一、概述
煤塵是在煤炭開采、運輸、轉載、儲存和加工過程中產生的飛逸到環(huán)境空氣中的固體顆粒，是礦山五大自然災害之一（瓦斯、煤塵、水、火、頂板）。煤塵主要危害有三個方面：一是對人體的危害，如果人的肺部長期吸入大量的煤塵，就可患塵肺病，塵肺病是目前危害較大的一種礦工職業(yè)??；二是煤塵爆炸危害，煤塵爆炸是煤礦的嚴重災害之一，它嚴重威脅著礦井安全；三是污染環(huán)境，當前，煤塵污染已成為我國主要產煤地區(qū)大氣污染的主要因素。為最大限度的降低采掘工作面及其它作業(yè)場所的煤塵濃度，保障全礦井下工人的身心健康和礦井安全生產，就必須采取綜合的防塵措施，即對各個環(huán)節(jié)都采取實施有效的防塵措施。
1、煤塵的產生
在煤礦生產和建設過程中所產生的各種巖礦微粒統(tǒng)稱為煤塵，主要是巖塵和煤塵，它是在礦井生產如鉆眼、爆破、切割、裝載、落煤及運輸和提升過程中，因煤巖被破碎而產生的。不同的礦井由于煤、巖地質條件和物理性質及采掘方法、作業(yè)方式、通風狀況和機械化程度的不同，粉塵的生成量有很大的差異；即使在同一礦井里，產塵的多少也因地因時發(fā)生著不同的變化。一般來說，在現有防塵技術措施的條件下，各生產環(huán)節(jié)產生的浮游粉塵比例大致為：采煤工作面產塵量占45%~80%；掘進工作面產塵量占20%~38%；錨噴作業(yè)點產塵量占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，煤塵的生成量也將增大。
2、煤塵的分類
2.1按煤塵粒徑劃分
1）粗塵
粉塵粒徑大于40μm，相當于一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。
2）細塵
粒徑為10μm~40μm，肉眼可見，在靜止空氣中作加速沉降。
3）微塵
粒徑為0.25μm~10μm，用光學顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。
4）超微塵
粉徑為0.25μm，要用電子顯微鏡才可以觀察到，在空氣中作擴散運動狀。
2.2按煤塵存在狀態(tài)劃分
1）浮游粉塵
懸浮于礦井內空氣中的粉塵，簡稱浮塵。
2）沉積粉塵
從礦內空氣中沉降下來的粉塵，簡稱落塵。
浮塵和落塵在不同環(huán)境下可以互相轉化。浮塵在空氣中飛揚的時間與塵粒的大小、重量、形式等有關，還與空氣的濕度、風速等大氣參數有關。
2.3按煤塵粒徑組成范圍劃分
1）全塵（總粉塵）
各種粒經的礦塵之和。
2）呼吸性粉塵
主要指粒徑在5μm以下的微細塵粒，它能通過人體上呼吸道進入肺區(qū)，導致肺病，對人體危害甚大。
二、煤塵的危害
1、煤塵對人體危害
塵肺病是威脅我國煤礦工人身體健康最嚴重的職業(yè)病。但由于塵肺病發(fā)病緩慢，有一定的潛伏期，往往不為人們所重視。實際上，由塵肺病引發(fā)的礦工傷亡人數，遠遠高于各類工傷事故傷亡人數的總和。
煤礦塵肺病是煤礦工人在生產中長期吸入大量呼吸性粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病，一旦發(fā)病很難徹底治愈。按吸入礦塵的成分的不同，可將其分為硅肺病、煤硅肺病和煤肺病3類。硅肺病(矽肺病)是由于長期吸入游離二氧化硅含量較高的巖塵而引起的塵肺病，患者多為長期從事巖巷掘進的礦工；煤硅肺病（煤矽肺）是由于同時吸入煤塵和含游離二氧化硅的巖塵所引起的塵肺病，患者多為長期從事巖巷掘進和采煤工作的混合工種礦工；煤肺病是由于長期吸入大量煤塵而引起的塵肺病，患者多為長期單一從事煤層采掘工作的礦工。我國煤礦工人工種變動較大，長期固定從事單一工種的很少，因此煤礦塵肺病中煤矽肺病比重最大，約占80%左右，單純的硅肺、煤肺病較少。上述三種主要職業(yè)病 <>;的患因，都是人體肺部長期吸入大量的粉塵所致，是一種嚴重的礦工職業(yè)病，工人一旦患病，當今的醫(yī)學水平還很難徹底治愈。
影響塵肺病發(fā)生的主要因素包含：
1）煤塵成分
煤塵中游離二氧化硅的含量越高越易致病。
2）煤塵的粒度
塵粒越微細越易致病，小于5μm的塵粒越多，對人體的危害性越大。
3）煤塵的濃度
空氣中含有的煤塵濃度越大，工人吸入的煤塵量就越多，越易得病。
4）接觸煤塵的作業(yè)時間
從事井下作業(yè)的工齡越長，吸入的粉塵量越多，就越易患塵肺病。根據我國煤礦的統(tǒng)計，矽肺病的發(fā)病工齡一般在10年左右，短的也有3~5年發(fā)病者；一般在20~30年接觸齡之間。
5）礦工的健康狀況，生活習慣以及個人衛(wèi)生條件
體質較弱，個人衛(wèi)生較差又有吸煙等不良生活習慣的礦工更易患塵肺病。
2、煤塵爆炸的危害
煤塵爆炸產生高溫、高壓和生成大量有毒有害氣體，又破壞井巷，毀壞設備，傷亡人員，甚至導致整個礦井毀壞，嚴重地威脅安全生產和人員生命安全。
2.1煤塵爆炸的原因
煤塵爆炸是空氣中氧與煤塵急劇反應的過程。第一步是浮塵在熱源作用下迅速的被干餾或氣化而放出可燃性氣體；第二步是可燃性氣體與空氣混合燃燒；第三步是煤塵燃燒放出熱量，這種熱量以分子傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的落地煤塵，這些煤塵受熱分解，跟著燃燒起來，此種過程連續(xù)不斷的進行，氧化反應越來越快，溫度越來越高，當達到一定程度時，便能發(fā)展成煤塵爆炸。
2.2煤塵爆炸的特征
1）形成高溫、高壓、沖擊波
煤塵爆炸火焰溫度為1600~1900℃，爆源的溫度達到2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736kpa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的5~7倍。煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s，沖擊波速度為2340m/s。
2）煤塵爆炸具有連續(xù)性
由于煤塵爆炸具有很高的沖擊波速，能將巷道中落塵揚起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導致新的爆炸，有時可如此反復多次，形成連續(xù)爆炸，這是煤塵爆炸的重要特征。
3）煤塵爆炸的感應期
煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，揮發(fā)分越高，感應期越短。
4）產生大量的co
煤塵爆炸時產生的co，在災區(qū)氣體中濃度可達2%~3%，甚至高達到8%左右，同時爆炸時大量耗氧，氧濃度迅速降低。爆炸事故中受害者的大多數（70%~80%）是由于co中毒造成的。
2.3煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸必須同時具備四個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源；一定濃度的氧氣。

1）煤塵的爆炸性
煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件，煤塵爆炸的危險性必須經過試驗確定。煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種：一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行，這種方法比較準確可靠，但工作繁重復雜，所以一般作為標準鑒定用；另一種是在實驗室內使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行，方法簡便，目前多采用這種方法。
2）懸浮煤塵的濃度
井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低或最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及度試驗條件等有關。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m3，上限濃度為1000~2000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為300~500g/m3。
3）高溫熱源
煤塵的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在610~1050℃之間，一般為700~800℃。煤塵爆炸的最小點火能為4.5~40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到，如爆破火焰、電氣火花、機械摩擦火花、瓦斯燃燒或爆炸、井下火災等。
4）一定濃度的氧氣
煤塵爆炸還必須要具備一定濃度的氧氣，要求氧氣的濃度不低于18%（體積百分比）。由于礦井的氧氣濃度一定大于18%，所以我們在防止煤塵爆炸過程中一般不會考慮這一條件。
2.4可能發(fā)生煤塵爆炸的地點
回采工作面及上下順槽；所有煤巷掘進工作面；集中運輸巷、井下皮帶運輸巷、地面篩選系統(tǒng)，重點部位在機頭、機尾和各轉載點；地面煤倉、皮帶走廊、洗配煤車間；其他產塵較大、清理不及時有煤塵堆積飛揚的巷道等。
3、煤塵對環(huán)境的危害
當前，煤塵污染已成為我國產煤地區(qū)大氣污染的主要因素，而煤炭發(fā)運站在煤炭裝卸及運輸過程中可產生大量煤塵污染。據不完全統(tǒng)計測算，每裝卸1t煤炭可產生煤粉塵3.53~6.41kg，每堆存1t煤每年可產生煤粉塵1.48~2.02kg，不僅給煤炭發(fā)運站臺周邊的大氣環(huán)境和鐵路沿線兩側的房屋建筑、農作物、民用設施等造成不同程度的污染，也給周邊居民的身體健康和生產生活以及鐵路行車安全帶來較大影響。
三、煤塵防治措施
1、井下煤塵防治措施
1.1打鉆時的防塵
1）濕式鑿巖
濕式鑿巖的實質，是將壓力水經過風鉆和鉆桿中心孔送到炮眼底部，把巖粉從炮眼中濕潤并沖洗出來達到防塵目的。濕式鑿巖可使粉塵從1000mg/m3以上降到10mg/m3左右。按供水方式分，有側式供水和中心供水兩種。
2）水電鉆鑿巖
水電鉆主要用在回采和煤巷掘進工作面，亦可以用于軟巖和半煤巖掘進工作面。
3）干式捕塵
干式捕塵主要用于缺水、高寒地區(qū)和某些特殊條件下的巖石巷道掘進工作面?？煞譃閮煞N：一是干式孔底捕塵，二是孔口干式捕塵。
1.2掘進工作面除塵
掘進工作面是煤塵生成量大而集中的工作場所，且通風和作業(yè)條件相對較差，成為硅肺病危險性最大的地點。巖石掘進工作面的巖塵含游離二氧化硅很高，一般為30%~70%；掘進打眼產生的呼吸性粉塵可占全塵的80%~90%；錨噴作業(yè)的水泥細砂粉塵嚴重。
掘進工作面的綜合除塵措施主要有：設置合理切割參數，截割頭內外噴霧；長壓短抽通風；附壁風筒向迎頭供風；迎頭噴水降塵；從集塵器將粉塵抽出進行濕式或干式濾袋除塵。
1.3放炮時的防塵
掘進放炮后的煤塵濃度可超過1000mg/m3，而且?guī)仔r后仍然有數十毫克之多，整個巷道都充滿濃煙煤塵。因此必須采取多種措施才能得到理想防塵效果。
1）水袋填塞炮眼
俗稱“水炮泥”，其實質是將裝滿水的塑料袋裝填在炮眼內，爆破時水袋被爆碎，并將水壓入煤的裂隙和霧化，以達到防塵的目的。
2）水封爆破
水封爆破不僅能降低煤塵的產生量，而且還能減少瓦斯涌出，增加爆破的安全性和提高爆破效果。水封爆破的做法是：將炸藥裝炮眼內后，孔口密封好，然后向炮眼內注水，再進行爆破。該爆破法可用于煤巷掘進，也可用于回采。
3）噴霧
噴霧是爆破時一種簡單易行的降塵措施。噴霧器多為風水聯合作用，以壓風為主要動力，將低于風壓98kpa～196kpa的水噴射出去，使之霧化。它的射程大、霧粒細、噴射面寬、降塵效果好。
4）水幕
掘進工作面放炮時，水幕也是一種降塵與消煙的有效措施。同時，水幕也設在采煤工作面的回風巷或塵源豐富的巷道中，用以降塵和凈化風流。
1.4裝煤運輸時防塵
裝煤時灑水噴霧是常用的防塵方法。
1）人工灑水
總的要求是讓爆破下來的煤或巖石充分濕潤，不僅要在裝運前灑水，隨著裝運的進行還要經常地灑水，這樣可使粉塵濃度降到2mg/ m3 左右。
2）噴霧灑水
是將壓力水通過噴霧器在旋轉或沖擊作用下，使水流霧化成細散的水滴噴射到空氣中。它的作用有：在霧體作用范圍內高速流動的水滴與浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤，在重力作用下下沉；高速流動的霧體產生負壓將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內濕潤下沉；將已沉落的塵粒濕潤粘結，使之不易飛揚；增加煤的水分，降低煤塵爆炸性。
1.5采掘機防塵
1）選擇最佳切割速度
采掘機械的切割參數對產塵量影響甚大。一般采取減少齒數、增大齒距、加大截深和降低切割速度等措施。
2）噴霧灑水
噴霧灑水是采掘機械切割煤體時普遍應用的一種降塵措施。有外噴霧灑水和內噴霧灑水，也可同時并用。
1.6通風除塵
為使工作面和巷道內粉塵濃度保持在允許濃度范圍內，還必須采取有效的通風除塵方法。
1）凈化風流
降低進入掘進工作面的新鮮風流中的粉塵濃度，使之不超過0.2mg/m3。一般可在壓入式通風的風筒中安裝1至2個水噴霧器，對著風流進入方向噴霧，凈化進風流的粉塵。
2）加強通風
采煤工作面、掘進中的煤巷、半煤巖巷最低風速不得小于0.25m/s，掘進中的巖巷不得小于0.15m/s，但最大風速均不得超過4m/s，防止粉塵吹揚。
1.7煤塵注水除塵
煤層注水就是通過煤層中的鉆孔將水壓入尚未采落的煤體中，使水均勻地分布在煤體的無數細微裂隙和孔隙內達到預先濕潤的目的，從而減少開采過程的煤塵生成量。這是回采工作面積極有效的防塵措施，降塵率一般在50%~90%。按照注水鉆孔的形式，可分為長孔、短孔和深孔三種。按照注水方式又可分為靜壓注水和動壓注水。
1.8個體防護措施
由于煤礦中的吸呼性粉塵對礦工的身體危害很大，因此個體防護應當引起高度重視。常用的個體防護器具有：
1）自吸式防塵口罩
自吸式防塵口罩是靠人體肺部吸氣使含塵空氣通過口罩的濾料而凈化的。它分無換氣閥和有換氣閥兩種。
2）送風式防塵口罩
送風式防塵口罩是用微型通風機將含塵空氣送至濾料凈化，凈化后的空氣再通過蛇形管送至口罩內供呼吸之用。
3）壓氣呼吸器
壓氣呼吸器為一種隔絕式個體防護用具。它是井下壓風管道中的壓縮空氣經過過濾、消毒和減壓后，再經過導管進人口罩內供呼吸用的。其優(yōu)點是，免除了粉塵的危害，而且呼吸舒暢。缺點是，工作地點需有壓風管道，并且每人拖著一根長管子，行動不便。
2、煤塵防爆措施
2.1掃沉積煤塵
積聚在巷道周邊、支架及設備上的沉積煤塵要定期清掃。我國煤礦多為人工清掃，灑水后清掃，以防煤塵飛揚，清掃的煤塵要運走。
2.2沖洗沉積煤塵
用水把巷到幫頂和支架上的煤塵清除出去。這種方法能夠將沉積煤塵清除得比較干凈，而且簡單易行，因此在煤礦中長期得到普遍應用。沖洗工作每隔一定時間進行一次，間隔時間的長短根據煤塵沉積的快慢來決定。
2.3刷漿
對主要巷道和硐室要進行刷漿。刷漿材料是生石灰和水，其體積比為1：1.4，用人工或機械噴灑在巷道幫、頂上。其作用是易觀察巷道中煤塵沉積情況，同時，還可覆蓋和固結已沉積的煤塵，使之不再飛揚。
2.4撒布巖粉
巖粉是惰性粉塵，在巷道周邊撒布巖粉，能增加沉積煤塵中的不燃物質，可以防止和控制煤塵爆炸。但是，巖粉的防爆作用只有在煤塵中達到一定比例時，才能有效地發(fā)揮。隨著煤塵產生量和煤塵沉積強度的增大，需頻繁重復灑布。
2.5粘結沉積煤塵
粘結沉積煤塵就是向巷道周邊噴灑粘結液。粘結液主要由濕潤劑和吸人鹽類組成，它能把已沉積的和陸續(xù)沉積的煤塵粘結起來，使其喪失飛揚能力，防止其參與爆炸。
3、地面煤炭轉載儲運防塵措施
3.1對現有露天儲煤場設置高于儲煤最大高度2米的擋風抑塵墻，并采用移動噴灑方式，對堆存的煤炭噴灑鐵路運輸專用的煤塵抑塵劑。有條件的煤炭發(fā)運站要建設全封閉儲煤筒倉，做到煤炭儲存不露天。禁止露天無遮擋、無噴淋等易產生煤塵污染的方式堆存煤炭。
3.2在上站運煤汽車卸車時采取先噴水降塵再卸車的作業(yè)方式；有條件的煤炭發(fā)運站要采用全密閉皮帶式運輸及裝車不露天作業(yè)方式，做到煤炭不落地。逐步淘汰鏟車等易產生煤塵污染的煤炭裝卸作業(yè)方式。
3.3安裝固定或移動式煤塵抑塵劑自動噴淋裝置，對裝車后的煤炭噴灑抑塵劑進行覆蓋。

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