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。對于瓦斯和煤塵的防治是煤礦安全生產(chǎn)的核心任務(wù)，對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%；掘進工作面產(chǎn)塵量占20%—38%；錨噴作業(yè)點產(chǎn)塵量占5%—10%；其他作業(yè)點占2%—5%，各作業(yè)點隨機械化程度的提高，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，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，會有大量的可燃氣體釋放（如：甲烷，乙烷等）  2.1.2 爆炸條件  煤塵爆炸必須同時具備一下幾個個條件：  （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  這四個條件缺少任何一個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），濃度達到（300—400mg/m33），爆炸威力最強。當煤塵濃度超強度變大過（1500—2000mg/m33）時，就不會再發(fā)生爆炸?？梢?，隨著煤塵濃度的增加，煤塵爆炸的強度也在增強。但當濃度一旦超過發(fā)生爆炸的濃度上限時，煤塵就不會再爆炸。  2.3 空氣中的瓦斯與氧氣  瓦斯本身具有爆炸性，當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γ簤m爆炸也有很大的影響。氧氣的濃度高時，點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，煤塵就不會再爆炸。  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，含量達到70%—80%時，爆炸力最強。 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，其爆炸性反而減弱。這是由于過細塵粒在空氣中很快氧化成為灰燼所致，以及過小的煤塵會分裂成為許多化學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，初始爆炸的強度就越大。另外，爆炸的空間狀況，對煤塵爆炸的強烈程度和發(fā)展都有很大影響。（如：空間大小，斷面大小等）  煤塵爆炸會產(chǎn)生破壞性很強的高溫，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，這是因為離爆源較遠處爆炸壓力較高，煤塵爆炸傳播時，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起，隨即被到達的火焰點燃發(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原因：  （1）煤塵爆炸產(chǎn)生的反向沖擊造成的。  煤塵爆炸時的正向沖擊是在高溫作用下爆炸地點的空氣急劇向外擴張，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，瞬時形成負壓區(qū)，空氣迅速向爆源附近返回。在反向沖擊發(fā)生時，如果該爆源附近仍然存在煤塵，在熱源和氧氣的參與下導致第二次煤塵爆炸。  （2）煤塵爆炸時落后于壓力波的高溫火焰造成的。  因為煤塵爆炸時，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起，使空氣中煤塵濃度迅速達到爆炸濃度界限，當落后于壓力波的高溫火焰到達時，就會發(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重的多。  2.6 對于人體的危害  煤塵除了有爆炸的危險外，還會對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，就可能患塵肺病，嚴重的甚至會形成塵肺癌變。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，當今的醫(yī)學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。約占塵肺總?cè)藬?shù)的70%—80%；矽肺約占20%—30%；煤肺約占5%—10%。醫(yī)學工作者通過對塵肺死者的解剖，認為2μm以下的粉塵是致病的主要原因。許多學者從肺內(nèi)空氣動力學進行了研究，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動，送至喉部排出體外；小于2μm的粉塵隨呼吸氣流進入肺內(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，每年造成的直接經(jīng)濟損失上百億元，礦山職業(yè)病安全問題已成為我國一大社會公害，嚴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、社會的問題，也直接影響到社會的安定。  2.7 對于環(huán)境的危害  據(jù)不完全統(tǒng)計測算，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)境污染的罪魁禍首。  3 煤塵的治理  3.1 煤層注水  回采工作面進行煤層注水，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，讓其失去飛揚能力，在開采過程中，有水存在就可避免細煤塵的飛揚，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，較細的煤塵隨風發(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：刮板運輸機，轉(zhuǎn)載機，掘進機等），此外還有，工作面的架間噴霧和風巷噴霧水幕。  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，從而達到凈化空氣含量的目的。回風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行除塵的。磁化水除塵，是將水磁化后使其物理化學性質(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，建立科學的防塵機制，是實現(xiàn)礦井防治粉塵的基本環(huán)境。