矿尘粉尘防治技术20191203（郭红光）.ppt

,矿山粉尘防治技术,1,郭红光太原理工大学,,目录,一、矿尘及其危害二、煤尘爆炸及事故应急处置三、矿尘检测四、喷雾洒水技术五、煤层注水技术六、个体防护七、其它粉尘防治技术,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生1.2矿尘分类1.3矿尘性质,,1.1矿尘的产生,粉尘几乎无处不在，绝大多数粉尘的颗粒小到我们的肉眼都看不到。在一些工业工作环境中，空气中的浮尘浓度已经超过了人体呼吸系统所能处理的能力，由粉尘所引起的呼吸问题是最早的工业职业病之一。,煤矿,道路施工,水泥厂,一、矿尘及其危害,粉尘指能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体微小颗粒。生产性粉尘在生产过程中产生并形成的，能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体微粒。矿尘指在采矿过程中所产生的细小矿物颗粒。它是煤矿在建设和生产过程中所产生的煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。煤尘一般指粒径在0.75～1mm以下的煤炭微粒。岩尘一般指粒径在10～45μm以下的岩粉尘粒。,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①各类钻眼作业，如风钻或煤电钻打眼，打锚杆眼、注水孔等；②炸药爆破；③采煤机割煤、装煤和掘进机掘进；④采场支护、顶板冒落或冲击地压；⑤各类巷道支护，特别是锚喷支护；⑥各种方式的装载、运输、转载、卸载和提升；⑦通风安全设施的构筑等。,矿尘来源,6,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,7,在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮尘比例大致为采煤工作面产尘量占62％掘进工作面产尘量占19％锚喷作业点产尘量占9％运输通风巷道产尘量占7％其他作业点占3％,矿尘来源,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,8,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,地质构造复杂、断层褶曲发育，并且受地质构造破坏强烈的地区，开采时粉尘产生量大，反之，较小。另外，火成岩侵入区，煤体变酥，影响粉尘的产生。,,9,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,节理发育且脆性大的煤易碎，结构疏松而干燥坚硬的煤岩，在相同截割条件下的产尘量既细，量大。,,10,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,煤岩内水份低，环境相对湿度低时，由作业产生的粉尘相对增大。反之，减小。,,11,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,采煤方法不同，产尘量差异很大。急倾斜煤层采用倒台阶开采比水平分层开采产尘量大全部冒落开采比水砂充填的产尘量大旱采比水采产尘量大,,12,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,当作业地点实现了分区通风，风量充足、风速适宜时，粉尘浓度偏低；采用串联通风时，含尘空气窜入工作面或风量不足时、风速偏低时，粉尘浓度会偏高。回采面风速1.2～1.6m/s时，浮尘最小；掘进工作面0.25～0.63m/s时，浮尘最小。,13,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,①地质构造及煤层赋存条件②煤岩的物理性质③环境的温度和湿度④采煤方法⑤产尘点的通风状况⑥采掘机械化程度和生产强度,随着机械化程度的提高，粉尘产生量和产尘强度急剧上升。在地质和通风条件相同时炮采工作面干放炮，粉尘浓度300～500mg/m3机采工作面干割煤，粉尘浓度1000～3000mg/m3综采工作面干割煤，粉尘浓度4000～8000mg/m3采用喷雾洒水和煤层注水后，炮采工作面，粉尘浓度40～80mg/m3机采工作面，粉尘浓度100mg/m3综采工作面，粉尘浓度20～120mg/m3,14,矿尘生成量影响因素,,一、矿尘及其危害,1.1矿尘的产生,矿尘分类按矿尘粒径分,15,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,矿尘分类按矿尘成因分,16,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,矿尘分类按矿尘存在状态分,17,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形状有关，还与空气的湿度、风速有关。对矿井安全生产与井下工作人员的健康有直接影响的是浮尘，因此，浮尘是矿井防尘的主要对象。落尘是产生矿井连续爆炸的最大隐患。,浮尘和落尘在一定条件下可互相转化,矿尘分类按尘粒组成范围分,18,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,2018年我国卫生健康事业发展统计公报,矿山粉尘浓度标准以矿尘中的SiO2含量多少为依据。,矿尘分类按矿尘中游离SiO2含量分,19,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,煤矿安全规程规定,20,矿尘分类按矿尘中游离SiO2含量分,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,矿尘分类按矿尘有无爆炸性分,21,,一、矿尘及其危害,1.2矿尘分类,性质1矿尘中游离SiO2含量,22,矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。,性质2矿尘的密度和比重,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,性质3矿尘粒度和比表面积,23,表面积增加的程度和破碎程度有关，我们用比表面积来表示其粗细程度。粉尘的比表面积是单位量（体积、质量）粉尘的表面积。显然，煤岩破碎得越细，其比表面积也越大。,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,性质4矿尘分散度,24,矿尘分散度指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比，表征矿岩被粉碎的程度。,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级,注同一种矿尘的计数分散度与重量分散度的数值相差很大,25,矿尘分散度的重要意义矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标，是研究矿尘性质与危害的一个重要参数。矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称为高分散度矿尘；反之，如果矿尘中粗大颗粒多，所占比例大，就称作低分散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大。①矿尘的分散度直接影响着它的比表面积的大小。②矿尘分散度对尘粒的沉降速度有显著的影响。③矿尘分散度对尘粒在呼吸道中的阻留有直接影响。综上所述，矿尘的分散度愈高，危害性愈大，而且愈难捕获。,性质4矿尘分散度,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,性质4矿尘分散度,26,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,粒度分布曲线,累积分布曲线,性质5矿尘的湿润性,27,矿尘湿润性指矿尘与液体的亲和能力。分为亲水性矿尘和疏水性矿尘。粉尘的湿润液体将尘粒表面气体挤出并在其表面铺展的过程。粉尘的湿润影响因素1.液体分子对固体表面作用力的大小；2.液体的力学性质----表面张力，表面张力愈小的液体对粉尘愈容易湿润。,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,粉尘的湿润过程θ----湿润边界角。即水尘接触点的切线与尘粒表面夹角。粉尘的湿润性是选用除尘设备和除尘方法的主要依据之一。,28,性质5矿尘的湿润性,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,性质6矿尘的荷电性,29,悬浮于空气中的尘粒，因空气的电离作用和尘粒之间或尘粒与其他物体碰撞、摩擦、吸附而带有电荷。粉尘的电性（，-）主要取决于煤的变质程度、灰分及破碎方式。利用这一特性可以设计各式电除尘器。,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,30,矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。在测尘技术中，常利用矿尘的光学特性来测定它的浓度和分散度。,性质7矿尘的光学特性,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,31,性质8矿尘的燃烧性和爆炸性,各类粉尘的自燃温度相差很大。根据不同的自燃温度可将可燃性粉尘分成两类第一类粉尘的自燃温度高于周围环境的温度，因而只能在加热时引起燃烧；第二类粉尘的自燃温度低于周围空间的温度，甚至在不加热时都可能引起自燃。这种粉尘造成火灾危险性最大。矿尘爆炸时产生高温、高压，生成大量的有毒有害气体，对矿井安全生产威胁极大,,一、矿尘及其危害,1.3矿尘性质,,,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件2.2煤尘爆炸过程2.3煤尘爆炸特征2.4煤尘爆炸事故应急处置,33,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件,粉尘爆炸的机理,一般认为，粉尘爆炸过程如下1供给粒子表面以热能，使其温度上升。2粒子表面的分子由于热分解或干馏作用，变为气体分布在粒子周围。3气体与空气混合生成爆炸性混合气体，进而发火产生火焰。4火焰产生热能，加速粉尘分解，循环往复放出气相的可燃性物质与空气混合，进一步发火传播。,34,可燃粉尘爆炸的条件,一、要有一定的粉尘浓度。二、要有一定的氧含量。三、要有足够的点火源。四、粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。五、粉尘云要处在相对封闭的空间。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件,35,煤尘爆炸条件,1、煤尘本身具有爆炸性2、煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度3、存在能引燃煤尘爆炸的高温热源,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件,36,煤尘爆炸条件,1、煤尘本身具有爆炸性其爆炸性是经技术鉴定和实验测出的一是在煤尘瓦斯爆炸实验巷道，进行模拟实验测得。二是在实验室用大管状煤尘爆炸鉴定仪试验得出。三是通过分析煤的挥发分得出。高变质程度煤的煤尘本上无爆炸危险性。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件,37,2、煤尘在空气中的浓度粉尘云悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气体的混合物。粉尘爆炸下限粉尘云在给定能量点火源作用下，能发生火焰自动传播的最低浓度，单位g/m3。,一般情况下，浮游煤尘达到爆炸下限浓度的情况是不常有的，但是爆破、爆炸和其它震动冲击都能使大量落尘飞扬，在短时间内使浮尘量增加，达到爆炸浓度。因此，确定煤尘爆炸浓度时，必须考虑落尘这一因素。,煤尘爆炸条件,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件,38,3、煤尘爆炸的点燃热源经实验，煤尘点燃温度为650-990℃，但由于煤的可燃挥发分和试验的条件不同而不同。在煤矿井下能点燃煤尘的热源有放炮火焰、电气设备产生的火花、电缆接头不良或电缆损坏产生的短路或撞击产生电弧、斜井跑车产生的摩擦火花、皮带堵转产生摩擦皮带着火、矿井内外因火灾、瓦斯燃烧或爆炸以及炸药爆炸等。几乎一切火源均可达到,煤尘爆炸条件,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.1煤尘爆炸条件,39,第一阶段，煤尘在热源的作用下氧化释放大量可燃气体；第二阶段，可燃气体和空气混合后促使强烈氧化燃烧；第三阶段，热分子传导和火焰辐射在介质中迅速传播，使附近煤尘扬起，受热燃烧，之后，燃烧产物迅速膨胀而形成火焰，前面的压缩波、冲击波使火焰前方气体压力增高，引起火焰自动加速，继续循环下去，因煤尘的存在可持续发生剧烈的化学反应，使火焰跳跃或发生爆炸。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.2煤尘爆炸过程,40,煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。高温煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,41,煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。高温煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。高速用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800m/s，按理论计算最大速度为2340m/s,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,42,煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。高温煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。高速用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800m/s，按理论计算最大速度为2340m/s高压理论压力为7.5kg/cm2，距爆源越远压力越大。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,43,煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。高温煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。高速用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800m/s，按理论计算最大速度为2340m/s高压理论压力为7.5kg/cm2，距爆源越远压力越大。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,据美国乔治拉伊斯的巷道实验结果是在有大量煤尘沉积的巷道内发生煤尘爆炸后，距爆源越远爆炸压力越大。距爆源106米时压力为4.43kg/cm2，距228米时压力为8.37kg/cm2。因此爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大，煤尘爆炸呈离爆源越远破坏越严重的特点。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5～7倍。,44,煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。高温煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。高速用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800m/s，按理论计算最大速度为2340m/s高压理论压力为7.5kg/cm2，距爆源越远压力越大。产生大量一氧化碳煤尘爆炸可产生大量CO，在灾区气体中的浓度可达2～3，甚至高达8％左右。爆炸事故中受害者的大多数70～80％是由于CO中毒造成的。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,45,煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高速、高压，产生大量一氧化碳。高温煤尘爆炸按理论计算，温度高达2300-2500℃。日本实验测得为1600-1900℃。这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。高速用化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。实验室测得为1100-1800m/s，按理论计算最大速度为2340m/s高压理论压力为7.5kg/cm2，距爆源越远压力越大。产生大量一氧化碳煤尘爆炸可产生大量CO，在灾区气体中的浓度可达2～3，甚至高达8％左右。爆炸事故中受害者的大多数70～80％是由于CO中毒造成的。,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,46,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,煤尘爆炸危害,1、可以摧毁整个矿井、井巷、采煤工作面，导致大面积顶板垮塌冒落，压埋井下作业人员，堵塞通风。2、可以将设备损坏，把支柱设备、煤石块吹起撞击，导致井下作业人员死亡，爆炸波可使矿工粉身碎骨；爆炸波还可以通向地面的井筒、冲击破坏与井筒连接的地面厂房，造成作业人员伤亡。3、煤尘爆炸火焰还可引起井下可燃物着火，引起局部积存的瓦斯发生爆炸，造成事故扩大。4、煤尘爆炸产生的CO随风流进入全矿井的所有地点，致使井下作业人员CO中毒死亡。,47,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.3煤尘爆炸特征,煤尘与瓦斯爆炸的差别,48,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,应急处置组织机构,49,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,1）坚持以人为本，安全第一的原则。把保障企业职工健康和生命、财产安全作为首要任务，最大限度地减少煤尘爆炸事故造成的人员伤亡、设备（设施）损坏及财产损失。2）坚持依靠科技，预防为主的原则。在高度重视煤尘爆炸事故的特点和危害的基础上，采用先进技术，实行科学预防管理和先进的装备，增强应急能力和煤矿企业的安全保障能力。3）坚持快速反应，高效运转的原则。建立健全分级负责，企业责任主体的应急处置任务，制订和完善避灾路线、安全出口、井下防尘降尘的巡视检查等综合制度、措施以及防止连续爆炸或煤矿瓦斯参与爆炸的措施和应急预案，定期组织演练。,应急处置基本原则,三级状态井下降尘设备（设施）故障停运，造成工作面大量煤尘飞扬、通风系统供风不足不能及时吹散工作面煤尘造成局部煤尘聚集、或通风系统短路造成局部积落尘大量飞扬。二级状态在井下空气中有一定的瓦斯，且爆炸性煤尘浓度接近爆炸浓度并继续上升、煤尘浓度接近爆炸浓度且井下有明火作业（煤炭自燃）等或工作面停风。一级状态在井下空气中有一定的瓦斯，且爆炸性煤尘浓度达到爆炸浓度范围或工作面发生煤尘爆炸。,50,风险等级,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,发生三级状态时，公司（矿）生产指挥中心当值人员要立即通知策划（技术）、通风、安监、生产等部门，对现场出现的情况进行检查，落实防范措施，全面做好煤尘爆炸事故应急的各项准备工作。发生二级状态时，由煤尘爆炸应急工作领导小组副组长统一指挥工作，迅速组织井下所有人员沿避灾路线尽快进入井下临时避灾场所或撤至地面，设置临时栅栏警标；由技术、通风、安监、生产等部门组成现场会诊组，制定并落实降（排）尘和防爆的具体方案并立即实施。,51,风险等级,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,发生一级状态时，由煤尘爆炸应急工作领导小组组长统一指挥工作，宣布启动本预案，各部门按照工作职责分工迅速到位，根据现场实际情况，迅速组织现场人员自救、井下所有人员沿避灾路线尽快进入新鲜风流巷道、井下临时避灾场所或撤至地面，设置临时栅栏警标；查明原因，迅速降尘或排除煤尘。对爆炸现场切断电源、迅速恢复被破坏的巷道和通风设施，恢复现场通风或改变供风方式；紧急启动井下降尘措施或预案进行降尘处置，发现明火立即扑灭或迅速隔离，防止发生煤尘连续爆炸。,52,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,风险等级,53,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,发生煤尘爆炸事故时首先由发现人利用附近电话汇报上级，说明灾害地点、性质、范围及波及面。同时设法通知灾区回风侧人员由基层干部带领，按规定的避灾路线退到新鲜风流地点待命或撤出矿井。【此时所有人员都应戴上自救器。如果估计在自救器的有效使用时间内撤不出灾区时，应利用现场一切可用的材料构筑临时避难侗室，等待救护队抢救。为了避免冲击波的伤害，发生事故时要背向冲击波方向，用湿毛巾保护面部和口鼻，躺在水沟的一侧。】,,受灾人员,,54,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,发生煤尘爆炸事故时矿调度室接到事故报告后应按应急计划通知有关领导及矿山救护队，立即组织抢救。应急指挥部应迅速查清灾害地点、性质、遇难人数、位置、通风设施等的破坏程度并制定出救灾实施方案，保持与救护队不间断地联系。,,指挥协调人员,,55,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,发生煤尘爆炸事故时救护队长应根据救灾方案安排行动计划。指挥部还应及时命令后勤部门准备救灾物资和设备，做好下井人数的统计工作，组织好医务、家属及治安等项工作。灾区救护人员应注意的是，集中力量抢救遇难人员，应多带自救器或备用呼吸器以保证遇难者安全脱险，立即切断灾区电源，注意停电操作应由灾区以外配电点进行，以防断电火花引爆煤尘或瓦斯，对灾区进行全面侦察，发现火源立即扑灭，防止二次爆炸；恢复通风，清除堵塞物，迅速排除有害气体。,,矿井救护人员,,应急结束。当应急行动中确认人员全部撤离或得到救治、且煤尘浓度符合要求，连续爆炸和次生危险得到排除，井下通风全面恢复，经事故现场应急领导小组批准后，宣告应急结束。,56,应急处置,,二、煤尘爆炸及事故应急处置,2.4煤尘爆炸事故应急处置,,三、矿尘检测,3.1矿尘检测目的及基本要求3.2矿尘相关规定3.3检测项目及检测方法,矿尘检测目的对井下各作业地点的粉尘浓度进行测定，以检验作业地点的粉尘浓度是否达到国家卫生标准。研究各种不同采、掘、装、运等生产环节的产尘状况，提出相应的解决方案。评价各种防尘措施的效果。评价某种防尘措施的效果时，不能单凭直观而论，要用专门检测仪器和手段加以鉴定和验证。,58,,三、矿尘检测,3.1矿尘检测目的及基本要求,测尘的基本要求,粉尘测定是一项技术性较强的工作，其测定结果具有一定的法律意义，必须依照国家及相关管理部门制定的技术标准操作。具体地说，矿井粉尘测定必须符合以下基本要求1）准确性2）代表性,59,,三、矿尘检测,3.1矿尘检测目的及基本要求,测尘的基本要求,粉尘测定是一项技术性较强的工作，其测定结果具有一定的法律意义，必须依照国家及相关管理部门制定的技术标准操作。具体地说，矿井粉尘测定必须符合以下基本要求1）准确性2）代表性,60,,三、矿尘检测,3.1矿尘检测目的及基本要求,准确性最基本的要求，测尘结果必须真实反映粉尘情况。目前，我国煤矿的粉尘测定方法、仪器和操作标准必须严格按照原煤炭工业部制定的煤炭工业部煤矿测尘规定进行。,测尘的基本要求,粉尘测定是一项技术性较强的工作，其测定结果具有一定的法律意义，必须依照国家及相关管理部门制定的技术标准操作。具体地说，矿井粉尘测定必须符合以下基本要求1）准确性2）代表性,61,,三、矿尘检测,3.1矿尘检测目的及基本要求,代表性井下作业地点的产尘，因时因地而变；实际测定需要通过尽可能多的测定次数，根据尘源特点选择适当的测定方法和测尘仪器，以便获得有代表的测定结果。采样地点、采样时间、采样次数,含尘量的计量指标,62,,三、矿尘检测,3.2矿尘相关规定,,煤矿粉尘浓度应当符合煤矿安全规程的规定,63,,三、矿尘检测,3.2矿尘相关规定,测定的项目,1、粉尘浓度2、粉尘粒径分布3、粉尘中游离SiO2含量,64,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,粉尘浓度测定方法,计数浓度（颗／cm3）质量浓度（mg／m3）我国采用1）滤膜质量测尘法2）光电直读测尘法滤膜测尘为煤矿安全规程规定的基本方法。,65,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,实质是使一定体积的含尘空气，在电动抽气机或薄膜泵的作用下，通过已知质量的滤膜，粉尘被阻留在滤膜上；然后，根据采样后滤膜上粉尘的质量和采气量，计算出单位体积空气中粉尘的质量。测定过程1）准备采样器材2）进行测定工作3）进行粉尘浓度计算和统计分析,66,滤膜质量测尘法,粉尘浓度测定方法,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,67,滤膜质量测尘法,粉尘浓度测定方法,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,全尘,呼吸性粉尘,mg／m3,采样位置在作业点下风侧风流较稳定区域选取；采样点位于工人呼吸带高度，距底板约1.5m左右；采样头方向应迎向风流。采样开始时间连续产尘点应在作业开始后20min采样；阵发性产尘，与工人操作同时进行。采样流量和时间应使所采粉尘量不小于1mg，对于小号滤膜不大于20mg，一般采样流量为10～30L/min，采样时间应不少于20min，但要视被测点的粉尘浓度而定。,68,滤膜质量测尘法,粉尘浓度测定方法,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,光电直读测尘法是采用光电测尘仪器直接测定粉尘浓度。其测尘原理为应用滤膜集尘消光原理和光电效应来实现粉尘浓度测定。,69,光电直读测尘法,粉尘浓度测定方法,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,优点1）它省去了滤膜计重法测尘时的采样、称重及计算等繁多的操作程序。2）轻便、操作简单、使用方便、直接读数。3）为测尘技术的发展方向。缺点测定精度低、误差大，部分测定仪器尚未解决防爆问题。,70,光电直读测尘法,粉尘浓度测定方法,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,71,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,粉尘粒径分布测定,72,粉尘粒径分布测定,,三、矿尘检测,3.3检测项目及检测方法,方法物理的X光衍射法、红外光谱分析法和化学的焦磷酸法。我国使用较普遍的是焦磷酸法。,粉尘中游离SiO2含量,煤尘沉积速度的测定,,四、喷雾洒水技术,4.1喷雾洒水机理4.2喷雾洒水影响因素4.3矿井实际应用,喷雾洒水机理喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（喷嘴），在旋转及冲击的作用下，使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中，用水湿润、冲洗初生或沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。一般采用喷雾洒水来降低浮尘。,74,,四、喷雾洒水技术,4.1喷雾洒水机理,喷雾洒水的降尘作用1）在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被润湿，在重力作用下下沉。2）高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉。3）将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。4）增加煤尘的水份，降低它的爆炸性。5）阻止爆炸火焰传播。,75,,四、喷雾洒水技术,4.1喷雾洒水机理,影响喷雾洒水降尘效率的主要因素1）雾体的分散度。2）水滴与尘粒相对速度。3）水压。4）单位体积空气的耗水量越多，捕尘效率越高，但所用动力也随之增加。5）粉尘的密度大则易于捕集，空气中含尘浓度越高，总捕集效率越高，但排出的粉尘浓度也随之增高。6）粉尘的湿润性是影响喷雾洒水降尘效果的一个重要因素。,76,,四、喷雾洒水技术,4.2喷雾洒水影响因素,煤矿常用的喷雾器依据其喷射动力分为水喷雾器－适用于固定尘源喷雾风水喷雾器－适用于掘进工作面水空气喷雾器－适用于高尘源区，移架降顶和定点喷雾降尘。,77,,四、喷雾洒水技术,4.2喷雾洒水影响因素,78,,四、喷雾洒水技术,4.3矿井实际应用,液压支架喷雾,采煤工作面喷雾,巷道喷雾,巷道喷雾-风幕,定点喷雾,煤场喷雾,,五、煤层注水技术,5.1煤层注水机理5.2煤层注水影响因素5.3煤层注水方式,煤层注水就是在煤层未开采之前打若干钻孔，通过钻孔注入压力水,使其均匀地渗入到煤体的无数细微裂隙和孔隙内，增加煤层水分,达到预先湿润的目的,从而减少升采过程中的煤尘生成量。大裂隙或孔隙中水的运动主要靠注水压力，而细小孔隙中水的运动主要靠毛细管作用。是回采工作面最有效的防尘措施。是综合防尘技术的核心之一。,80,,,5.1煤层注水机理,五、煤层注水技术,煤层注水的减尘作用1）煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源。2）水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。3）水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。4）改变煤层的应力分布，有利于防止煤与瓦斯突出。,81,,5.1煤层注水机理,五、煤层注水技术,1）煤的裂隙和孔隙的发育程度2）上覆岩层压力及支承压力3）液体性质的影响4）煤层内的瓦斯压力5）注水参数,82,,5.2煤层注水影响因素,五、煤层注水技术,1）煤的裂隙和孔隙的发育程度2）上覆岩层压力及支承压力3）液体性质的影响4）煤层内的瓦斯压力5）注水参数,83,,5.2煤层注水影响因素,五、煤层注水技术,煤体的孔隙发育程度一般用孔隙率表示.根据实测资料,孔隙率40时,煤层成为多孔均质体,无需注水.,1）煤的裂隙和孔隙的发育程度2）上覆岩层压力及支承压力3）液体性质的影响4）煤层内的瓦斯压力5）注水参数,84,,5.2煤层注水影响因素,五、煤层注水技术,煤层由于埋藏深度所承受的地层压力不同，从而使煤层内各裂隙的严密程度及微孔隙容积的压缩程度有很大的差异。因此，埋藏深度或在开采时地压的集中程度成为影响煤层注水难易的主要因素之一。一般而言，埋藏越深，地压越集中的地方，煤层的孔隙被压紧，透水性越差。因此，要提高注水压力，才能获得较好的效果。,1）煤的裂隙和孔隙的发育程度2）上覆岩层压力及支承压力3）液体性质的影响4）煤层内的瓦斯压力5）注水参数,85,,5.2煤层注水影响因素,五、煤层注水技术,煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性差越小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性，提高对煤的湿润效果，可以在水中添加表面活性剂。不同种类的湿润剂及其配制浓度具有不同的湿润效果，应通过试验选定。,1）煤的裂隙和孔隙的发育程度2）上覆岩层压力及支承压力3）液体性质的影响4）煤层内的瓦斯压力5）注水参数,86,,5.2煤层注水影响因素,五、煤层注水技术,煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力，水克服了瓦斯压力的阻力后所剩余的压力才是注水的有效压力。在瓦斯压力较大的煤层，为了取得相同的注水流量，需要提高注水压力，从而增加了注水的困难。在高瓦斯矿井，瓦斯压力成为注水的主要影响因素之一。,1）煤的裂隙和孔隙的发育程度2）上覆岩层压力及支承压力3）液体性质的影响4）煤层内的瓦斯压力5）注水参数,87,,5.2煤层注水影响因素,五、煤层注水技术,煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水量或煤的水分增量既是煤层注水效果的标志，也是决定煤层注水除尘率高低的重要因素，一般应以在较低的注水压力情况下保持足够的流量和较长时间的注水时间为宜。注水量和煤的水分增量都和煤层的渗透性、注水压力、注水速度和注水时间有关。,煤层注水方式是指钻孔的位置、长度和方向1）按注水方式分长钻孔注水、短钻孔注水2-3.5m、中深钻孔注水5-25m、巷道钻孔注水2）按作用于注水钻孔孔口的水压大小分低压注水（Ps9810KPa）,88,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,短孔注水是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为2～3.5m。,89,短孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,优点对地质条件适应性强；注水设备、工艺、技术均较简单。适用于煤层赋存不稳定、地质结构复杂、煤层薄、产量较低的回采工作面或顶底板为易吸水膨胀岩性。缺点钻孔数量多，湿润范围小，钻孔长度短，易跑水；容易与回采作业发生矛盾，对生产能力高的工作面不适用，加上降尘效率不如深孔和长孔注水，所以正规工作面已较少采用。,90,短孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,深孔注水是从回采工作面垂直煤壁打钻孔注水。钻孔深度要大，钻孔长度为5-6天的进度。,91,深孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,优点①不仅具有短孔注水的很多优点；②而且更能适应围岩的吸水膨胀性质；③较短孔注水的钻孔数量少，湿润范围大而均匀。缺点①因压力要求高，故设备、技术复杂；②较长孔注水的钻孔数量多，封孔工序也较频繁。③前提是作业循环中要有准备班。国内较少使用。,92,深孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,长孔注水是从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长30～100m；当工作面长度超过120m而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔联合布置钻孔注水。,93,长孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,优点①一个钻孔能湿润较大区域的煤体；②注水时间长，湿润均匀；③预注时，注水与生产无干扰；④经济。缺点①打钻技术较复杂；②对地质条件的变化适应性差，易穿顶底板，不仅难以达到设计长度，而且还影响正常注水；③封孔较复杂。,94,长孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,巷道钻孔注水是由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层打钻注水，在一个钻场可打多个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔。钻孔的长度由两煤层的间距或巷道至煤层的距离而定。,95,巷道钻孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,优点①钻孔少，湿润范围大；②采用小流量、长时间的注水方法湿润效果良好。在有巷道或抽放瓦斯钻孔可利用，且煤层较厚时，可考虑采用巷道钻孔注水方式。缺点①岩石钻孔量大；②不够经济；③有时受条件限制，比如因邻近层巷道损坏而影响注水工作的正常进行，所以极少采用。,96,巷道钻孔注水,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,97,4种注水方式的适用条件,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,煤层注水方式的选择,1）首先要考虑岩石压力的影响；2）其次要考虑煤层厚度、煤层倾角、有无断层、围岩性质及回采工艺、作业组织方式等,98,,5.3煤层注水方式,五、煤层注水技术,,六、个体防护,6.1防尘口罩6.2防尘安全帽（头盔）,个体防护引言,通过佩戴各种防护面具以减少粉尘被吸入体内的最后一道措施。目前，个体防护用具有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化过的清洁空气而不影响正常工作。个体防护措施的阻尘效率高，是解决矿山粉尘危害矿工身体健康的重要技术措施之一。,100,,6.1防尘口罩,六、个体防护,防尘口罩1）简易式防尘口罩2）复式防尘口罩,101,,6.1防尘口罩,六、个体防护,对防尘口罩的要求1）呼吸空气量人行走时呼吸量约17L/min;跑步时64L/min;繁重劳动时20～30L/min。2）呼吸阻力一般呼吸量为30L/min时，阻力≤44.15Pa。3）阻尘率在满足上述条件下，阻尘率越高越好。4）有害空间口罩面具与人的面部之间的自由空间称有害空间，这空间里停留着一部分呼出的气体，影响吸入新鲜空气，所以有害空间越小越好。我国规定有害空间≤180cm3。5）妨碍下方视野角度即妨碍视线的广度，应该越小越好。我国规定小于10。,102,,6.1防尘口罩,六、个体防护,防尘头盔（送风）送风头盔进入工作状态时，环境含尘空气被微型风机吸入，预过滤器可截留80～90的粉尘，主过滤器可截留99以上的粉尘，主过滤器排出的清洁空气，一部分供呼吸，剩余的气流带走使用者头部散发的部分热量。,103,1、轴流风扇；2、主过滤器；3、面罩；4、预过滤器,,6.2防尘安全帽（头盔）,六、个体防护,,七、其它粉尘防治技术,7.1湿式作业7.2密闭抽尘/除尘器7.3泡沫除尘7.4磁化水除尘7.5荷电水雾除尘7.6微生物抑尘,105,,7.1湿式作业,七、其它粉尘防治技术,湿式凿岩、钻眼,,106,,7.2密闭抽尘/除尘器,七、其它粉尘防治技术,中心抽尘干式凿岩机工作系统图,反转式惯性除尘装置,矿用袋式除尘器结构示意图,107,,7.3泡沫除尘,七、其它粉尘防治技术,7.4磁化水除尘增加水的表面张力、吸附能力、溶解能力、渗透能力以及湿润性7.5荷电水雾除尘增强雾滴与尘粒之间的附着效果和凝聚效果,108,,7.6微生物抑尘,七、其它粉尘防治技术,微生物抑尘剂原料中包含巴氏芽孢杆菌菌液、尿素、氯化钙，其反应生成的CaCO3具有一定的粘结性能，可以粘结道路上的颗粒物，抑制了粉尘的扬起。原料中的巴氏芽孢杆菌对环境无污染，尿素则被转化成了气体，防止了氮污染，生态环保。,109,“风”－通风除尘；“水”－湿式作业；“密”－密闭尘源和抽尘净化；“护”－个体防护；“革”－改革生产技术和工艺，减少产尘强度；“管”－加强技术与组织管理工作；“教”－宣传教育工作；“查”－测尘和健康检查工作。,,谢谢,110,