浅议矿井粉尘防治

王海斌

（太原市南峪煤矿， 山西 太原 030054）

矿井粉尘（简称矿尘）是指矿井在生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。

在煤矿生产过程中，各类打眼作业、炸药爆破、采煤机和掘进机作业、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。而不同矿井由于煤炭地质条件赋存情况和物理性质的不同，采掘方法、作业方式、机械化程度和通风状况的不同，矿尘的产生量有很大的差异。一般来讲，在现有防尘技术措施的条件下，以采掘工作面产生的矿尘量为最多，约占全部矿尘的80%。其次，锚喷作业点产尘量占10%~15%，运输通风巷道产尘量占5%~10%，其他作业地点占2%~5%。

1 矿尘的危害

（1）矿尘不仅污染作业环境，降低了生产场所的能见度，而且严重影响劳动效率和操作安全，使工伤事故增多。

（2）对矿工的身体健康产生危害，长期在含矿尘浓度较高的环境中作业，吸入大量矿尘后引起身体器官的病变，轻者能引起呼吸道炎症、慢性中毒和皮肤病，重者可导致尘肺病。

（3）矿尘中的煤尘，有的还具有燃烧爆炸性，在一定条件下可能发生爆炸，造成大量的人员伤亡和财产损失。

（4）矿尘还会加速机械、电器设备的损坏，缩短精密仪器、仪表的使用寿命。

2 煤尘的爆炸及其预防

2.1 煤尘爆炸的条件

（1）煤尘本身具有爆炸危险性。具有爆炸危险性是煤尘发生爆炸的基本条件。煤尘是否具有爆炸性，主要取决于它的挥发分含量，挥发分含量大于10%的煤尘，一般都具有爆炸危险性。

（2）一定浓度的浮游煤尘存在。具有爆炸危险性的煤尘只有呈浮游状态并达到一定浓度范围，才能发生爆炸。

（3）高温引爆火源的存在。煤尘爆炸还必须有足够能量的热源，煤尘云的着火温度因其自然挥发分含量、粒度、浓度等的差异而不同，煤尘的引燃温度在610~1 050℃之间，一般为700～800℃。在井下能引燃煤尘的高温热源有：违章爆破产生的火焰，电气设备产生的电火花，架线电机车及电缆破坏时产生的电弧，各种机械强烈摩擦产生的火花，瓦斯燃烧或爆炸，煤炭自燃和明火。

2.2 煤尘爆炸的危害

（1）产生高温高压。爆炸产生的热量，可使爆炸地点的温度高达2 000℃以上。煤尘爆炸的压力为73 kPa，但是在有大量沉积煤尘的巷道中，爆炸压力将随着离开爆源距离的增加而跳跃式地增大。

（2）连续爆炸。由于煤尘爆炸的压力波传播速度快，能将巷道中的沉积煤尘扬起，使巷道中煤尘浓度迅速达到爆炸范围，当落后于压力波的火焰到达时，就能再次发生爆炸。有时可如此反复多次，形成连续爆炸。

（3）产生大量的一氧化碳气体。煤尘爆炸时产生的一氧化碳，在灾区内的浓度可达2%～3%，有时高达8%左右，煤尘爆炸事故中死于一氧化碳中毒的人数占死亡人数的70%～80%以上。

2.3 影响煤尘爆炸的因素

（1）煤的挥发性。一般情况下，煤尘的可燃挥发分越高，越易爆炸。因为煤尘爆炸主要是在尘粒分解的可燃气体中进行的。

（2）煤的水分。煤中的水分具有减弱和阻碍爆炸的性质，因为煤中水分对尘粒起黏结作用，减少表面积，增大颗粒，降低飞扬能力；煤中水分起吸热、降温阻燃作用。

（3）煤的灰分。灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。只有灰分达到40%以上时，爆炸性才会显著下降。

（4）煤尘粒度。粒度对爆炸性有极大的影响。1mm以下粒径煤尘都能参与爆炸，总的来说，煤尘粒度越小，表面积越大，受热及氧化作用越快，加速了释放可燃气体，所以越易爆炸，且爆炸性强。煤尘粒度越小所需引燃温度越低，且火焰传播速度也越快。

（5）空气中的瓦斯浓度。瓦斯是可燃气体，当其混入巷道空间时，煤尘爆炸的下限浓度会降低。

（6）空气中氧含量。井下空气中氧含量低于17%时，煤尘不能引燃而失去爆炸性。

（7）引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘云，煤尘初始爆炸强度也越大，温度越低，能量越小，越难点燃煤尘云，即使能引起爆炸，初始爆炸强度也小。

2.4 预防煤尘爆炸的措施

2.4.1 综合防尘措施

综合防尘是防止煤尘达到爆炸浓度的根本措施。

（1）减少煤尘产生量的措施。在矿井生产过程中，采取各种技术措施，减少采掘作业时的粉尘发生量，是减少煤尘产生量的主要环节，是矿井粉尘灾害防治工作中最为积极、有效的技术措施。主要包括：煤层注水、采空区灌水、改进采掘械结构及其运行参数、湿式凿岩、湿式打眼、爆破使用水炮泥、合理确定炮眼数目和装药量等。

（2）降尘措施。尽管采取了减尘措施，采、掘、运等诸环节仍然会产生大量的粉尘，这时就要采取各种降尘方法进行外理，降尘措施是矿井综合防尘工作的重要环节。措施主要包括各产生尘地点的喷雾洒水、采掘机械内处高压喷雾、爆破前后喷雾、支架喷雾、装岩洒水、转载点喷雾洒水、降尘器除尘、巷道风流净化水幕等。

通风排尘。通过上述两类措施所不能消除的粉尘要用矿井通风的方法排出井外。矿井通风是除尘措施中最根本的措施之一。①最低排尘风速，能使呼吸性粉尘保持悬浮状态，并随风流流动的最低风速，当巷道平均风速为0.15m/s时，能使呼吸性粉尘保持悬浮状态并随风流动。②最优排尘风速，能使粉尘降到最低浓度的风速。一般认为，掘进工作面的最优排尘风速为0.4～0.7m/s；机械化采煤工作面，采取防尘措施后最优排尘风速为1.5～2m/s。③极限排尘风速，能使已经沉积的粉尘再次飞扬起来的风速。

定期处理巷道落尘。①冲洗巷帮。用水冲洗巷道周围的沉积煤尘，防止煤尘飞扬。②撒布岩粉。在巷道内撒布惰性岩粉，增加煤尘的灰分，使煤尘失去爆炸性。③清扫积尘。对斜井、平峒、井底车场、运输巷道、石门以及各产生尘地点，要根据煤尘的沉积情况进行定期清扫，清扫的煤尘必须运出井外。④喷洒黏尘剂，黏尘剂能将沉积煤尘彻底湿润，使其失去飞扬性。但当煤尘过量，沉积黏尘剂就会失去湿润能力，这时需要重新喷洒黏尘剂。⑤刷浆。用石灰水掺少量水泥喷洒在巷道周围使煤尘固定，避免煤尘飞扬参与爆炸。

2.4.2 防止引爆煤尘

预防煤尘爆炸必须防止点燃火源的出现，严格管理和限制生产中可能出现的火源和热源。

（1）加强明火管理，提高防火意识。严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服入井；井下严禁使用电炉和灯泡取暖，不得从事电焊、气焊等工作；新工人入井前，必须进行防火、防爆的安全教育，提高他们的安全意识。

（2）严格爆破管理。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤层中，采掘工作面爆破都必须使用煤矿许用雷管和炸药；使用合格的发爆器爆破；禁止使用闸刀开关等明电爆破；井下爆破工必须由专职爆破工担任；爆破前必须充填好炮泥；严禁放明炮、糊炮、连环炮等。

（3）防止出现电火花。井下严禁带电检修、搬迁电气设备及电缆、电线。井下供电应做到：无“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头，有过电流和漏电保护，有接地装置；应坚持使用检漏电器，坚持使用煤电钻综合保护，坚持使用局部通风机的风电闭锁。矿灯发放前应保证完好，在井睛使用时严禁敲打、撞击，发生故障时严禁拆开。

（4）防止摩擦和撞击火花。随着井睛机械化程度的日益提高，机械摩擦、冲击引燃瓦斯煤尘的危险性也相应增加。

2.4.3 隔绝煤尘爆炸的措施

（1）撒布岩粉。岩粉是不燃性细散粉尘，撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。撒布的岩粉与煤尘混合，使不燃物含量大于80%，撒播岩粉的巷道长度不小于300m。

（2）设置水棚。在巷道中靠近顶板处设置水棚，当井下发生爆炸时，爆风压力将水槽崩翻并破碎，水瞬间分散于巷道空间内，形成水雾，因水的比热大，吸热效果好，利于消灭火焰，而阻止煤尘爆炸火焰的传播。

（3）自动式隔爆棚。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时，探测爆炸波的传播，及时将预先放置的水、岩粉、氮气、二氧化碳等喷洒到巷道中，从而达到自动、准确、可靠地扑灭爆炸火焰与防止爆炸蔓延的目的。

总之，随着矿井采掘综合机械化水平的提高，矿尘的发生量也大大增加。必须从思想上、管理上、装备上高度认识粉尘防治重要性，从源头上根治粉尘，彻底改善劳动工作环境，保护职工身心健康，促进矿井和谐健康发展。