淺談礦井煤塵災(zāi)害與預(yù)防控制技術(shù)

王瑞虎 馬艷英 山東科技大學(xué) 礦業(yè)與安全工程學(xué)院

前言

礦井有五大災(zāi)害，冒頂、煤塵爆炸、瓦斯爆炸、透水事故、火災(zāi)事故。近年來，井下事故仍然存在，井下災(zāi)害不容忽視，煤塵爆炸甚至是比瓦斯爆炸更加劇烈，煤塵爆炸會(huì)引起二次爆炸，且爆炸過程中會(huì)有塵粒飛出，導(dǎo)致人身傷亡與設(shè)備損壞。明確煤塵產(chǎn)生場所、了解煤塵爆炸機(jī)理、條件和預(yù)防措施對(duì)我們井下安全管理具有重大意義。

1 礦井煤塵主要存在場所

1.1 采煤工作面產(chǎn)塵

采煤工作面是井下產(chǎn)塵最多的地方，產(chǎn)塵量達(dá)45%-80%，采煤工作面是礦井作業(yè)最重要且危險(xiǎn)性最高的一個(gè)地點(diǎn)，在采煤工作面處，容易發(fā)生因氧化發(fā)熱發(fā)生煤炭自燃事故，因礦山壓力與支護(hù)不當(dāng)造成的頂板事故，因瓦斯?jié)舛雀摺⒀鯕夂窟m當(dāng)、存在未受到抑制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、遇火源而產(chǎn)生的瓦斯爆炸，煤塵爆炸，透水事故，職業(yè)病等等。

采煤工作面機(jī)械設(shè)備繁多，有刮板輸送機(jī)、工作面端面系統(tǒng)、乳化液泵站、轉(zhuǎn)載機(jī)等，在切割煤的過程中，采煤機(jī)不斷切割煤塊，在切割過程中，會(huì)與煤體產(chǎn)生摩擦，因?yàn)樵诠ぷ髅嬉欢康拿簤m在遇到火花后很有可能產(chǎn)生爆炸，所以要有效防止磨擦火花的產(chǎn)生；采煤工作面人員多，每采一段時(shí)間，便要進(jìn)行支護(hù)，在采煤時(shí)，也要有專門人員進(jìn)行監(jiān)管，還需要定期的進(jìn)行隱患排查，因此如果有煤塵的存在，積塵容易被揚(yáng)起，造成巨大隱患。

1.2 掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵

相對(duì)于采煤工作面，掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量為井下地點(diǎn)中的第二名，掘進(jìn)工作面的巷道為一條巷道，不構(gòu)成回路，在通風(fēng)時(shí)，必須采用機(jī)械通風(fēng)方法，通常采用壓入式通風(fēng)。在掘進(jìn)時(shí)，需要進(jìn)行煤巖爆破，掘進(jìn)的三大工藝有破巖、 排矸、 支護(hù)，尤其在破巖這個(gè)過程中，產(chǎn)塵量屬最多，因?yàn)殡S著煤巖體被鑿開，在這個(gè)過程中必定存在細(xì)小的微塵與塵粒，如果不加以防范，就容易產(chǎn)生隱患與事故。在煤巖爆破過程中，大型鑿巖設(shè)備需要進(jìn)行供電，在運(yùn)行工程中也存在諸多隱患，容易產(chǎn)生火花，并且在人員較多、離煤巖爆破地點(diǎn)較近的地方，溫度通常較高，這為煤塵爆炸又提供了條件。

1.3 錨噴作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)塵

錨指錨桿，支護(hù)圍巖，噴即噴射混凝土支護(hù)，填補(bǔ)裂隙，多一層防護(hù)，兩者相互結(jié)合，共同支護(hù)圍巖體，起到了雙重保護(hù)的作用。然而，在錨噴時(shí)，煤巖體會(huì)受到一些作用力，其內(nèi)的一些細(xì)小粉塵會(huì)擴(kuò)散到空氣中來，而且混凝土在噴射時(shí)也容易掉落細(xì)小粉塵，所以，錨噴方式也會(huì)產(chǎn)塵，所以要以正確的方法進(jìn)行錨噴作業(yè)，盡量減少煤塵的產(chǎn)生。

1.4 運(yùn)輸通風(fēng)巷道產(chǎn)塵

運(yùn)輸通風(fēng)巷道有多種功能，可以運(yùn)輸物料、人員、煤渣、煤塊等等，每條有人通過的巷道必須保證足夠的通風(fēng)，以使作業(yè)人員處于良好的環(huán)境中正常工作。礦井運(yùn)輸系統(tǒng)中，有軌道上山/下山和運(yùn)輸上山/下山，軌道上山實(shí)現(xiàn)物料、人員、機(jī)械設(shè)備的運(yùn)輸，運(yùn)輸上山實(shí)現(xiàn)原煤的運(yùn)輸，在運(yùn)輸上山中，原煤較多，煤又容易自然發(fā)熱，煤塊與煤塊之間難免會(huì)產(chǎn)生摩擦，煤塵爆炸的危險(xiǎn)性大。

巷道按照功能劃分，可以劃分為開拓航道、準(zhǔn)備航道、回采巷道，按照位置關(guān)系劃分，可以分為直立巷道、傾斜巷道、水平巷道，每段巷道拐彎處，即巷道上隅角，容易形成瓦斯積聚，如果巷道內(nèi)通風(fēng)不良，就會(huì)帶來巨大隱患。

2 礦井煤塵危害

2.1 煤塵爆炸

煤塵爆炸的條件有，一定濃度的煤塵，煤塵本身具有爆炸性，煤塵處于懸浮狀態(tài)，存在引燃熱源。一般情況下，煤塵爆炸指數(shù)小于10%的煤層沒有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，煤塵爆炸指數(shù)處于10%-15%之間的煤層有弱爆炸危險(xiǎn)性，煤塵爆炸指數(shù)在15%以上的煤層有爆炸危險(xiǎn)性。煤塵的揮發(fā)分、灰分和水分為煤塵爆炸指數(shù)的主要影響因素。

浮塵的危害性不言而喻，許多煤塵爆炸的二次爆炸都是由于浮沉的存在，并且浮沉本身也會(huì)對(duì)工人本身造成一定的危害，當(dāng)工人吸入肺中，會(huì)對(duì)肺泡造成不可恢復(fù)的污染；雖然煤塵引燃溫度算是屬于較高溫度范圍，但是明火的溫度也非常高，所以說，在煤塵引燃源方面，只能進(jìn)行避免。如果能夠控制上述條件中的任意一個(gè)，便不會(huì)發(fā)生煤塵爆炸事故。

2.2 煤塵的危害

即使煤塵不產(chǎn)生爆炸，各類呼吸性粉塵也會(huì)對(duì)人體會(huì)造成不同級(jí)別的傷害，長期工作在粉塵環(huán)境下的工作人員，患?jí)m肺病的幾率比普通人高得多；對(duì)生產(chǎn)也會(huì)造成不良影響，粉塵落到儀器儀表等上方時(shí)，一方面會(huì)影響讀數(shù)，另一方面可能會(huì)影響儀器的精度，使得儀器精度降低，從而影響生產(chǎn)效率；具有某種化學(xué)性質(zhì)的粉塵，可能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，也會(huì)影響作業(yè)；粉塵治理所需的經(jīng)濟(jì)支持會(huì)對(duì)企業(yè)效益產(chǎn)生影響。

當(dāng)發(fā)生煤塵爆炸事故時(shí)，第一會(huì)產(chǎn)生高溫，爆炸瞬間溫度急劇上升，對(duì)人和物的破壞非常大，在爆炸的高溫環(huán)境下，人無法存活，設(shè)備也不能再使用。第二產(chǎn)生高壓沖擊，煤塵爆炸所揚(yáng)起的煤塵在沖擊波的作用下向各個(gè)方向拋出，沖量巨大，也會(huì)造成不可挽回的傷害，與此同時(shí)，隨著爆炸的傳播，極有可能形成二次爆炸，威力更加劇烈，危害更大。第三會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，主要是一氧化碳?xì)怏w，一氧化碳?xì)怏w能夠使人缺氧窒息死亡。

3 預(yù)防煤塵爆炸的措施

3.1 降塵措施

利用水來降塵是個(gè)非常有用的方法，通常可以用的方法有煤層注水、采空區(qū)灌水、濕式打眼等。煤層注水是在開采之前進(jìn)行的，通過對(duì)煤體注水，改變其應(yīng)力分布，這樣當(dāng)煤層被開采時(shí)，煤塵的產(chǎn)生量就會(huì)降低，并且煤層對(duì)外界釋放的壓力也會(huì)有所減小；采空區(qū)灌水是將水灌入采空區(qū)上部巖層，使水在重力的作用下滲入下一層煤巖體，這樣在下一層煤巖體開采時(shí)，煤塵產(chǎn)量也會(huì)有所降低，當(dāng)然向上一層注水的方式還有打鉆孔注水；濕式打眼在鉆孔時(shí)降塵非常有效，邊鉆邊送水，使煤塵以漿液的形式流出，大大降低了鉆孔時(shí)的煤塵產(chǎn)量。除此之外，有時(shí)也會(huì)進(jìn)行噴霧灑水，在必要的時(shí)候，工人需佩戴防塵口罩，以確保安全工作。

3.2 防爆隔爆措施

一般采用清掃法、沖洗法、刷幫法、撒巖粉法等來防止沉積的煤塵發(fā)生爆炸，利用設(shè)巖粉棚、水棚、撒布巖粉、設(shè)隔爆水幕的方法實(shí)現(xiàn)煤塵隔爆。