防尘工培训材料

　　二〇一二年三月四日

　　目 录

　　目 录 1

　　第一章 粉尘的性质及治理现状 2

　　第一节 矿尘的产生及性质 2

　　第二节 矿井粉尘治理的现状及存在问题 5

　　第二章 矿尘的危害 7

　　第一节 矿尘爆炸 7

　　第二节 矿山尘肺病 10

　　第三章 矿尘的治理及预防技术 12

　　第一节 减尘技术 12

　　第二节 降低浮尘 16

　　第三节 除尘措施 19

　　第四节 隔尘措施 ﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍21

　　第四章 防治煤尘爆炸的技术 23

　　第一节 预防煤尘爆炸的技术措施 23

　　第二节 煤尘爆炸事故案例分析 26

　　第三节 煤尘爆炸事故的处理 28

　　第四节 自救、互救与现场急救 32

　　第五章 防尘工操作标准 37

　　第一节 应知应会知识 37

　　第二节 管子工作业标准 37

　　第三节 防尘工操作标准 39

　　第四节 煤层注水工施工标准 41

　　第五节 隔爆设施工安装标准 44

　　附件1：隔爆设施工安装标准………………………………………………………………46

　　附件2：隔爆设施工安装标准………………………………………………………………50

　　附件3：隔爆设施工安装标准………………………………………………………………53

　　第一章 矿尘的性质及治理现状

　　我国

　　随着机械化程度的提高，综采综掘设备的普及、循环进度大，粉尘量随之增大，加上职工安全意识淡薄、领导思想上认知不到位，安全保障装备差，灭尘设备不完善，管理监督不到位，造成煤矿职业病状况日趋严重，职业病人员数量呈现有增无减的趋势，特别是现在地方煤矿和乡镇煤矿，其数字应是十分惊人。

　　第一节 矿尘的产生及性质

　　一、矿尘的概念及分类

　　1、矿尘

　　矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面产尘量占45%～80%;掘进工作面产尘量占20%～38%，锚喷作业点产尘量占10%～15%;运输通风巷道产尘量占5%～10%，其他作业点占2%～5%。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。 ?

　　据实测，整个矿井从入风到回风风流中的粉尘含量为一条“山峰”形曲线，曲线的升降急缓与生产工序、生产强度有关。一般情况下，进入采区风流的粉尘含量，在打眼放炮、机组割煤、放煤等工序时达到高峰，随之即呈有规律的衰减趋势。

　　2、矿尘分类

　　按矿尘粒径划分为:粗尘-->40μm,空气中易沉降;细尘—10~40μm，肉眼可见，在静止空气加速沉降;微尘—0.25~10μm，光学显微镜可见，在静止空气等速沉降;超微尘--<0.25μm，电子显微镜观察，扩散动力。

　　按矿尘的存在状态划分为：浮游矿尘：悬浮于矿内空气中;沉积矿尘：从矿内空气沉降下来的矿尘，两者之间在具备一定的条件下，可相互转化。

　　按矿尘的粒径组成范围划分为：全尘(总粉尘)：各种粒径的矿尘之和，1mm以下;呼吸性粉尘：5μm以下。

　　3、含尘量的计量指标?

　　矿尘浓度：质量法：每立方米空气所含 浮尘的毫克数，mg/m3;计数法：每立方米空气所含 浮尘的个数，个/m3

　　产尘强度：指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用的单位为g / t。

　　相对产尘强度：指每采掘1吨或1立方米矿岩所产生的矿尘量，常用的单位为mg/t或mg/m3。

　　矿尘沉积量：单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/m2·d。

　　二、矿尘的性质

　　1、矿尘中游离SiO2的含量?

　　二氧化硅以两种状态存在：一种是结合状态的二氧化硅，即硅酸盐矿物，其危害性不大;另一种是游离状态的二氧化硅，主要为石英，它是引起人体尘肺病的主要因素。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。煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在20%～50%，煤尘中的含量一般不超过5%。

　　2、矿尘的粒度与比表面积?

　　矿尘粒度：矿尘粒度平均直径，μm;矿尘的比表面积：单位质量矿尘的总表面积;m2/kg,cm2/g。其中矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大，因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。

　　3、矿尘的分散度

　　矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比。有重量百分比、数量百分比两种表示方法。粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的，我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级：小于2μm、2～5μm、5～10μm和大于10μm。矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标。小于5μm的往往占80%左右，湿式作业情况下，矿尘总量减少，分散度却增加了，个别场合小于5μm的尘粒可达90%以上。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，而且越难捕获。

　　4、矿尘的湿润性?

　　矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。亲水性矿尘：容易被水湿润，疏水性矿尘：不容易被水湿润

　　5、矿尘的荷电性?

　　因空气的电离以及尘粒之间的碰撞、摩擦等作用，使尘粒带有电荷，可能是正电荷，也可是负电荷。

　　6、矿尘的光学特性?

　　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。

　　三、影响矿尘产生量的因素

　　影响矿尘产生量的因素主要包括以下两个方面：

　　1、自然因素

　　(1)地质构造：地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大。

　　(2)煤层赋存条件：同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大;开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多。

　　(3)煤岩的物理性质

　　节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大;反之则小。

　　2、生产技术因素

　　(1)采煤方法：不同的采煤方法，产生量也不一样。如：急倾斜煤层采用倒台阶采煤法比水平分层采煤法产尘量要大的多;全部冒落法管理顶板比充填法管理顶板产尘量要大。

　　(2)机械化程度：机械化程度越高，煤岩破碎程度越严重，产尘量就越大

　　(3)开采强度：随着开采强度的加大，采掘推进速度加快，产量增加，产尘量将显著加大;同时，由于矿井的风量加大，风速加快，扬起积尘且飘浮时间长，传播远，矿内空气中的矿尘浓度将增大。

　　(4)开采深度：随着开采深度的增加，地温增高，煤(岩)体内原始水分降低，煤(岩)干燥，开采时产尘量就大。

　　(5)通风状况：风速太小，不能将浮尘带出矿井。风速过大，又将积尘扬起。单从降尘角度考虑，工作面风速以1.2～1.6m/s较好，产尘最少。

　　第二节 矿井粉尘治理的现状及存在问题

　　一、矿井粉尘治理现状

　　矿尘主要导致职业病和煤尘爆炸，而且危害巨大，往往群死群伤，经济、效益的损失无法估量，所以防尘工作尤为重要。我国的的防尘措施主要以水、风为主的综合防尘措施是降低空气中矿尘浓度、防治矿尘危害的有效措施，方法主要有为：

　　1、通风除尘：工作地点都要进行有效通风，将矿尘稀释排出。

　　2、湿式作业：主要采取湿式凿岩钻眼、洒水及喷雾洒水、掘进机喷雾洒水、采煤机喷雾洒水、综放工作面喷雾洒水、水炮泥和水封爆破等有效措施，来抑制粉尘的产生。

　　3、喷雾洒水：主要以风水为主要动力，采用水幕净化风流、湿式除尘装置等措施来吸附粉尘。压力水通过喷嘴喷出，形成雾状水滴，使浮尘湿润下沉，并阻止落尘飞扬，是简单、有效的防尘措施。除尘用水必须过滤消毒，水中固体悬浮物应不超过150mg/1，pH值6.5～8.5。

　　4、密闭除尘：在密闭矿尘产生地点，抽出含尘空气，直接排入回风道，或经净化排入进风道。适用于集中的高强度产尘点。

　　5、煤层注水：采煤前向煤层内打钻,注入高压水,缓慢渗入煤的裂隙和孔隙，使煤的水分增加,强度降低,塑性增大，减少采煤时煤尘的生成量，还可缓和冲击地压和瓦斯突出。水中加入少量湿润剂，可提高除尘率;加入阻化剂，能抑制煤的自燃。注水方法有浅孔注水和深孔注水两种。

　　6、防爆措施 ：撒水或撒岩粉，增加煤尘的水分或灰分，可降低煤尘的爆炸性。在有煤尘爆炸危险矿井的两翼、相邻采区和相邻煤层间的巷道内，设置阻止爆炸传播水棚或水幕。煤尘爆炸时产生的冲击波，在火焰到达岩水棚或水幕前，震翻台板，岩粉弥漫于巷道内，吸收热量，阻止爆炸火焰的传播，隔断火焰。

　　此外,用塑料袋装水代替部分干炮泥的水封爆破,定期清扫落尘，佩戴个体防护用具等，都是综合防尘的重要内容。

　　二、矿井粉尘治理存在问题

　　随着综合机械化成都的提高，综掘机、放顶煤等新兴设备、工艺的使用，作业场所的产尘量大量增加，而且由于监督管理不到位、安全投入欠缺、防护系统不齐全、职工安全意识淡薄因素，造成粉尘治理难度大，职业病危害居高不下，严重制约着矿井的生产，所以必须从以下方面着手治理，才能改

　　1、改进采矿工艺，提高机械化水平，减少爆破落煤。

　　2、采用低水分高压雾状除尘器，加快游离粉尘的沉降速度，减少粉尘的危害性。

　　3、提高局部通风效率，确保作业现场的空气质量，降低粉尘浓度。

　　4、推广使用综合防尘新设备、新工艺，杜绝防尘资金上欠账。

　　5、加强个人防护意识，正确使用和佩戴防尘口罩。

　　加强作业现场员工的自我防护意识，把好个人防护最后一道防线。加强个人防尘防护的佩戴与监督，佩戴达标的、干净的防尘口罩，养成习惯。

　　第二章 矿尘的危害

　　第一节 矿尘爆炸

　　一、矿尘的危害?

　　对于煤矿来说，矿尘可分为岩尘和煤尘，其危害性，主要表现在以下几个方面：?

　　(1)某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸;

　　(2)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病;

　　(3)加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命;

　　(4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。

　　此外，煤矿向大气排放的粉尘对矿区周围的生态环境也会产生很大影响，对生活环境、植物生长环境可能造成严重破坏。?

　　二、煤尘爆炸及其预防

　　煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘。其中，采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%。具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能。其灾害程度可造成矿毁人亡，国内外煤矿曾多次发生煤尘爆炸事故。典型案例如下：

　　1906年，法国吉利耶尔煤矿发生煤尘爆炸死亡1099人，煤矿经两年重建才恢复生产。这是一个无瓦斯煤矿，也是世界上第一次发生煤尘爆炸。从此，世界上各主要产煤国家对煤尘爆炸开始进行广泛研究，重视预防煤尘爆炸事故工作。

　　1910年，英国黑里顿煤矿发生煤尘爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。

　　1942年，日本侵占东北时期，采取不顾工人死活的掠夺式生产方式，致使本溪煤矿发生了世界史上最大的一次瓦斯煤尘爆炸事故，死亡1549人，伤残246人，死亡者中多为CO中毒。事故前巷道内沉积了大量煤尘，电火花点燃局部聚存瓦斯而引起煤尘爆炸。

　　1963年，日本三池煤矿发生煤尘爆炸，死亡458人，伤832人，死亡者多为CO中毒。

　　这次事故是发生在该煤矿的主提煤斜井，是电绞车提升装满煤的串车，由于矿车脱钩顺斜井翻滚滑下，将沉积的大量煤尘和矿车内的煤冲击飞扬形成煤尘云，加之矿车与轨道摩擦产生火花，引起煤尘大爆炸。此事故后经还原实验证实。

　　2005年，黑龙江七台河东风煤矿主要提煤皮带斜井发生煤尘爆炸，死亡171人。

　　1、煤尘爆炸的机理及特征?

　　(1)煤尘爆炸的机理?

　　煤尘的燃烧和爆炸实际上是煤尘及其释放的可燃性气体的燃烧和爆炸，它的氧化反应主要是在气相内进行的。因此煤尘爆炸与瓦斯爆炸具有相似之处。但因在固体煤粒表面也有氧化燃烧作用发生，所以煤尘爆炸又有其独特之处。

　　煤尘

　　(一)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;

　　(二)当温度达到300～400℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。

　　(三)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;

　　(四)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。

　　2、影响煤尘爆炸的因素

　　(1)内在因素：煤尘的挥发分、灰分、水分、硫含量(硫的燃点低)、

　　煤尘浓度、煤尘粒度(1mm以下的煤尘都参与爆炸，主体是75μm的煤尘，随粒度减小，爆炸性越强，小于10μm时减弱)

　　(2)环境条件：井巷的瓦斯浓度、井巷空气中氧含量、引爆热源温度及爆炸环境

　　3、煤尘爆炸的条件

　　(1)煤尘本身具有爆炸性，一般说来，爆炸指数Vdaf大于10%的煤尘属爆炸性煤尘，Vdaf越大则爆炸性越强。Vdaf小于10%的煤尘属无爆炸性煤尘;

　　(2)有充足的氧气，氧气浓度不低于18%;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。含氧高，爆炸压力高;含氧低，爆炸压力低。

　　(3)悬浮在空气中的煤尘达到一定的浓度悬浮煤尘的浓度:下限浓度为30一50 g/m3，上限浓度为1000一2000 g/m3。据估算4m2断面小巷道的周边上，只要0.04mm厚的一层煤尘，当它全部飞扬起来，就达到了爆炸下限。一般情况下，很难形成大于下限的悬浮煤尘浓度，但当巷道周围的沉积煤尘受到冲击波的震动，气流的吹扬或其他原因再次扬起后，就足以达到爆炸浓度。因此，沉积煤尘是最大隐患。

　　(4)存在引爆热源，610-1050℃，一般700-800℃。

　　4、煤尘爆炸的标志

　　煤尘爆炸后挥发分减少或形成“粘焦”(皮渣与粘块)，煤尘爆炸有感应期(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)，一般为40-250ms，产生大量的CO。

　　5、煤尘爆炸的危害

　　煤尘爆炸危害极大，生成有害气体、产生高温(2300-2500℃)、产生高压、产生冲击波(火焰速度610-1800m/s)，还会引起连续爆炸，而且波及范围广。

　　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。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;

　　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;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。

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　　如图1 煤尘爆炸冲击波示意图

　　第二节 尘肺病

　　一、尘肺病及其发病机理?

　　尘肺病诊断标准中规定的尘肺病的定义是：“尘肺病是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘并在肺内滞留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。”它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈，且因发病缓慢病程较长，不同于煤尘、瓦斯爆炸事故一次伤害严重，常不易被人们所重视。实际上尘肺病引起的致残和死亡人数，在国内外都十分惊人。

　　从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上(2005.4)获悉：我国的职业病危害形势十分严峻，职业病防治工作与我国快速发展的经济形势极不适应。2003年全国报告各类职业病发病数为10467例，其中尘肺病发病数占了80%。由于目前厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全，专家估计实际发病要比报告的例数多10倍，尘肺实际发生的病例数不少于100万例。

　　二、尘肺类的分类?

　　煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类：?

　　1、硅肺病(矽肺病)，由于吸入含游离SiO2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矿工。

　　2、煤硅肺病(煤矽肺)，由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺。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。

　　三、尘肺病的发病机理

　　我国煤矿工人工种变动较大，长期固定从事单一工种的很少，因此煤矿尘肺病中以煤硅肺病比重最大，约占80%左右。作业人员从接触矿尘开始到肺部出现纤维化病变所经历的时间称为发病工龄。尘肺病中最危险的是硅肺病，发病工龄最短(一般10年左右)，煤肺病的发病工龄一般为20～30年，煤硅肺病介于两者之间。

　　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10μm的尘粒

　　四、尘肺病的发病症状及影响因素

　　1、尘肺病的发病症状

　　尘肺病分为三期：?

　　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。?

　　2、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SiO2，其含量越高，发病工令越短，病变的发展程度越快。

　　对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。

　　(2)矿尘粒度及分散度。5μm以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大;5μm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2μm左右的矿尘。

　　(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，尘肺的发病工令和作业场所的矿尘浓度成正比。

　　(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，对尘肺的发生、发展有一定的影响。

　　尘肺病在目前的技术水平下尽管很难完全治愈，但它是可以预防的。只要积极推广综合防尘技术，就可以达到降低尘肺病的发病率及死亡率的目的。

　　第三章 矿尘的治理及预防技术

　　矿尘的治理和预防主要从矿井减尘、降低浮尘、除尘措施、隔尘措施等方面加以实施，才能到达到根治矿尘的目的。

　　第一节 减尘技术

　　减尘是指减少和抑制尘源产尘, 从而减少井下空气中煤尘的浓度。减尘有两个方面的意思：一是减少产尘总量和产尘强度;二是减少呼吸性矿尘所占的比例。

　　一、煤层注水

　　1、煤层注水的含义

　　煤层注水是重要的防尘措施。注水后的煤体，在回采及整个生产流程中，都具有连续的防尘作用，而其它防尘措施则为局部的。我国国有重点煤矿注水工作面占总采煤工作面数的40%以上，降尘率达47~95%，取得了良好的降尘效果。

　　煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面：

　　(一)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。

　　(二)水进入煤体各级孔、裂隙，甚至1微米以下的微孔隙中也充满了毛细作用渗入的水，使煤体均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而抑制了煤尘的产生。

　　(三)水进人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。

　　2、煤层注水方式

　　煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、分流器及水表等。注水方式按注水钻孔的位置、长度和方向，可分为工作面上短孔注水、长孔注水和工作面走向长孔注水三种方式：工作面短孔注水、深孔注水、走向长孔注水。见煤层注水方式的种类表

　　注水速度是指单位时间内的注水量。钻孔的注水速度随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增减。一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好。

　　(3)注水量?

　　注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。

　　(4)注水时间?

　　每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成反比。

　　6、煤层注水效果

　　在实际注水中，常把在预定的湿润范围内煤壁出现均匀“出汗”(渗出水珠)的现象，作为判断煤体是否全面湿润的辅助方法。影响煤层注水效果的因素有如下几个方面：

　　(1)煤层注水的效果同煤层的裂隙及孔隙的发育程度有关;

　　(2)煤层的注水效果与煤层的埋藏深度和地压的集中程度有关，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。

　　二、采空区灌水

　　采空区灌水时在开采近距离煤层群的上组煤或采用分层法开采厚煤层时(包括急倾斜水平分层)，可以利用往采空区灌水的方法，借以润湿下组煤和下分层煤体，防止开采时生成大量的煤尘。灌水方式同黄泥灌浆。

　　三、湿式作业

　　湿式作业是利用水或其他液体，使之与尘粒相接触而捕集矿尘的方法，是矿井综合防尘的主要技术措施之一，具有所需设备简单、使用方便、费用较低和除尘效果较好等优点。

　　1、

　　2、水封爆破和水炮泥：水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联结起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。

(1)水封爆破。水封爆破就是在工作面打好炮眼后，先注入压力不超过4.903×106Pa(50kg/cm2)的高压水，使之沿煤层节理、裂隙渗透，直到煤壁见水为止。然后装入防水炸药，再将注水器插入炮眼进行水封，如图3-2-5 所示。

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　　图3-2-5 水封爆破

　　1—安全链;2—雷管脚线;3—注水器;

　　4—胶圈;5—水;6—炸药

　　(2)水炮泥。水炮泥是用装水塑料袋填于炮眼内代替粘土使用。水炮泥的形式有两种：一种是刀把型的人工结扎封口水炮泥;另一种是双层自动封口水炮泥，其形式如图3-2-6中a 、b 所示。

图3-2-6 塑料水炮泥

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　　( a )—人工结扎封口;( b )—双层自动封口

　　第二节 降低浮尘

　　一、降尘原理

　　降低浮尘就是通过采用人工灭尘、安装喷雾等方式加以捕尘，杜绝粉尘的二次飞扬、传播。其作用有：

　　(1)在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，附着性增强，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，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。

　　原苏联的研究表明，在掘进机上采用低压洒水，降尘率为43%～78% ，而采用高压喷雾时达到75%～95% ;炮掘工作面来用低压洒水，降尘率为51%，高压喷雾达72%，且对微细矿尘的抑制效果明显。

　　1、 对产尘源喷雾洒水

　　(1)掘进机喷雾洒水：掘进机喷雾分内喷雾和外喷雾两种。

　　(2)采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。

图3-2-7 采煤机内喷雾示意图

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图3-2-8 采煤机外喷雾示意图

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　　(3)液压支架移架和放煤口放煤喷雾洒水，是综采放顶煤工作面仅次于采煤机割煤的两个主要产尘源。如图3-2-9所示。

图3-2-9 液压支架自动喷雾 喷嘴布置示意图

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　　(4) 转载点喷雾

　　将压力水通过喷雾器在旋转或冲击作用下，使水流雾化成细散的水嘀喷射于空气中。广泛用于采掘切割、爆破、装载、运输等生产过程。雾体结构为喷出雾体的几何形状。

　　La---- 射程，雾粒以很大速度作直线运动。

　　Lb ---- 作用长度，喷雾器的最大喷射距离。

　　α-扩张角，其值愈大雾体的截面积愈大。

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　　(5) 放炮喷雾

(6) 装岩洒水：巷道装岩洒水有人工洒水和喷雾器洒水两种方式：人工装岩时，一般采用人工洒水;装岩机装岩时，在距工作面4～5m 的顶帮两侧，悬挂两个喷雾器进行喷雾洒水。

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　　图3-2-10 装岩机喷雾洒

　　(7)其他地点喷雾：除上述地点、工艺的喷雾洒水外，在煤仓、溜煤眼及运输过程等产尘环节均应实施喷雾洒水。

　　2、巷道水幕净化风流

　　水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。如图3-2-11所示一般安设位置为：

　　① 矿井总进风设在距井口20～100m 巷道内;

　　② 采区进风设在风流分叉口支流内侧20～50 m 巷道内;

　　③ 采煤工作面回风设在距工作面回风口10～20m回风巷内;

　　④ 掘进回风设在距工作面30～50m

　　⑤ 巷道中产尘源净化设在尘源下风侧5～10m 巷道内。

1-水管; 2-喷雾器

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　　图3-2-11 巷道水幕示意图

　　第三节 除尘措施

　　除尘措施有两种：一是通风排尘，二是除尘装置捕集除尘。

　　(一)通风排尘

　　1.一般巷道和工作地点的通风排尘

　　通风排尘技术是稀释和排出作业地点悬浮的矿尘，防止其过量积聚的有效措施。

　　2. 掘进巷道通风排尘

　　1)掘进通风系统

　　选择合理的掘进除尘系统，是抽尘净化技术效果好坏的关键因素。掘进除尘系统有长压短抽通风除尘系统和长抽通风除尘系统两种：

(1)长压短抽掘进除尘系统

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　　图3-2-12 长压短抽通风除尘系统

　　1-掘进机;2-短抽风筒;3-除尘器;4-长压局部通风机;5-长压风筒;

　　lr和lc—分别为压入式和抽出式风筒口距工作面的距离;

　　(2)长抽通风除尘系统

　　长抽通风除尘系统又可分为以下两种形式：前抽后压掘进除尘系统，主要适用于机掘工作面;前压后抽掘进除尘系统，主要适用于炮掘工作面，对锚喷支护巷道效果甚好。

图3-2-14 长抽通风除尘系统

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　　1 一掘进机;2 一长抽风筒;3 一除尘局部通风机(或抽出式局部通风机)

　　2)除尘对通风工艺的要求：

　　(1) 压、抽风筒口相互位置的关系

　　A. 长压短抽时，压入式风筒口距工作面的距离lr≤5SH ( SH为巷道断面积)，压入式风筒口到除尘器排放口的重叠长度2dld ≥2 SH 。

　　B. 前抽后压时，压入式风筒口距工作面距离lr与长压短抽时相同，压入式风筒口与抽出式风筒口的重叠段长度一般为10 ～30m 。

　　C. 前压后抽时，压入式风筒口距工作面的距离lr≤5 m ，抽出式风筒口与压入式局部通风机的重叠段长度ld 视巷道内的尘源(如喷浆支护等)情况而定，一般为10 ～20m 。

　　D. 抽入口(吸尘口)距工作面的距离lc 。

　　(2) 压、抽风量的匹配主要有与除尘系统、采用长抽短压除尘系统

　　(3) 长压局部通风机和长抽除尘局部通风机的安装位置

　　A. 长压局部通风机应安装在掘进巷道口进风侧，距巷道口的距离大于10m 。

　　B. 长抽或长抽短压除尘局部通风机应安装在掘进巷道回风侧，距巷道口的距离大于10m 。

　　(4) 抽出式局部通风机与除尘局部通风机串联的要求

　　(二)除尘装置捕集除尘

　　所谓除尘装置(或除尘器)是指把气流或空气中含有的固体粒子分离并捕集起来的装置，又称集尘器或捕尘器。多用于煤岩巷掘进工作面。

根据是否利用水或其他液体，除尘装置可分为湿式除尘装置和湿式振弦栅除尘器两大类。

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　　图3-2-15 振弦栅结构示意图

图3-2-16 涡流控尘与湿式旋流除尘器图

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图3-2-19 湿式旋流除尘系统

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　　1 —旋流器;2—导向器;3—一级脱水器;4—水箱;5—污水泵;6—二级脱水器;

　　7—抽出式局部通风机

　　第四节 隔尘措施

　　隔离矿尘是指通过佩戴各种防护面具的个体防护措施以减少吸入人体矿尘的最后一道措施。

　　1、防尘口罩

　　矿井要求所有接触矿尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本要求是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野。

　　2、防尘安全帽(头盔)

AFM-l 型防尘送风头盔

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　　1 —轴流风机;2—主过滤器;3—头盔;4—面罩;5—预过滤器

　　3、隔绝式压风呼吸防尘装置

　　隔绝式压风呼吸防尘装置是利用矿井压缩空气通过离心力脱去油雾、活性炭吸附等净化过程，经减压阀减压同时向多人均衡配气供呼吸。

　　第四章 防治煤尘爆炸的措施

　　过去认为，挥发份含量小于10%时，煤尘失去爆炸性。但必须指出，作为煤的组成成份非常复杂，同类煤的挥发份成份及其含量也不一样，所以挥发份含量不能作为判断煤尘有无爆炸危险的唯一依据。例如松藻二井Va=15.92%，但无煤尘爆炸危险;而江西萍乡青山矿Va小于10%，却有爆炸危险。因此《

　　煤尘爆炸与传播是由于细小可燃微粒依次燃烧的结果。如果微粒之间相距比较远，那么燃烧微粒的热量就不能足够多地传到临近它的微粒并使其燃烧，因此爆炸也就不能够扩展开来。当可燃微粒之间的距离刚刚能够使燃烧传递下去时，这就是最小爆炸浓度极限。与此同时还存在另一个极限，那就是可燃微粒之间的距离太近，以至于没有足够的氧气来使燃烧完全进行下去。那么整个燃烧系统就会变成富燃料燃烧，从而产生的热量下降。因此，最高爆炸极限就是可燃微粒在该浓度情况下燃烧温度为该可燃微粒的燃点时的浓度极限。

　　第一节 预防煤尘爆炸的技术措施?

　　预防煤尘爆炸的技术措施主要包括三个方面。

　　1、减、降尘措施

　　指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。

　　方法很多，主要介绍煤层注水，第二章已有，不在叙述。

　　2、防止煤尘引燃的措施

　　? 严禁携带烟草和点火工具下井;采用防爆设备;井下禁止使用电炉，禁止打开矿灯;井口房、抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20 m内禁止使用明火;井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应严格遵守有关规定;在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿安全炸药和瞬发雷管;防止机械摩擦火花;采用抗静电难燃的聚合材料制品。

　　3、限制煤尘爆炸范围扩大的措施

　　(1)清除落尘。

　　(2)撒布岩粉

　　由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。惰性岩粉一般为石灰岩粉和泥岩粉。对惰性岩粉的要求是：

　　① 可燃物含量不超过5% ，游离SiO2 含量不超过10% ;

　　② 不含有害有毒物质，吸湿性差;

　　③ 粒度应全部通过50 号筛孔(即粒径全部小于0.3 mm ) ，且其中至少有70%能通过200 号筛孔(即粒径小于0.075 mm )。

　　(3)设置岩粉棚

　　岩粉棚的设置应遵守以下规定：

　　① 按巷道断面积计算，主要岩粉棚的岩粉量不得少于400 kg/m2，辅助岩粉棚不得少于200 kg/m2 ;

　　② 轻型岩粉棚的排间距1.0～2.0m , 重型为1.2～3.0m;

　　③ 岩粉棚的平台与侧帮立柱(或侧帮)的空隙不小于50 mm ，岩粉表面与顶梁(顶板)的空隙不小于100 mm ，岩粉板距轨面不小于1.8m ;

　　④ 岩粉棚距可能发生煤尘(瓦斯)爆炸的地点不得小于60m ，也不得大于30Om;

　　⑤ 岩粉板与台板及支撑板之间，严禁用钉固定，以利于煤尘爆炸时岩粉板有效地翻落;

　　⑥ 岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次，当岩粉受潮变硬或可燃物含量超过20% 时，应立即更换，岩粉量减少时应立即补充。

岩粉棚示意图

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　　(4)设置隔爆装置

　　隔爆装置隔爆原理是：在瓦斯煤尘爆炸时隔爆装置将会动作(水槽、岩粉槽破碎，水袋脱钩)，并抛撒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸传播。隔爆装置根据其动作方式的不同可分为被动式隔爆装置和自动抑爆装置。

　　(一)被动式隔爆装置

　　主要是水棚，其包括水槽棚和水袋棚两种，设置应符合以下基本要求：

　　① 主要隔爆棚组应采用水槽棚，水袋棚只能作为辅助隔爆棚组;

　　② 水棚组应设置在巷道的直线段内。其用水量按巷道断面计算，主要隔爆棚组的用水量不小于400L/ m2，辅助水棚组不小于200L/ m2;

　　③ 相邻水棚组中心距为0.5～1.0m ，主要水棚组总长度不小于30m ，辅助水棚组不小于20m;

　　④ 首列水棚组距工作面的距离，必须保持在60～200m 范围内;

　　⑤ 水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.lm ，其底部距轨面不小于1.8m;

　　⑥ 水内如混入煤尘量超过5%时，应立即换水。

快速移动式隔爆棚(l 架)结构示意图(巷道纵向视图)

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　　1一 单轨吊环;2一 单轨;3一 移动装里;4 一支撑杆，5 一水槽架，6 一 水槽;7 一 钢丝绳

　　(二)设置自动隔爆棚?

　　自动抑爆装置由传感器、控制仪、喷洒器组成。下面介绍2种新型的自动隔爆装置。

自动隔爆棚是利用各种传感器，将瞬间测量的煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电信号，指令机构的演算器根据这些信号准确计算出火焰传播速度后选择恰当时机发出动作信号，让抑制装置强制喷撒固体或液体等消火剂，从而可靠地扑灭爆炸火焰，阻止煤尘爆炸蔓延

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　　ZYB-S 型自动产气式抑爆装置的抑爆原理示意图

　　1 一火焰阵面;2 一火焰传感器;3 一控制单元;4 一喷洒器

　　第二节 煤尘爆炸事故案例分析

　　一、韩桥煤矿“2·9”事故

　　韩桥矿位于徐州市东北32km贾汪煤田内，1950年投产，原设计年产能力为75万t.1961年进入薄煤层，核定年产能力为45万t ，1981年矿井瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井(相对瓦斯涌出且为3.26m3/t)有煤尘爆炸危险性.煤尘爆炸指数为41.66%。矿井通风方式为中央边界.需风量6356m3/min。一 个采煤工作面，三个掘进工作面。

　　事故经过：-200m水平南二采区2123工作面，发生一起煤尘爆炸事故，死亡15人，伤20人。事故波及正在施工的三个掘进头。波及巷道总长4127m，有15处17道通风设施遭到破坏。

　　1、事故原因及引爆原因分析：

　　(1)该矿井为低瓦斯矿，2123工作面从开采以来.近半年时间内.检查瓦斯，最高浓度为0.24%。从未发现越限或局部积聚，瓦斯涌出量很低.因而,确定不是瓦斯爆炸。

　　(2)在爆炸波及范围内支架、突出岩帮和—些矿车上发现煤尘爆炸的主要特征，有焦渣和粘结物，故确定是煤尘爆炸.

　　(3)引爆火源分析。22台防爆电气设备均无失爆现象。电缆头均未发现短路电弧来分析，排除电气引火的可能性。事故发生时三个掘进头均未放炮,也没有产生火源条件。

　　(4)工作面距上口53.4m处，顶板掉矸石三块。中间一块约长1.6m，宽0.6m，厚0.3m，影响溜子运输.在矸石处有放炮母线，终端联有4发已爆的雷管残留物，溜槽内还有8块崩碎矸石(根据事后调查，这是—块大石头)。班长、放炮员及5名采煤工灼伤在母线另一端放炮器附近。

　　? 据该工区座谈，曾多次放明炮处理矸石。

　　事故的主要教训：

　　从以上情况分析，发生事故的直接原因，是工作面内没有防尘措施，在崩矸石、放明炮时，吹起了沉积煤尘，被炸药传爆的火焰引燃而爆炸。

　　(1)工作面没有防尘措施;

　　(2)对执行规章

　　(二)防尘台帐(包括供水管路、防尘设施、隔爆设施、仪器仪表、测尘、煤层注水等);

　　(三)各种记录(包括巷道冲刷记录、巷道刷白、煤层注水、管路、防尘、隔爆设施管理、测尘仪充放电及维修记录等)。

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