3-第三章 矿山粉尘污染及其防治

第一节 矿尘的产生、性质及 危害
矿山环保与安全
5、湿润性
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
1）性质：
矿尘的湿润性决定于尘粒的成分、大小、带 电状态、温度和气压等条件。吸水性随压力的增 加而增加，随温度上升而降低，随尘粒变小而减 小，随着接触时间的加长而变大。
2）按照被液体润湿程度分类： ①亲水性粉尘,能被水润湿的固体颗粒。 ② 疏水性粉尘,不能被水润湿的固体颗粒。疏水 性粉尘，不宜采用湿式除尘器净化。
图3-1 不同粒径颗粒 对人体的危害
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2）分散度——指矿尘中各粒径的尘粒所占总体重 量或数量的百分比。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的 组成状况。矿尘组成中小颗粒所占百分数大， 即是分散度高，对人体的危害也大。
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
研究矿尘的粒度和分散度，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。
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4、矿尘荷电性 1）定义： 荷电性是粉尘能被荷电的难易程度。悬浮于空气中的 矿尘粒子，特别是高分散度的矿尘，一般都带有电荷。 一般是由于破碎时的摩擦、粒子间撞击或放射照射等作 用而带电的。 2）性质： 矿尘颗粒的电量主要取决于它的大小和重量。 矿尘带电后，凝聚性增强，促使尘粒凝聚增大而较易 于沉降和捕获。 带电尘粒也较易于沉积于支气管和肺泡当中，会加速 破坏细胞的作用，增加了对人体的危害。
矿尘分散度可用表格或曲线表示，累计分 布曲线（也称为级配曲线）是其中的一种表示 方法。
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第一节 矿尘的产生、性质及 危害
图3-2 矿尘的级配曲线 颗粒级配（累计分布）曲线陡，表示粒径大小相差不多，颗粒比较 均匀；级配（累计分布）曲线缓，表示粒径大小相差悬殊，颗粒不均匀。
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2、根据采矿作业各工序
1）抵制凿岩时的粉尘 （1）湿式凿岩 安全规程规定：“必须采用湿式作业”。 根据供水方式不同，有中心供水和旁侧供水两种。
第二节 矿井粉尘治理措施
（2）干式凿岩
对于某些不宜用水的矿床、水源缺乏或难于铺 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，可考虑干式捕尘措施。 干式凿岩捕尘可分为两种：一是干式孔底捕尘。
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
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三、矿尘的危害
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
矿尘浓度过大，不仅
会导致各种疾病和职业病， 还会影响设备工作，严重 的还会导致人员设备损失。
1.导致尘肺病
2.使人中毒(如重金属)
3.导致癌症（如石棉） 4.导致其它疾病（如 各种炎症、不孕症等) 5.影响人员、设备工作；
② 对于进料口、出料口以及不可能密闭的其它产尘点，
必须采用喷雾洒水及水幕除尘；
③ 密闭空间要有足够的抽尘风量和负压，实行负压抽
尘，以防止粉尘外逸。
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图3-10 非煤矿床地下开采示意图
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二、在传播途径上控制粉尘——风流净化
风流净化总的来说可以分为两大类：干式除尘和湿 式除尘。此外，近年来也出现了干雾除尘装置。
图3-9 转载点喷雾 灭尘
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5）抑制井下破碎硐室的粉尘
破碎硐室的服务年限一般在10年以上，一般金属 矿用的较多。
（1）特点：
① 破碎硐室产尘量大，而且多位于井底车场进风带。 ② 通常采用密闭、抽尘和净化联合措施。
第二节 矿井粉尘治理措施
（2）措施：
① 对破碎机进行整体密闭，尽可能减少敞天部分；
根据作业环境矿尘的成分不同分为：“矽尘”、 “煤尘”、“石墨尘”、“石棉尘”等。
据统计，二氧化硅占地壳表面总量的60%左右。 冶金矿山粉尘中，一般游离二氧化硅的含量为30%70%，而煤矿中，为15%-50%左右。
本章概述
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第一节 矿尘的产生、性质及危害
一、矿尘的来源
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
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2、爆破时产生粉尘
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
冲击波的作用下将矿尘抛掷并悬浮于空气中。
爆破产尘的特点是在爆破的瞬间产尘量可达数千至 数万毫克/米3，以后随着时间的延长逐渐下降。
据统计，爆破产尘量约占生产过程中产尘量的40% 左右。
3、机采面产生粉尘
目前，我国国有重点煤矿采煤机械化程度为77.78%。
第二节 矿井粉尘治理措施
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（2）采煤机喷雾、掘进机喷雾 采煤机设内外喷雾装置。 （3） 液压支架喷雾 设置随支架移动的自动喷雾装置。 （4） 采空区注水喷雾
为了减少顶板冒落时产生的粉尘，以及采用分层开
采时，下分层开采产生的粉尘，可采用采空区注水方式。
图3-8 液压支架喷雾
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表面积增大，增加了尘粒在溶液中的溶解度；
比表面积增大，增加了与空气中氧气的接触，容易 发生矿尘自然和爆炸，增加了吸附能力。
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3、矿尘比重 1）定义： 矿尘比重是指矿尘的重量与同体积水在4℃时的 重量之比。
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
2）性质：
矿尘的比重对于矿尘在空气中的扩散程度，选 择除尘器的类型和重量分散度的测定均具有意义。
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图3-7 水炮泥及其在炮孔位置
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（4）其它措施 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重新飞扬，增 加粉尘的含量。 合理确定炮孔装药量及起爆方式以降低爆破产 尘量。 3）机采、机掘面除尘 （1）煤层注水 煤层注水就是通过钻孔将水压入尚未采落的煤体 中，使水均匀地分布在煤体细微裂隙和孔隙内达到 预先湿润和降尘，降尘率一般在50%—90%。
特点： 1）装、运、卸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。
2）随着运、装、卸作业机械化程度的提高，其 产尘量将越来越大。
矿山环保与安全 5、溜矿井装、放矿时产生粉尘
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
溜井放矿时由于矿石与矿石、矿石与井壁 互相冲撞、摩擦而产生大量粉尘。
图3-4 矿尘的危害
6.粉尘爆炸造成人员、设备损失
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第二节 矿井粉尘治理措施
根据粉尘的污染过程，可将矿井粉尘的治理措 施分为四大类。
第二节 矿井粉尘治理措施
一、控制尘源，减少粉尘向井下的排放量
1、我国矿山采取措施： （1）密闭尘源，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入净化装置净 化后，循环使用或送入进风巷道。 （2）在尘源处喷雾洒水，湿润并捕集粉尘。 （3）采取综合措施，即尘源密闭、喷雾洒 水、通风排尘结合进行。
图3-3 混凝土骨料的级配 （合理的级配，混凝土凝固后密实性好）
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2、比表面积
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
1）定义： 比表面积指位质量的矿尘总表面积。分外表面积、 内表面积两类。理想的非孔性物料只具有外表面积； 有孔和多孔物料具有外表面积和内表面积。 2）性质： 粉尘中小的颗粒越多，分散度就越高。 同一质量的矿尘其分散度越高，则比表面积越大。
1、凿岩时产生粉尘
炮掘是我国大多数地下矿的掘进方式，钻机、凿 岩机和电钻在作业中产尘量最大，约占总产尘量的 40%左右。 特点： 1）随凿岩时间的延长，空气中的粉尘不断积累，浓 度越来越高。 2）凿岩产尘量的大小与矿岩的物理力学性质及炮孔 方向和深度有关，
3）和工作的钻机台数、凿岩速度、炮孔横断面积有 关。
特点： 1）它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。 2）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 量粉尘流经下部出矿口向外泄出而污染矿井 空气。
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6、井下破碎硐室产生粉尘
来自百度文库
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
4）抑制装、卸矿（岩）时的粉尘 （1）对矿岩堆进行喷雾、洒水是降低装矿时粉尘
浓度措施。
（2）当采用机械装岩时，可采用在距工作面5米 左右的顶板两侧，悬挂两个喷雾器进行降尘。 （3）井下刮板运输机、皮带运输机的装载点和转 载点，矿车装车点及采场放矿漏斗口均可设置定点
第二节 矿井粉尘治理措施
喷雾装置、降低产尘点的粉尘浓度。
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二、矿尘的性质 1、粒度与分散度
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
1）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三类： （1）可见尘粒：粒径大于10微米（也有观点认 为50微米)，在光线明亮的情况下，肉眼可以看 到。在静止空气中加速沉降。 （2）显微尘粒：粒径为0.25～10微米，用普通 显微镜可以观察到，在静止空气中等速沉降。 （3）超显微尘粒：微粒小于0.25微米，要用超 倍显微镜才能观测到。在静止空气中不易沉降。
采煤机快速切割煤体,造成煤体破碎和脱落,进而进入 刮板机，此过程中会产生大量粉尘，另外，移架过程 中也会产生一定的粉尘。采空区上方顶板垮落的气浪 会激起一定量的粉尘。
矿山环保与安全 4、装矿、运矿和卸矿时产生粉尘
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
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、 车箱的相互碰撞而产生粉尘。
另一种是孔口干式捕尘。
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图3-5
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图3-6
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2）抑制爆破作业的粉尘
（1）通风防尘
第二节 矿井粉尘治理措施
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）喷雾洒水 喷雾洒水常采用爆破波启动喷雾器。
（3）水封爆破

使用盛满水的专用塑料袋代替或部分代替用粘土 做成的炮泥，爆破时水泡泥中的水分被雾化，可使 尘粒湿润、结团而减少煤尘产生量，还能降低爆炸 产物的温度和浓度，有效地预防瓦斯和煤尘爆炸。
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此外，颗粒粒度按照悬浮特点和对人体危害程度， 也可分为总悬浮颗粒物（ TSP ）、 PM10、PM2.5。 TSP （total suspended particulate ，简称TSP）是 指动力学直径小于或等于100微米的颗粒物，一般认 为，粒径大于100um的颗粒可自然沉降。TSP和 PM10、PM2.5存在着层层包含的关系，即PM10为 TSP的一部分，PM2.5是PM10的一部分。
③水硬性粉尘,可以在水（空气）中硬化的颗粒。 水硬性粉尘(水泥、石灰 )，一般不采用湿式除尘。
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6、燃烧性和爆炸性
第一节 矿尘的产生、性质及 危害
燃烧性是比表面积加大的粉尘，与空气及水的接触面 积增大，因而增加了氧化产热的能力，在一定条件下能 发生自燃现象。 爆炸性是某些粉尘（如粮食、饲料、煤、硫化矿和硫 磺以及镁、铝、锌和糖的粉尘）在空气中达到一定的尝 试范围，在外界高温、明火、放电火花、碰撞及摩擦等 作用下能发生爆炸的现象。 在矿山生产中，煤尘、硫化矿尘和油页岩尘在一定条 件下能爆炸或燃烧。
封闭的空间悬浮状态粉尘爆炸条件：一定的粉尘浓度； 要有一定的氧含量；有足够的点火源(最小点火能量) ， 大多数粉尘最小点火能量在5 mJ～50 mJ。
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7、矿尘的吸附性和悬浮性
矿尘的颗粒越小，分散度越高，则吸附性往往 越强。 细颗粒如生成后，则往往在其表面形成一层气 模，润湿性就会剧减，也不容易沉落。矿尘的悬 浮性指的是细颗粒矿尘不易沉降并可较较长时间 悬浮于风流之中的现象。 通常情况下，粒径大于10um的颗粒很快就会 沉落下来；粒径大于10um的颗粒，半小时后仍有 部分未沉降；粒径小于1um的颗粒，一天内也难 以沉降。
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、连续地矿石破碎工作以满足箕斗提 升设备对矿石块度的要求。其产尘量可达数百至上 千毫克/米3。
特点：破碎硐室往往靠近提升主井，主井又常 作进风井，特别是采用抽出式通风的矿山，使矿尘 更有利于混入新鲜风流中，影响风流质量。 7、其它作业产生粉尘
矿车卸载、工作面放顶、喷锚作业、干式充填 等。
矿山环保与安全
矿山环保与安全电子教案
矿业学院 赵利安
2012年11月
矿山环保与安全
本章主要内容
第三章 矿山粉尘污染及其防治 第一节 矿尘的产生、性质及危害 第二节 矿井粉尘治理措施 第三节 露天矿防尘
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矿尘——在矿山生产过程中，如凿岩、爆破、装 矿、运输、卸矿、放矿、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”