煤矿防尘与粉尘检测技术

摘要   本文阐述了粉尘及其危害、煤矿防尘措施和粉尘检测方面的几个重点问题。

1、粉尘性质及其危害

粉尘是指能够较长时间悬浮在空气中的固体颗粒，悬浮粉尘是一种气溶胶，其分散媒是空气，分散相是固体粒子.，飘尘是能够较长时间飘浮在空气中的固体微粒（浮游粉尘），浮游粉尘在空气中飘浮时间的长短与粉尘的粒径大小有直接关系，粒径10um的粉尘沉降到地面，一般需要4~9h,粒径1um的粉尘需要数十天,粒径0.5um以下的粉尘，可长时间漂浮在空气中而不沉降。

可见粉尘粒径多在10um以上。大家比较一致的看法，认为环境空气中直径5um以下的尘粒是引起尘肺的主要有害粉尘，一些游离二氧化硅含量较高的矿物性粉尘，对人体的致纤维化作用很强，我国煤矿岩巷掘进工作面粉尘中的游离二氧化硅含量一般都在10％以上，zui高可达到80％，多数在30~40%之间。

煤尘有爆炸性，无烟煤矿采煤工作面的的煤尘除个别情况外大多数属于无爆炸性煤尘，而烟煤、褐煤煤矿采煤工作面产生的煤尘均属爆炸性粉尘。煤的炭化程度越低、挥发分越高，煤尘的爆炸性就越强。

不同种类的煤炭和不同的试验条件下所得到的爆炸上下限浓度是不相同的，但一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m3，上限浓度为1000~2000g/m3，其中爆炸力zui强的浓度为300~500g/m3。

煤尘爆炸的引爆温度一般为650~990℃，发生煤尘爆炸时，粒度小于1mm的煤尘都能参与爆炸，但爆炸的主体是粒度小于0.75mm的煤尘，当含有沼气、且浓度达到3.5%时，空气中煤尘浓度达到6.1g/m3就可能发生爆炸。氧气浓度对煤尘爆炸的影响是，当氧含量低于17%时，煤尘就不会发生爆炸。

煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度可高达2000℃，爆炸压力可高达1.9Mpa。煤尘爆炸时，冲击波传播的速度大于火焰传播速度。国内外实测的火焰传播速度为610~1800m/s，而爆炸冲击波zui高可达2000m/s以上。煤尘爆炸气体中含有大量的一氧化碳和二氧化碳，爆炸区空气中一氧化碳含量可高达8%。

粉尘的另一大危害，煤炭生产过程产生粉尘中的微细颗粒粉尘可以较长时间在生产环境中飞扬和悬浮，工人在工作中长期吸收生产性粉尘，并沉积在肺部的细小支气管及肺泡里，这些沉积在肺内的粉尘，与肺组织的细胞发生一系列的生理、病理变化，使肺组织逐渐发生纤维化。当纤维化病变发展到一定程度时，可导致人体呼吸功能的障碍，这种由煤矿生产性粉尘导致工人肺部发生纤维化病变的疾病，称为煤工尘肺。

掘进工长期吸入游离二氧化硅较高的岩尘，这些工人发生的尘肺，称之为矽肺；采煤工人长期在高煤尘环境里工作，也能发生尘肺，这种尘称之为煤肺。

掘进工矽肺病例主要是岩尘，两肺粉尘总量一般不超过10g，其中游离二氧化硅含量约3~4g；采煤工煤肺病例内主要是煤尘，两肺粉尘总量常可达到40~50g，其中游离二氧化硅含量仅1g左右。

根据近几年的报道，煤矿尘肺患病率较前有所下降，一般在3~10%之间，平均5%左右.

2、煤矿防尘

煤矿粉尘的80%产自采掘工作面，在无防尘措施条件下，炮采的粉尘浓度为300~500mg/m3，综采、综放工作面粉尘浓度zui高达到 2500~3000     mg/m3，表1为某工作面在未采用防尘措施的情况下测得的各测尘点的粉尘浓度，表2为在防尘措施使用基本正常情况下测得的各测点的粉尘浓度。

表1      工作面各测点粉尘浓度

表2   各测点粉尘浓度情况一览表

按照矿井实施的防尘技术，可将防尘措施分为以下五类：

2．1减少粉尘的产生

减少粉尘产生的措施有二：一是减少生产过程中粉尘产生量的措施，即从降低吨煤产尘量或单位时间产尘量入手，降低含尘风流中的粉尘浓度。例如改进采、掘机械的截齿及其分布状态，选用产尘量小的*截割参数；在可能的条件下减少炮眼数量及炸药用量等，二是预先或在生产过程中采取某种抑制浮游粉尘产生措施（简称抑尘措施）。例如煤层注水或采空区灌水预先湿润煤体；湿式打眼；炮眼填塞水炮泥；放炮前后冲洗煤壁、岩邦；出煤、岩洒水等。

2．2降尘措施

降尘措施就是采用喷雾方法将悬浮于风流中的粉尘降下来的措施，目前主要的防尘措施主要有净化通风、采煤机内外喷雾、架间喷雾、放煤口喷雾、湿式打眼、放炮使用水炮泥、放炮洒水、扒装喷雾等。

2．3排尘措施

排尘措施是采用通风方法把悬浮于风流中的粉尘排出作业场所，或增大风量使作业场所的粉尘浓度得稀释而降低的措施。例如改善通风方式、方法和采用*排尘风速等。

2．4除尘措施

除尘措施是利用除尘器把风流中所含的粉尘集下来加清除，使风流得到净化的措施。例如机掘工作面或锚喷、打眼及转载点等处的湿式或干式除尘器（捕尘器）除尘等。

2．5个体防尘措施

个体防尘措施是利用个人防尘用具把呼吸空气中的粉尘过滤下来，使工人吸入净化了的空气，或者采取由作业场所外部输送的清洁压风方式供工人呼吸。例如配带防尘口罩、防尘面罩、防尘帽或压风呼吸器等。

3、粉尘检测

我国工业企业设计卫生标准所规定的居民区大气中飘尘日平均zui高允许浓度为0.15mg/m3，煤矿安全规程中对井下有人工作的地点和人行道的空气中粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度，要符合表2中的要求。

表2    作业场所空气中粉尘浓度标准

粉尘检测是以科学的方法，对生产环境中粉尘的含量及其物理化学性状进行测定、分析和检查的工作。从全面了解和掌握粉尘的物理及化学性性状出发，需要检测的项目很多，如粉尘的形状、密度、粒度分布、溶解度、浓度、粉尘的化学成分及荷电性、爆炸性等。但从安全与卫生学的角度出发，日常粉尘检测项目主要是粉尘浓度、粉尘中游离SiO2的含量和粉尘的分散度等。