矿井通风与环保第六章.ppt

矿井通风与环保,,第六章矿山粉尘污染及其防治,在矿山生产过程中，如凿岩、爆破、装矿、运输、卸矿、放矿、二次破碎、喷射混凝土、刻槽取样以及工作面放顶、自溜运输和皮带运输机转载等各工序，均产生大量的、能长时间悬浮于空气中的矿物与岩石的细微颗粒，统称为矿尘。矿尘污染，不但降低矿井环境质量，严重影响作业区环境的空气质量，危害工人的身体健康和生命安全，导致各种职业病硅肺、煤肺、石棉肺、石墨肺的发生，而且还会损坏机器设备，发生事故，直接影响生产的发展和企业的经济效益，给职工及其家属带来莫大痛苦。,6.1矿山生产粉尘的产生及危害6.1.1矿山粉尘的产生矿山粉尘的来源如下1凿岩时产生粉尘。钻机、凿岩机和电钻在钻眼作业中产尘量最大。凿岩产尘量的大小与矿岩的物理力学性质硬度、破碎性、湿度及炮孔方向水平、向上、向下和深度有关，同时也随工作的钻机台数、凿岩速度、炮孔的横断面积增大而增加。2爆破时产生粉尘。由于爆破作用将矿岩粉碎，在冲击波的作用下将矿尘抛掷并悬浮于空气中。爆破产生尘量的大小取决于爆破方法、炸药消耗量的多少、炮眼深度、爆破地点落尘量的多少、工作面矿岩和空气潮湿情况以及矿岩的物理力学性质。,3装运时产生粉尘。矿岩在装载、运输和卸载的过程中，由于矿岩相互的碰撞、冲击、摩擦以及矿岩与铲斗、车厢的相互碰撞、摩擦而产生粉尘。装运作业产尘量的大小与矿岩的湿润程度、装岩方式人工或机械以及矿岩的物理力学性质等因素有关。4溜矿井装、放矿时产生粉尘。溜矿井是金属矿井下主要产尘区之一，特别是多中段开采时尤为突出。由于溜井多设于进风巷道中，所以其产生的粉尘不但污染溜井作业区，而且随进风风流进入其他工作面。溜井放矿时由于矿石与矿石、矿石与格筛、矿石与井壁问互相冲撞、摩擦而产生大量粉尘。溜井放矿产尘量的大小取决于矿车容积矿石量、连续作业的矿车数、溜井高度、面积、矿石的湿度及矿岩的物理力学性质。溜井产尘的特点是在卸矿时，由于矿石加速下落，空气受到压缩，此受压空气带着大量粉尘流经下部中段出矿口向外泄出而污染矿井空气。当矿石经溜井下落时，在矿石的后方又产生负压。此时，在卸矿口将产生瞬间人风流，造成风流短路。当主溜井多中段作业时，很可能造成风流反向。,5井下破碎硐室产生粉尘。破碎硐室是井下产尘量最集中的地方。因为在此要进行大量的、连续的矿石破碎工作，以满足箕斗提升设备对矿石块度的要求。6其他作业产生粉尘。其他作业如工作面放顶、喷锚作业、挑顶刷帮、干式充填也可产生粉尘。煤矿自溜运输及溜煤眼的上下口等作业地点均产生较多的粉尘。6.1.2矿山粉尘的性质矿山粉尘的性质如下所述1粉尘的粒度和分散度。1粒度。粒度指矿尘颗粒的大小。矿尘粒度按照可见程度和沉降情况分可见尘粒、显微尘粒、超显微尘粒。,2分散度。矿尘的分散度是指矿尘中各粒径的尘粒所占总体重量或数量的百分数。前者称为重量分散度；后者称为数量分散度。它反映了被测地点粉尘粒度的组成状况。研究矿尘的粒度及分散度，有助于我们分析其对人体的危害程度及正确选择除尘方式和设备。2游离二氧化硅的含量。二氧化硅是地壳最常见的氧化物，是大多数岩石和矿物的组成成分。游离二氧化硅是引起矿工硅肺病及其他综合性尘肺病的主要原因。其在矿岩中含量的高低，是制定矿尘卫生标准及拟定通风方案的依据。3粉尘的荷电性及比电阻。悬浮于空气中的矿尘粒子、特别是高分散度的矿尘，通常带有电荷。矿尘荷电后，凝聚性有增强，促使尘粒凝聚增大而较易于沉降和捕获。同时，带电尘粒也较易沉积于支气管和肺泡中，并影响吞噬细胞作用的速度，增加了对人体的危害性。,4粉尘的比表面积。所谓矿尘的比表面积系指单位质量的矿尘总表面积。由于表面积增大，矿尘的物理化学活性就越高。比表面积增大，显著增加了尘粒在溶液中的溶解度；比表面积愈大，尘粒与空气中氧的反应也就愈剧烈，由于这种反应的结果，可能发生矿尘自燃和爆炸；比表面积愈大，尘粒表面空气中气体分子的吸附能力也就增大。由于吸附气体的结果，尘粒上形成一层特有的薄膜层阻碍了粉尘的凝聚，大大提高了粉尘的稳定程度，同时增加了降尘工作的难度。5粉尘的湿润性。矿尘的湿润性取决于尘粒的成分、大小、荷电状态、温度和气压等条件。易被水所湿润的粉尘称为亲水性粉尘；反之，称为疏水性粉尘。对于疏水性粉尘，不宜采用湿式除尘器净化。6粉尘的燃烧性和爆炸性。在矿物的开采过程中产生大量粉尘，比表面积的加大使其与空气及水的接触面积增大，因而增加了氧化产热的能力，在一定条件下发生自燃现象。,6.1.3矿山粉尘的危害矿山粉尘的危害有1有毒矿尘如铅、锰、砷二汞等进入人体能使血液中毒。2长期吸入含游离二氧化硅的矿尘或煤尘、石棉尘，能引起职业性的尘肺病硅病、煤肺、石棉肺。3某些矿尘如放射性气溶胶、砷、石棉具有致癌作用，是构成矿工肺癌的主要原因之一。4矿尘落于人的潮湿皮肤上与五官接触，能引起皮肤、呼吸道、眼睛、消化道等炎症。5沉降在设备及仪器上能加速设备的磨损，妨碍设备的散热，从而导致设备事故。6硫化矿尘及煤尘与空气混合时，在一定条件下能引起爆炸，造成人身、设备及资源的巨大损失。,6.2矿山生产粉尘的防治方法根据矿尘的污染过程，矿山主要将矿井粉尘的治理措施分为四大类，即控制尘源，用抽尘装置将粉尘抽入回风系统，再排放至地表或将粉尘抽人净化装置湿式旋流器、除尘器等净化后，循环使用或送入进风巷道，最大限度地减少粉尘向通风空间的排放量；在传播途径上控制粉尘，在尘源处喷雾洒水，湿润并捕集粉尘，降低通风空间，特别是需风地段的矿尘浓度；加强个体防护及综合防尘；采取综合措施，即尘源密闭、喷雾洒水、通风排尘结合进行。6.2.1控制尘源就地消灭粉尘，最大限度地减少污染源向井下通风空间的排放量，是粉尘治理中的根本性措施。,6.2.1.1控制凿岩时的粉尘A湿式凿岩湿式凿岩是抑制凿岩时粉尘的重要措施。因此安全规程规定“必须采用湿式作业。”根据供水方式不同，有中心供水及旁侧供水两种。采用中心供水湿式凿岩，压力水通过水针冲洗湿润眼底，将粉尘湿润捕获。它具有结构简单、操作方便的优点，其主要缺点是会产生压气混入水中的充气现象，以及排气中产生较多的油雾及水雾。旁侧供水是从机头旁侧利用供水外套直接供水给钎杆中心孔，它有效地克服了中心供水的缺点，提高了钻眼速度和湿润粉尘的能力。,B干式凿岩捕尘对于某些不宜用水的矿床、水源缺乏或难以铺设水管的地方，以及冰冻期较长的露天矿，为降低凿岩的产尘量，可考虑干式凿岩捕尘措施。干式凿岩捕尘可分为两类孔口捕尘和孔底捕尘。将孔口捕尘罩或捕尘塞套在钎杆上，使孔口密闭，在压力引射器产生的负压作用下，将粉尘从炮孔经抽尘软管送入过滤器，净化后排入空气中。孔底捕尘效果较好，在引射装置的负压作用下，孔底粉尘经钎杆中心孔和凿岩机内的导尘管，将炮孔内的粉尘吸到干式捕尘器内，大颗粒碰撞于挡板后沉降，微细粉尘则为捕尘器内滤袋所阻留，使净化后的气体排入大气。,6.2.1.2控制爆破作业的粉尘爆破作业产生的粉尘浓度高，尘粒细，自然沉降速度极慢，不利于缩短作业循环时间。因此，必须采取有效的控制尘源措施。矿山通常采用以下综合性的措施，即通风排尘、喷雾洒水、水封爆破及改进放炮方法等。喷雾是我国矿山井下降低爆破粉尘及消除炮烟常用的一种方法。其降尘原理是使水通过喷雾器，形成细微水滴，以一定的速度进入含尘空气中，并占据一定的空间。水滴越多，占据的空间越大。当风流中的粉尘由于惯性作用，在其流动的路途中，与水滴相碰撞而被水滴所捕获，达到降尘目的。,水封爆破是利用特制的塑料水袋又称水炮泥放人炮孔内的不同位置，封堵炮眼，在爆破作用的高温、高压下将水袋炸裂并形成细微水雾，达到降尘的目的。其他措施，如爆破前对工作面及其四壁用水冲洗，可防止爆破时由于冲击波作用使已沉降的粉尘又重新飞扬，增加空气中粉尘含量。此外，应合理确定炮孔装药量及起爆方式以降低爆破产尘量。6.2.1.3抑制装矿岩时的粉尘对矿岩堆进行喷雾、洒水是降低装矿时粉尘浓度的简单易行和有效措施。在井下刮板运输机、皮带运输机的装载点和转载点，矿车卸车点及采场放矿漏斗口均可设置定点喷雾装置、降低产尘点的粉尘浓度。,6.2.1.4抑制溜矿井的粉尘溜井粉尘的控制，首先是溜井的布置要避开进风巷道，尽量将溜井放在排风道附近，其次是做好溜井井口密闭，做好喷雾洒水和通风排尘工作。6.2.1.5抑制井下破碎硐室的粉尘破碎硐室产尘强度大，而且多位于井底车场进风带。为了有效地控制粉尘，不使其外逸，通常采用密闭、抽尘和净化的联合措施，个别大型破碎硐室还利用局部风机送新风至人员操作区及控制室。对碎矿机要进行整体密闭，尽可能减少敞开部分，对于喂料口、出料口以及不可能密闭的其他产尘点，必须采用喷雾洒水及水幕除尘，密闭空间要有足够的抽尘风量和负压，以防粉尘外逸。由产尘点抽出的含尘空气最好排放至回风道或地表，当条件不允许时，也可采用湿式旋流除尘器、泡沫除尘器或水幕除尘器等风流净化措施，净化后的空气送回到井下巷道。,6.2.2在传播途径上控制粉尘由于某些原因，进入矿井的风流的初始含尘浓度会超过国家卫生标准，应采取净化风流的措施。此外，井下有些作业场所如溜井、破碎硐室、喷锚支护尽管采取了降尘措施，但由于产尘量大，向井下空气中排放的粉尘浓度仍然较高，为了消除在传播途径上的粉尘污染，保护井下环境或需要循环利用这部分空气，必须对含尘空气进行净化处理。风流净化可分为干式和湿式两大类。干式除尘有重力沉降室、网状过滤器及干式电除尘器；湿式除尘有水幕除尘、水膜除尘器、冲击式除尘器、喷淋式除尘器、泡沫除尘器、湿式旋流除尘器及湿式电除尘器。,1水幕。用水幕净化巷道的含尘风流，在各矿应用比较普遍。通常在下列情况下使用当入风风流受到污染，含尘浓度超过规程规定或箕斗井必须兼作入风井时；独头巷道掘进采用压入式通风时；主溜井设于进风巷道旁，其绕道与进风巷道相通时；主溜井含尘风流不能排至地表或回风道需循环使用时；破碎硐室含尘风流需循环使用时；串联通风的工作面或产尘巷道等地点。2重力沉降室。重力沉降室是利用粉尘本身的重力重量使粉尘和气体分离的一种除尘设备，重力沉降室具有结构简单、制作方便、造价低、阻力小、管理方便等优点，但它占地面积大、除尘效率低。,3水浴除尘器。水浴除尘器是一种最简单的湿式除尘器，水浴除尘器结构简单，造价低廉，可在现场用砖或钢筋混凝土构筑，它的缺点是泥浆清理比较困难。4冲激式除尘机组。冲激式除尘机组由通风机、除尘器、清灰装置和水位自动控制装置组成。冲激式除尘机组织结构紧凑、施工安装方便，处理风量变化对除尘效果影响小，与其他除尘器相比，它的缺点是金属消耗量大，阻力高，价格贵。5电除尘器。电除尘器是利用高压电场产生的静电力使尘粒荷电并从气流中分离出来的一种除尘装置。,6.2.3个体防护坚持个体防护，正确使用和佩戴防尘口罩，是防止井下粉尘对人体危害的重要措施。众所周知，由于井下环境的特殊性和防尘技术上、管理上的缺陷，不可避免地总会有粉尘进入作业空间，甚至高浓度地混入作业场所，对井下职工造成危害。个体防护的主要措施是佩戴防尘口置。粉尘处理是一项综合性的工作，单纯依靠技术措施是难以达到稳定．可靠的预期效果的，必须从提高认识、加强教育、严格管理等各方面开展作。,6.2.4井下生产的防尘6.2.4.1通风洒水除尘A通风除尘通风除尘的作用是稀释和排出进八矿内空气中的矿尘。矿内各个产尘地点，在采取了其他防尘降尘措施之后，仍要有一定量的矿尘进入空气之中。因为微细矿尘能长时间悬浮于空气中，如继续有矿尘产生，则空气中矿尘逐渐积累，浓度越来越高，将会严重危害人体健康。所以，必须采取有效通风措施，稀释并及时排出矿尘，不使之积聚。,B湿式作业湿式作业是矿山普遍采用的一项重要防尘技术措施，其设备简单，使用方便，费用小，效果较好，在有条件的地方应尽量采用。按其除尘作用可分为，用水湿润沉积的矿尘和用水捕捉悬浮于空气中的矿尘。用水湿润沉积于矿岩堆、巷道周壁等处的矿尘或凿岩生成后尚未扩散进入空气中的矿尘，是很有效的防尘措施。矿尘被水湿润后，尘粒间互相附着凝集成较大的颗粒，同时，因矿尘湿润后增加了附着性而能粘结在巷道周壁或矿岩表面上，这样在矿岩装运等生产过程或受到高速风流作用时，矿尘不易飞扬起来。在矿岩的装载、运输和卸落等生产过程和地点以及其他产尘设备和场所，都应进行喷雾洒水，可显著减少产尘量和防止矿尘飞扬。,洗壁也是经常要进行的防尘措施，主要人风和掘进巷道要定期清洗四壁沉积的矿尘。采掘工作地点，爆破后及凿岩和出矿前，清洗巷道周壁的防尘效果是很显著的。湿式凿岩，是在凿岩过程中．将压力水通过凿岩机送人并充满孔底，以湿润、冲洗并排出生成的矿尘，是凿岩工作普遍采用的有效防尘措施。湿式凿岩有中心供水和旁侧供水两种供水方式，目前生产较多的是中心供水式凿岩机。根据水对矿尘的湿润作用，应注意以下几个问题，以提高湿式凿岩的捕尘效果。另外，可以用水捕捉悬浮于空气中的矿尘，是把水雾化成微细水滴并喷射于空气中，使之与尘粒碰撞接触，则尘粒被水捕捉而附于水滴上或者被湿润的尘粒互相凝集成大颗粒，从而加快其沉降速度。,或者，用装水的塑料袋代替部分炮泥充填于炮眼内，爆破时水袋被炸裂，由于爆破时的高温高压作用，使水大部分汽化，然后重新凝结成极微细的雾粒并和同时产生的矿尘相接触，则尘粒或成为雾滴的凝结核，或被雾滴所湿润而起到降尘的作用。6.2.4.2密闭抽尘与净化密闭的目的是把局部产尘点或设备所产生的矿尘局限在密闭空间之内，防止其飞扬扩散，并为抽尘净化创造有利条件，对集中高强度产尘点是非常重要而有效的防尘措施。密闭要根据产尘情况及强度、生产操作及设备运转情况、抽尘净化要求等因素综合考虑设置。密闭的严密性是保证防尘效果的重要条件，越严密越能控制矿尘飞扬，同时需要的抽尘风量也少。密闭的形式及抽尘口、观察孔等设置要考虑密闭内气流产生情况并应方便生产操作及检修工作。密闭基本上分为以下三种类型,1局部密闭。只将设备的产尘局部密闭起来，生产操作和设备在密闭罩外，便于操作。适用于产尘强度不高，罩内诱导风流不大，不需经常检修的地点。如干式凿岩孔口密闭、皮带输机转运点密闭等。2整体密闭。将产尘地点或设备的全部或大部密闭起来，在密闭外操作，通过观察窗口监视设备运转。适用于产尘面积较大、诱导风流较强、机械振动较大的设备。矿内产尘地点多采用这种形式，如破碎机、翻笼等。3密闭室。将产尘点或设备全部密闭起来，工人在室外操作但可以进入室内检修。适用于散尘面积大、检修频繁的设备。密闭的容积较大，在内部能产生循环气流而起缓冲压力的作用，但外形尺寸增大，孔洞及缝隙的面积也要增加。,复习思考题1、矿山粉尘是怎样产生的，有哪些危害2、矿山粉尘有什么性质3、怎样控制矿山尘源4、井下生产怎样防尘,