1、专题部分工作面矿尘防治技术摘要：据多年统计，在煤矿的各种自然灾害中，矿尘危害造成的人员伤亡几乎占井下所有事故死亡人数的40%左右。因此，矿尘危害是影响矿山安全生产的一大隐患，正确区分各种顶矿尘危害，分析重特大事故发生的原因和规律，进行现场实用安全技术研究，在管理上、技术上、装备上采取针对性的防范措施，实行重点治理和监察监控，对遏制重特大事故的发生具有十分重要意义。关键词：矿尘危害 矿山安全 防治技术 巷道 工作面 放顶煤0A0bstract: According to many years of statistics, natural disasters in coal mines, the
2、ore dust hazards mine casualties account for almost all accidents is about 40% of deaths. Therefore, the mineral dust affect mine safety hazard is a serious hazard, correct in distinguishing the various top mineral dust hazard analysis of the causes of major accidents and the law of practical securi
3、ty technology field research in management, technical, and equipment on take appropriate preventive measures, the implementation of key governance and monitoring controls, curb the occurrence of major accidents is of great significance. Key words: mineral dust hazards, mine safety, control technolog
4、y, roadway, face, caving 1.绪言矿尘作为煤矿生产的伴生物其主要危害是发生煤尘爆炸事故，危害作业人员的身体健康，影响作业安全和危害矿区的周围环境等。煤尘爆炸或瓦斯爆炸事故的危害具有严重性和突发性，其他危害均具有普遍性。所以，做好矿尘的防治工作具有极其重要的现实意义。2.矿尘的概念及分类矿尘的概念：能够在较长时间呈浮游状态存在于空气中的一切固体微小颗粒称为粉尘。煤矿粉尘系煤尘，岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。生产过程中散发出来的大量粉尘称为生产性粉尘。矿山粉尘（简称矿尘）就属于这类粉尘，它是矿井在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。煤尘是从爆炸的角度定义的，一般指微
5、粒（尘粒平均的横断面直径）0.75mm-1mm以下的煤炭微粒；岩尘是从工业卫生角度定义的，一般指粒径在10m-45m以下的岩粉尘粒。矿尘的分类：井下的矿尘，按照其存在状态，可分为浮游矿尘和沉积矿尘两种。（1）浮游矿尘：指飞扬在矿井空气中的矿尘。（2）沉积矿尘：从矿井空气中因自重而沉降下来，附在巷道周边以及积存在巷道内的矿尘，简称为落尘。3.矿尘的危害矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：(1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。工人长期吸入矿尘后，轻者会患呼吸道炎症，皮肤病；重者会患尘肺病。而尘肺病引发的矿工致残荷死亡人数在国内外都十分惊人。（2）某些矿尘（如煤尘，硫化尘）在一定的条件
6、下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参与瓦斯同时爆炸。煤尘或瓦斯煤尘爆炸，都将给矿山以突然性的袭击，酿成严重的灾害。（3）加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。随着矿山机械化，机械化，自动化程度的提高，矿尘对设备性能及其使用寿命的影响将会越来越突出，应引起高度的重视。（4）降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。在某些机采工作面割煤是，工作面煤尘浓度高达4000m3-8000m3，有的甚至更高。这种情况下，工作面能见度极低，往往会导致误操作，造成人员的意外伤亡。4.防治煤矿粉尘的基本原则（1） 贯彻以预防为主的方针，最大限度的防治粉尘的产生，特别要防止浮
7、游粉尘的产生.。采取煤层注水，改进采掘机的截割工具，选择合理的截割参数，使用水炮泥等技术都能有效的减少粉尘的产生量。（2） 实施综合防尘措施，实践表明，完全的阻止矿尘的产生，几乎是完全不可能的事情，重要的是采取有效的措施加以抑制。针对不同的产尘点和产尘工序，应优先选择那些不能为任何辅助措施所替代的主要防尘措施。例如，采煤工作面应主要以煤层注水为主，掘进工作面应实施以湿式凿岩为主，并且包括喷雾洒水，除尘器及通风除尘在内的综合防尘措施。（3） 将粉尘处理在尘源地点，避免其飞扬，扩散和进入风流种。为此选择防尘措施时应注意以下几点： 采用强制性防尘方法比非强制性防尘方法好。例如密闭抽尘，即把粉尘密闭子
8、在尘源处，然后吸入除尘装置； 在尘源处抑制粉尘比从分流中降尘好，例如高压水射流辅助切割，采煤机内喷去洒水等;用水抑制粉尘比干式防尘效果好，而且可靠。例如湿式凿岩优于干式孔口捕尘。 （4） 把已经浮游的粉尘降下来或捕集起来。常用的方法主要有喷雾降尘和使用各种净化风流的除尘装置。（5） 除尘装置必须适合尘源的移动性，即要求除尘设备的集合尺寸，形状，重量及动力供给等都要便于随尘源的移动而移动。（6）各种防降尘措施应提高呼吸性粉尘的降尘率，以实现良好的环境卫生条件，保证工人的身体健康。（7）选择安全可靠和易于实现的防止和隔绝煤尘爆炸的措施，确保矿井的安全生产5.炮采工作面矿尘来源与防治5.1 炮采工作
9、面矿尘来源：炮采工作面主要产尘的工序是打眼和炸药爆破落煤工序，产尘量是采煤工作面正规循环过程总产尘量的60%-70%。爆破瞬间粉尘浓度较打眼工序常高达几十甚至几百倍，但在爆破作业时工作面无人工作，爆破后一段时间间隔内粉尘对人也无直接危害。对人有直接危害的是打眼和运煤工序，特别是煤电钻干打眼，用锹攉煤，不但产尘量大，而且飞扬的尘量也较大。5.2防治措施：炮采工作面是多工序，多尘源的生产作业，因此炮采工作面应采用综合防尘措施，包括煤层注水及采空区灌水预湿煤体，湿式打眼，水炮泥填塞炮眼和水封爆破，冲洗煤壁，洒水出煤，转载喷雾及采用最佳排尘风速。下面着重介绍湿式煤电钻打眼和水封爆破落煤防尘： 5.2.
10、1湿式煤电钻打眼 湿式煤电钻是实施湿式打眼的专用设备，与其配套的用具是中空麻花钻杆及湿式煤钻头（1）供水参数 供水压力要求在0.2-1MPa; 耗水量应达5-10L/min，使粉尘与水呈浆糊状为宜。(2) 一般情况下的降尘可达95%-99%，最低伟90%，而且免除了掏干炮眼工序，避免了煤尘的飞扬。所以，通常使用湿式煤电钻打眼时，都能保持空气中含尘量在10mg/m3以下。5.2.2水封爆破落煤 水封爆破落煤，是在炮眼底部装入炸药后，用木塞，黄泥封严空口，然后向空中注水，再进行爆破。水封爆破和“水炮泥”的作用相同，能降低煤尘与瓦斯的产生量，减弱爆破时的火焰强度，提高爆破的安全性和爆破的效率，还能提
11、高爆破后落煤的块度。水封爆破的方式有2种（1）短炮眼水封爆破有2种情况：一是无底槽炮采工作面采用的；另一种是有底槽炮采工作面采用的。 短眼无底槽的钻孔长度为1.2-2.3m，裂隙不发育煤层孔距取0.9-1.8m, 裂隙发育煤层孔距取3-3.6m，向钻孔内注水可以分两次进行，也可只注一次，若两次进行注水，则第一次注水在装填炸药前进行，第二次在装药后进行。水压为0.7-2.1MPa，流量为13.6-22.7/min，每孔注水60-120L左右，钻孔引爆时，应使水在孔内呈承压状态下进行。 注水爆破的降尘效果好，爆破时降尘率可达83%，装煤时浮沉也可大大降低。 短炮眼有底槽水封爆破，其技术与无底槽相同
12、，只是增加低槽后，能够提高爆破相率。（2）长炮眼水封爆破 长炮眼水封爆破落煤的最大特点就是在煤能自溜或水力冲运的条件下，大大改善作业环境。长炮眼水封爆破先在炮眼装药，再将炮眼两端用炮泥，木塞堵严，然后通过注水管注水，最终爆破。6.综采工作面矿尘来源与防治6.1 综采工作面矿尘来源： 当采煤机滚筒切割煤体以及有螺旋叶片或涡形管进一步进行破碎时，都会产生大量的煤尘。采煤机的割煤过程即产尘过程，产尘来源于：（1）截煤时，截尺刀尖前的煤被压实而成压固核，当接触应力增加到极限时，压固核被压碎产生煤尘；（2）大块煤采落后，紧跟在后面的截齿切割厚度减少，增加了产尘量；（3）被割下和被滚筒抛下的煤，在弹性恢复
13、时延裂缝继续分离成更小的煤块，同时产生煤尘；（4）截齿磨钝后，各刃卖弄变成弧面，与煤碾压和摩擦产生煤尘；（5） 截齿对煤体的冲击，割下来的煤相互碰撞及滚筒螺旋叶片装煤时的二次破碎产生煤尘。6.2 防治措施综合机械化采煤工作面市煤矿井下的主要尘源，必须采取综合防尘措施。除采用煤层注水或采空区灌水预湿煤体的技术外，还必须通过以下几个方面的技术途径减少粉尘的产生量，降低空气中的粉尘浓度：（1）对采煤机的截割机构应选择合理的结构参数和工作参数；（2）对采煤机需设置合理的喷雾系统和供水系统；（3）采用合理的通风技术及最佳排尘风速；（4）为液压支架设置移驾喷雾系统；（5）对煤炭运输，转载机破碎机破煤等生产
14、环节应采取有效的防尘措施。7.工作面矿尘防治的两种技术7.1煤层注水的实质煤层注水是回采工作面最重要的防尘措施，它是在回采前预先在煤层中打若干的钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部增加煤的水分和尘粒间的粘结力，并降低煤的强度和脆性，增加塑性，减少采煤时煤尘的生产量，同时将煤体重原生细尘年结为较大的尘粒，使之失去飞扬能力。 煤层的湿润过程实质上水在煤层裂隙和孔隙中的运动过程，是一个复杂的水动力学和物理化学过程的综合。水在煤层中的运动可以分为压差所造成的运动和它的自运动。压差所造成的运动是水在煤层中沿裂隙和大的孔隙按渗透规律流动。自运动与注水压力无关，它取决于水的重力和水与煤炭的化学的，物理
15、化学的作用。自重使水在裂隙和孔隙内向下运动；化学作用是水作用于煤层内的无机的和有机的组成，使之氧化或溶解；物理化学作用包括毛细管凝聚，表面吸着和湿润等。压差和重力造成的水渗透流动，时间不长，范围不大，湿润效果不高，一般只能达到10%-40%。物理化学作用是煤层湿润的主导作用，可以持续很长时间，并能使煤体均匀，充分的湿润，将湿润效果提高到70%-80%。此外煤层注水打破了煤体内原有的煤瓦斯体系的平衡，形成了煤瓦斯水三相体系这个体系中各个介质发生着相互的作用。 水在煤层中的运动，主要是注水压力，毛细管力和重力3种力综合作用克服煤层裂隙面的阻力，孔隙通道的阻力和煤层的瓦斯压力。 注水后的煤层，在回采及整个生产流程中都具有连续的防尘作用，而其他的防尘措施多为局部的。采煤工作面产量占全矿煤炭总产量的90%，因此煤层注水对减少煤尘的产生，防治煤尘的爆炸，有着极其重要的意义。7.2采空区灌水预湿煤体7.2.1采空区灌水预湿煤体的实质当厚煤层采用倾斜或水平，斜切分层以及人工假顶或用夹矸层作分层下行陷落法开采以及近距离煤层群开采时，在上一分层或上邻近煤层的采空区灌水，依靠水的自重以及煤体或夹矸层内孔隙的毛细作用力渗透到下一分层或下邻近煤层的媒体，使之在开采前预先湿润，达到防尘的目的。7.2.2采空区灌水方法(1)倾斜分层超前钻孔采空区灌水 在下分层的回风巷中，超前工作面向上分层采空区打短
