矿井瓦斯、煤尘灾害救灾技术3-魏平儒

矿尘防治魏平儒2007年6月矿尘防治一、矿尘概述二、矿尘的粒度、分散度和浓度三、影响矿尘量的因素四、矿尘的主要性质及其危害五、煤尘爆炸六、尘肺病七、防尘措施八、防爆措施九、隔爆措施十、煤尘爆炸事故的处理

一、矿尘概述矿尘----指矿井建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。煤矿井下作业产生的矿尘主要是岩尘和煤尘。煤尘----从采矿工程学的爆炸角度来命名,一般指0.75~1mm以下的煤炭微粒。岩尘----从环境卫生学的保健角度来命名,一般指10~45μm以下的岩粉尘粒。呼吸性粉尘----一般指5~7μm以下的，可以进入人体呼吸系统和肺部并导致尘肺病的粉尘。爆炸性粉尘----一般指直径小于1mm呈悬浮状态的煤尘，当达到一定条件能单独爆炸、传播爆炸或参与爆炸的煤尘。惰性粉尘----能减弱或阻止煤尘爆炸，或隔绝火焰传播的粉尘。矽尘----一般指含游离二氧化硅在10%以上的岩石粉尘。浮尘、落尘（积尘）、全尘1942年本溪煤矿发生了世界上最大的一次煤尘爆炸事故，牺牲1549人，致残246人。多为co中毒。这是日本帝国主义对中国人民犯下的滔天罪行。2005年11月27日七台河东风煤矿煤尘爆炸，死亡171人。尘肺病是一种很难治愈的职业病。尘肺病的死亡率20.7%。平均每年死于尘肺病的人数达2000人。我国某局尘肺病的死亡人数是工伤事故死亡人数的6倍，河南某局达11倍。尘肺病每年给国家造成的经济损失达60亿元以上。随着采掘机械化程度的日益提高,煤矿开采强度愈来愈大，加之生产高度集中，导致粉尘产生量也愈来愈大。如机采工作面工作点的煤尘浓度一般为3600~4500mg/m3,最高达8900mg/m3,一般炮采工作面的煤尘浓度为400~600mg/m3,风镐落煤时的煤尘浓度为800mg/m3,这些给工人身心健康和安全生产带来了难以估量的危害和灾难。在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面产尘量占45％～80％；掘进工作面产尘量占20％～38％，锚喷作业点产尘量占10％～15％；运输通风巷道产尘量占5％～10％，其他作业点占2％～5％。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。二、矿尘的粒度、分散度和浓度

(一)矿尘粒度尘粒的大小（粒径）。单一直径：投影径（长径、短径、定向经）几何当量径（等投影面积径、等体积径）物理当量径（阻力径、空气动力径、斯托克斯径）平均直径（二)矿尘分散度所谓矿尘分散度是指矿尘中不同粒径范围内的尘粒数占总尘粒数或尘粒重量占总重量的百分比。习惯上说，分散度高，表示矿尘中细微尘粒占的比例大；分散度低，表示矿尘粗大颗粒占的比例大。﹤2微米,2~5微米,5~10微米,﹥10微米，四个范围呼吸性粉尘的80%能进入肺部，危害极大。分散度测定显微镜法细孔通过法（筛子）气体介质沉降法(三)矿尘浓度

单位体积矿井空气所含浮尘的重量称为矿尘浓度。毫克/m3

规定：作业场所的总粉尘的浓度，井下每月测定2次，地面及露天煤矿每月测定1次；呼吸性粉尘的浓度工班个体呼吸性粉尘监测，采、掘(剥)工作面每3个月测定1次，其他工作面或作业场所每6个月测定1次。每个采样工种分2个班次连续采样，1个班次内至少采集2个有效样品，先后采集的有效样品不少于4个。定点呼吸性粉尘监测每月测定一次。

粉尘测定的目的，对煤矿而言总的来说有三：1.定期测定作业场所环境粉尘浓度，确定该作业场所被粉尘污染的程度，以评价作业环境质量；2.测定生产设备附近的环境粉尘浓度，以评价防尘技术或设备的防尘效果；3.测定工人实际接触粉尘浓度或长周期环境浓度、以确定粉尘对人体的危害程度，为判断工人肺部蓄积粉尘量及患尘肺病的可能程度提供科学依据。

粉尘浓度检测技术水平与检测手段密切相关。有了先进的检测仪器及科学的测定方法，才能提高检测技术。我国煤矿在近十几年中对粉尘浓度的检测水平有了很大提高。开发了很多检测仪器，由只测定总粉尘浓度发展到兼测呼吸性粉尘浓度的阶段。采样效率曲线

五十年代初，英国医学界通过流行病学对尘肺病的研究认识到尘肺病的缘由，它不仅与吸入的粉尘质量、暴露时间、粉尘成分有关，而且在很大程度上与尘粒的大小有关。此后英国医学研究协会在1952年提出呼吸性粉尘的定义：即进入肺泡的粉尘。同时给出BMRC采样标准曲线，后来美国卫生家协会给出ACGIH采样标准曲线，这一定义和两种呼吸性粉尘采样标准曲线于1959年在南非召开的国际尘肺会议上得到承认，同时确定了以计重法表示粉尘浓度。采样方式亦逐渐由瞬时、短周期渐渐偏向长周期定点监测。采样效率曲线

η—沉积率（尘粒通过淘析器被滤膜捕集的百分率），%

dα—粉尘的空气动力径，µm。

5255050%查图

要理解采样效率曲线的意义，可以假想一个具有呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘分级采样功能的冲击式粉尘采样器。

钢片上采集到的非呼吸性粉尘质量占通过采样器总粉尘质量的百分比称为采样器对大颗粒粉尘的截留率，对应采样效率曲线上的坐标点；未被一级采样装置截留、到达二级采样装置而被滤膜采集到的呼吸性粉尘占通过采样器总粉尘质量的百分比称为采样器小颗粒粉尘的透过率。

世界各国广泛采用BMRC、ACGIH曲线作为呼吸性粉尘采样器的标准采样效率曲线。我国煤矿应用的呼吸性粉尘采样器对粉尘的分级性能被要求符合BMRC采样效率曲线。

采样器种类1.全尘浓度采样器2.呼吸性粉尘采样器

呼吸性粉尘采样器的设计，按照分离过滤原理，在采样头部加设前置装置，对进入含尘气流中的大颗粒尘粒进行淘析，所以前置装置亦称淘析器。按淘析器分离原理，有三种类型：⑴平板淘析器按重力沉降原理设计；⑵离心淘析器按离心分离原理设计；⑶冲击分离器按惯性冲击原理设计。测尘仪器的种类按检测原理分：1.光电法：按光线通过含尘气流使光强变化；2.滤膜增重法；3.β射线吸收法。按测尘浓度类型分：1.全尘粉尘测定仪；2.呼吸性粉尘测尘仪；3.两段分级计重粉尘测定仪。按测尘仪工作方式分：1.长周期、定点、连续测尘仪；2.短周期、定点、连续测尘仪；3.便携式测尘仪。测尘仪种类繁多，除上述分类外，还有按不同行业的粉尘性质，测量的浓度范围、精度要求、环境条件的要求，有大量程、小量程；防爆型(或本质安全型)、非防爆型等区别。

作业场所的呼吸性粉尘浓度呼吸性粉尘浓度{

作业人员吸入的呼吸性粉尘浓度（呼吸性粉尘接触浓度）前者是将呼吸性粉尘采样器置于作业场中某一固定地点测得的呼吸性粉尘浓度；后者则是测量人员将个体呼吸性粉尘采样器挂置于其身体的呼吸范围内测得一个工班作业时间内呼吸性粉尘的平均浓度。

粉尘浓度控制标准

粉尘浓度控制标准即采取控制措施使粉尘浓度不超标的粉尘浓度值。其表示方法有，在作业场所进行的有代表性采样测得的浓度值、个体采样所得的工班内粉尘浓度平均值、个体采样粉尘浓度时间加权平均值等，我国采取前两种表示方法。相对于美国、澳大利亚、英国等国家的粉尘浓度标准，我国关于粉尘浓度标准的规定内容更多一些。上述国家一般只有呼吸性粉尘接触浓度控制标准或只有作业场所粉尘浓度控制标准，而我国两种标推都有。采样器及其原理：

1、滤膜过滤测尘仪AQC-45浮游矿尘测定仪KBC型矿尘测定仪ACX-1型携带式粉尘采样器AFCC-1型粉尘采样器P-5型数字式粉尘计2、矿用安全光散射式测尘仪

采用光散射法，可连续测一个班的呼吸性粉尘浓度，结果显示在图表记录仪上，也可显示某段时间内呼吸性粉尘总量的累计数。工作原理是通过仪器的总光通量被尘云散射成沿光束前进方向呈半角为20°的锥形，总光通量与阻隔光束的尘粒的表面积成正比。德国生产的丁道尔测尘仪即是应用光散射式原理。3、光吸收法测尘仪利用光通过含尘空气所引起的光通量的变化来测定粉尘浓度。测定时应避免烟雾的影响。根据这种原理研制的有ACH—40型呼吸性矿尘测定仪。用薄膜泵抽取一定体积的含尘空气经旋风器，粒径大于10μm的矿尘被旋风器除掉，小于10μm的矿尘被收集在滤纸上。透光镜照射滤纸，通过滤纸吸尘前后照度的变化来测定矿尘浓度。测量范围0一10mg／m3及0—50mg／m3两档，精度±20％。4、LD-1E型矿用防爆式激光测尘器

该粉尘器是日本柴田科学器械工业株式会社以煤矿为对象生产的本质安全型防爆式粉尘器，它不仅能记录粉尘浓度在时间、空间上的变化，而且还可以在短时间内对测试值的算术平均值、标准偏差、几何平均值、几何标准值、时间负荷平均浓度以及浓度图象等进行计算分析。5、β射线测尘仪

β射线测尘仪，其结构如图所示。它是利用测尘仪本身所具有的采样功能，以滤膜采集粉尘试样、然后旋转滤膜以提供空白滤膜。其原理是：当β射线源发出的β射线穿过粉尘时，一部分β射线被粉尘吸收，未被吸收的β射线由β射线测定仪测出，由此可算出被吸收的β射线强度。根据β射线强度的变化而得出粉尘质量，以数字直接显示呼吸性粉尘或总粉尘浓度。该测尘仪的采样流量为5L／min，测量范围为0.1—300mg／m3。6、高浓度测尘仪煤炭科学研究总院重庆分院于2000年研制成功检测煤尘及可爆性粉尘爆炸危险程度的便携式高浓度测尘仪，用于检测尘源区域的爆炸性煤尘浓度。该测尘仪是运用比尔---朗白定律的光电原理研制而成。其传感器结构如图所示。由发光管3发出的光,通过煤尘云(凹形槽处)时光强度减弱,剩余光被光电二极管接收并转为电压输出，经放大输入到单片机，从而将透过煤尘云的光强转化为煤尘浓度。为了防止污染，在发光管和光电二极管前面安装保护窗。测尘仪的主要技术参数：测尘浓度为8—150g／m3；误差为±5％;显示(LED)3位数字；工作时间为8h。该测尘仪已投入使用。作业场所空气中粉尘浓度标准粉尘中游离SiO2含量（%）最高允许浓度/（mg/m3)总粉尘呼吸性粉尘<1010~<5050~<80≧80102223.510.50.3三、影响矿尘量的因素粉尘产生量是矿井煤炭产量的3%。（一）自然因素地质构造煤层赋存条件煤岩的物理性质（二）生产技术因素采煤方法机械化程度生产集中化程度通风状况四、矿尘的主要性质及其危害（一）矿尘的主要性质矿尘中游离二氧化硅含量是引起并促进尘肺病发展的主要因素，含量越高，对人体危害越大。煤矿岩尘中游离二氧化硅含量18~80%不等，通常30~50%。煤中也含有，一般1~5%，很少超过5%。但无烟煤稍高，一般为7~10%。悬浮性

在采煤工作面，一般情况下100微米的煤尘可随风流飘出10米以外；10微米的煤尘可随风流飘出数百米以外，然后才能沉降到底板，再小的煤尘基本上不沉降。凝聚性

矿尘的体积小，重量轻，总表面积大，增强了尘粒间的结合力。当间距非常小时，由于分子引力作用，尘粒相互结合而形成较大的尘粒，矿尘的这种性质叫做凝聚性。

湿润性

不同性质的粉尘对同一性质液体的亲和程度是不相同的，这种不同的亲和程度称为粉尘的湿润性。粉尘的湿润性还与粉尘的形状和大小有关，球形粒子的湿润性比不规则的形状的粒子要小，粉尘越细，亲水能力越差。评价湿润性的指标用湿润角θ。亲水性粉尘θ≤60°，湿润性差的粉尘60°＜θ＞85°

，疏水性粉尘θ≥85°

。在除尘技术中，粉尘的湿润性是选用除尘设备的主要依据之一。对于湿润性好的粉尘可选用湿式除尘器，对湿润性差的粉尘要在水中加入某些湿润剂，以减少粉尘的表面张力，提高除尘效率。荷电性

一般而言，非金属粉尘与酸性氧化物常带正电荷，金属粉尘和碱性氧化物则带负电荷。异性荷电尘粒相互吸引、凝结而加速沉降；同性荷电尘粒由于排斥作用增加飘浮的相对稳定性。美国亚利桑那大学研究结果表明，呼吸性粉尘一般带负电，大颗拉粉尘带正电或呈中性。研究粉尘电性质一方面可利用其特性研制电除尘设备，另一方面，某些学者认为带电尘粒吸入肺组织，较易沉积于支气管、肺泡管中，增加对人体的危害。自燃性和爆炸性（二）矿尘的危害煤矿井下矿尘危害性极大,能污染工作场所，危害人体健康，甚至引起尘肺病和皮肤病；加速机械的磨损,缩短精密仪表的使用时间，降低工作场所的可见度，使工伤事故增多；煤尘在一定的条件下还可以发生爆炸，酿成严重的灾难。五、煤尘爆炸煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘。其中，采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%。具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能。其灾害程度可造成矿毁人亡，国内外煤矿曾多次发生煤尘爆炸事故。典型案例如下：1906年，法国古利耶尔煤矿发生煤尘爆炸死亡1099人，煤矿经两年重建才恢复生产。这是一个无瓦斯煤矿，也是世界上第一次发生煤尘爆炸。从此，世界上各主要产煤国家对煤尘爆炸开始进行广泛研究，重视预防煤尘爆炸事故工作。1907年，美国孟诺加煤矿发生煤尘爆炸，死亡362人，占入井人数的97%。1910年，英国黑里顿煤矿发生煤尘爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。1913～1933年，法国和英国还多次发生煤尘、瓦斯煤尘爆炸事故，每次事故都造成一、二百人死亡。1942年，日本侵占东北时期，采取不顾工人死活的掠夺式生产方式，致使本溪煤矿发生了世界史上最大的一次瓦斯煤尘爆炸事故，死亡1549人，伤残246人，死亡者中多为CO中毒。事故前巷道内沉积了大量煤尘，电火花点燃局部聚存瓦斯而引起煤尘爆炸。为掩人耳目，日本侵略者将矿井封闭。1962年，山西大同老白洞煤矿在高产日发生了电火花引燃局部瓦斯导致煤尘爆炸，死亡629人。1963年，日本三池煤矿发生煤尘爆炸，死亡458人，伤832人，死亡者多为CO中毒。这次事故是发生在该煤矿的主提煤斜井，绞车提升装满煤的串车，由于矿车脱钩顺斜井翻滚滑下，将沉积的大量煤尘和矿车内的煤冲击飞扬形成煤尘云，加之矿车与轨道摩擦产生火花，引起煤尘大爆炸。此事故后经还原实验证实。2005年，黑龙江七台河东风煤矿主要提煤皮带斜井发生煤尘爆炸，死亡171人。

2005年11月27日，黑龙江七台河矿难事故(煤尘爆炸)，确认在事故中遇难人数为171人，其中包括169名井下遇难矿工和井上2名地面遇难人员.（一）煤尘爆炸机理

煤尘的燃烧和爆炸实际上是煤尘及其释放的可燃性气体的燃烧和爆炸，它的氧化反应主要是在气相内进行的。因此煤尘爆炸与瓦斯爆炸具有相似之处。但因在固体煤粒表面也有氧化燃烧作用发生，所以煤尘爆炸又有其独特之处。一般认为其爆炸机理及过程如图所示。

煤尘爆炸机理示意图

煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开。当温度达到300～400℃时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物（如挥发分含量在20%-26%的1kg的焦煤受热后可产生290-350L的可燃气体）。这些可燃性气体积聚于尘粒周围，形成气体外壳，当这个外壳内的气体达到一定浓度并吸收一定能量后，链反应过程开始，游离基迅速增加，就发生了尘粒的闪燃；闪燃的尘粒被氧化放出的热量，以分子传导和火焰辐射的方式传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，反应速度急剧增加，燃烧循环地继续下去；由于燃烧产物的迅速膨胀而在火焰波波阵面前方形成压缩波，压缩波在不断压缩的介质中传播时，后波可以赶上前波；这些单波叠加的结果，使火焰面前方气体的压力逐渐增高，因而引起了火焰传播的自动加速；当火焰速度达到每秒数百米以后，煤尘的燃烧便在一定的临界条件下跳跃式地转变为爆炸。这个过程是瞬间的，在煤尘爆炸地点发生激烈的化学反应，空气受热膨胀形成负压区，其负压值可达49KPa，造成逆向冲击波，如爆炸地点仍有煤尘瓦斯时可发生第二次爆炸。该地点爆炸力正反向交错，支架和物料设备移动方向紊乱，这是判明二次爆炸的重要依据。上图展示了煤尘爆炸的链式反应过程，下图则形象地展示了一起煤尘爆炸事故的形成过程。从这两个图中可以发现两个基本事实：第一，煤尘爆炸有一个启动过程，客观上为扑灭煤尘爆炸提供了时间；第二，煤尘爆炸除了煤尘的因素以外，环境条件对爆炸事故的形成、破坏特征与后果有很大的作用。煤尘爆炸事故形成过程

（二）煤尘爆炸的特征1.产生高温煤尘爆炸火焰温度为1600～1900℃，爆源的温度达到2000℃以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。2.形成高压在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736ＫPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物、巷道拐弯、巷道断面突然缩小，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一次爆炸的理论压力将是前一次的5～7倍。只要巷道中有煤尘，这种爆炸就会不停地向前发展，一直传播到没有煤尘的地点为止。

对发生煤尘爆炸事故的矿井调查表明，一般距爆源10m--30m以内的地点，破坏较轻，尔后离爆源越远，破坏越严重。美国乔治拉伊斯的巷道实验结果是：在有大量煤尘沉积的巷道内发生煤尘爆炸后，距爆源106米时压力为434KPa，距爆源167米时压力为513KPa，距228米时压力为821KPa。因此煤尘爆炸呈离爆源越远破坏越严重的特点。国外实验测得爆炸压力高达1863KPa，甚至将抗压强度为3924KPa钢板巷道爆坏，并把钢板抛出150米。(1个大气压=101kpa)3.产生高速

煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120m/ｓ，冲击波速度为2340m/ｓ。（前、后）4.煤尘爆炸具有连续性

进程（正向）冲击，回程（反向）冲击1942年，日本占领时，抚顺龙凤矿一昼夜煤尘爆炸43次，空气中氧浓度只有6~8%，二氧化碳和一氧化碳浓度分别达到4~8%和2~4%。5.煤尘爆炸的感应期。

煤尘爆炸也有一个感应期。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40～280ms，挥发分越高，感应期越短。

6.挥发分减少或形成“粘焦”。

煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘挥发分含量的40％～70％，致使煤尘挥发分减少，根据这一特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。粘结性煤尘（气煤、肥煤及焦煤的煤尘）可产生焦炭皮渣与粘块（统称“粘焦”），粘附在支架和巷道壁上，这一点是区别瓦斯爆炸还是煤尘爆炸或是否有煤尘参与爆炸的重要标志。见图

a—焦炭皮渣；b—粘块

皮渣是一种烧焦到某种程度的煤尘集合体，其形状通常为椭圆形；而粘块是属于完全未受到焦化作用的煤尘的集合体，其断面形状通常为三角形。“粘焦”也是判断井下发生爆炸事故时是否有煤尘参与的重要标志，同时还是寻找爆源及判断煤尘爆炸强弱程度的依据，因此是鉴定煤尘爆炸事故的一个重要依据。粘焦的形状与爆炸特征密切相关。皮渣和粘块粘在支柱两侧，而迎风侧较密，且多呈椭圆形，表明火焰与爆风传播速度较慢，为弱爆炸；皮渣和粘块粘在支柱迎风侧，且多呈三角形，表明火焰与爆风传播速度较快，为中等强度爆炸；皮渣与粘块粘在支柱背风侧，而在迎风侧有燃烧的痕迹，则表明火焰与爆风传播速度极快，为强爆炸。7.产生大量的CO

煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中的浓度可达2％～3％，甚至高达8％左右。爆炸事故中受害者的大多数（70%～80％）是由于CO中毒造成的。例如1910年，英国黑里顿煤矿发生煤尘爆炸，并引起瓦斯爆炸事故，死亡346人，其中287人死于CO中毒。根据对爆炸后气体的分析，计算出C/H比，就可以确定爆炸物质是气体还是煤尘。瓦斯爆炸时的C/H比值为2.3—2.8，煤尘爆炸为3—16。煤尘爆炸传播过程中，由于煤尘粒子的热变质和干馏作用，除产生CO、CO2(富氧时)、CH4和H2以外，还产生干馏气体，并含有毒气体，如氢氰酸(HCN)。（三）煤尘爆炸的条件1.煤尘本身具有爆炸性（必须经过有资质的鉴定单位鉴定）煤尘爆炸指数vГ﹤10%，没有爆炸危险性；10~15%，弱爆炸危险性；﹥15%，有爆炸危险性。

过去认为，挥发份含量小于l0%，煤尘失去爆炸性。但必须指出，作为煤的组成成份非常复杂，同类煤的挥发份成份及其含量也不一样，所以挥发份含量不能作为判断煤尘有无爆炸危险的唯一依据。例如四川松藻二井Vг＝15.92％，但无煤尘爆炸危险，而萍乡青山矿Vг小于10％，却有爆炸危险。因此《规程》规定，煤层有无爆炸危险，必须通过煤尘爆炸性试验鉴定。《规程》规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定材料。生产矿井每延深一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验工作。煤尘的爆炸性应由国家授权单位进行鉴定，鉴定结果必须报煤矿安全监察机构备案。煤矿企业应根据鉴定结果采取相应的安全措施。2.空气中的煤尘达到一定浓度上下限45g/m3~2000g/m3，最强300g/m3~400g/m3（实验条件、挥发分含量）国外测得的煤尘爆炸上限浓度目前为1000-2000g/m3，爆炸上限浓度在实际应用中是没有意义的，在煤矿生产环节中也是没有的。在井下各生产环节中，一般情况下，很难形成大于45g/m3的悬浮煤尘浓度，就是在综合机械化采煤工作面煤尘的浓度也很难会有1g／m3的情况。如果煤尘的浓度达到2g/m3，就会感到呛人；如果3一5g/m3将会使人感到呼吸因难；如果煤尘浓度达到10g/m3时，会使人伸手难辨五指。但当巷道周围的沉积煤尘受到冲击波的震动，气流的吹扬或其他原因再次扬起后，就足以达到爆炸浓度。例如上底宽2m、下底宽3m、高2m的梯形断面巷道，底板沉积0.075mm的煤尘（假设不考虑巷道顶和两侧的沉积煤尘）全部扬起均匀弥漫于巷道空间，就能达到煤尘爆炸下限浓度，因此，沉积煤尘是最大约隐患。3.引燃煤尘爆炸的高温热源

煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度、粒度及粒度分布、试验条件等不同因素而变化，610~1050℃，一般700~800℃最小点燃能量4.5—40mj,几乎一切火花均能达到之能量例如：放炮火焰（这是大量存在的）、电气设备产生的火花、电缆接头不良或电缆损坏产生的短路或撞击产生电弧、斜井跑车产生的摩擦火花、皮带摩擦着火、矿井内外因火灾、瓦斯燃烧或爆炸以及炸药爆炸等。（四）影响煤尘爆炸的因素1、煤的物理化学性质煤的挥发份含量煤的水分和灰分2、煤尘浓度3、煤尘粒度10微米~1毫米，75微米最强，小于10微米失去爆炸性4、矿井瓦斯和氧气的含量5、引爆热源和爆炸环境（五）煤尘爆炸性鉴定

《规程》第151条规定，新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸鉴定资料。生产矿井每延伸一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验工作。经鉴定全国88%以上为有煤尘爆炸危险的矿井。试验程序：将煤样经粉碎后全部通过75µm筛孔，并在105℃温度烘干2小时，取1g尘样放在试料管内，同时将加热器升温，当温度升到1100℃以后，开动电磁打气筒，活塞动作使煤尘试样呈云雾状喷入燃烧管内，同时观察大管内煤尘燃烧状态，最后开动小风机排除烟尘。煤尘通过燃烧管内的加热器时，可能出现下列现象：①只出现稀少的火星或根本没有火星；②火焰向加热器两侧以连续或不连续的形式在尘雾中缓慢地蔓延；③火焰极快地蔓延，甚至冲出燃烧管外，有时还会听到爆炸声。同一试样应重复进行5次试验，其中只要有一次出现燃烧火焰，就定为爆炸危险煤尘。在5次试验中都没有出现火焰或只出现稀少火星，必须重作5次试验，如果仍然如此，定为无爆炸危险煤尘，在重作的试验中，只要有一次出现燃烧火焰，仍应定为爆炸危险煤尘。矿井中只要有一个煤层的煤尘有爆炸危险，该矿井就应定为有煤尘爆炸危险的矿井。对有爆炸危险的煤尘，还可进行预防煤尘爆炸所需岩粉量的测定。具体做法是将岩粉按比例和煤尘均匀混合，用上述方法测定它的爆炸性，直到混合粉尘由出现火焰刚转入不再出现火焰，此时的岩粉比例，即为最低岩粉用量的百分比。巷道模拟试验只用以标定其他试验(六)煤尘爆炸事故的勘察煤尘爆炸事故勘察的主要目的是为了确定事故发生的真正原因，从而为预防类似事故提供技术指导。由于爆炸现场的巷道或工作面受到爆炸燃烧及冲击波的破坏，气体的成分、支护状况、失稳的岩石等都会对勘察人员的安全构成威胁，因此，事故勘察首先应注意安全问题。事故勘察人员应注意保护爆炸现场原有状况，以便进行多次勘察(一次勘察往往不能得出确切的结论，必须进行多次更详细的考察)。

事故勘察时应对事故现场的巷道状况、支护状况、设备位置及状态、伤亡人员位置及状况进行详细记录和描绘，这对事故原因的分析和推理十分重要。若需改变某些物品的位置和状况，应进行标记和记录。入井勘察前应做好详细的计划和分工，检查需要携带的取样仪器、器皿等；上井后应及时进行资料的整理和情况交流、讨论，以验证、对比各自考察的结果，并提出勘察报告。

事故现场勘察的主要任务是收集爆炸后的遗迹，发现或寻找可能的点火源。确定爆炸中心煤尘爆炸或瓦斯煤尘爆炸产生的高温高压气体以很高的速度向外传播，造成人员伤亡和巷道、设备的破坏。这些现象留下的痕迹为判断爆炸源的位置提供了依据。⑴遇难人员的遗迹瞬间发生的爆炸冲击使遇难人员大部分都保持爆炸时的状态，从遇难人员的倒向、烧伤部位、遗留物品的去向等可以判断爆源的方向和大致的位置。⑵支架倾倒的方向由于受爆炸冲击波的作用，爆源两侧的支架向爆炸波前进的方向倾斜或倾倒；当爆炸强度较大时，甚至被摧垮。据此可以判断爆源的方向及爆炸的强度。⑶风筒布碎片飞入的方向当爆炸冲击波的压力达到0.78MPa—0.98MPa时，胶布风筒，尤其是透风的胶布风筒破坏最为严重，许多被炸成碎片的风筒布随爆炸波向爆源两侧飞出，并牢固地夹入木棚、煤岩的缝隙中，这也是判断爆源的明显标记。⑷设备、器材的位移井下巷道中的设备相当多，在冲击波的作用下这些设备的位置发生移动，有的抛向很远，这是发生事故的普遍现象。对设备、器材比较熟悉的人到事故现场，立刻就能判断器材、设备移动的距离和方向，由此判断爆源的方向和位置。⑸煤尘的皮渣和粘块粘附在巷道支架上的煤尘粘焦可以判断爆炸时燃烧传播的方向，但煤尘爆炸的强度、燃烧的速度等都会影响粘焦，应根据实际情况进行判断。(6)巷道破坏程度瓦斯、煤尘爆炸破坏程度最大的地方往往不是爆源附近，而是在其外围。爆炸冲击波吹起沉积的煤尘可能引发二次爆炸的发生，而燃烧波传播途径上若有燃料的补充，则会加强冲击波的压力，从而使破坏力增大。当爆炸波在传播过程中遇到障碍物或巷道断面突然缩小时，爆炸波的传播速度就会增大，而燃烧锋面的紊流度增大也使反应更为剧烈，从而升高冲击波的压力。因此，在巷道拐弯、有障碍物或断面突然变化的地方，巷道受到的破坏更大。2．分析、寻找煤尘源正常生产时期很难形成煤尘爆炸的浓度，因此，煤尘爆炸的最初原因往往有瓦斯的参与。沉积的煤尘是诱导爆炸扩大的根本，调查事故前该区域内煤尘沉积、除尘工作、风流速度及风量变化的情况，是煤尘爆炸事故中尘源分析的重点。3．寻找火源煤矿井下点燃瓦斯煤尘爆炸的潜在火源很多。在分析爆炸的点燃原因时，通过现场勘察和人员汇报采取比较排除法是十分有效的。例如：某一地点发生了瓦斯爆炸，该地点没有自然发火，没有人员作业，那么可以排除自然发火、放炮引燃、烟火、打开矿灯、电火花、电焊的原因。最后点燃原因集中在电气失爆、机械摩擦、杂散电流、地面闪电导致的电火花等方面。杂散电流和闪电引燃一般是最可能的原因。

4．必要的实验检验和模拟计算对现场勘察采集的煤尘样本、击穿的电缆、结焦的煤块及烧毁的支架、衣物等需要进行科学检验和试验分析，才能作为事故定量、定性分析的依据。分析考察获得的数据，可以得出仅靠人为推断难以确定的一些可靠的结论。但是，这应该是建立在试样的可靠性上的，进行多个试样的对比分析有助于减少井下复杂因素的干扰。六、尘肺病矽肺、矽煤肺、煤肺。世界公认：粉尘对人类的危害居各种职业病首位。当前还不能治愈尘肺病，现有的医疗水平只能起到缓解症状、减轻痛苦、增强体质、预防合并症的作用，改变不了尘肺病的病期。新的尘肺病诊断标准中规定的尘肺病的定义是：“尘肺病是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘并在肺内滞留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。”它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈，且因发病缓慢病程较长，不同于煤尘、瓦斯爆炸事故一次伤害严重，常不易被人们所重视。实际上尘肺病引起的致残和死亡人数，在国内外都十分惊人。从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上（2005.4）获悉：我国的职业病危害形势十分严峻，职业病防治工作与我国快速发展的经济形势极不适应。我国有毒有害企业超过1600万家，受到职业危害的人数超过2亿。2003年全国报告各类职业病发病数为10467例，其中尘肺病发病数占了80%。上世纪50年代以来我国报告累计尘肺病例58万多人，已死亡14万多人，现患者44万多人。由于目前厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全，专家估计实际发病要比报告的例数多10倍，尘肺实际发生的病例数不少于100万例。

有关尘肺的危害在国内外的很早的史料都有记载，如北宋（960-1127）孙平仲在所著《谈苑》中指出，“后苑银作镀金，为水银所熏，头首俱颤；卖饼家窥炉，目皆早昏；贾谷山采石人，石末伤肺，肺焦多死”；欧洲文艺复兴后期工业迅速发展后西方矿冶书籍中也有矿工“痨病”之词；17世纪早期解剖学著作中有“切石之死于哮喘，解刀入肺似入沙石”之说。尘肺病的发病症状尘肺病分为三期：

第一期：重体力劳动时呼吸困难、胸痛、轻度干咳。

第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛、干咳或带痰咳嗽。

第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难、胸痛、连续带痰咳嗽，甚至咯血和行动困难。影响尘肺发生发展的主要因素：矿尘中游离二氧化硅含量（煤小于6%，石灰岩小于10%，页岩3~30%，砂岩45~50%)矿尘的粒度1~2微米的粉尘危害性最高。矿尘的浓度（呼吸性粉尘）接尘时间矽肺病一般10年（最短3年），煤肺病20~30年，煤矽肺居中。个体防护及身体素质七、防尘措施（一）煤层注水防尘我国上世纪50年代中期开始试验煤层注水降尘，60年代一些矿井用于实践，70年代推广使用。综采工作面必须采取煤层注水，逢采必注，不注不采。《规程》第154条规定，采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。长钻孔煤层注水（30~100m）煤层注水方式aba

短孔注水b深孔注水cc长孔注水伪倾斜孔八字形与倾斜联合钻孔钻孔节理巷道钻孔注水煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面：①煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源；②水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生；③水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。注意：注水压力（高压﹥80kg/cm2、中压25~80kg/cm2、低压﹤25kg/cm2）注水方式（动(泵)压、静压）注水流量（静压注水流量0.001-0.027m3/h.m）（动压注水流量0.002-0.24m3/h.m）注水量（注水后的煤层含水量不超过8%为宜，水分纯增不低于1%为宜）注水时间封孔方法防跑水措施孔深、孔径、孔间距一般中低压长时间注水最好（二）采空区灌水防尘（三）各工序洒水捕尘和巷道净化水幕（四）湿润剂除尘以水为主体的湿式综合防尘，因粉尘具有一定的疏水性,水的表面张力又较大,对2μm粒径粉尘捕获率只有1％~28％左右，2μm粒径以下的粉尘捕获率更低。为了提高水对呼吸性粉尘的捕获率，国内外很重视湿润剂除尘的研究，取得了一定进展，且应用日益广泛，如前苏联广泛使用ДБ、环亚胺等湿润剂，前西德使用的非离子型、波兰使用卡波、日本使用[P]、[Q]；英、美使用Dustallay等湿润剂,我国应用CHj—l型、快渗T、JFC“配方”1、“配方”2、洗衣粉等湿润剂，都进行了不同程度的工业性试验。

湿润剂是由亲水基和疏水基两种不同性质基因组成的化合物，湿润剂溶于水中时，其分子完全被水分子包围，亲水基一端被水分子吸引，硫水基一端被水分子排斥，亲水基一端被水分子引入水中，疏水基一端则被排斥伸向空气中，于是湿润剂物质的分子会在水溶液表面形成紧密的定向排列层，即界面吸附层，由于存在界面吸附层，使水的表层分子与空气的接触状态发生变化，接触面积大大缩小，导致水的表面张力降低，同时朝向空气的疏水基与粉尘粒子之间的吸附作用，而把尘粒带入水中，得到充分湿润。

若把添加有湿润剂的水溶液用于煤层注水，提高其毛细管渗透能力，可提高降尘率，持别是提高呼吸性粉尘降尘率，湿式打眼、湿式除尘器及其它湿式作业的用水中添加湿润剂均能提高除尘效率。

（五）泡沫除尘剂泡沫除尘剂与水按一定比例混合在一起,通过发泡器产生大量高倍数泡沫状的液滴，喷洒到尘源或空气中。喷洒在矿石等物体上的无空隙的泡沫液体覆盖和隔断了尘源，使粉尘得以湿润和抑制；而喷射到含尘空气中的泡沫液中则形成大量总体积和总面积很大的泡沫粒子群，大大增加了雾液与尘粒的接触面积和附着力，提高了水雾的除尘效果。泡沫剂起到拦截、湿润、粘附、沉降粉尘的作用,可以捕集所有与泡沫相接触的粉尘,尤其对呼吸性粉尘有很强的凝聚能力。（六）磁化水防尘磁化水是指经过磁化器处理过的水，其物理化学性质发生了暂时的变化，这种暂时改变水性质的过程叫磁化。其变化的大小与磁化器磁场强度、水中杂质性质、水温及水在磁化器内流动速度有关。磁化处理后，水的电导率、粘度降低，水的晶体结构改变，因而使水的表面张力、吸附能力、溶解能力、渗透能力以及湿润性增加。使水珠变细变小，提高了雾化程度，因此与粉尘的接触机遇增加，持别是对呼吸性粉尘的捕捉能力加强。因为磁化水湿润性强，吸附能力大，使粉尘降落速度加快，所以降尘效果好。（七）通风防尘

决定通风防尘效果的因素主要是风速、风量和风向。风速过低，悬浮在空气中的细微矿尘不易排出,过高则容易吹起落尘，增大空气中的矿尘浓度。实践证明，掘进工作面的最优排尘风速为0.4~0.7米／秒，采煤工作面的最优排尘风速为1.2~1.6米／秒。

（八）采掘工作面综合防尘

炮采工作面使用水封爆破、水炮泥综采工作面割煤、移架等各工序高压喷雾洒水掘进工作面水封联动湿式凿岩、水幕净化、冲洗岩帮、装岩洒水、泡沫除尘（九）个体防护防尘口罩送风头盔送风防尘口罩压风呼吸器八、防爆措施（一）落尘的处理清扫巷道冲洗巷道巷道刷浆粘结煤尘（湿润剂和吸水盐类物质）撒布岩粉（80%，300米）（二）防治煤尘引燃防止放炮时产生火焰消除电器火源消除明火预防瓦斯爆炸消除摩擦和碰撞火花九、隔爆措施十、煤尘爆炸事故的处理煤尘爆炸是三爆（瓦斯爆炸、煤尘爆炸、瓦斯煤尘爆炸）事故之一，处理三爆事故应遵循以下原则：1、迅速组织撤退灾区和受事故威胁区域的人员煤尘爆炸后，产生大量有毒有害气体，严重威胁灾区和回风侧人员的生命安全，为了保证撤退和抢救人员的安全，可以采取区域性或局部反风措施；在无法恢复通风系统时，应供给撤退人员自救器或小型呼吸器。

2、抢救遇难人员在撤离人员的同时，应组织救护队侦查灾区情况（爆源地点、波及范围、气体成分以及破坏严重程度）,查明遇难人员,设法将其引运到安全地点。3、切断通向灾区的电源,扑灭爆炸引起的火灾，防止发生连续爆炸。4、恢复通风系统,排除爆炸产生的有毒有害气体。5、处理煤尘爆炸事故时,要掌握连续爆炸的规律。煤尘爆炸事故处理案例

1985年4月7日16时50分，某矿1712工作面，放炮员在制作引爆药包时，发生了引爆药包爆炸，引起旁侧的30个炸药卷和8发雷管爆炸，爆炸的冲击气浪将煤尘扬气，爆炸产生的火焰点燃了飞扬的煤尘，最终导致煤尘爆炸。这是一场纯煤尘爆炸事故。爆炸产生的co窜入邻近一个矿井，造成了严重后果。1)矿井概况该矿以一对立井开拓，主井深128米，双罐笼提升，副井深68米，安设4-72-11NO.10主扇一台，抽出式通风，通风系统为中央并列式，反风和保护装置齐全，主副井均有梯子间直通地面。该矿为低沼气矿井，煤尘有强烈爆炸危险，爆炸指数为29.27~32.15%,开采第17号煤层。事故发生前，两翼正在生产的工作面有1702和170