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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重點問題。

1、粉塵性質(zhì)及其危害

粉塵是指能夠較長時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，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。

不同種類的煤炭和不同的試驗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，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，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，煤塵就不會發(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，沖擊波傳播的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣取鴥?nèi)外實測的火焰?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間在生產(chǎn)環(huán)境中飛揚和懸浮，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，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的粉塵濃度。

表1      工作面各測點粉塵濃度

表2   各測點粉塵濃度情況一覽表

按照礦井實施的防塵技術(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)載點等處的濕式或干式除塵器（捕塵器）除塵等。

2．5個體防塵措施

個體防塵措施是利用個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。