浅谈煤尘危害及防治措施

浅谈煤尘危害及防治措施

中煤邯郸设计工程有限责任公司张志国

摘要：在煤矿生产和建设过程中所产生的各种岩矿微粒统称为煤尘，其危害主要表现在对人体危害、煤尘爆炸、影响环境三个方面；为最大限度的降低采掘工作面及其它作业场所的煤尘浓度，保障全矿井下工人的身心健康和矿井安全生产，就必须采取综合的防尘措施，即各个生产环节时都实施有效的防尘措施。

关键词：煤尘危害防治措施

一、概述

煤尘是在煤炭开采、运输、转载、储存和加工过程中产生的飞逸到环境空气中的固体颗粒，是矿山五大自然灾害之一（瓦斯、煤尘、水、火、顶板）。煤尘主要危害有三个方面：一是对人体的危害，如果人的肺部长期吸入大量的煤尘，就可患尘肺病，尘肺病是目前危害较大的一种矿工职业病；二是煤尘爆炸危害，煤尘爆炸是煤矿的严重灾害之一，它严重威胁着矿井安全；三是污染环境，当前，煤尘污染已成为我国主要产煤地区大气污染的主要因素。为最大限度的降低采掘工作面及其它作业场所的煤尘浓度，保障全矿井下工人的身心健康和矿井安全生产，就必须采取综合的防尘措施，即对各个环节都采取实施有效的防尘措施。

1、煤尘的产生

在煤矿生产和建设过程中所产生的各种岩矿微粒统称为煤尘，主要是岩尘和煤尘，它是在矿井生产如钻眼、爆破、切割、装载、落煤及运输和提升过程中，因煤岩被破碎而产生的。不同的矿井由于煤、岩地质条件和物理性质及采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，粉尘的生成量有很大的差异；即使在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着不同的变化。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粉尘比例大致为：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5%~10%；其他作业点占2%~5%，各作业点随机械化程度的提高，煤尘的生成量也将增大。

2、煤尘的分类

2.1按煤尘粒径划分

1）粗尘

粉尘粒径大于40μm，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。

2）细尘

粒径为10μm~40μm，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。

3）微尘

粒径为0.25μm~10μm，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降。

4）超微尘

粉径为0.25μm，要用电子显微镜才可以观察到，在空气中作扩散运动状。

2.2按煤尘存在状态划分

1）浮游粉尘

悬浮于矿井内空气中的粉尘，简称浮尘。

2）沉积粉尘

从矿内空气中沉降下来的粉尘，简称落尘。

浮尘和落尘在不同环境下可以互相转化。浮尘在空气中飞扬的时间与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。

2.3按煤尘粒径组成范围划分

1）全尘（总粉尘）

各种粒经的矿尘之和。

2）呼吸性粉尘

主要指粒径在5μm以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，导致肺病，对人体危害甚大。

二、煤尘的危害

1、煤尘对人体危害

尘肺病是威胁我国煤矿工人身体健康最严重的职业病。但由于尘肺病发病缓慢，有一定的潜伏期，往往不为人们所重视。实际上，由尘肺病引发的矿工伤亡人数，远远高于各类工伤事故伤亡人数的总和。

煤矿尘肺病是煤矿工人在生产中长期吸入大量呼吸性粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病，一旦发病很难彻底治愈。按吸入矿尘的成分的不同，可将其分为硅肺病、煤硅肺病和煤肺病3类。硅肺病(矽肺病)是由于长期吸入游离二氧化硅含量较高的岩尘而引起的尘肺病，患者多为长期从事岩巷掘进的矿工；煤硅肺病（煤矽肺）是由于同时吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病，患者多为长期从事岩巷掘进和采煤工作的混合工种矿工；煤肺病是由于长期吸入大量煤尘而引起的尘肺病，患者多为长期单一从事煤层采掘工作的矿工。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，因此煤矿尘肺病中煤矽肺病比重最大，约占80%左右，单纯的硅肺、煤肺病较少。上述三种主要职业病的患因，都是人体肺部长期吸入大量的粉尘所致，是一种严重的矿工职业病，工人一旦患病，当今的医学水平还很难彻底治愈。

影响尘肺病发生的主要因素包含：

1）煤尘成分

煤尘中游离二氧化硅的含量越高越易致病。

2）煤尘的粒度

尘粒越微细越易致病，小于5μm的尘粒越多，对人体的危害性越大。

3）煤尘的浓度

空气中含有的煤尘浓度越大，工人吸入的煤尘量就越多，越易得病。

4）接触煤尘的作业时间

从事井下作业的工龄越长，吸入的粉尘量越多，就越易患尘肺病。根据我国煤矿的统计，矽肺病的发病工龄一般在10年左右，短的也有3~5年发病者；一般在20~30年接触龄之间。

5）矿工的健康状况，生活习惯以及个人卫生条件

体质较弱，个人卫生较差又有吸烟等不良生活习惯的矿工更易患尘肺病。

2、煤尘爆炸的危害

煤尘爆炸产生高温、高压和生成大量有毒有害气体，又破坏井巷，毁坏设备，伤亡人员，甚至导致整个矿井毁坏，严重地威胁安全生产和人员生命安全。

2.1煤尘爆炸的原因

煤尘爆炸是空气中氧与煤尘急剧反应的过程。第一步是浮尘在热源作用下迅速的被干馏或气化而放出可燃性气体；第二步是可燃性气体与空气混合燃烧；第三步是煤尘燃烧放出热量，这种热量以分子传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的落地煤尘，这些煤尘受热分解，跟着燃烧起来，此种过程连续不断的进行，氧化反应越来越快，温度越来越高，当达到一定程度时，便能发展成煤尘爆炸。

2.2煤尘爆炸的特征

1）形成高温、高压、冲击波

煤尘爆炸火焰温度为1600~1900℃，爆源的温度达到2000℃以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736KPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。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。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/s，冲击波速度为2340m/s。

2）煤尘爆炸具有连续性

由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，导致新的爆炸，有时可如此反复多次，形成连续爆炸，这是煤尘爆炸的重要特征。

3）煤尘爆炸的感应期

煤尘爆炸也有一个感应期，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。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，挥发分越高，感应期越短。

4）产生大量的CO

煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中浓度可达2%~3%，甚至高达到8%左右，同时爆炸时大量耗氧，氧浓度迅速降低。爆炸事故中受害者的大多数（70%~80%）是由于CO中毒造成的。

2.3煤尘爆炸的条件

煤尘爆炸必须同时具备四个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源；一定浓度的氧气。

1）煤尘的爆炸性

煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件，煤尘爆炸的危险性必须经过试验确定。煤尘爆炸性的鉴定方法有两种：一种是在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，这种方法比较准确可靠，但工作繁重复杂，所以一般作为标准鉴定用；另一种是在实验室内使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进行，方法简便，目前多