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2021年中级注册安全工程师《技术基础》精选资料:地下矿井灾害及防治技术

环球网校·2021-09-30 09:14:35浏览127 收藏12
摘要 2021年中级注册安全工程师考试备考已经开始,教材知识内容大家已经掌握了吗?环球网校小编整理了2021年中级注册安全工程师《技术基础》精选资料:地下矿井灾害及防治技术,供大家复习参考,查看更多备考内容请关注环球网校中级注册安全工程师频道。

地下矿井灾害及防治技术:

一、地下矿山通风技术

(一)地下矿山通风系统

1.地下矿山通风的目的

矿井通风的目的有两个:

在正常生产时期,保证向矿井各用风地点输送足够数量的新鲜空气,用以稀释有毒有害气体,排除矿尘和保持良好的工作环境,确保矿井安全生产;

在发生灾变时,能有效、及时地控制风向及风量,并与其他措施结合,防止灾害扩大。

2.矿井通风系统

矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气,排除污浊空气的通风网络、通风动力及其装置和通风控制设施(通风构筑物)的总称。

(1)通风方式。根据进风井和出风井的布置方式,矿井通风系统的类型可以分为中央式(中央并列式和中央分列式)、对角式(两翼对角式和分区对角式)和混合式3类。

(2)通风方法。根据主要通风机的工作方法,矿井通风方式分为抽出式、压入式和压抽混合式。

3.地下矿山漏风

地下矿山漏风是指通风系统中风流沿某些细小通道与回风巷或地面发生渗漏的短路现象。产生漏风的条件是有漏风通道并在其两端有压力差存在。地下矿山漏风按其地点可分为外部漏风和内部漏风。前者是指地表与井下之间的漏风,后者是指井下各处的漏风。

地下矿山漏风会造成动力的额外消耗;使地下矿山、采区和工作面的有效风量减少,造成瓦斯积聚、气温升高等,影响生产和工人身体健康;大量的漏风会使通风系统稳定性降低,风流易紊乱,调风困难,易发生瓦斯事故;会使采空区、被压碎的煤柱和封闭区内的煤炭及可燃物发生氧化自燃,易发生火灾;当地表有塌陷区时,老窑裂隙的漏风会将采空区的有害气体带入井下,使井下环境条件恶化而威胁安全生产。

4.地下矿山反风

矿井反风是为防止灾害扩大和抢救人员的需要而采取的迅速倒转风流方向的措施。

(1)全矿性反风。全矿反风是指井下各主要风道的风流全部反向的反风。

在矿井进风井、井底车场、主要进风大巷或中央石门发生火灾时常采用全矿性反风,避免火灾烟流进入人员密集的采掘工作面。《煤矿安全规程》规定:

矿井主要通风机必须装有反风设施,并能在10 min内改变巷道中风流方向,当风流方向改变后主要风机的供给风量不应小于正常供风量40%,每年应进行1次反风演习,反风设施至少每季度检查1次。矿井通风系统有较大变化时,应进行1次反风演习。

(2)局部反风。在采区内部发生灾害时,维持主要通风机正常运转,主要进风风道风向不变,利用风门开启或关闭造成采区内部风流反向的反风。

(二)地下矿山风量计算及通风参数测定

1.煤矿矿井风量计算

2.金属非金属地下矿山风景计算

3.通风参数测定

(三)地下矿山通风设备和通风构筑物

1.矿用通风设备

矿用通风设备中最主要的是通风机。通风机按其服务范围的不同,可分为主要通风机、辅助通风机、局部通风机;按通风机的构造和工作原理,可分为离心式通风机和轴流式通风机。

通风机工作的基本参数是风量、风压、效率和功率。

(四)局部通风技术

局部通风方法按通风动力形式的不同分为局部通风机通风、地下矿山全风压通风和引射器通风,其中以局部通风机通风最为常用。

局部通风机通风分为压入式、抽出式、混合式。

压入式通风:局部通风机及其附属装置安装在距离掘进巷道口10m以外的进风侧,将新鲜风流经风筒输送到掘进工作面,污风沿掘进巷道排除。

抽出式通风:局部通风机安装在距离掘进巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入,污风通过风筒有局部通风机抽出。

(五)地下矿山通风系统参数测定

1.风速测定

2.地下矿山通风阻力的测定

3.一氧化碳检测

4.氧气检测

5.温度检测

二、瓦斯及其防治技术

(一)瓦斯性质及瓦斯参数测定

1.瓦斯性质

瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体,有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体,难溶于水,扩散性较空气高。瓦斯无毒,但浓度很高时,会引起窒息。

2.煤层瓦斯赋存状态

瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态:在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态,称为游离瓦斯或自由瓦斯,这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程;另一种称为吸附瓦斯,它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部,占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。实测表明,在目前开采深度下(1 000~2 000 m以内)煤层吸附瓦斯量占70%~95%,而游离瓦斯量占5%~30%。

3.煤层瓦斯含量及测定

煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积,单位为m3/t。煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据,是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。煤层在天然条件下,未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量;受采动影响,已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量,称残存瓦斯含量。

影响煤层原始瓦斯含量的因素很多,主要有:煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。

煤层瓦斯含量测定方法目前主要有地勘钻孔测定法、实验室间接测定法和井下快速直接测定法3种。

4.煤层瓦斯压力及测定方法

煤层瓦斯压力是存在于煤层孔隙中的游离瓦斯分子热运动对煤壁所表现的作用力。煤层瓦斯压力是用间接法计算瓦斯含量的基础参数,也是衡量煤层瓦斯突出危险性的重要指标。测定方法主要有直接测定法和间接测压法。

(二)矿井瓦斯涌出及瓦斯等级

1.矿井瓦斯涌出的形式

2.矿井瓦斯涌出量及主要因素

3.矿井瓦斯等级及其鉴定:

《煤矿安全规程》规定,一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为:低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。

低瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10 m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40 m3/min。

高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于10 m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40 m3/min。

煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井:矿井在采掘过程中,只要发生过一次煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出,该矿井即定为煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。

《煤矿安全规程》规定:每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定。

(三)瓦斯喷出及预防

1.瓦斯喷出

地下矿山瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。在20m巷道范围内,涌出瓦斯量大于或等于1.0m 3/min,且持续时间在8h以上时,该采掘区域即定为瓦斯喷出危险区域。

瓦斯喷出的预兆:矿压活动显现激烈,煤壁片帮严重、底板突然鼓起、支架承载力加大甚至破坏,煤层变软、潮湿等。

2.瓦斯喷出的预防

(1)加强地下矿山地质工作,摸清采掘地区的地质构造情况;

(2)在可能发生喷出的地区掘进巷道时,打前探钻孔或抽排钻孔;

(3)加大喷出危险区域的风量;

(4)将喷出的瓦斯直接引入回风巷或抽放瓦斯管路;

(5)掌握喷出的预兆,及时撤离工作人员,并配备自救器,安设压气自救系统;

(6)掌握矿压规律,避免矿压集中,及时处理顶板,以防大面积突然卸压造成瓦斯喷出。

(四)煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出及预防

煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。

特点:煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯(二氧化碳)和煤(岩)冲出等特点,能摧毁井巷设施、破坏通风系统、造成人员窒息,甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故,是煤矿最严重的灾害之一。

1.煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出的一般规律

(1)突出危险性随采掘深度的增加而增加;

(2)突出危险性随煤层厚度的增加而增加,尤其是软分层厚度;

(3)石门揭煤工作面平均突出强度最大,煤巷掘进工作面突出次数最多,爆破作业最易引发突出,采煤工作面突出防治技术难度最大;

(4)突出多数发生在构造带、煤层遭受严重破坏的地带、煤层产状发生显著变化的地带、煤层硬度系数小于0.5的软煤层中;

(5)突出发生前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻夹钻、煤壁温度降低、散发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆;

(6)突出按动力源作用特征可分为3种类型:突出、压出和倾出;按突出物分类可分为4种类型:煤与瓦斯突出、煤与二氧化碳突出、岩石与瓦斯突出、岩石与二氧化碳突出。

2.煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出预测

3.防治煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出的措施

(1)防治突出的技术措施。

防治突出的技术措施主要分为区域性措施和局部性措施两大类。

区域性措施是针对大面积范围消除突出危险性的措施;

局部性措施主要在采掘工作面执行,针对采掘工作面前方煤岩体一定范围消除突出危险性的措施。

目前区域性措施主要有3种,即预留开采保护层、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破;

局部性措施有许多种,如卸压排放钻孔、深孔或浅孔松动爆破、卸压槽、固化剂、水力冲孔等。

(2)“四位一体”综合防治突出措施。所谓“四位一体”综合防治突出措施,就是说首先应对开采煤层及其对开采煤层构成影响的邻近煤层进行突出危险性预测。对确认的突出危险区域,应采取区域性防治突出技术措施,对确认的突出危险工作面,必须采取防治突出技术措施。在采取防治突出技术措施后,必须对防治突出技术措施和消除突出危险性的效果进行检验,如果检验有效,在采取安全防护措施的前提下进行采掘作业;如果检验无效,必须补充防治突出技术措施,直至再次检验为有效时方可在采取安全防护措施前提下进行采掘作业。否则,必须继续补充技术措施。

(3)安全防护措施。安全防护措施是控制突出危害程度的措施,也就是说即使发生突出,也要使突出强度降低,对现场人员进行保护不至危及人身安全。如震动性放炮、远距离放炮、反向防突风门、压风自救器、个体自救器等。

(五)瓦斯爆炸及预防

1.瓦斯爆炸的条件

引起瓦斯燃烧与爆炸必须具备3个条件:一定浓度的甲烷、一定能量的引火源和足够的氧气。

2.预防瓦斯爆炸技术措施

预防瓦斯爆炸技术措施包括4个方面:

(1)防止瓦斯积聚和超限;

(2)严格执行瓦斯检查制度;

(3)防止瓦斯引燃的措施;

(4)防止瓦斯爆炸灾害扩大的措施。

(六)瓦斯抽放

1.瓦斯抽放方法

瓦斯抽放系统主要由瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管路(带阀门)、瓦斯抽放钻孔或巷道、钻孔或巷道密封等组成。

根据抽放瓦斯的来源,瓦斯抽放可以分为:本煤层瓦斯预抽、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放以及几种方法的综合抽放。

2.瓦斯抽放指标

(1)反映瓦斯抽放难易程度的指标:煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、百米钻孔瓦斯涌出量。

(2)反映瓦斯抽放效果的指标:瓦斯抽放量、瓦斯抽放率。

(七)瓦斯检测

瓦斯检测实际上是指甲烷检测,主要检测甲烷在空气中的体积浓度。地下矿山瓦斯检测方法有实验室取样分析法和井下直接测量法两种。使用便携式瓦斯检测报警仪,可随时检测作业场所的瓦斯浓度,也可使用传感器连续实时地监测瓦斯浓度。

1.光干涉瓦斯检定器

2.热催化瓦斯检测报警仪

3.智能式瓦斯检测记录仪

4. 瓦斯、氧气双参数检测仪

5. 瓦斯报警矿灯

(八)瓦斯、煤尘事故的救护及处理

1. 瓦斯煤尘爆炸事故

发生瓦斯煤尘爆炸事故时,矿山救护队的主要任务是:

(1)抢救遇险人员;

(2)对充满爆炸烟气的巷道恢复通风;

(3)抢救人员时清理堵塞物;

(4)扑灭爆炸而产生的火灾;

2.煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出事故的救护及处理

(1)一般原则

(2)抢救遇险人员方法

(3)救护措施

三、矿(地)压灾害及防治技术

(一)矿(地)压灾害的概念及成因

1.矿(地)压的概念

通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力,称为矿(地)压。矿(地)压灾害的常见类型主要有:采掘工作面或巷道的冒顶片帮、采场(采空区)顶板大范围垮落和冲击地压(岩爆)。

2.矿(地)压灾害的成因

(1)采掘工作面或巷道的冒顶片帮、采场(采空区)顶板大范围垮落是最常见的事故,主要原因有:

1)采矿方法不合理和顶板管理不善;

2)缺乏有效支护;

3)检查不周和疏忽大意;

4)地质条件不好;

5)地压活动;

6)其他原因。

(二)矿(地)压灾害的防治技术

1.井巷支护及维护

井巷支护的方式主要有以下几种:

(1)锚杆支护与锚喷支护

1)锚杆支护。锚杆支护是单独采用锚杆的支护。掘进后即向巷道围岩钻孔,然后在孔中安装锚杆,目的是使锚杆与围岩共同作用进行巷道支护。锚杆支护的作用机理有多种:悬吊作用、组合梁作用及挤压连接、加固拱作用和松动圈支护理论等。

2)锚喷支护。锚喷支护又称喷锚支护,是联合使用锚杆和喷射混凝土或喷浆的支护。从广义上讲可以将除锚杆支护以外的其他与锚杆联合的支护形式都纳入此范围。如喷浆支护、喷混凝土支护、锚网支护、锚喷网支护、锚梁网(喷)支护以及锚索支护等。

(2)混凝土及钢筋混凝土支护。

(3)棚状支架支护。

2.采场地压事故防治技术

(1)煤矿采场矿山压力控制方法。

煤矿采场矿山压力控制主要根据直接顶稳定性和老顶来压强度来选择合理支护方式和支护强度。

直接顶是指直接位于煤层之上的易垮落岩层。煤矿直接顶稳定性分类主要以直接顶初次垮落步距为主要指标,将直接顶分为不稳定、中等稳定、稳定和非常稳定4类。

老顶是位于直接顶之上较硬或较厚的岩层。老顶压力显现分为4级,即老顶来压不明显、来压明显、来压强烈和来压极强烈。

(2)金属非金属矿山采场地压控制方法。

1)空场采矿法地压控制

2)充填采矿山法的地压控制

3)崩落采矿法地压控制

3.搞好地质调查工作

4.坚持正规循环作业,严格顶板监测制度

5.冲击地压(岩爆)预防技术

(1)冲击地压(岩爆)现象及特点

冲击地压(岩爆)是井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。

根据原岩(煤)体应力状态不同,冲击地压(岩爆)可分为3类:重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力—构造型冲击地压。

冲击地压(岩爆)的特点:

1)一般没有明显的预兆,难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度;

2)发生过程短暂,伴随巨大声响和强烈震动;

3)破坏性很大,有时出现人员伤亡。

(2)冲击地压(岩爆)的预测方法

(3)冲击地压(岩爆)的防治措施

根据发生冲击地压的成因和机理,防治措施分为两大类:一类是防范措施;另一类是解危措施。

1)防范措施。防范措施主要包括:预留开采保护层;尽量少留煤柱和避免孤岛开采;尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中;回采巷道采用大断面掘进;尽可能避免巷道多处交叉;加强顶板控制;确定合理的开采程序;煤层预注水,以降低煤体的弹性和强度等。

2)解危措施。冲击地压(岩爆)解危措施包括卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破和煤层高压注水等。

(三)地下矿山冒顶事故的救护及处理

1.一般原则

2.抢救遇险人员方法

3.冒顶事故的处理方法

(1)局部小冒顶的处理。

(2)局部冒顶范围较大的处理。

(3)大冒顶的处理。

四、矿山火灾及防治技术

(一)矿山火灾的分类和特点

凡是发生在矿山地下采场或地面而威胁到井下安全生产,造成损失的非控制燃烧均称为矿山火灾。矿山火灾的发生具有严重的危害性,可能造成人员伤亡、矿山生产接续紧张、巨大的经济损失、严重的环境污染等。

根据引火源的不同,矿山火灾可分为外因火灾和内因火灾两大类。外因火灾是指由于外来热源,如明火、爆破、瓦斯煤尘爆炸、机械摩擦、电路短路等原因造成的火灾。外因火灾的特点是突然发生,来势凶猛,如不能及时发现,往往可能酿成恶性事故。内因火灾是指煤(岩)层或含硫矿场在一定的条件和环境下自身发生物理化学变化积聚热量导致着火而形成的火灾。内因火灾的特点是发生过程比较长,而且有预兆,易于早期发现,但很难找到火源中心的准确位置,扑灭比较困难。

(二)地下矿山内因火灾防治技术

1.煤炭自燃倾向性

煤炭自燃倾向性是煤的一种自然属性,它取决于煤在常温下的氧化能力,是煤层发生自燃的基本条件。煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃3类。

《煤矿安全规程》规定,新建地下矿山的所有煤层必须由国家授权单位进行自燃倾向性鉴定;生产地下矿山延深新水平时,必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。

2.煤炭自燃的预测预报

我国的煤炭自燃的预测预报主要采用气体分析法。

(1)预测预报指标。

最新研究成果表明,可以使用一氧化碳、乙烯及乙炔等指标预测预报煤炭自燃情况。

煤炭自燃划分为3个阶段,即: 地下矿山风流中只出现10-6级的一氧化碳时的缓慢氧化阶段,出现10-6级的一氧化碳、乙烯时的加速氧化阶段,出现10-6级的一氧化碳、乙烯及乙炔时的激烈氧化阶段,此时即将出现明火。

3.煤炭自燃的预防技术

煤炭自燃的预防技术包括:惰化、堵漏、降温等,以及它们的组合。

(1)惰化技术防灭火。惰化技术就是将惰性气体或其他惰性物质送入拟处理区,抑制煤炭自燃的技术。主要包括黄泥灌浆、粉煤灰、阻化剂及阻化泥浆和惰气等。

(2)堵漏技术防灭火。堵漏就是采用某些技术措施减少或杜绝向煤柱或采空区的漏风,使煤缺氧而不至于自燃。堵漏技术和材料主要有:抗压水泥泡沫、凝胶堵漏技术、尾矿砂堵漏和均压等。

4.火区封闭、管理和启封

(1)火区封闭。当防治火灾的措施失败或因火势迅猛来不及采取直接灭火措施时,就需要及时封闭火区,防止火灾势态扩大。火区封闭的范围越小,维持燃烧的氧气越少,火区熄灭也就越快,因此火区封闭要尽可能地缩小范围,并尽可能地减少防火墙的数量。

(3)煤炭自燃火区启封。只有经取样化验分析证实,同时具备下列条件时,方可认为火区已经熄灭,才准予启封:

1)火区内温度下降到30℃以下,或与火灾发生前该区的空气日常温度相同;

2)火区内的氧气浓度降到5%以下;

3)区内空气中不含有乙烯、乙炔,一氧化碳在封闭期间内逐渐下降,并稳定在0.001%以下;

4)在火区的出水温度低于25℃,或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。

(三)火灾时期救灾技术

1.地下矿山火灾事故救护原则

2.风流控制技术:选择合理的通风系统,加强通风管理,减少漏风;

3.地下矿山反风技术:根据井下火灾具体情况,在保证作业人员和重大设备设施的安全条件下,可采用局部反风或全矿反风方法;

4.火灾的常用扑救方法

(1)直接灭火方法。

(2)隔绝方法灭火。

(3)综合方法灭火。

五、水害及其防治技术

(一)地下矿山突水源及涌水特征

1.大气降水为主要充水水源的涌水特征

2.以地表水为主要充水水源的涌水特征

3.以地下水为主要充水水源的矿床

4.以老窑水为主要充水水源的矿床

(二)地下矿山导水通道及探测技术

1.自然导水通道

2.人为导水通道

3.导水通道探测技术。

(三)地下矿山防治水技术

1.地表水治理措施

2.地下水的排水疏干

3.地下水探放

4 地下矿山水的隔离与堵截

隔离煤(岩)柱防水。为防止煤(矿)层开采时各种水流进入井下,在受水威胁的地段留一定宽度或厚度的煤(矿)柱。防水煤(矿)柱尺寸的确定应考虑到含水层的水压、水量、所开采煤(矿)的机械强度、厚度等因素及有关规定,并通过实践综合确定。

5.矿山排水

(1)金属非金属矿山。

(2)煤矿。 必须有工作、备用和检修的水泵。

工作水泵的能力,应能在20 h内排出矿井24 h的正常涌水量(包括充填水和其他用水)。

备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作水泵和备用水泵的总能力,应能在20 h内排出地下矿山24 h的最大涌水量。

检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的地下矿山,可在主泵房内预留一定数量的水泵位置。

(四)地下矿山水灾的预测和突水预兆

1.地下矿山水灾的预测

2.地下矿山突水预兆

(1)一般预兆

1)煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水现象,且淋水由小变大;有时煤帮出现铁锈色水迹;

2)工作面气温降低,或出现雾气或硫化氢气味;

3)有时可闻到水的“嘶嘶”声;

4)矿压增大,发生冒顶片帮及底鼓。

(2)工作面底板灰岩含水层突水预兆

(3)松散孔隙含水层突水预兆

(五)地下矿山水灾事故的救灾及处理

(六)地下矿山淤泥、黏土和流砂溃决事故的救灾及处理

1. 地下矿山溃决事故的类型

2. 处理地下矿山溃决事故的行动准则

六、矿山粉尘及其防治技术

矿山粉尘是地下矿山在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。

(一)矿山粉尘的性质及危害

1.粉尘的概念

(1)全尘

(2)呼吸性粉尘

(3)浮尘和落尘

2.粉尘性质

(1)粉尘中游离二氧化硅的含量。粉尘中游离二氧化硅的含量是危害人体的决定因素,含量越高,危害越大。游离二氧化硅是引起尘肺病的主要因素。

(2)粉尘的粒度。粉尘粒度是指粉尘颗粒大小的尺度。一般来说,尘粒越小,对人的危害越大。

(3)粉尘的分散度。粉尘的分散度是指粉尘整体组成中各种粒级的尘粒所占的百分比。粉尘组成中,小于5μm的尘粒所占的百分数越大,对人的危害越大。

(4)粉尘的浓度。粉尘的浓度是指单位体积空气中所含浮尘的数量。粉尘浓度越高,对人体危害越大。

(5)粉尘的吸附性。粉尘的吸附能力与粉尘颗粒的表面积有密切关系,分散度越大,表面积也越大,其吸附能力也增强。主要指标有吸湿性、吸毒性。

(6)粉尘的荷电性。粉尘粒子可以带有电荷,其来源是煤岩在粉碎中因摩擦而带电,或与空气中的离子碰撞而带电,尘粒的电荷量取决于尘粒的大小并与温湿度有关,温度升高时荷电量增多,湿度增高时荷电量降低。

(7)煤尘的燃烧和爆炸性。煤尘在空气中达到一定的浓度时,在外界明火的引燃下能发生燃烧和爆炸。

3. 矿尘的危害性

(1)引起职业病;

(2)在一定条件下可以爆炸;

(3)加速机械磨损,缩短精密仪器使用寿命;

(4)降低工作场所能见度,增加工伤事故的发生。

(二)矿山粉尘的防治技术

矿山粉尘的防治技术包括风、水、密、净和护5个方面,并以风、水为主。

1.采煤工作面防尘

(1)煤层注水;

(2)合理选择采煤机截割机构;

(3)喷雾降尘;

(4)采用除尘设备。

2.掘进工作面防尘

(1)炮掘工作面防尘。

1)打眼防尘

2)放炮防尘

(2)机掘工作面通风除尘

1)通风除尘系统

2)通风除尘设备

3)通风工艺的要求

(3)锚喷支护防尘

3.运输、转载防尘

(1)机械控制自动喷雾降尘装置

(2)电器控制自动喷雾降尘装置

4.综合防尘

综合防尘措施包括湿式钻眼、冲刷井壁巷帮、使用水炮泥、放炮喷雾、装岩(煤)洒水和净化风流等措施。

(三)煤尘爆炸和防、隔爆措施

1.矿山粉尘(煤矿煤尘)爆炸的条件

矿山粉尘(煤矿煤尘)爆炸必须同时具备以下4个条件:

粉尘本身具有爆炸性;

粉尘悬浮在空气中并达到一定浓度;

有足以点燃粉尘的热源;

有可供爆炸的助燃剂。

2.煤尘爆炸性评价方法

3.防止煤尘爆炸的技术措施

(1)防尘措施。减少巷道内的沉积煤尘量并清除出井,是最简单有效的防爆措施。

(2)杜绝着火源。主要技术措施有:保持矿用电气设备完好的防爆性能,加强管理,防止出现电器设备失爆现象;选用非着火性轻合金材料避免产生危险的摩擦火花;胶带、风筒、电缆等常用的非金属材料必须具有阻燃,抗静电性能;采用阻化剂、凝胶或氮气防止煤柱、采空区残留煤发生自燃。

(3)撒布岩粉法。防止煤尘爆炸的专门技术,其中使用历史最长,应用面广、简单易行的防止煤尘爆炸技术措施是撒布岩粉法。

—— 吸热、屏蔽作用

4.防止煤尘爆炸传播技术

防止煤尘爆炸传播技术也称为隔绝煤尘爆炸传播技术(以下简称隔爆技术),是指把已经发生的爆炸控制在一定范围内并扑灭,防止爆炸向外传播的技术措施。

该技术不仅适于对煤尘爆炸的控制,也适用于对瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸的控制。该技术分为两大类,被动式隔爆技术和自动式隔爆技术。

(四)矿山粉尘检测方法

1. 矿山粉尘浓度的测定

(1)矿山粉尘浓度标准。

我国对作业场所空气中粉尘的允许浓度规定为:岩矿中游离二氧化硅含量大于10%的矿山,粉尘允许浓度为1mg/m3;岩矿中游离二氧化硅含量小于10%的矿山,粉尘允许浓度为4mg/m3。

(2)粉尘浓度测定

2. 粉尘游离二氧化硅的测定

3.粉尘分散度的测定

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