煤礦防塵與粉塵檢測技術(shù)

摘要   本文闡述了粉塵及其危害、煤礦防塵措施和粉塵檢測方面的幾個(gè)重點(diǎn)問題。

1、粉塵性質(zhì)及其危害

粉塵是指能夠較長時(shí)間懸浮在空氣中的固體顆粒，懸浮粉塵是一種氣溶膠，其分散媒是空氣，分散相是固體粒子.，飄塵是能夠較長時(shí)間飄浮在空氣中的固體微粒（浮游粉塵），浮游粉塵在空氣中飄浮時(shí)間的長短與粉塵的粒徑大小有直接關(guān)系，粒徑10um的粉塵沉降到地面，一般需要4~9h,粒徑1um的粉塵需要數(shù)十天,粒徑0.5um以下的粉塵，可長時(shí)間漂浮在空氣中而不沉降。

可見粉塵粒徑多在10um以上。大家比較一致的看法，認(rèn)為環(huán)境空氣中直徑5um以下的塵粒是引起塵肺的主要有害粉塵，一些游離二氧化硅含量較高的礦物性粉塵，對人體的致纖維化作用很強(qiáng)，我國煤礦巖巷掘進(jìn)工作面粉塵中的游離二氧化硅含量一般都在10％以上，zui高可達(dá)到80％，多數(shù)在30~40%之間。

煤塵有爆炸性，無煙煤礦采煤工作面的的煤塵除個(gè)別情況外大多數(shù)屬于無爆炸性煤塵，而煙煤、褐煤煤礦采煤工作面產(chǎn)生的煤塵均屬爆炸性粉塵。煤的炭化程度越低、揮發(fā)分越高，煤塵的爆炸性就越強(qiáng)。

不同種類的煤炭和不同的試驗(yàn)條件下所得到的爆炸上下限濃度是不相同的，但一般說來，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zui強(qiáng)的濃度為300~500g/m3。

煤塵爆炸的引爆溫度一般為650~990℃，發(fā)生煤塵爆炸時(shí)，粒度小于1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是粒度小于0.75mm的煤塵，當(dāng)含有沼氣、且濃度達(dá)到3.5%時(shí)，空氣中煤塵濃度達(dá)到6.1g/m3就可能發(fā)生爆炸。氧氣濃度對煤塵爆炸的影響是，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不會(huì)發(fā)生爆炸。

煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度可高達(dá)2000℃，爆炸壓力可高達(dá)1.9Mpa。煤塵爆炸時(shí)，沖擊波傳播的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣取鴥?nèi)外實(shí)測的火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?10~1800m/s，而爆炸沖擊波zui高可達(dá)2000m/s以上。煤塵爆炸氣體中含有大量的一氧化碳和二氧化碳，爆炸區(qū)空氣中一氧化碳含量可高達(dá)8%。

粉塵的另一大危害，煤炭生產(chǎn)過程產(chǎn)生粉塵中的微細(xì)顆粒粉塵可以較長時(shí)間在生產(chǎn)環(huán)境中飛揚(yáng)和懸浮，工人在工作中長期吸收生產(chǎn)性粉塵，并沉積在肺部的細(xì)小支氣管及肺泡里，這些沉積在肺內(nèi)的粉塵，與肺組織的細(xì)胞發(fā)生一系列的生理、病理變化，使肺組織逐漸發(fā)生纖維化。當(dāng)纖維化病變發(fā)展到一定程度時(shí)，可導(dǎo)致人體呼吸功能的障礙，這種由煤礦生產(chǎn)性粉塵導(dǎo)致工人肺部發(fā)生纖維化病變的疾病，稱為煤工塵肺。

掘進(jìn)工長期吸入游離二氧化硅較高的巖塵，這些工人發(fā)生的塵肺，稱之為矽肺；采煤工人長期在高煤塵環(huán)境里工作，也能發(fā)生塵肺，這種塵稱之為煤肺。

掘進(jìn)工矽肺病例主要是巖塵，兩肺粉塵總量一般不超過10g，其中游離二氧化硅含量約3~4g；采煤工煤肺病例內(nèi)主要是煤塵，兩肺粉塵總量常可達(dá)到40~50g，其中游離二氧化硅含量僅1g左右。

根據(jù)近幾年的報(bào)道，煤礦塵肺患病率較前有所下降，一般在3~10%之間，平均5%左右.

2、煤礦防塵

煤礦粉塵的80%產(chǎn)自采掘工作面，在無防塵措施條件下，炮采的粉塵濃度為300~500mg/m3，綜采、綜放工作面粉塵濃度zui高達(dá)到 2500~3000     mg/m3，表1為某工作面在未采用防塵措施的情況下測得的各測塵點(diǎn)的粉塵濃度，表2為在防塵措施使用基本正常情況下測得的各測點(diǎn)的粉塵濃度。

表1      工作面各測點(diǎn)粉塵濃度

表2   各測點(diǎn)粉塵濃度情況一覽表

按照礦井實(shí)施的防塵技術(shù)，可將防塵措施分為以下五類：

2．1減少粉塵的產(chǎn)生

減少粉塵產(chǎn)生的措施有二：一是減少生產(chǎn)過程中粉塵產(chǎn)生量的措施，即從降低噸煤產(chǎn)塵量或單位時(shí)間產(chǎn)塵量入手，降低含塵風(fēng)流中的粉塵濃度。例如改進(jìn)采、掘機(jī)械的截齒及其分布狀態(tài)，選用產(chǎn)塵量小的*截割參數(shù)；在可能的條件下減少炮眼數(shù)量及*用量等，二是預(yù)先或在生產(chǎn)過程中采取某種抑制浮游粉塵產(chǎn)生措施（簡稱抑塵措施）。例如煤層注水或采空區(qū)灌水預(yù)先濕潤煤體；濕式打眼；炮眼填塞水炮泥；放炮前后沖洗煤壁、巖邦；出煤、巖灑水等。

2．2降塵措施

降塵措施就是采用噴霧方法將懸浮于風(fēng)流中的粉塵降下來的措施，目前主要的防塵措施主要有凈化通風(fēng)、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、架間噴霧、放煤口噴霧、濕式打眼、放炮使用水炮泥、放炮灑水、扒裝噴霧等。

2．3排塵措施

排塵措施是采用通風(fēng)方法把懸浮于風(fēng)流中的粉塵排出作業(yè)場所，或增大風(fēng)量使作業(yè)場所的粉塵濃度得稀釋而降低的措施。例如改善通風(fēng)方式、方法和采用*排塵風(fēng)速等。

2．4除塵措施

除塵措施是利用除塵器把風(fēng)流中所含的粉塵集下來加清除，使風(fēng)流得到凈化的措施。例如機(jī)掘工作面或錨噴、打眼及轉(zhuǎn)載點(diǎn)等處的濕式或干式除塵器（捕塵器）除塵等。

2．5個(gè)體防塵措施

個(gè)體防塵措施是利用個(gè)人防塵用具把呼吸空氣中的粉塵過濾下來，使工人吸入凈化了的空氣，或者采取由作業(yè)場所外部輸送的清潔壓風(fēng)方式供工人呼吸。例如配帶防塵口罩、防塵面罩、防塵帽或壓風(fēng)呼吸器等。

3、粉塵檢測

我國工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的居民區(qū)大氣中飄塵日平均zui高允許濃度為0.15mg/m3，煤礦安全規(guī)程中對井下有人工作的地點(diǎn)和人行道的空氣中粉塵（總粉塵、呼吸性粉塵）濃度，要符合表2中的要求。

表2    作業(yè)場所空氣中粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)

粉塵檢測是以科學(xué)的方法，對生產(chǎn)環(huán)境中粉塵的含量及其物理化學(xué)性狀進(jìn)行測定、分析和檢查的工作。從全面了解和掌握粉塵的物理及化學(xué)性性狀出發(fā)，需要檢測的項(xiàng)目很多，如粉塵的形狀、密度、粒度分布、溶解度、濃度、粉塵的化學(xué)成分及荷電性、爆炸性等。但從安全與衛(wèi)生學(xué)的角度出發(fā)，日常粉塵檢測項(xiàng)目主要是粉塵濃度、粉塵中游離SiO2的含量和粉塵的分散度等。