矿井粉尘分散度的测定及分析.docx

矿井粉尘分散度的测定及分析姚海飞，金龙哲，刘 建，魏传光，李杰男( 北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083)摘 要:采用吊盘法现场收集巷道不同距离处底板、顶板及两帮的沉积煤样，在实验室用显微镜法对各采样点的粉尘分散度进行了测定，结果表明:在 2202 风巷，顶板处各粒径粉尘的分散度随 着远离工作面有升有降，总体趋势是 10 m 粉尘 所占比例最低;2202 瓦斯巷 2 m 粉尘所占比例较高， 5 m 粉尘所占比例均在 90% 以上;22 采区回风巷各测点粉尘分散度变化不大，分散度不高;2203 掘进巷粉尘分散度不高， 5 m 粉 尘所占比例 80% 左右;1312 下运掘巷各测点粉尘分散度总体变化不大，分散度较高。 关键词:粉尘分散度;风巷;瓦斯巷;运掘进巷;累计百分比中图分类号:TD714 + . 1文献标识码:B文章编号:1003 496X(2010)05 0100 04矿尘分散度表征岩矿被粉碎的程度，是指矿尘整体组成中不同粒径范围内的尘粒所占的百分比。 它是衡量矿尘颗粒大小的一个重要指标，是研究矿 尘性质与危害的一个重要因素。为系统地总结漳村 煤矿巷道内分散度分布规律，对煤矿各类巷道及巷 道不同高处的粉尘分散度分布情况进行了实测分 析。周凸出 5 mm 左右，凸出部位上有用于穿吊挂绳的穿孔。布点位置布点力求均匀，同一测点上大部分布置了 3 个 集尘板，部分煤尘沉积强度较低的位置则只需布置1 个集尘板就行。试验共布点 21 个，集尘板 55 个， 上层集尘板编号为 1，中层为 2，下层为 3。1. 2采集样本集尘板安装 2 d 后，便可下井收集各测点的粉 尘。方法为:当有少量的煤( 岩) 碎渣掉入时，先用 镊子拣出，然后将煤尘小心倒入称量瓶内，当还有少 量残余时用小勺将残余煤尘刮到集尘板一个角落， 再用 CH2 Cl2 溶液冲洗集尘板表面及小勺，直至将赋 于其上的煤尘悉数洗入收集粉尘用的称量瓶内，并 按要求打好标签，封好瓶盖带回地面烘干(105 ，1 h)后，然后保存好，即可用显微镜法进行测定。这 里按照 GBZ / T192. 1 2007 所列粉尘分散度测定方 法测定。1. 3现场实测11. 1制作与布置集尘板实验采用目前我国煤矿常用的吊盘法收集巷道 断面底板、顶板及巷道两帮的沉积煤样。吊盘法是 沿巷道走向，每隔一段距离设一个测点，在测点上选 用一定尺寸的集尘板平稳地固定在巷道周壁上，用 来承受矿井空气所携带的沉降煤。集尘板如图 1 布2测定结果及分析2. 12202 风巷粉尘分散度分析为了分析得更为全面，根据测定的数据分别作 出表示距工作面不同距离处顶板、两帮、底板的分散 度分布图，即不同测点处集尘板上层、中层、下层的 粉尘分散度分布图。图 2 为 2202 风巷各测点上、 中、下层托盘分散度变化图。从图 2(a)可以看出，在 2202 风巷，顶板处各粒 径粉尘的分散度随着远离工作面有升有降，变化幅1 上层托盘;2 中层托盘;3 下层托盘图 1 集尘板布置图置。试验时，用白铁皮制成平均尺寸为 170 mm 310 mm 的集尘板。为了便于吊挂与清洗，集尘板四煤 矿 安 全 (2010 05)问题探讨101图 3 2202 风巷各测点集尘板分散度累计百分比风除尘和洒水湿润，这些措施只对大粒径的粉尘初次沉降效果较好，但由于巷道周壁聚集大量粉尘，单 用洒水湿润，有效抑尘时间短，当风速稍大时，沉积 在巷道周壁的粉尘容易再次飞扬，污染风流，使得回 风巷道内呼吸性粉尘的浓度仍然超标。为有效防止 回风巷道内粉尘二次飞扬，可采用在巷道周壁喷洒 粘尘剂来抑尘1，它的基本原理是将沉积粉尘彻底 湿润，并使其失去飞扬性。粘尘剂可以持续高效湿 润由井下空气带来的、不断沉积巷帮和底板的粉尘， 随着粘尘量的不断增加，粘尘剂能不断吸收空气中 的水分，并且防止水分蒸发。2. 22202 瓦斯巷粉尘分散度分析 因为瓦斯巷平时人员较少，所以在 2202 瓦斯巷只布了两个测点测量浓度和分散度。2202 瓦斯巷 各测点集尘板分散度变化如图 4 所示，各测点集尘 板分散度累计百分比如图 5 所示。图 22202 风巷各测点分散度变化图度不大，总体趋势是 10m 粉尘所占比例最低。在距离 采煤工作面 50 m、200 m 处时 2 m 粉尘比例较高，因为距离工作面 50 m 处风速较大，小粒径粉尘 不易沉降，漂浮在巷道上空;而 200 m 处较为干燥，工人行走引起的吹激风流将小粒径煤尘扬起至高处。从图 2(b)、(c)可知，随着远离工作面，2202 风 巷巷道两帮(中层集尘板) 10 m 粉尘的比例则变化不大，随着远离工 作面略有降低。图 3 反映了 2202 风巷各测点集尘板分散度累 计百分比。从图 3 可以看出，在离工作面不同距离的巷道 顶板、两帮、底板处， 5 m 粉尘所占的比例只有 1 个托盘的尘样为 80% 以下，1 2、4 2 处甚至高达90% 以上。而 5 m 粉尘不仅危害性大，而且很难 捕获和沉降，因此，应将其作为通风防尘的重点。通常回风巷道中主要采取的粉尘防治措施是通图 4 2202 瓦斯巷各测点集尘板分散度变化图从图 4、图 5 可以看出，在 2202 瓦斯巷， 2 m粉尘所占比例较高，两个点在 80% 以上，距离绕道 口 50 m 处的 7 2 该粒径粉尘比例高达 92. 39% 。 5 m 粉尘所占比例均在 90% 以上，原因主要是 瓦斯巷风速较大，清扫周期长，巷道内十分干燥，粉 尘特别是细颗粒粉尘极易扬起。在进入该巷布置集 尘板时便看到底板上蒙着一层“霜”，所以尽管瓦斯 巷平时较少工人进入，但煤尘爆炸不能不防，建议缩煤 矿 安 全 (Total 427)问题探讨102浮尘少。从图 7 可以看出，由于 22 采区回风巷各测点粉 尘分散度变化不大，所以各测点的分散度累计百分 比也变化不大。但从风巷绕道口往南 100 m 处开 始， 10 m 粉尘的累计百分比一直减少。说明随 着远离工作面，致病性粉尘比例降低，空气质量越来 越好。所以该矿应继续将实施较好的防尘措施抓紧 落实。2. 42203 运掘进巷粉尘分散度分析2203 运掘进巷各测点不同高处分散度对比如 图 8 所示，集尘板分散度累计百分比如图 9 所示。图 5 2202 瓦斯巷各测点集尘板分散度累计百分比图短清扫周期，将隐患消除在萌芽状态。2. 322 采区回风巷粉尘分散度分析22 采区回风巷各测点不同高处分散度对比如图 6 所示，各测点集尘板分散度累计百分比如图 7所示。图 8 2203 运掘进巷各测点集尘板分散度变化图图 622 采区回风巷各测点集尘板分散度变化图图 9 2203 运掘进巷各测点集尘板分散度累计百分比图从图 8 可以看出:2203 运掘进巷离掘进头 50 m处，巷道顶板上 2 m 粉尘所占比例高于两帮和底 板，2 5 m、5 10 m 粉尘则刚好相反。因为该 处风速较大，细颗粒粉尘容易悬浮在巷道上方，而集 尘板上有少许水汽，易将悬浮粉尘捕获。随着远离 掘进头， 2 m 粉尘所占比例逐渐升高，在距掘进 头 100 m 处巷道底板上 2 m 粉尘所占比例高于 两帮和顶板。因为防尘水幕将气流中的粉尘润湿， 沾了水汽的细颗粒粉尘比重增大，沉降在底板集尘 板。距掘进头 150 m 以远的测点粉尘分散度情况变 化不大。从图 9 可以看出，相比回风巷，2203 掘进巷粉 尘分散度不高， 5 m 粉尘所占比例 80% 左右，在 距掘进头 100 m 处的 13 1 只有 78% 左右。说明 该巷道内防尘措施实施得较好，也与漳村矿煤层稳图 7 22 采区回风巷各测点集尘板分散度累计百分比图从图 6 可以得出以下结论:22 采区回风巷各测点粉尘分散度变化不大。分散度不高。在风巷绕道 口往南 50 m 处，巷道顶板、两帮、底板处的分散度情 况几乎一样。在风巷绕道口往南 100 m 处，巷道顶 板处分散度最低，之后逐渐升高趋于平稳。该巷内 粉尘分散度不高且较为平稳的原因是巷道内通风良 好，清扫较为频繁，会定期洒水。巷道底板较湿润，煤 矿 安 全 (2010 05)问题探讨103前个体防护的主要措施有防尘口罩和防尘帽，它们能将污浊空气中的煤尘通过过滤材料滤掉，使作业 人员吸入较干净的空气，减轻对工作人员的危害。定等有关系。但是 10 m 粉尘所占比例几乎都在90% 以上，所以仍然不可松懈，因为呼尘虽少但防止 煤尘爆炸要控制的是整体的粉尘浓度，特别是粒径 100 m 的煤尘浓度，因为粒径 100 m 的煤尘 是爆炸的主体2。2. 51312 下运掘巷粉尘分散度分析1312 下运掘巷各测点不同高处分散度对比如 图 10 所示，集尘板分散度累计百分比如图 11 所示。3结 论(1)在 2202 风巷，顶板处各粒径粉尘的分散度随着远离工作面有升有降，变化幅度不大，总体趋势 是 10 m 粉尘所占比例最低。巷道两帮(中层集尘板) 10 m 粉尘的比例则 变化不大。(2)由于瓦斯巷风速较大，清扫周期长，巷道内 十分干燥，粉尘特别是细颗粒粉尘极易扬起，所以在2202 瓦斯巷， 2 m 粉尘所占比例较高，两个点在80% 以上，距离绕道口 50 m 处的 7 2 该粒径粉尘 的比例甚至高达 92. 39% 。 5 m 粉尘所占比例 均在 90% 以上。(3)因为清扫较为频繁，会定期洒水，22 采区回 风巷各测点粉尘分散度变化不 大，分 散 度 不 高。2203 掘进巷粉尘分散度不高， 5 m 粉尘所占比 例 80% 左右，说明该巷道内防尘措施实施得较好， 也与漳村矿煤层稳定等有关系。(4)1312 下运掘巷各测点粉尘分散度情况总体 变化不大，分散度较高，几乎所有尘样中 5 m 粉 尘所占比例都超过 80% ， 10 m 粉尘所占比例都 超过 92% 。图 10 1312 下运掘巷各测点集尘板分散度变化图图 11 1312 下运掘巷各测点集尘板分散度累计百分比图从图 10 可以看出:1312 下运掘巷各测点粉尘分散度总体变化不大。大部分分布情况为: 两帮 底板。距掘进 头 50 m 处底板 10 m 煤尘随着远离掘 进头比例有逐渐减少趋势，因为风速随着远离掘进 头逐渐降低，大部分粒径较大粉尘发生沉降。所以 离掘进头越远，粉尘浓度和分散度越低。从图 11 可以看出:1312 下运掘巷粉尘分散度 较高，几乎所有尘样中 5 m 粉尘所占比例都超过80% ， 10 m 粉尘所占比例都超过 92% 。原因可 能是收集尘样期间，该巷内防尘水幕出现障碍，工作 不正常，所以粉尘特别是细颗粒粉尘长久地漂浮在 巷道空间。为防止粉尘造成的伤害，除采取措施对 产尘点进行粉尘控制外，还必须进行个体防护。目参考文献:赵益芳. 矿井防尘理论及技术M. 北京:煤炭工业出版社，1994.金龙哲. 矿井粉尘防治M. 北京:煤炭工业出版社，1993.卫生部. 工作场所