太原理工大学矿井粉尘防治复习资料
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第一章
0. 尘肺病发病机理:(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10微米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5到10微米的尘粒沉积下来,经气管、支气管的上皮的纤毛运动,咳嗽随痰排出体外。
(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,使部分2到5微米的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来,通过纤毛运动排出体外。
(4)粒度2微米左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺后,一部分可和呼气排出体外;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%到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,并容易诱发其他疾病,如肺结核等。
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。
1.粉尘:是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
2.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
3.矿尘:指在采矿过程中所产生的细小矿物颗粒,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。
4.煤尘:一般指粒径在0.75~1mm以下的煤炭微粒
5.岩尘:一般指粒径在10~45μm以下的岩粉尘粒
6.产生矿尘的工序:(1)各类钻眼作业(2)炸药爆破(3)采煤机割煤、装煤和掘进机掘进(4)采场支护、顶板冒落和冲击地压(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
7.矿尘生成量的影响因素:(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.矿尘尘源分布: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%,其他作业地点占2%~5%
9.矿尘分类:(1)按矿尘粒径划分①粗尘:粒径大于40μm,在空气中极易沉降。
②细尘:粒径为10~40μm,肉眼可以看到,在静止空气中作加速沉降运动③微尘:粒径为0.25~10μm,用光学显微镜可以看到,在静止空气中作等速沉降运动④超微尘:粒径小于0.25μm,要用电子显微镜才可以看到,在空气中作扩散运动。
(2)按矿尘成因划分:①原生矿尘:在开采之前因地质运动和地质变化等原因而生成的矿尘。
②次生矿尘:在采掘、装载、转运等生产过程中,因破碎煤岩而产生的矿尘。
(3)按矿尘的存在状态划分:①浮游矿尘:悬浮于矿井空气中的矿尘,简称浮尘。
②沉积矿尘:从矿井中沉降下来的矿尘,简称落尘(4)按矿尘的粒径组成范围划分:①全尘(总粉尘):粉尘采样时获得的包括各种粒径在内达到矿尘的总和。
②呼吸性粉尘:主要指粒径在5μm以下的微细尘粒(5)按矿尘中游离的SiO2含量划分:①硅尘:游离SiO2 含量在10%以上的矿尘。
②非硅尘:游离SiO2含量在10%以下的矿尘。
(6)按矿尘有无爆炸性划分:①有爆炸性煤尘②无爆炸性煤尘③惰性粉尘:能够减弱和阻止有爆炸性粉尘爆炸的粉尘
10.矿尘浓度:单位体积矿井空气中所含悬浮粉尘量
11.矿尘浓度的表示方法:(1)质量法:每立方米空气中所含浮尘的毫克数。
(2)计数法:每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数
12.产尘强度:指生产过程中,采落煤中所含的粉尘量。
13.相对产尘强度:指每采掘1t或1m3 矿岩所含的矿尘量
14.矿尘沉积量:单位时间内在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量
15.矿尘的危害(1)污染工作场所,危害人体健康,引起职业病。
(2)矿尘危害的另一个表现是燃烧和爆炸。
(3)除此之外,矿尘能加速机械的磨损,减少精密仪表的使用时间(4)能降低工作场所的能见度,使工伤事故增多
16.矿尘中游离的SiO含量2:矿尘中的Si游离O2含量是危害人体的决定因素,其含量越高,危害越大。
游离的SiO2是许多矿业的组成部分,如页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离的SiO2含量通常在20%~50%之间,煤尘中含量一般不超过5%
17.矿尘的真密度:排除矿尘间空隙以纯矿尘体积计量的密度。
18.堆积密度:用包括矿尘间空隙在内的体积计量的密度
19.矿尘的真密度是一定的,而堆积密度则与堆积状态有关,其值小于真密度
20.矿尘的比重:是指粉尘的质量与同体积标准物质的质量之比
21.矿尘的粒度:是指矿尘颗粒的平均直径
22.矿尘的比表面积:是指单位质量矿尘的总表面积
23.矿尘的比表面积与粒度成反比,粒度越小,比表面积越大,这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小
24.矿尘的分散度:是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比
25.矿尘分散度的两种表示方法:(1)质量百分比:各粒级尘粒的质量占总质量的百分比称为质量分散度。
(2)数量百分比:各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比称为数量百分比26.矿尘分散度的重要意义:矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小组成的一个重要指标,是研究矿尘性质与危害的一个重要参数(1)矿尘的分散度直接影响着它的比表面积的大小,矿尘分散度越高,其比表面积越大,矿尘的溶解性、化学活性和吸附能力等也愈强(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,矿尘分散度愈高,危害性愈大,而且愈难捕捉。
27.矿尘的性质:(1)矿尘的湿润性:指矿尘与液体的亲和能力。
容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘,不容易被水湿润的矿尘称为疏水性矿尘(2)矿尘的荷电性: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、吸附而带有荷电。
可能带正电荷,也可能带负电荷(3)矿尘的光学特征:包括对光的反射、吸收和透光强度等特征(4)矿尘的燃烧性和爆炸性有些矿尘在空气中达到一定浓度时。
在高温热源的作用下,能发生燃烧和爆炸。
28.煤尘爆炸的机理:(1)煤本身是可燃物质,当煤炭被破碎成微细的煤尘后,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。
(2)当温度达到300~400℃时,煤的干流现象急剧增强,放出大量的可燃性气体。
(3)形成的可燃气体与空气混合,在高温的作用下吸收能量,发生了尘粒的闪燃。
(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒,并使之参与链反应,反应速度急剧增加,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百米后,煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。
从燃烧转变为爆炸的必要条件是由化学反应产生的热能必须超过热传导和辐射所造成的热损失。
29.煤尘爆炸的特征:(1)形成高温、高压、冲击波。
(2)煤尘爆炸具有连续性。
(3)煤尘爆炸的感应期,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,一般为40~280ms。
(4)挥发分减少或形成“粘焦”。
(5)产生大量的CO。
30.煤尘爆炸的条件:(1)煤尘的爆炸性:是指悬浮在空气中的微细(0.75~1mm)的煤粒,在着火火源的作用下参与爆炸的性能。
(2)悬浮煤尘的浓度:煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m3,上限浓度为1000~2000g/m3,其中爆炸力最强的浓度范围为300~500g/m.3(3)引爆煤尘的高温热源:我国煤尘爆炸的引爆温度在610~1050℃之间,一般为 700~800℃。
煤
尘爆炸最小点火能为4.1~40MI。
31.煤尘爆炸与瓦斯爆炸的区别:煤尘爆炸比瓦斯爆炸复杂。
煤尘与瓦斯在参与爆炸时表现出各自不同的特点。
(1)存在状态不同。
矿井巷道中的瓦斯通常完全混合与空气中;而煤尘有浮尘和落尘之分。
(2)发现的难易程度不同。
瓦斯在巷道中的浓度在比它的爆炸下限浓度低几倍时就能发现,而落尘厚度小于1mm时很难判断其是否具有爆炸的危险性。
(3)爆炸倾向性不同。
矿井瓦斯的燃烧性与爆炸性在所有的瓦斯矿井内实际上都是相同的,而煤尘的爆炸倾向程度各矿不尽一致。
(4)荷电性不同:尘云很容易带有静电荷,而瓦斯则不具有这种特性。
(5)产生CO量多少不同。
瓦斯爆炸时,若氧气不足,则产生少量CO;而煤尘爆炸时由于部分煤尘被焦炭化可产生大量极毒的CO
32.影响煤尘爆炸的因素:(1)煤的挥发分:煤尘的可燃挥发分含量越高,其爆炸性就越强。
(2)煤的灰分和水分:灰分是不可燃物质,能吸收热量,阻挡热辐射,破坏链反应,降低煤尘的爆炸性。
(3)煤尘的粒度:粒度对爆炸性的影响极大。
粒径在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。
(4)空气中瓦斯浓度(5)空气中氧的含量(6)引爆热源
33.尘肺病:是指工人长期大量吸入作业环境中悬浮粉尘而引起的肺部组织纤维性病变的总称。
34.尘肺病的分类:(1)硅肺病:由于吸入含游离SiO2含量较高的岩尘而引起的尘肺病。
(2)煤硅肺病:由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起的尘肺病。
(3)煤肺病:由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病。
以硅肺病的危害性最大,发病期短,发病率高,病情发展快,久治不愈。
35.尘肺病的发病症状: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,甚至咳血和行动困难。
36.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,病变进展程度越快(2)矿尘粒度及分散度。
(3)矿尘浓度和接尘时间:矿尘浓度越大,越易患病。
接触粉尘作业的时间越长,越易发病。
(4)矿尘的形状和硬度(5)个体方面的因素:人的机体条件,对尘肺病的发生、发展有一定的影响。
37.预防尘肺病的措施:风、水、密、护、革、管、教、查。
风是通风除尘,水是湿式作业,密是密闭尘源和抽尘净化。
护是个体防护。
革是改革生产技术和工艺,减少产尘强度。
管是加强技术与组织管理工作。
教是宣传教育工作。
查是测尘和健康检查工作
第二章综合防尘技术
1.什么叫通风除尘?通风除尘是稀释和排出作业地点悬浮粉尘,防止其过量积聚的有效措施。
2.通风除尘常用方法:控制矿尘在井巷空气中沉降、扩散和随同风流一起流动
3.什么叫湿式除尘?湿式除尘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。
4.湿式除尘常用方法:洒水降尘,喷雾洒水
5.什么叫密闭抽尘?密闭抽尘是把局部产尘地点首先密闭起来,防止矿尘飞扬扩散,然后再将矿尘抽到集尘器内,含尘空气通过集尘器将尘粒阻留,使空气净化。
6.密闭抽尘常用方法:孔口捕尘和孔底捕尘
7.什么叫净化风流?净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备,将矿尘捕获净化风流的措施。
8.净化风流常用方法:水幕净化风流和除尘器(机械除尘器,过滤除尘器,电除尘器,湿式除尘器)净化风流
9.为什么要采取个体防护?井下各生产环节采取防除尘措施后,仍有少量微细矿尘悬浮于空气中,甚至个别地点不能达到卫生标准,所以加强个体防护是综合防尘措施的一个重要方面。
10.个体防护措施有哪些?防尘口罩(简单式,复式),防尘安全帽(头盔), AYH系列压风呼吸器
11.其他防尘措施有哪些?磁化水防尘,水中添加湿润剂除尘,泡沫除尘,荷电水雾降尘
第三章煤体防尘注水
1.煤层注水为什么能减尘?答:通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分,从而减少煤层开采过程中的产尘量。
(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的能力,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.影响煤层注水效果的因素:(1)煤的裂隙和孔隙发育程度(2)上覆岩层压力及支撑压力(3)液体性质的影响(4)煤层内的瓦斯压力(5)注水参数的影响
3.注水方式有哪些?短孔注水,长孔注水,深孔注水,巷道钻孔注水
4.煤层注水方式的选择:首先考虑岩石压力的影响,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
5.长孔注水封孔方法:水泥封孔(水泥砂浆灌注法,人工封堵法,压气封堵法,泥浆泵封堵法),封孔器封孔
6.注水系统:静压注水系统和动压注水系统
7.注水参数:注水压力,注水流量(注水速度),注水量,注水时间
8.注水设备:钻机,煤层注水泵,封孔器,分流器,水表及压力表,注水器材
第八章预防和隔绝煤尘爆炸
1.防爆隔爆技术分类:(1)防爆措施:①综合防尘(煤层注水,采空区灌水预湿煤体,湿式作业,各类喷雾,通风排尘,捕获浮尘)②撒布岩粉③撒除落尘——清、冲、刷、粘④防止煤体引燃(机电设备防爆,消除瓦斯火花,防止摩擦火花,防止炸药爆燃,防止煤自燃,防止产生静电火花)(2)隔爆措施①撒布岩粉②被动式隔爆棚(岩粉棚,水槽棚,水袋棚)③自动隔爆装置
2.预防煤尘爆炸的技术措施(1)防止浮游煤尘飞扬(2)防止沉积煤尘重新飞扬参与爆炸①清除井巷中沉积煤尘②撒布岩粉(3)防止煤尘引燃爆炸措施①加强明火管理,提高防火意识②防止爆破火源③防止电气火源和静电火源④防止摩擦和撞击火花
3.隔爆棚设置地点:(1)主要隔爆棚:矿井两翼与井筒相连通的主要运输大巷和回风大巷;相邻采区之间的集中运输巷道和回风巷道;相邻煤层之间的运输石门和回风石门。
(2)辅助隔爆棚:采区工作面进风、回风巷道;采区内的煤层掘进巷道;采用独立通风,并有煤尘爆炸危险的其他巷道
4.隔绝煤尘爆炸传播的技术措施:(1)岩粉棚(2)水棚(水槽棚为主要隔爆棚,水袋棚为辅助隔爆棚)(3)隔爆水幕(4)自动隔爆装置(三类:液体抑制剂,粉末状无机盐类,卤代烷)
5.采煤工作面防尘措施:(1)炮采工作面①湿式煤电钻打眼②爆破使用水炮泥③水封爆破落煤④爆破喷雾⑤工作面爆破前后洒水及运煤洒水(2)综采工作面:①采煤机截割煤机构参数的选择②采煤机喷雾洒水③采煤机新型喷雾降尘技术④通风排尘⑤选择适宜的生产工艺
⑥抽尘净化⑦泡沫降尘⑧液压支架移架时的喷雾降尘⑨采煤工作面进、回风巷防尘⑩其他防尘措施(3)综放工作面:①放煤口喷雾②移架时自动喷雾降尘③支架间加设机械式防尘罩
1、炮掘工作面产尘工序及防尘措施
产尘工序:凿岩、钻眼、爆破和装岩(煤)工序、巷道支护
防尘措施:①采用湿式凿岩②冲刷岩帮(煤壁)3.放炮喷雾④装岩(煤)洒水⑤加强通风防尘,湿式钻眼,密闭抽尘⑥水封爆破和水泡泥填塞炮眼⑦水幕净化⑧加强个体防护
2、机掘工作面产尘工序和防尘措施
产尘工序:掘进机截割煤岩,装岩煤工序,巷道支护
防尘措施:①确定最佳截割参数,减少产尘量②高压水射流辅助截割③喷雾降尘④抽尘净化
⑤通风除尘
3、锚喷支护产尘工序及防尘措施
产尘工序:①打锚杆眼②水泥和骨料的运输,下料,拌料以及往喷射机上料等③喷浆,包括喷射机自身产尘和喷射产尘
防尘措施:①打锚杆眼防尘(1)用风动凿岩机干打锚杆眼时使用孔口或孔底补尘器(2)采用中心供水的风钻湿式打锚杆眼,并安设冲孔水回收装置(3)采用湿式煤电钻打眼
②喷浆防尘(1)改干喷为潮喷(2)改革现有喷射机(3)采用低风压近距离喷射工艺(4)使用减水剂减少喷射产尘(5)加强通风(6)设置水幕(7)应用锚喷除尘器除尘(8)使用新型喷头降尘(9)加强个体防护
③积极推广采用新型潮喷机
五章
1、炮采工作面产尘工序及防尘措施
产尘工序:打眼,爆破落煤,攉煤,回柱放顶运输机运输和转载
防尘措施:①煤尘注水,预湿煤体②采用湿式煤电钻打眼③水泡泥填塞炮眼或水封爆破落煤④爆破前后冲洗煤壁和顶板⑤爆破时自动喷雾⑥回柱放顶喷雾⑦工作面爆破前后洒水⑧出煤运煤洒水和喷雾⑨加强个体防护
2、机采工作面产尘工序及防尘措施
产尘工序(尘源):进风流的污染,采煤机的截割和装载、清煤,周期性移架和放顶,运输机运输和转载,工作面片帮和顶板冒落
防尘措施:①煤层注水或采空区灌水预湿煤体②选择合理的采煤机截割机构参数③采煤机喷雾洒水④加强通风防尘⑤选择适宜的生产工艺⑥抽尘净化⑦泡沫降尘⑧液压支架移架时喷雾降尘⑨破煤出煤运煤和转载时喷雾洒水⑩加强个体防护,使粉尘远离工作人员11.用半密封法加强进、回风巷的防尘管理工作
3、综放工作面产尘工序及防尘措施
产尘工序:机采工作面产尘工序 + 放顶煤
防尘措施:机采工作面防尘措施 + 放煤喷雾+支架间加设机械式防尘罩
1湿式除尘优缺点
优点:所需设备简单,使用方便,费用较低,除尘效果较好
缺点:增加了工作场所的湿度,恶化了工作环境,会影响原煤质量
短孔注水: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
优点对地质条件适应性强,注水设备、工艺均较简单
缺点钻孔数量大而湿润煤壁范围小;封孔频繁且不易严密,易跑水;注水与其他工序相干扰
深孔注水:从回采工作面垂直煤壁打钻孔注水,孔长一般为5~25m
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)且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较繁琐
排尘风速:把能促使对人体最有危害的微小粉尘(5um以下)保持悬浮状态并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速;当风速增加到一定值时,作业地点的矿尘浓度将降到最低值,此时风速称为最优排尘风速《规程》掘进岩巷最低风速0.15m/s回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷最低风速0.25m/s 掘进工作面最优风速0.4~0.7m/s,机械化采煤工作面的最优风速1.5~2.5m/s
采掘面最高允许风速为4m/s 风速大于1.5~2m/s时,就具有二次扬起矿尘的作用
矿尘粒级分为四级 <2um 2~5um 5~10um >10um
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
矿井每周至少检查1次煤尘隔爆设施的安装地点、数量、水量或岩粉量及安装质量是否符合要求
总粉尘:(1)作业场所的粉尘浓度,井下每月测定2次,地面及露天煤矿每月测定一次;(2)粉尘分散度,每6个月测定1次。
呼吸性粉尘:1.工班个体呼吸性粉尘检测,采、掘(剥)工作面每3个月测定一次,其他工作面或作业场所每6个月测定1次。
每个采样工种分2个班次连续采样,1个班次至少采集2个有效样品。
先后采集的有效样品不得少于4个;
2.定点呼吸性粉尘检测每月测定一次。
(3)粉尘中游离二氧化硅含量,每6月测定一次,在变更工作面时也必须测定一次,各接尘作业场所每次测定的有效样品数不少于3个。