淺議礦井粉塵防治

王海斌

（太原市南峪煤礦， 山西 太原 030054）

礦井粉塵（簡稱礦塵）是指礦井在生產(chǎn)和建設過程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。

在煤礦生產(chǎn)過程中，各類打眼作業(yè)、炸藥爆破、采煤機和掘進機作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載及運輸?shù)龋鱾€環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的礦塵。而不同礦井由于煤炭地質條件賦存情況和物理性質的不同，采掘方法、作業(yè)方式、機械化程度和通風狀況的不同，礦塵的產(chǎn)生量有很大的差異。一般來講，在現(xiàn)有防塵技術措施的條件下，以采掘工作面產(chǎn)生的礦塵量為最多，約占全部礦塵的80%。其次，錨噴作業(yè)點產(chǎn)塵量占10%~15%，運輸通風巷道產(chǎn)塵量占5%~10%，其他作業(yè)地點占2%~5%。

1 礦塵的危害

（1）礦塵不僅污染作業(yè)環(huán)境，降低了生產(chǎn)場所的能見度，而且嚴重影響勞動效率和操作安全，使工傷事故增多。

（2）對礦工的身體健康產(chǎn)生危害，長期在含礦塵濃度較高的環(huán)境中作業(yè)，吸入大量礦塵后引起身體器官的病變，輕者能引起呼吸道炎癥、慢性中毒和皮膚病，重者可導致塵肺病。

（3）礦塵中的煤塵，有的還具有燃燒爆炸性，在一定條件下可能發(fā)生爆炸，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

（4）礦塵還會加速機械、電器設備的損壞，縮短精密儀器、儀表的使用壽命。

2 煤塵的爆炸及其預防

2.1 煤塵爆炸的條件

（1）煤塵本身具有爆炸危險性。具有爆炸危險性是煤塵發(fā)生爆炸的基本條件。煤塵是否具有爆炸性，主要取決于它的揮發(fā)分含量，揮發(fā)分含量大于10%的煤塵，一般都具有爆炸危險性。

（2）一定濃度的浮游煤塵存在。具有爆炸危險性的煤塵只有呈浮游狀態(tài)并達到一定濃度范圍，才能發(fā)生爆炸。

（3）高溫引爆火源的存在。煤塵爆炸還必須有足夠能量的熱源，煤塵云的著火溫度因其自然揮發(fā)分含量、粒度、濃度等的差異而不同，煤塵的引燃溫度在610~1 050℃之間，一般為700～800℃。在井下能引燃煤塵的高溫熱源有：違章爆破產(chǎn)生的火焰，電氣設備產(chǎn)生的電火花，架線電機車及電纜破壞時產(chǎn)生的電弧，各種機械強烈摩擦產(chǎn)生的火花，瓦斯燃燒或爆炸，煤炭自燃和明火。

2.2 煤塵爆炸的危害

（1）產(chǎn)生高溫高壓。爆炸產(chǎn)生的熱量，可使爆炸地點的溫度高達2 000℃以上。煤塵爆炸的壓力為73 kPa，但是在有大量沉積煤塵的巷道中，爆炸壓力將隨著離開爆源距離的增加而跳躍式地增大。

（2）連續(xù)爆炸。由于煤塵爆炸的壓力波傳播速度快，能將巷道中的沉積煤塵揚起，使巷道中煤塵濃度迅速達到爆炸范圍，當落后于壓力波的火焰到達時，就能再次發(fā)生爆炸。有時可如此反復多次，形成連續(xù)爆炸。

（3）產(chǎn)生大量的一氧化碳氣體。煤塵爆炸時產(chǎn)生的一氧化碳，在災區(qū)內(nèi)的濃度可達2%～3%，有時高達8%左右，煤塵爆炸事故中死于一氧化碳中毒的人數(shù)占死亡人數(shù)的70%～80%以上。

2.3 影響煤塵爆炸的因素

（1）煤的揮發(fā)性。一般情況下，煤塵的可燃揮發(fā)分越高，越易爆炸。因為煤塵爆炸主要是在塵粒分解的可燃氣體中進行的。

（2）煤的水分。煤中的水分具有減弱和阻礙爆炸的性質，因為煤中水分對塵粒起黏結作用，減少表面積，增大顆粒，降低飛揚能力；煤中水分起吸熱、降溫阻燃作用。

（3）煤的灰分。灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。只有灰分達到40%以上時，爆炸性才會顯著下降。

（4）煤塵粒度。粒度對爆炸性有極大的影響。1mm以下粒徑煤塵都能參與爆炸，總的來說，煤塵粒度越小，表面積越大，受熱及氧化作用越快，加速了釋放可燃氣體，所以越易爆炸，且爆炸性強。煤塵粒度越小所需引燃溫度越低，且火焰?zhèn)鞑ニ俣纫苍娇臁?/p>

（5）空氣中的瓦斯?jié)舛取Ｍ咚故强扇細怏w，當其混入巷道空間時，煤塵爆炸的下限濃度會降低。

（6）空氣中氧含量。井下空氣中氧含量低于17%時，煤塵不能引燃而失去爆炸性。

（7）引爆熱源。引爆熱源的溫度越高，能量越大，越容易點燃煤塵云，煤塵初始爆炸強度也越大，溫度越低，能量越小，越難點燃煤塵云，即使能引起爆炸，初始爆炸強度也小。

2.4 預防煤塵爆炸的措施

2.4.1 綜合防塵措施

綜合防塵是防止煤塵達到爆炸濃度的根本措施。

（1）減少煤塵產(chǎn)生量的措施。在礦井生產(chǎn)過程中，采取各種技術措施，減少采掘作業(yè)時的粉塵發(fā)生量，是減少煤塵產(chǎn)生量的主要環(huán)節(jié)，是礦井粉塵災害防治工作中最為積極、有效的技術措施。主要包括：煤層注水、采空區(qū)灌水、改進采掘械結構及其運行參數(shù)、濕式鑿巖、濕式打眼、爆破使用水炮泥、合理確定炮眼數(shù)目和裝藥量等。

（2）降塵措施。盡管采取了減塵措施，采、掘、運等諸環(huán)節(jié)仍然會產(chǎn)生大量的粉塵，這時就要采取各種降塵方法進行外理，降塵措施是礦井綜合防塵工作的重要環(huán)節(jié)。措施主要包括各產(chǎn)生塵地點的噴霧灑水、采掘機械內(nèi)處高壓噴霧、爆破前后噴霧、支架噴霧、裝巖灑水、轉載點噴霧灑水、降塵器除塵、巷道風流凈化水幕等。

通風排塵。通過上述兩類措施所不能消除的粉塵要用礦井通風的方法排出井外。礦井通風是除塵措施中最根本的措施之一。①最低排塵風速，能使呼吸性粉塵保持懸浮狀態(tài)，并隨風流流動的最低風速，當巷道平均風速為0.15m/s時，能使呼吸性粉塵保持懸浮狀態(tài)并隨風流動。②最優(yōu)排塵風速，能使粉塵降到最低濃度的風速。一般認為，掘進工作面的最優(yōu)排塵風速為0.4～0.7m/s；機械化采煤工作面，采取防塵措施后最優(yōu)排塵風速為1.5～2m/s。③極限排塵風速，能使已經(jīng)沉積的粉塵再次飛揚起來的風速。

定期處理巷道落塵。①沖洗巷幫。用水沖洗巷道周圍的沉積煤塵，防止煤塵飛揚。②撒布巖粉。在巷道內(nèi)撒布惰性巖粉，增加煤塵的灰分，使煤塵失去爆炸性。③清掃積塵。對斜井、平峒、井底車場、運輸巷道、石門以及各產(chǎn)生塵地點，要根據(jù)煤塵的沉積情況進行定期清掃，清掃的煤塵必須運出井外。④噴灑黏塵劑，黏塵劑能將沉積煤塵徹底濕潤，使其失去飛揚性。但當煤塵過量，沉積黏塵劑就會失去濕潤能力，這時需要重新噴灑黏塵劑。⑤刷漿。用石灰水摻少量水泥噴灑在巷道周圍使煤塵固定，避免煤塵飛揚參與爆炸。

2.4.2 防止引爆煤塵

預防煤塵爆炸必須防止點燃火源的出現(xiàn)，嚴格管理和限制生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的火源和熱源。

（1）加強明火管理，提高防火意識。嚴禁攜帶煙草、點火物品和穿化纖衣服入井；井下嚴禁使用電爐和燈泡取暖，不得從事電焊、氣焊等工作；新工人入井前，必須進行防火、防爆的安全教育，提高他們的安全意識。

（2）嚴格爆破管理。在有瓦斯、煤塵爆炸危險的煤層中，采掘工作面爆破都必須使用煤礦許用雷管和炸藥；使用合格的發(fā)爆器爆破；禁止使用閘刀開關等明電爆破；井下爆破工必須由專職爆破工擔任；爆破前必須充填好炮泥；嚴禁放明炮、糊炮、連環(huán)炮等。

（3）防止出現(xiàn)電火花。井下嚴禁帶電檢修、搬遷電氣設備及電纜、電線。井下供電應做到：無“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭，有過電流和漏電保護，有接地裝置；應堅持使用檢漏電器，堅持使用煤電鉆綜合保護，堅持使用局部通風機的風電閉鎖。礦燈發(fā)放前應保證完好，在井睛使用時嚴禁敲打、撞擊，發(fā)生故障時嚴禁拆開。

（4）防止摩擦和撞擊火花。隨著井睛機械化程度的日益提高，機械摩擦、沖擊引燃瓦斯煤塵的危險性也相應增加。

2.4.3 隔絕煤塵爆炸的措施

（1）撒布巖粉。巖粉是不燃性細散粉塵，撒布巖粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性巖粉，增加沉積煤塵的灰分，抑制煤塵爆炸的傳播。撒布的巖粉與煤塵混合，使不燃物含量大于80%，撒播巖粉的巷道長度不小于300m。

（2）設置水棚。在巷道中靠近頂板處設置水棚，當井下發(fā)生爆炸時，爆風壓力將水槽崩翻并破碎，水瞬間分散于巷道空間內(nèi)，形成水霧，因水的比熱大，吸熱效果好，利于消滅火焰，而阻止煤塵爆炸火焰的傳播。

（3）自動式隔爆棚。使用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時，探測爆炸波的傳播，及時將預先放置的水、巖粉、氮氣、二氧化碳等噴灑到巷道中，從而達到自動、準確、可靠地撲滅爆炸火焰與防止爆炸蔓延的目的。

總之，隨著礦井采掘綜合機械化水平的提高，礦塵的發(fā)生量也大大增加。必須從思想上、管理上、裝備上高度認識粉塵防治重要性，從源頭上根治粉塵，徹底改善勞動工作環(huán)境，保護職工身心健康，促進礦井和諧健康發(fā)展。