煤矿矿尘综合治理及安全技术措施

　　本文围绕矿尘的定义、分类、性质及危害展开说明，明确矿尘浓度测定方法，系统阐述矿井综合防尘措施，并针对煤尘爆炸条件、影响因素制定减尘、火源管控及隔爆抑爆技术方案，规范水棚设置与安装要求，全面保障矿井粉尘防治及煤尘爆炸防控工作落实到位。

　　一、煤矿矿尘综合治理及安全技术概述

　　矿尘是矿山建设和生产过程中所产生的各种粒度矿物的总称。

　　可进行分类为：原生矿尘和次生矿尘、煤尘和岩尘、浮尘和落尘(沉积尘)、全尘和呼吸性粉尘(5μm及以下)。从粉尘大类来说又分为：无机性粉尘、有机性粉尘、混合性粉尘。

　　1、矿尘的性质

　　(1)矿尘的粒度：矿尘颗粒的平均直径(μm)。

　　粗粒尘(>40μm )、中粒尘(10—40μm)、细粒尘(10—0.25μm)、微尘<0.25μm。

　　(2)矿尘的分散度：各种粒度矿尘所占矿尘总量的百分比(按

　　(3)矿尘中游离二氧化硅(SiO2)的含量：按<5%、5—<10%、10—<30%、30—

　　(4)矿尘的湿润性：亲水性矿尘(易湿润)和疏水性矿尘(不易湿润)。

　　2、矿尘的危害

　　煤尘和岩尘的危害是：

　　(1)对人体健康的危害：煤系岩层中含游离二氧化硅(SiO2)在10—80%不等，多在20—50%之间，一般煤层中含有1—5%，长期大量吸入人体后，轻者引起呼吸道的炎症，重者导致煤肺病和硅肺病，后者是对矿工危害较大的一种职业病。由尘肺而造成矿工丧失劳动力和死亡的人数十分惊人，其死亡人数远远超过工伤事故死亡人数。

　　(2)煤尘爆炸的危害：这严重威胁矿井安全生产，煤矿井下一旦发生煤尘爆炸，能造成矿井严重破坏和人员大量的伤亡。煤尘爆炸下限浓度为35～45g/m3，上限浓度范围为1000～2000g/m3，爆炸最强的浓度范围为300～400g/m3。矿区内地质工作应请有资质的单位测试鉴定煤尘爆炸性数据以确定煤尘的爆炸性。

　　(3)矿尘对机电设备、仪器仪表的危害：它能加速机械磨损，减少机械、仪表的使用寿命和降低其检测精度。

　　(4)矿尘污染环境使工作场所能见度降低，工作事故增加，工程质量下降。

　　3、矿尘浓度测定

　　矿尘浓度表示方法有质量法(每m3空气中所含浮尘的毫克数，g/m3)和计数法(每cm3空气中所含浮尘的颗粒数，粒/cm3)。煤矿目前多用质量法，目前常用的有抽气采样称重法和光电测尘法，均可测出全尘和呼吸性粉尘浓度。

　　测定时间、地点、取样按2010年9月1日起施行的“煤矿作业场所职业危害防治规定(试行)”中的规定执行。

　　二、煤矿矿尘综合防尘措施

　　建立消防、防尘洒水管路系统，按2010年9月1日起施行的“煤矿作业场所职业危害防治规定(试行)”中的规定实施以下措施：

　　1、湿式作业：湿式打眼、水炮泥、煤层注水等

　　2、放炮喷雾、装岩洒水

　　3、通风除尘、净化风流

　　4、定期冲洗巷道、清扫积尘

　　5、喷雾洒水

　　6、个体防护设备

　　三、煤矿矿尘综合治理及预防煤尘爆炸

　　煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件： 一是煤尘本身具有爆炸性。煤尘本身有无爆炸性，要通过由井下采取煤样，经煤尘爆炸性鉴定后确定;二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度(在爆炸下限至上限浓度范围内);三是引爆的高温热源，煤尘爆炸的引爆温度一般为700～800℃，温度越高越容易引起爆炸。

　　煤尘爆炸的危险性必须经过专门资质单位试验后确定。

　　煤尘爆炸的影响因素有：

　　1、挥发分：煤尘中挥发分越高爆炸性越强;

　　2、灰分和水分：灰分和水分可降低煤尘的爆炸性;

　　3、煤尘的粒度：粒径在1 mm以下的煤尘都可能参与爆炸，但是煤尘爆炸的主体是0.075mm以下的煤尘粒子。一般说，这种粒子的含量越高，煤尘爆炸性越强;

　　4、空气中的瓦斯浓度：空气中的瓦斯浓度越高，煤尘爆炸的下限越低;

　　5、空气中的氧含量：不发生爆炸的氧气界限浓度为13%～16%;

　　6、引爆热源：温度越高，煤尘爆炸就越容易。

　　(一)减少煤尘产生的措施

　　1、采用合理的采煤方法及采煤工艺，减少煤尘产生量。

　　2、加强通风管理，保证采掘工作面风速适宜、稳定，有效稀疏排放煤尘。

　　3、采取综合防尘措施。

　　(二)控制和消除引燃煤尘爆炸的火源

　　认真执行相关规定，从以下方面进行控制和消除：

　　(1)防止爆破引燃瓦斯

　　(2)防止煤层自燃引燃瓦斯

　　(3)防止电气火源引燃瓦斯

　　(4)防止切割摩擦、撞击产生火花引燃瓦斯

　　(5)防止产生明火火源引燃瓦斯

　　(三)隔爆抑爆措施

　　可采用隔爆水棚、岩粉棚、撒布岩粉、隔爆水幕等隔爆措施，按控制情况分为被动式和自动式、分为隔爆装置和抑爆装置，按作用分辅助隔爆棚和主要隔爆棚。

　　被动式隔爆技术指依赖瓦斯煤尘爆炸冲击波的动力使隔爆装置动作(水槽、岩粉槽破碎，水袋脱钩并抛撒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸传播的技术。技术特点：质量轻、破碎压力小、成本低，并具有安装、维护方便等优点。适用于煤矿井下辅助隔爆棚和主要隔爆棚，是目前我国煤矿防止瓦斯、煤尘爆炸传播的主要措施之一。

　　自动式隔爆技术一般由探测器、控制器、喷洒装置组成。将探测器探测到的燃烧与爆炸火焰转化为电信号传送到控制器，控制器便发出指令，喷洒装置喷洒出抑爆剂，扑灭爆炸火焰，从而终止火焰在瓦斯、煤尘云中的继续传播。

　　隔爆装置设置地点：

　　矿井两翼与井筒相通的主要运输大巷和回风大巷;相邻煤层之间的运输石门和回风石门;相邻采区之间的集中运输巷和回风巷。一般为主要隔爆棚。

　　采煤工作面进风﹑回风巷;采区内的煤层掘进巷道;采用独立通风，并有瓦斯煤尘爆炸危险性的其它巷道，隔绝与煤仓﹑装载点相通的巷道。一般为辅助隔爆棚。

　　抑爆装置设置地点：

　　采煤机﹑掘进机﹑转载机﹑变电洞室等有瓦斯煤尘爆炸危险发生场所。按移动方式分为：固定式隔抑爆装置;移动式隔抑爆装置。

　　目前多采用水袋隔爆棚，主要水棚取400L/m2，辅助水棚取200L/m2，按断面积计算需水量。

　　1、水棚计算

　　(1)总水量

　　G=gS

　　式中：G——总水量，L;

　　g——每平方米巷道所需水量，主要水棚取400L/m2，辅助水棚取200L/m2;

　　S——架设水棚的巷道断面积，m2;

　　(2)单架水棚水量

　　单架水棚水量Gn：为单架水棚水袋个数与每个水袋设计水量之积。

　　(3)水棚架数：

　　水棚架数：n=G/C

　　(4)水棚区长度

　　L=nC

　　式中：L——水棚区长度，m;

　　n——水棚架数，架;

　　C——水棚间距，1.8m;

　　2、水棚安装和架设要求为：水棚安设在巷道直线段，且前后20m的断面一致;距采煤工作面上下口、溜煤眼装载点、掘进工作面约60～160m处，但≯200m;与巷道交叉口转弯处距离50～75m;与风门、调节风门距离>25m。主要水棚区长度≮30m，辅助水棚区长度≮20m。水袋边缘与巷壁、支架、顶板之间的垂直距离≮100mm。