关于井下工作面煤尘的防尘

【摘 要】煤矿井下粉尘是煤矿五大自然灾害之一，其危害程度尤甚，本文着重介绍了粉尘的危害,阐述了井下工作面粉尘的综合治理措施。

【关键词】粉尘危害；粉尘综合治理

在煤矿的生产过程中，瓦斯和煤尘是伴随着煤层开采而产生的两大灾害性物质，煤尘和瓦斯就破坏力来讲，煤尘的破坏力尤甚。对于瓦斯和煤尘的防治是煤矿安全生产的核心任务，对于高瓦斯矿井更是显得尤为重要。

1 煤尘的成因

在煤矿的建设以及煤层的开掘过程中所产生的各种岩矿微粒统称为煤矿粉尘，主要是岩尘和煤尘，它是在矿井生产如打孔、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。由于物理性质和地质条件的不同以及采掘方式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，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，矿尘的生成量也将增大。

2 煤尘的危害

2.1 煤尘爆炸的危害

2.1.1 爆炸原因

（1）煤被破碎成粉尘状时，与空气中的氧气接触面增大，加速了氧化，一旦接触到高温，氧化过程尤甚。

（2）煤尘在高温状态下，会有大量的可燃气体释放（如：甲烷，乙烷等）

2.1.2 爆炸条件

煤尘爆炸必须同时具备一下几个个条件：

（1）煤尘的浓度

（2）空气中的瓦斯与氧气

（3）煤尘的粒度

（4）引燃源和引爆环境

这四个条件缺少任何一个都不可能造成煤尘爆炸

2.2 煤尘的浓度

并非是有煤尘就会发生爆炸，只有煤尘的浓度在爆炸界限之内才有可能发生爆炸，煤尘爆炸下限为（43mg/m33），浓度达到（300―400mg/m33），爆炸威力最强。当煤尘浓度超强度变大过（1500―2000mg/m33）时，就不会再发生爆炸。可见，随着煤尘浓度的增加，煤尘爆炸的强度也在增强。但当浓度一旦超过发生爆炸的浓度上限时，煤尘就不会再爆炸。

2.3 空气中的瓦斯与氧气

瓦斯本身具有爆炸性，当它混入含煤尘空气中，便增加了煤尘挥发含量与瓦斯浓度。空气中氧含量的浓度对煤尘爆炸也有很大的影响。氧气的浓度高时，点燃煤尘的温度可以降低；反之就要高一些。但若空气中氧含量低于17%时，煤尘就不会再爆炸。

2.4 煤尘的粒度

煤尘爆炸的主体是75μm以下的煤尘，含量越高，其爆炸性越强，含量达到70%―80%时，爆炸力最强。 粒度在0.75―1.0μm以下的煤尘都能参与爆炸但颗粒过小，小于10μm时，其爆炸性反而减弱。这是由于过细尘粒在空气中很快氧化成为灰烬所致，以及过小的煤尘会分裂成为许多化学成分不同的小粒子而减弱了爆炸性。

2.5 引燃源和引爆环境

煤尘爆炸必须有足够引燃煤尘的热源，温度越高，初始爆炸的强度就越大。另外，爆炸的空间状况，对煤尘爆炸的强烈程度和发展都有很大影响。（如：空间大小，断面大小等）

煤尘爆炸会产生破坏性很强的高温，释放大量的热量，煤尘爆炸气体中含有大量CO和CO2爆炸区空气中CO的含量可高达8%,，相比之下，距离爆源10至30米内的破坏程度要小于30米以外的的破坏程度，这是因为离爆源较远处爆炸压力较高，煤尘爆炸传播时，冲击波传播的速度大于火焰传播速度。这样，巷道中沉积的煤尘先被冲击波扬起，随即被到达的火焰点燃发生爆炸，这也就形成了煤尘的二次爆炸。

煤尘发生连续爆炸主要有以下二个原因：

（1）煤尘爆炸产生的反向冲击造成的。

煤尘爆炸时的正向冲击是在高温作用下爆炸地点的空气急剧向外扩张，而反向冲击是在爆源附近空气受热膨胀，密度减小，火焰过后温度降低，瞬时形成负压区，空气迅速向爆源附近返回。在反向冲击发生时，如果该爆源附近仍然存在煤尘，在热源和氧气的参与下导致第二次煤尘爆炸。

（2）煤尘爆炸时落后于压力波的高温火焰造成的。

因为煤尘爆炸时，产生的压力波传播速度很快，能将巷道中，设备上和物料表面的积尘扬起，使空气中煤尘浓度迅速达到爆炸浓度界限，当落后于压力波的高温火焰到达时，就会发生第二次煤尘爆炸，所以说，煤尘爆炸所产生的后果要比瓦斯爆炸的后果严重的多。

2.6 对于人体的危害

煤尘除了有爆炸的危险外，还会对人的身体的健康造成巨大的危害，如果人长期工作在有煤尘污染的环境中，人体肺部长期吸入大量的粉尘，就可能患尘肺病，严重的甚至会形成尘肺癌变。煤矿生产中，尘肺病因吸入粉尘成分不同，可造成三种主要病症。吸入游离的二氧化硅（SIO2）含量较高的粉尘引起的尘肺病是矽肺病，患者多集中于长期从事掘进线上的工人；吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病称为煤矽肺病，患者多为掘进和采煤混合工种的工人；第三类是长期吸入煤尘所引起的尘肺病，医学称煤肺病，患者多为长期从事采煤工作的工人。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。矽肺病是一种常见的矿工的职业病工人一旦患病，当今的医学水平还很难彻底治愈。又因发病缓慢，往往被人们所忽视。据卫生和科研部门统计。约占尘肺总人数的70%―80%；矽肺约占20%―30%；煤肺约占5%―10%。医学工作者通过对尘肺死者的解剖，认为2μm以下的粉尘是致病的主要原因。许多学者从肺内空气动力学进行了研究，从理论上阐述各种粒径的粉尘在人体呼吸系统内滞留的模式。大于10μm的尘粒大部分被阻流于鼻腔和咽喉部位，随鼻涕和痰液排出体外；2―10μm的尘粒大部分阻留在上呼吸道，借助于呼吸道粘膜所分泌的粘液和粘膜上的纤毛运动，送至喉部排出体外；小于2μm的粉尘随呼吸气流进入肺内，由肺泡的清除作用加以处理排出体外，通过上述三种清除方式，将进入体内的97%―98%左右的尘粒排出体外，残留在肺内的粉尘只是吸入粉尘量的2%―3%。人体虽然有良好的防御和清除功能，但若长期吸入高浓度粉尘，仍可引起尘肺病。事实上，矽肺病已成为各类职业病之首，国营煤矿每年尘肺病死亡人数已大大超过工伤死亡人数，目前每年新增尘肺病上万例，而且呈上升趋势，每年造成的直接经济损失上百亿元，矿山职业病安全问题已成为我国一大社会公害，严重制约着我国采矿工业的健康发展，矿山事故和职业病已造成家庭、社会的问题，也直接影响到社会的安定。

2.7 对于环境的危害

据不完全统计测算，每装卸1吨煤炭可产生煤粉3.53――6.41公斤，每堆存1吨煤每年可产生煤粉尘1.48――2.02公斤，这些煤尘是造成我国产煤区环境污染的罪魁祸首。

3 煤尘的治理

3.1 煤层注水

回采工作面进行煤层注水，煤层注水是先在煤壁上打深度均等的孔，通过钻孔将高压水注入煤墙，使煤墙预先湿润，将原生煤尘湿润，让其失去飞扬能力，在开采过程中，有水存在就可避免细煤尘的飞扬，这种降尘效果较好，一般可降低粉尘浓度60%--90%左右。

3.2 喷雾降尘

喷雾降尘是指将井下的高压水流通过喷雾器雾化，水通过喷雾器，在空中形成雾状水珠，煤尘在空中与水珠发生碰撞后被湿润，较大的煤尘颗粒便直接落下，较细的煤尘随风发生漂移，煤尘之间发生碰撞后结粒后落下，由于此降尘方法虽然简单，容易，但却非常有效，它不仅可用于采掘工作面的防尘，煤机滚筒的喷雾降尘，更可用于各转载的的喷雾降尘，（如：刮板运输机，转载机，掘进机等），此外还有，工作面的架间喷雾和风巷喷雾水幕。

3.3 利用除尘器除尘

采用除尘器将空气中的粉尘分离出来，从而达到净化空气含量的目的。回风巷等处采用了湿式旋流除尘器和吸尘泵。采用了干式布袋除尘器。除尘效率高，消音效果好，处理污染风量大。

3.4 此外还有泡沫降尘，它主要是利用泡沫的高湿润性和隔绝性能进行除尘的。磁化水除尘，是将水磁化后使其物理化学性质发生改变从而大幅度的提高其降尘效果。

总之，矿井的粉尘治理它不仅关系到职工的身心健康，而且关系着煤矿的安全等重大问题，改良现有的一些落后工艺技术，采取有效的措施抑制和消除产生的煤尘，是防治粉尘危害的根本方法，建立科学的防尘机制，是实现矿井防治粉尘的基本环境。