交口县蔡家沟煤矿井下维修硐室发生的特大煤尘爆炸事故就属于单一的煤尘爆炸事故，这类事故多为违章放炮造成煤尘飞扬，放炮火焰导致煤尘爆炸。 瓦斯煤尘爆炸事故，一般是矿井首先发生瓦斯爆炸，瓦斯爆炸的冲击波及其巷道四壁沉积的煤尘飞扬，当其浓度处于爆炸极限范围内，,在瓦斯爆炸气流的高温高压作用下，煤尘被强制点燃爆炸。此类事故一旦发生，且矿井未采取有效的隔绝煤尘爆炸的措施，将会造成大范围的灾难性后果。二、煤尘爆炸的机理 煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般认为其爆
19、炸机理及过程主要表现在以下方面：, 煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开； 当温度达到300400时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物；, 形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃； 闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数,百米后，煤尘的燃烧便在一
20、定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。三、煤尘爆炸的条件 煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。 煤尘本身具有爆炸性 煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。,并不是所有的煤尘都具有爆炸性。一般来说，煤的炭化程度越低，挥发分越高，煤尘的爆炸性就越强，无烟煤采煤工作面的煤尘除个别情况外大多数属于无爆炸性煤尘，而烟煤、褐煤煤矿采煤工作面产生的煤尘均属爆炸性煤尘。无烟煤的挥发分不超过10%，煤尘无爆炸性；贫煤的挥发分在1020%之间，煤尘有弱爆炸性；烟煤的挥发分大于10%，煤尘有强爆炸性。,煤尘爆炸危险性必须经过试验鉴定。 煤矿
21、安全规程规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料。生产矿井每延伸一个新水平，应进行一次煤尘爆炸性试验工作。 煤尘的爆炸性由国家授权单位进行鉴定，鉴定结果必须报煤矿安全监察机构备案。煤矿企业应根据鉴定结果采取相应的安全措施。,煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，这种方法比较准确可靠，但工作繁重复杂，所以一般作为标准鉴定用；另一种是在实验室内使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进行，方法简便，目前多采用这种方法。 据煤尘爆炸性鉴定结果统计，我国90%以上现在可生产的矿井煤尘都具有爆炸性。,2煤尘必须悬浮在空气中，并达到一定的浓度。 井下空气中只有悬浮的煤尘
22、达到一定浓度时，才可能引起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及试验条件等有关。,一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为3050g/m3，上限浓度为10002000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300500g/m3。 3存在能引燃煤尘爆炸的高温热源 煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度及试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在6101050之间，一般为700800。煤尘爆炸的最小点火能为,4.540mj。这样的温度条件，几乎一切火源均可达到。煤
23、矿井下引起煤尘爆炸的高温热源有：爆破作业时产生的爆炸火焰、电器设备产生的电火花、提升运输及采掘机械产生的摩擦火花、架线机车及电缆破坏产生的电弧、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾或明火、矿灯故障产生的火花等。,四、煤尘爆炸的特征 形成高温、高压、冲击波。煤尘爆炸火焰温度为16001900，爆源的温度达到2000以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736Pa，但爆炸压力随着离开爆源距离的增加而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一次爆炸的理论压力将是前一次的57倍。煤尘,爆炸产生的火焰速度可达1120m/，冲击波速度为2340m
24、/。 煤尘爆炸具有连续性。 煤尘爆炸的感应期。煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40280m，挥发分越高，感应期越短。, 挥发分含量减少或形成“粘焦”。煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘挥发分含量的40%70，致使煤尘挥发分减少；结焦性煤尘（气煤、肥煤及焦煤的煤尘）会产生焦炭皮渣与粘块粘附在支架及巷道壁帮，根据这两个特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。, 产生大量的有毒有害气体。发生煤尘爆炸时要比发生瓦斯爆炸时产生的有毒有害气体生成量要多，其生成量与煤质及爆炸的强度等有关。煤尘爆炸时产
25、生的CO和CO2，在灾区气体中的浓度可高达8和11%左右，氧气浓度仅有1%左右，这是爆炸事故中造成人员伤亡 的主要因素。,表4-4-1 煤尘爆炸后的气体组成成分,五、影响煤尘爆炸的因素 影响煤尘爆炸的因素主要有以下几点： 1煤的挥发分 一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强，即煤化作用程度低的煤，其煤尘的爆炸性强，随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。,2煤的灰分和水分 煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分含量的多少有关，挥发分小于15%的煤尘，灰分的影响比较显著，大于15%时，天然灰分对煤尘的爆炸几乎没有影响。水分
26、能降低煤尘的爆炸性，因为水的吸热能力大，能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，同时还能降低落尘的飞扬能力。,3煤尘粒度 粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加，75m以下的煤尘特别是3075m的煤尘爆炸性最强，在同一煤种不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高，爆炸范围也随之扩大，即爆炸性增强。粒度不同的煤尘引燃温度也不相同。煤尘粒度越小，所需引燃温度越低，且火焰传播速度也越快。,4.空气中的瓦斯浓度。 瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%时，煤尘的爆炸下限可用下式计算： m=k （711）式中 m空气中有瓦斯
27、时的煤尘爆炸下限，g/m3； 煤尘的爆炸下限，g/m3； k 系数，见表442。,表4-4-2 瓦斯浓度对煤尘爆炸下限的影响系数5空气中氧的含量 空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。煤尘的爆炸压力也随空气中含。氧的多少而不同。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力低。,6引爆热源 点燃煤尘云造成煤尘爆炸，就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘云。而且煤尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。,产生煤尘爆炸
28、的原因是：具有爆炸性的煤尘遇到火源时，火源周围的煤尘被迅速加热气化放出可燃性气体，这些可燃性气体与空气混合形成空气可燃性气体混合物，它首先被点燃。燃烧生成的热量传递给附近的煤尘，又使其受热气化和燃烧，这种煤尘气化燃烧不断循环扩展下去，传播速度越来越快，最终使煤尘的燃烧转变为爆炸。,六、煤尘爆炸的危害 煤尘爆炸会产生巨大危害，造成严重的人员伤亡和财产损失，其具体表现为： 1、煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度可高达2000，产生了破坏性很强的高温。 2、在发生爆炸的地点，空气受热膨胀，空气密度变稀薄，在极短时间内形成负压区，外部空气在气压差的作用下向爆炸地点逆流冲击，带来新鲜空气，这时爆炸地点
29、如遇有煤尘、,沼气和火源，可能连续发生第二次爆炸，造成更大的灾害。 煤尘爆炸时，爆源1030m内的破坏程度较轻，离爆源较远处爆炸力较高，破坏力强，煤尘爆炸压力可高达1.9MPa。 火焰传播速度为6101800m/s，而爆炸冲击波最高速度可达2000m/s以上，冲击波传播的速度大于火焰传播速度，煤尘爆炸传传播时，巷道中沉积的煤尘先被冲击波扬起，尔后,即被到达的火焰点燃发生爆炸，且不断向远处蔓延。由于矿井巷道中普遍存在大量沉积煤尘，容易形成煤尘爆炸连续传播。 3、煤尘爆炸气体中含有大量的一氧化碳和二氧化碳，爆炸区空气中一氧化碳含量可高达8%，造成人员死亡。案例分析：一、某煤矿“10.21”煤尘爆炸
30、事故案例分析二、某煤矿“5.18”煤尘爆炸事故,第五节 粉尘防治,防治煤矿粉尘的措施分为三大类：防尘措施、预防煤尘爆炸的措施（防爆措施）、限制煤尘爆炸扩大灾害范围的措施（隔爆措施）。一、防尘措施 防尘措施分为以下五类：减少粉尘产生的措施、降尘措施、排尘措施、除尘措施和个体防护措施。,（一）减少粉尘产生的措施 减少粉尘产生的措施有二：一是减少生产过程中粉尘产生量的措施，例如改进采、掘机械的截齿及其分布状态，选用产尘量小的最佳截割参数；在可能的条件下减少炮眼数量及炸药用量等。二是预先或在生产过程中采取某种抑制浮游粉尘产生的措施（简称抑尘措施）。例如煤层注水或采空区灌水预先湿润煤体；湿式打眼；炮眼填
31、塞水炮泥；放炮前后冲洗煤壁、岩帮；出煤、岩洒水等。,（二）降尘措施 降尘措施有二：一是用喷雾方法将悬浮于风流中的粉尘降下来的措施；二是采用喷射泡沫方法将刚刚产生的浮游粉尘捕捉下来的措施。（三）排尘措施 排尘措施是采用通风方法把悬浮于风流中的粉尘排出作业场所，或增大风量使作业场所的粉尘浓度得以稀释而降低的措施。,（四）除尘措施 除尘措施是利用除尘器把风流中所含的粉尘捕集下来加以清除，使风流得到净化的措施。（五）个体防护措施 个体防护措施是利用个人防尘用具把呼吸空气中的粉尘过滤下来，使工人吸入净化了的空气，或者采取由作业场所外部输送的清洁压风方式供工人呼吸。,二、掘进工作面防尘 在煤矿井下的采、掘
32、、运等几项主要生产系统中，除回采外，掘进是矿井的主要尘源。多年来，煤炭战线上广大职工，先后创造了许多行之一有效的防尘措施，如湿式打眼、干式捕尘、放炮喷雾、水炮泥降尘、装岩洒水、冲洗（煤）岩帮、加强通风和风流净化等。这些防尘措施和装备，近年又在不断地发展。,（一）炮掘工作面防尘 按掘进方式，采用炮掘至今仍是国内外广为使用的方法。掘进工作面主要采用以下几种防尘方法。1、湿式打眼打眼是炮掘工作面持续时间长、产尘量高的工序。一般干打眼工序的产尘量约占炮掘总产尘量的8090%；湿式打眼时占4060%。干打眼时，炮掘工作面的粉尘浓度有的达几百甚至千毫克以上。,湿式凿岩使用得好的矿井，工作面的粉尘浓度可由干
33、打眼时的5001400mg/m3降至410mg/m3左右，降尘率可达90%以上。2、干式捕尘 湿式凿岩是行之有效的防尘方法，但是，不少矿井因受地质、气象、水源缺乏等因素的影响，许多煤矿尚无完善的防尘供水系统；有的矿井的岩石遇水会膨胀，采用湿式打眼施工特别困难；有的矿井的岩石裂隙发育，实施,湿式打眼，其防尘效果差，等等。推广干式凿岩捕尘技术具有定的现实意义。 根据捕尘方式的不同，干式捕尘可分为两种类型：一种是不带孔口捕尘罩的眼底捕尘器，另一种是带有孔口捕尘罩的干式孔口捕尘器。 干式捕尘器的捕尘原理是，当压风启动引射器后，在捕尘筒内产生较高的负压，干打眼时产生的粉尘，在诱导气流的作用下，通过捕尘罩
34、，沿导尘软管以切线方向进入旋流除尘器，粗粉尘在离心力的作用下，从气流中分离沉降下来。含细粉尘的,旋转气流沿筒壁上升，经纤维布袋过滤，净化后的气体，通过引射器与压缩空气混合，并一同排入巷道大气中。3、放炮防尘 放炮工序可采取的防尘措施主要有水炮泥和放炮喷雾。4、装岩（煤）防尘,装载工序采取的防尘措施最简单易行的仍是喷雾洒水。方法主要有人工洒水、喷雾器洒水和机载自动喷雾等。5、冲洗岩帮 放炮后用压力水冲洗岩帮，清除散落在巷道壁上的粉尘是既简单有效，而又必不可少的清除沉积粉尘的办法。,6、通风排尘 在打眼、放炮、装载等生产工序中，虽然都相应采取了防尘措施，能获得显著的降尘效果。但这些措施绝大多数是应
35、用喷雾进行降尘，雾粒对粒径很细的粉尘，特别是10m以下的粉尘的沉降作用较差，致使这些粉尘悬浮于空气中很难沉降下来。采用加强通风的方法稀释和带走微细粉尘是行之有效的。从防尘的角度讲，加强通风，主要应合理确定与防尘有关的通风参数和视不同的生产技术条件选择合理的通风方式。,（二）机掘工作面防尘 机械化掘进工作面是用大功率掘进机强力截割煤、岩，产尘时特别大，据调查，在不采用综合防尘措施的情况下，机掘工作面的粉尘浓度为20003000mg/m3，个别达6000mg/m3左右。因此 ，机掘工作面防尘是矿井综合防尘中极为关键的一环。,机掘工作面产尘的主要环节是截割头截割煤、岩；煤、岩下落或顶板局部冒落；装运
36、和转载等。 机掘工作面防尘主要有以下几项措施： 1、选用具有最佳截割参数、产尘量小的掘进机 2、喷雾洒水 喷雾洒水降尘是机掘工作面采取的主要防尘措施之一。当前，我国煤矿使用的各种型号,掘进机的内喷雾一般利用得不太好，有的掘进机尚无内喷雾系统，因此，机掘工作面的喷雾洒水降尘主要是依靠掘进机的外喷雾。 为了提高防尘效果，宜在截割割臂上安装圆环形外喷雾架，将喷嘴以一定的倾角安装在外喷雾架上，喷雾时喷向截割头周围，形成包络截割头、阻止粉尘扩散的水幕网。,在喷雾参数方面，应提高水压，提高喷头的雾化效果，规程规定，掘进机作业时，应使用内外喷雾装置，内喷雾装置的使用水压不得小于3MPa，外喷雾装置的使用水压
37、不得小于1.5MPa；如果内喷雾装置的使用水压小于3MPa或无内喷雾装置，则必须使用外喷雾装置和除尘器。,雾粒直径应为4050m，最大不超过100 150m时，能获得最佳的降尘效果。外喷雾的降尘效率一般能达5070%。3、采用配套的除尘设备除尘 采用内外喷雾的方法虽然能减少掘进机截割时产生的粉尘，但是工人作业环境中的粉尘浓度仍然不符合国家卫生标准，因此还需采用与掘进机配套的除尘设备，对作业场所的含尘,空气进行进一步的净化处理。目前采用的配套的除尘设备主要有KGC系列掘进机除尘器和PSCF系列水射流除尘风机。4、采用附壁风筒 采用附壁风筒能阻止粉尘大范围扩散。机械化掘进工作面采用长压短抽通风防尘
38、系统时，为使在工作面不产生循环风和降温的需要，一般都应使压入的风量比除尘器吸入风量大,2030，多余的这部分不能被除尘器吸入净化处理的风量，会以较大的速度带着掘进机作业时产生的粉尘在巷道较大范围内扩散，影响喷雾降尘和抽尘净化的效果，不利于工作面粉尘浓度的降低。为此，研制出了能有效控制工作面粉尘扩散和提高收尘效率的附壁风筒。,（三）锚喷支护防尘 锚喷支护的方法按输送混凝土混合料的方式可分为干喷法和湿喷法两种。干喷法是采用压气输送混凝土混合料，且在喷头处再次加水予以混合后才喷向井巷表面；湿喷法是采用机械或机械与压气联合输送混凝土混合料，在喷头处不需再次加水湿润混合料就可直接喷出支护巷道。干喷法的产
39、尘环节多，尘害问题突出，但这种喷射方法所使用的喷射机的体积小、,质量轻、移动方便，设备投资少，至今为止我国绝大多数煤矿的锚喷工作面均是采用的干喷法。 锚喷支护的主要尘源主要包括打锚杆眼产尘，转运、拌料和上料产尘，喷射混凝土产尘三个环节。1打锚杆眼的防尘措施 打锚杆眼防尘的重点应是解决打垂直顶板锚杆眼和倾角较大锚杆眼的产尘问题。,采用湿式液压锚杆钻机是解决打锚杆眼防尘的重要措施。液压急刹车杆钻机是采用全液压结构，由主机、泵站和操纵架三部分组成，主机在迎头作业时与操纵架相距3m，泵站与操纵架相距2540m，水路可通过油箱以冷却液压油，并由操纵阀控制实现湿式钻孔，由于打孔作业人员是远距主机操作操纵架
40、实施湿式钻孔，基本能实现无粉尘作业。,如采用风动凿岩机干打锚杆眼时，应配上孔口或孔底捕尘装置，如各种干式孔口捕尘器；如采用电钻打锚杆眼时，应一律采用湿式煤电钻，特别宜使用侧式供水湿式煤电钻。2喷射混凝土作业的防尘措施（1）改干喷为潮喷 所谓改干喷为潮喷就是在进行混凝土喷射前，对喷射材料进行适当的预湿，其具体作法,是：拌料前，在地面或井下矿车内，将砂子、石骨料用水浇透，使其含水率保持在78%，然后按水泥配比（水泥：石子：砂子=1：2：2）拌合即构成潮料。拌合好的潮料要求手捏成团，松开即散，嘴吹无灰，这样的潮料粘性小，附壁现象少，喷射时需在喷头处再添少量的水，使混合料充分湿润喷出。,（2）低风压近
41、距离喷射 作业场所的粉尘浓度随工作风压和喷射距离的增加而增高，采用低风压近距离喷射可以在减少回弹量的同时，降低作业地点的粉尘浓度。 (3)采用各种系列的混凝土喷射机除尘器 混凝土喷射机除尘器的原理是以防爆离心风机作动力，将含尘气体经伸缩风筒（风管）吸入除尘器中，在喷雾器的密集水雾作用下使,粉尘湿润凝并。同时，在过滤网上形成拦截粉尘的水膜，将粉尘捕集下来，净化后的气体排入巷道，从而达到除尘的目的。3水幕降尘 对水幕降尘效率影响的重要因素是风流速度，它的除尘效率随风流速度的降低而增高。4个体防尘 当采取某些基本的综合防尘措施后，仍未使作业场,所的粉尘浓度达到国家卫生标准的情况下，作业人员必须佩戴个
42、体防尘用具。5发展和推广湿喷技术 解决锚喷支护粉尘问题最根本、最彻底的办法是发展和推广湿喷技术，即用湿式喷射机喷射混凝土。用湿式喷射机喷射混凝土时，只在喷枪周围才会产生少量粉尘，其它作业环节的尘源基本被消除。喷枪处产生的粉尘，一般也仅为干喷法的六分之一。而且喷于井巷壁面上的混凝土无因粉尘、灰料等湿润不均而造成的分层现象。,二、采煤工作面防尘（一）机采工作面防尘 机采工作面防尘措施主要有煤层注水防尘、采煤机喷雾降尘、支架喷雾降尘、移架喷雾降尘、放煤口喷雾降尘和转载点喷雾降尘等。（一）煤层注水防尘 煤层注水防尘的工作原理是，通过钻孔并利用水的压力将水注入即将回采的煤层中，增加煤的水分，使煤体得到预
43、湿润，降低煤体,产生浮游煤尘的能力。 煤层注水方式主要有长钻孔注水、短钻孔注水、深孔注水、和巷道钻孔注水等。注水系统有静压注水系统和动压注水系统。封孔方法主要有水泥砂浆封孔和封孔器封孔。 不同的注水方式有不同的钻孔参数，包括钻孔直径、钻孔长度、钻孔间距、钻孔倾角和封孔深度等。 注水参数有注水压力、注水流量、注水量、注水时间、每孔注水量、每孔注水流量等。,（二）采煤机喷雾降尘 采煤机内外喷雾装置可以大降低采煤工作面的粉尘浓度，采煤机内外喷雾的水压大小可以直接影响喷头的雾化效果和降尘率，因此，在一般情况下，应尽量加大采煤机喷雾的供水压力。 规程规定，采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘
44、，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa，喷雾流量应与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得小于4MP2MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。,（三）通风排尘1采用最佳排尘风速降尘 采用最佳排尘风速是降低回采工作面的一项有效措施。实验测得的最佳风速为1.5m/s左右，但是采取防尘措施后，最佳排尘风速值将有所增加，例如煤体水分增加工厂%时，可增加0.10.15m/s，或大于0.15m/s；当水分由原2%增加到5%时，最佳排尘（呼吸性粉尘）风速便接近4m/s。一般情况下，采取防尘措施后的最佳排尘风速在22.5m/s之间。,从排尘和降低粉尘浓度的角度考虑，采煤工作
45、面的风速应大于1.5m/s；采取防尘措施后，控制在22.5m/s之间，最高不得超过4m/s。2顺煤流方向通风 在逆煤流方向通风时，工作面的输送机和风流之间的相对速度大于顺煤流方向通风时的相对速度，在运煤过程中产生大量的粉尘，增加工作面的粉尘浓度，因此，在条件允许的情况下应优先选用顺煤流方向通风的通风路线。,（四）放煤口喷雾（五）移架喷雾（六）转载点喷雾降尘（七）破碎机封闭降尘（八）个体防护,（二）炮采工作面防尘 炮采工作面的主要产尘工禽是打眼、放炮、出（攉）煤、回柱放顶及运煤转载。相应的防尘措施是湿式煤电钻打眼；炮眼填塞水炮泥；放炮前冲洗煤壁和顶、底板；放炮后再次冲洗煤壁和顶板，向落煤表面洒水
46、；回柱放顶喷雾；转载点喷雾等。 关于各种防尘措施的实施方法，均与煤巷炮掘时所采用的方法基本相同。,第六节 预防和隔绝煤尘爆炸的措施,煤尘爆炸必须在三个条件同时具备时才可能发生，即煤尘必须具有爆炸性、煤尘呈悬浮状态并达到足够的浓度、有高温热源存在，如果不让这些条件同时存在或者破坏已经形成的这些条件，就可以防止煤尘爆炸的发生和发展。,煤矿安全规程规定：开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层、相邻的采煤工作面间，煤层掘进巷道同与其相连的巷道间，煤仓同与其相连的巷道间，采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其他地点同与其相连通的巷道间，必须用水棚或岩粉棚隔开。,
