第三章煤矿综合防尘技术课件.ppt

第三章 煤矿综合防尘技术,第三章 煤矿综合防尘技术,防尘技术措施分类通风除尘湿式作业净化风流个体防护加强粉尘浓度监测,重点：掌握煤矿粉尘综合防尘技术的种类、原理,国内外发展情况,国外：高压喷雾添加抑尘剂 湿式除尘风机 负压吸尘滚筒 泡沫除尘美国、澳大利亚、波兰、俄罗斯、英国、德国,我国煤矿粉尘防治技术发展概况,国内：科技攻关“六五”、“七五”、“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”煤科总院、中国矿业大学、北京科技大大学、华中科技大学,综合防尘体系中的核心技术是煤层注水.20世纪50年代中期煤科总院开始进行研究，到60年代较系统地进行煤层注水机理及工艺的研究。70年代研制出煤层注水专用的高压注水泵及配套注水仪表和器具，形成了煤层注水成套技术。,80年代先后研究成功:采煤机内外喷雾降尘技术机采工作面含尘气流控制技术液压支架自动喷雾降尘技术综采放顶煤工作面综合防尘技术机掘工作面通风除尘技术湿式和干式掘进机用除尘器锚喷除尘器、转载运输系统自动喷雾降尘、泡沫除尘等多种降尘技术与装备。,针对一般防降尘技术对呼吸性粉尘降尘效果差的难题，于90年代又进行超声雾化、荷电喷雾、高压喷雾等高效喷雾降尘技术的研究，使呼吸性粉尘的降尘率达到90%左右。二次除尘,第一节 防尘技术措施分类,矿尘治理的基本技术途径通常有减尘、降尘、除尘、隔尘措施和加强粉尘浓度监测五个方面。综合防尘技术分为：通风除尘、湿式作业、（密闭抽尘）、净化风流、个体防护及加强粉尘浓度监测等。,一、减尘技术减尘是指减少和抑制尘源产尘,从而减少井下空气中煤尘的浓度。一是减少产尘总量和产尘强度；二是减少呼吸性矿尘所占的比例。减尘是防尘技术措施中最积极最有效的措施。主要通过向煤岩体注水、湿式打眼、湿式作业等措施。,二、降低浮尘一般采用喷雾洒水来降低浮尘。喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（喷嘴），在旋转及冲击的作用下，使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中，用水湿润、冲洗初生或沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。,捕尘作用：在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，附着性增强，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，在重力作用下下沉；高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。,国外研究表明：在掘进机上采用低压洒水，降尘率为43%78%，而采用高压喷雾时达到75%95%；炮掘工作面采用低压洒水，降尘率为51%，高压喷雾达72%，且对微细矿尘的抑制效果明显。,煤矿井下洒水方式：人工洒水和喷雾器洒水。对于生产强度高、产尘量大的设备和地点，还可设自动洒水装置。在煤尘的发源地进行喷雾洒水是降低井下空气中含尘量最简单、最方便而又比较有效的措施。适用于采煤、掘进、运输、提升及风流净化等各种作业场所。,三、除尘措施 除尘措施有两种：一是通风排尘，二是除尘装置捕集除尘。,四、隔尘措施隔离矿尘是指通过佩戴各种防护面具的个体防护措施以减少吸入人体矿尘的最后一道措施。因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至有些地点不能达到卫生标准，因此隔离矿尘的个体防护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。,个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。,第二节 通风除尘,通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，以降低作业场所的矿尘浓度。搞好矿井通风工作，能有效地稀释和及时地排出矿尘。,一、通风排尘1、一般巷道和工作地点的通风排尘通风排尘技术是稀释和排出作业地点悬浮的矿尘，防止其过量积聚的有效措施。决定通风除尘效果的主要因素是：风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。,图3-1 采煤机司机工作地点粉尘浓度与风速的关系 图3-2 粉尘浓度与最佳风速的关系,P106,最低排尘风速：能使对人体危害最大的微小矿尘（5m以下）保持悬浮状态，并随风流运动而排出的最低风速。煤矿安全规程规定，掘进中的岩巷最低风速不得低于0.15m/s，煤巷和半煤岩巷不得低于0.25m/s。,最优排尘风速：能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速。一般来说，掘进工作面的最优风速为0.40.7m/，机械化采煤工作面为1.52.5m/，风速大于1.52 m/s 时，就具有二次扬起矿尘的作用，风速越高，扬尘作用越强。,煤矿安全规程规定，采掘工作面的最高允许风速为4m/s。不仅考虑了工作面供风量的要求，同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。,2.掘进巷道通风排尘 P751）掘进通风系统选择合理的掘进除尘系统，是抽尘净化技术效果好坏的关键因素。掘进除尘系统有长压短抽通风除尘系统和长抽通风除尘系统两种：（1）长压短抽掘进除尘系统以压入式通风为主，在工作面附近以短抽方式将工作面的含尘空气吸入除尘器就地净化处理（见图3-3）。,图3-3 长压短抽通风除尘系统1-掘进机；2-短抽风筒；3-除尘器；4-长压局部通风机；5-长压风筒；lr和lc分别为压入式和抽出式风筒口距工作面的距离；ld压入式风筒口与除尘器重叠段的距离,优点：通风设备简单，风筒成本低，管理容易；新鲜风流呈射流状作用到工作面，作用距离长，容易排除工作面局部瓦斯积聚和滞留的矿尘；通风和除尘系统相互独立，在任何情况下不会影响通风系统正常工作，安全性能好等。,缺点：1）除尘设备移动频繁。这种系统主要适用于机械化掘进工作面。2）掘工作面采用长压短抽混合式通风除尘系统时，通过导风筒直接向工作面压入的新鲜风流，常会把掘进机割煤时所产生的煤尘吹扬起来，向四处弥漫，不利于除尘器收（吸）尘，影响了除尘效果。,为了防止工作面含尘气流向外扩散、停滞以及瓦斯在巷道顶板的积聚，常在压入式风筒的末端安装附壁风筒（亦称康达风筒）改善风流分布状况。一般常用沿巷道螺旋式出风的附壁风筒，其结构如图3-4所示。,图3-4 附壁风筒螺旋状出风状态示意图,（2）长抽掘进除尘系统以长距离抽风的方式将工作面的含尘空气抽出，经安置在巷道回风流中的除尘局部通风机净化排至巷道。如果回风巷是不行人的巷道，便可改用抽出式局部通风机直接将含尘风流抽入回风巷，如图3-5所示。,图3-5 长抽通风除尘系统1一掘进机；2一长抽风筒；3一除尘局部通风机（或抽出式局部通风机）,长抽通风除尘系统又可分为以下两种形式：A前抽后压掘进除尘系统，如图3-6所示，主要适用于机掘工作面。B前压后抽掘进除尘系统，如图3-7所示，主要适用于炮掘工作面，对锚喷支护巷道效果甚好。,图3-6 前抽后压通风除尘系统1一掘进机；2一长抽风筒；3一除尘局部通风机或抽出式局部通风机；4一压入式局部通风机；5一短压风筒,图3-7 前压后抽通风除尘系统1长抽风筒；2长抽除尘局部通风机或抽出式局部通风机；3压入式局部通风机；4短压风筒,长抽掘进除尘系统优点：进入巷道的新鲜风流不受污染劳动卫生条件好。,缺点：抽出式风筒长，成本高，阻力大，要求局部通风机风量大、负压高；风筒中会产生矿尘沉积和集水现象，维护管理较复杂；风筒进风口的抽风作用范围小。,2）除尘对通风工艺的要求(1)压、抽风筒口相互位置的关系A.长压短抽时，压入式风筒口距工作面的距离lr5SH(SH为巷道断面积)，压入式风筒口到除尘器排放口的重叠长度ld2SH。,B.前抽后压时，压入式风筒口距工作面距离lr与长压短抽时相同（lr5SH），压入式风筒口与抽出式风筒口的重叠段长度一般为1030m。,C.前压后抽时，压入式风筒口距工作面的距离lr5m，抽出式风筒口与压入式局部通风机的重叠段长度ld 视巷道内的尘源（如喷浆支护等）情况而定，一般为1020m。,D.抽入口（吸尘口）距工作面的距离lc长压短抽、长抽中前抽后压时，抽入口（吸尘口）距工作面4m之内有显著的吸尘效果；前压后抽时，吸尘口距工作面的距离大于30m。,(2)压、抽风量的匹配A.采用除尘系统。压入式风筒出口风量应比抽出式风筒入口风量大20%30%，以保证工作面不出现循环风。B.采用长抽短压（前压后抽）除尘系统。抽出风量应大于压入风量20%50%，以保证重叠段区域内巷道的风速不低于 煤矿安全规程的规定。,C.抽出风量的确定。抽出风量是保证吸尘效果的主要参数，抽出风量大，对工作面的排尘效果好；反之，会影响工作面的排尘效果。一般根据除尘和工作面通风的需要，并结合通风设备的现状，综合考虑压、抽风量。,(3)长压局部通风机和长抽除尘局部通风机的安装位置A.长压局部通风机应安装在掘进巷道口进风侧，距巷道口的距离大于10m。B.长抽或长抽短压（前压后抽）除尘局部通风机应安装在掘进巷道回风侧，距巷道口的距离大于10m。,(4)抽出式局部通风机与除尘局部通风机串联的要求在长抽或长抽短压（前压后抽）系统中，当除尘局部通风机的能力不够时，应尽量采用同型号的局部通风机串联工作。,采用间隔串联时，相邻两台串联局部通风机的间距应小于这两台局部通风机的风压作用长度，以避免循环风；采用集中串局部通风机之间应采用长度为0.51.Om。带整流栅的风筒连接，也可用一段抽出式风筒连接，其长度应为风筒直径的10倍左右。,二、除尘装置捕集除尘除尘装置（或除尘器）是指把气流或空气中含有的固体粒子分离并捕集起来的装置，又称集尘器或捕尘器。多用于煤岩巷掘进工作面。根据是否利用水或其它液体，除尘装置可分为湿式和干式两大类。,湿式除尘的机理,通过惯性碰撞、接触阻留，尘粒与液滴、液膜发生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚；细小尘粒通过扩散与液滴、液膜接触；由于烟气增湿，尘粒的凝聚性增加；高温烟气中的水蒸汽冷却凝结时，要以尘粒为凝结核，形成一层液膜包围在尘粒表面，增强了粉尘的凝聚性。以疏水性粉尘能改善其可湿性。粒径为15m的粉尘主要利用第一个机理，粒径在1 m以下的粉尘主要利用后三个机理。目前常用的各种湿式除尘器主要利用尘粒与液滴、液膜的惯性碰撞进行除尘。,（一）惯性碰撞,含尘气体在运动过程中与液滴相遇时，在液滴前Xd米处，气流开始改变方向，绕着液滴流动。而惯性大的尘粒要继续保持原有的直线运动。尘粒脱离流线后，由于空气的阻力，尘粒的惯性运动速度不断下降，从最初的 v0 一直下降到等于零为止（或者和液滴发生碰撞为止）。,气体流线,停滞流线,Xd,气流方向,d,0,v,po,Xs,1,2,3,4,5,如果尘粒从脱离流线到惯性运动结束，总共移动的直线距离为Xs，当Xs/Xd1时，尘粒会和液滴发生碰撞，Xs/Xd值愈大，碰撞愈强烈，除尘效果愈好。,尘粒粒径、尘粒密度、气液相对运动速度愈大，液滴直径愈小，惯性碰撞除尘效率愈高。同时，并非是液滴直径越小越好，过小将会随气流一起运动。当液滴直径在补集粒径的150倍时最佳。,（二）扩散,粒径在0.1m左右时，扩散是尘粒运动的主要因素。,当处理粉尘的粒径比较细小，在设计和选用湿式除尘器或过滤式除尘器时，应有意识地利用扩散机理。,除尘器分类,根据主要除尘机理的不同，目前常用的除尘器可分为以下几类：重力除尘，如重力沉降室；惯性除尘，如惯性除尘器；离心力除尘，如旋风除尘器；过滤除尘，如袋式除尘器、颗粒层除尘器、纤维过滤器、纸过滤器；洗涤除尘，如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器；静电除尘，如电除尘器。,空按除尘效率分类：低效、中效和高效除尘装置 根据气体净化程度的不同，可分为以下几类：粗净化 主要除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级。中净化 主要用于通风除尘系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过去100-200mg/m3。细净化 主要用于通风空调系统的进风系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过去1-2mg/m3。超净化 主要除掉以1m以下的细小尘粒，用于清洁要求较高的洁净房间，净化后的气含尘浓度视工艺要求而定。,1、湿式除尘装置矿用除尘装置多为湿式除尘装置，其工作原理是通过尘粒与液滴的惯性碰撞进行除尘。湿式除尘器类型很多，如文丘里式除尘器、湿式过滤式除尘器、湿式除尘机及水射流除尘风机（器）等。近期又开发出湿式振弦栅除尘器、机载液动风机旋流除尘器及涡流控尘与湿式旋流除尘等。,（1）湿式振弦栅除尘器湿式振弦栅除尘器有两种结构形式：一种是固定式振弦栅式除尘器，常称为振弦栅除尘器；另一种是旋转式振弦栅除尘器，常称为旋转栅除尘器。,振弦栅除尘器，包括喷雾降尘和振弦栅除尘两部分。由电动或液动的风机、喷嘴、振弦栅、脱水装置、壳体及机座等组成。其关键部件是振弦栅，其结构如图3-8所示。,图3-8 振弦栅结构示意图,振弦栅除尘是利用其振动产生的声波进行除尘。处于声场中的粒子，在声波作用下产生振动，小粒子振动速度大，大粒子振动速度小，结果促使它们相互碰撞，结合成大粒子，辅以喷雾，即可达到高效降尘，特别是对细小尘粒的降尘作用。,缺点：旋转栅除尘器只是比振旋栅除尘器多了一个旋转栅，除尘效果虽然有所提高并具有良好的脱水作用，但工作阻力较大。,（2）涡流控尘与湿式旋流除尘器 采用涡流控尘和旋流除尘相结合的综合除尘原理净化机掘（综掘）工作面的含尘气流。在长压短抽混合式局部通风中，其通风控尘与除尘系统如图3-9所示。,图3-9 长压短抽混合式局部通风控尘与除尘系统除尘系统；涡流控尘风筒；压入式局部通风机,在压入式导风筒末端连接着10m长的涡流控尘风筒，首先由电动旋风器将轴向风流转化为旋转风流，再从风筒上部窄条口送出螺旋状风流。在负压导风筒靠近进风口处串联湿式旋流除尘系统。湿式旋流除尘系统主要由电动旋流器、导向装置、脱水器、水箱、污水泵及抽出式局部通风机等组成，如图3-10所示。,图3-10 湿式旋流除尘系统1旋流器；2导向器；3一级脱水器；4水箱；5污水泵；6二级脱水器；7抽出式局部通风机,设置在除尘系统最前端的旋流器1是一个径向有多孔的转盘，由电机驱动而高速旋转，与旋流器相向布置一个固定的多孔喷水盘，向旋流器喷水。其后的导向器2装有径向导流叶片，以转化风向为旋转运动。为加强脱水而设置了两级脱水器3和6。喷雾用水由污水泵5供给。,工作时，在抽出式通风机的作用下，将含尘风流吸入负压导风筒。启动旋流器电机和水泵电机，除尘系统开始运行。含尘空气进入旋流器1与水幕、雾流相遇，一部分矿尘被雾粒捕捉，当含尘水滴和含有残留矿尘的空气通过导向装置2时，便产生高速旋转运动，使残留矿尘与雾粒进一步接触与凝聚，并在离心力的作用下，使含尘水滴与风流分离，随风流进入一级脱水器3中，泥水被分离出来进入水箱并沉淀。,含有少量水分的空气通过二级脱水器6 再次脱水后，便完成了净化风流的全过程。得到净化的风流则通过风机排出除尘系统。水箱底部沉积的尘泥，由下部的软管排出水箱，沉降后的水可循环使用。水箱中的水位由浮子阀控制。,优点：（1）在消耗同等能量的情况下，湿式除尘器的除尘效率到比干式高。（2）可同时除尘和有害气体以及可以处理可燃性含尘气体。（3）结构简单，占地面积小，造价低。（4）能处理湿度大、温度高的气体。,湿式除尘器优缺点,缺点：,（1）有废液、泥浆处理问题。（2）不适用于水硬性或遇水易发生爆炸的粉尘。（3）水源不足的地方使用较困难。（4）能耗大，耗水量大。（5）在寒冷地区需采取防冻措施。,2.干式除尘器干式除尘是把局部产尘点首先密闭起来，防止矿尘飞扬扩散，然后再将矿尘抽到集尘器内，集尘器将含尘空气中的粗尘阻留，使空气净化的技术措施。常用在缺水或不宜水作业的特殊岩层和遇水膨胀的泥页岩层的干式凿岩及机掘工作面的除尘。,目前，国内矿山使用的干式捕尘凿岩机有带捕尘罩的孔口捕尘和不带捕尘罩的孔底捕尘两种。孔底捕尘较孔口捕尘的防尘效果高，而且使用方便。干式孔底捕尘又分中心抽尘和旁侧抽尘两种。,干式中心抽尘凿岩机工作原理和抽尘系统如图3-11所示。凿岩时，在干式捕尘器内部压气引射器2的作用下，眼底的粉尘被吸进钎杆8的中心孔，经过干式凿岩机7内的导尘管和输尘胶管4，到达干式捕尘器1内进行净化捕尘。,图3-11 中心抽尘干式凿岩机工作系统图1一干式捕尘器；2一引射器；3一捕尘器压风管；4一输尘软管；5 一凿岩机压风管；6 一气动支架；7 一凿岩机；8 一钎头,近年来，用于机掘工作面的干式袋式除尘器的技术也有了突破。煤炭科学研究总院重庆分院研制出的KLM-60型矿用袋式除尘器，是一种高效干式除尘器，采用两级除尘：,前级采用重力除尘，使粗粉尘从含尘气流中分离而沉降下来；后级采用过滤除尘，使细粒粉尘通过布袋，在筛分、惯性、粘附、过滤、静电等作用下被捕捉下来，从而达到高效除尘的目的。除尘器的结构如图3-12所示。,图3-12 KLM-60 型矿用袋式除尘器结构示意图1-排气管；2-排灰系统；3-脉冲清灰系统；4-滤袋组；5-气包；6-预选箱；7-进气口,除尘器的性能指标,一、除尘器效率,除尘器效率是评价除尘器性能的重要指标之一。它是指除尘器从气体中捕集粉尘的能力，常用除尘器的全效率、穿透率和分级效率表示。（一）除尘器全效率：式中 G1供给除尘器的粉尘量，g/s。G3除尘器除下的粉尘量，g/s。,如果除尘器结构严密，没有漏风（L1=L2），公式可改写为:,质量法：通过称重求得全效率，用这种方法测出的结果比较准确，主要用于实验室，生产现场很难进行。浓度法：在现场测定除尘器效率时，通常先同时测出除尘器前后的空气风量和含尘浓度，再利用公式求得全效率，这种方法称为浓度法。含尘空气管道内的浓度分布既不均匀又不稳定，要测得准确的结果是比较困难的。,全效率的表示方法：,在除尘系统中为提高除尘效率常把两个除尘器串联使用，两个除尘器串联时的总除尘效率为：,n个除尘器串联时，其总效率为：,多级除尘器串联的效率,（二）穿透率：,用未被捕集的粉尘（排出的粉尘）来表示除尘器的性能。未被捕集的粉尘量占进入除尘器粉尘量的百分数称为透过率。,有时更能形象地表示出除尘器的性能。,（三）除尘器的分级效率,实践证明，除尘器的除尘效率与粉尘的分散度有密切关系。同一除尘器当用来捕集大颗粒粉尘时，除尘效率较高，反之较低。所以在说明除尘效率时，必须同时说明是哪一类型分散度的粉尘，既要说明被捕集的粉尘量，还要说明其所能捕集的粉尘颗粒大小。不同的除尘器最好按粉尘分散度来标定它的除尘效率，即所谓的分级效率。它表示了该除尘器对某一颗粒直径的粉尘的除尘效率。两种表示方法：按浓度法和按质量法测定。,质量法,G1、G3分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘量Dd1、Dd3分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘中，粒径为 d 的粉尘质量百分数。除尘效率,浓度法,当除尘器结构严密，不漏风时L1=L2,除尘器的选择选择除尘器时必须全面考虑有关的因素，如除尘效率、阻力、一次投资、维护管理等等，其中最主要的是除尘率。具体地讲，选择除尘器时应注意以下几个方面的问题。,2.明确用途，了解排放标准 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。对于运行工况不太稳定的系统，要注意风量变化对除尘器效率和阻力的影响，例如，旋风除尘器的效率和阻力是随风量的增加而增加的，电除尘器的效率却是随风量的增加而下降的。选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除粉尘的处理问题。对于可以回收利用的粉粒状物如耐火粘土、面粉等，一般采用干法除尘，回收的粉尘可以纳入工艺系统。,1.考虑矿山特点和要求体积小而紧凑、便于移动、结构简单、耐用、防爆、防潮等。,3.粉尘性质和粒度分布 粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响，例如粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用静电除尘；水硬性或疏水性粉尘不宜采用湿法除尘。处理磨琢性粉尘时，旋风除尘器内壁应衬垫耐磨材料，袋式除尘器应选用耐磨的滤料。不同的除尘器对不同粒径的粉尘除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了解处理粉尘的粒径分布和各种除尘器的分级效率。,4.除尘器排出的粉尘和泥浆要易于处理5.容易操作与维修6.费用。一个周期内的费用,第三节 湿式作业,重点：湿式作业方式及除尘机理,湿式作业是利用水或其它液体，使之与尘粒相接触而捕集矿尘的方法，它是矿井综合防尘的主要技术措施之一。优点：具有所需设备简单、使用方便、费用较低和除尘效果较好。缺点：增加了工作场所的湿度，恶化了工作环境，影响煤矿产品的质量。,除缺水和严寒地区外，一般煤矿应用较为广泛，我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主，配合喷雾洒水、水封爆破和水炮泥以及煤层注水等防尘技术措施。,1.湿式凿岩、钻眼煤矿尘肺患者中95%以上发生于岩巷掘进工作面，而掘进过程中的矿尘又主要来源于凿岩和钻眼作业。据实测，干式钻眼产尘量约占掘进总产尘量的80%85%；而湿式凿岩的除尘率可达90%左右，并能提高凿岩速度15%25%。,该方法的实质：在凿岩和打钻过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。,2.水封爆破和水炮泥水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联结起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。,（1）水封爆破在工作面打好炮眼后，先注入压力不超过4.903106Pa(50kg/cm2)的高压水，使之沿煤层节理、裂隙渗透，直到煤壁见水为止。然后装入防水炸药，再将注水器插入炮眼进行水封，如图3-13所示。水封压力不超过3.4323106Pa(3.5kg/cm2)。放炮时用安全链将注水器拴在支柱上以防崩出丢失。,图3-13 水封爆破1安全链；2雷管脚线；3注水器；4胶圈；5水；6炸药,缺点：水封爆破虽然取得了较好的防尘效果，但它需要一套高压设备，需用防水炸药和雷管，使用技术及条件要求得比较严格。因此，有些矿井采用水炮泥。,（2）水炮泥原理：水炮泥是用装水塑料袋代替粘土填于炮眼内，爆破时水袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝结，达到降尘目的。同时，产生的压力将水压入煤层的裂隙中也可进行降尘。效果：采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低20%50，尤其是呼吸性粉尘含量有较大的减少。除此之外，水炮泥还能降低爆破产生的有害气体，缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。,图3-14 塑料水炮泥(a)人工结扎封口；(b)双层自动封口,水炮泥的形式有两种：一种是刀把型的人工结扎封口水炮泥；另一种是双层自动封口水炮泥，其形式如图3-14a、b所示。,3洒水及喷雾洒水洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。当矿尘被水湿润后，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，附着性增强，矿尘就不易飞起。在炮采炮掘工作面放炮前后洒水，不仅有降尘作用，而且还能消除炮烟、缩短通风时间。洒水方式：煤矿井下洒水，可采用人工洒水或喷雾器洒水。对于生产强度高、产尘量大的设备和地点，还可设自动洒水装置。,喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（又称喷嘴），在旋转或(及)冲击的作用下，使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中，其捕尘作用有：在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，在重力作用下下沉；高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；,将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。效果：原苏联的研究表明，在掘进机上采用低压洒水，降尘率为43%78，而采用高压喷雾时达到75%95；炮掘工作面采用低压洒水，降尘率为51%，高压喷雾达72%，且对微细粉尘的抑制效果明显。优点：在煤尘的发源地进行喷雾洒水是降低井下空气中含尘量最简单、最方便而又比较有效的措施。它适用于采煤、掘进、运输、提升及风流净化等各种作业场所。为实现定点喷雾的自动化，可选用机械式、油压式、光控式、触控式的各类自动喷雾洒水装置。,1）掘进机喷雾洒水掘进机喷雾分内喷雾和外喷雾两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘；内喷雾则通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成的瞬间将其抑制。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减少85%95%。,掘进机的外喷雾采用高压喷雾时，高压喷嘴安装在掘进机截割臂上。启动高压泵的远程控制按钮和喷雾开关均安装在掘进机司机操纵台上。,掘进机截割时，开动喷雾装置；掘进机停止工作时，关闭喷雾装置。喷雾水压控制在1015MPa范围内，降尘效率可达75%95%。,综掘工作面防尘技术,2）采煤机喷雾洒水采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。采用内喷雾时，水由安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，可保证在滚筒转动时只向切割煤体的截齿供水，如图3-15所示，形成“湿式截割”。水流经采煤机滚筒的空心轴，由一个分水器使水流紧靠截齿喷出，对不工作的截齿可切断水源，从而减少耗水量。,图3-15 采煤机内喷雾示意图,现场中，内喷雾使用效果差别较大，主要原因水的杂质多喷嘴的清洗不及时。保证水压、定时清洗喷头、配套使用水质过滤器。,采用外喷雾时，水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或挡煤板上的喷嘴喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使矿尘湿润沉降，如图3-16所示。喷雾器有单水喷雾器、组合喷雾器和引射喷雾器。组合喷雾器喷嘴多、耗水量大、扩散面大、水雾密封滚筒尘源效果好。引射喷雾器用压力水作动力造成引射气流，驱动含尘空气定向运动，同时在水压和气流作用下提高水的雾化程度和射速，可使高浓度含尘气流大部分引向煤壁流动，减少含尘空气对司机和人行道的污染并同时使含尘空气在高速喷雾下净化。,喷嘴是决定降尘效果好坏的主要部件喷嘴的形式有：锥形、伞形、扇形一般来说内喷雾多采用扇形喷嘴，也可采用其它形式；外喷雾多采用扇形和伞形喷嘴，也可采用锥形喷嘴。,图3-16 采煤机外喷雾示意图,现代大型采煤机防尘多采用含尘气流控制、水雾屏障和喷雾降尘等综合外喷雾技术治理粉尘。,综采工作面防尘技术,3）综放工作面喷雾洒水（1）液压支架移架和放煤口放煤喷雾洒水液压支架移架和放煤口放煤是综采放顶煤工作面仅次于采煤机割煤的两个主要产尘源。采取有效的治理技术加以防治势在必行。,对液压支架移架和放煤口放煤的防尘，主要是采取自动喷雾降尘方法，即利用一个多功能自动控制阀并通过与支架液压系统（支架动作）的联动而实现支架移架和放煤喷雾的自动化。,液压支架移架喷雾的喷嘴，每架安设2个。放煤口放煤喷雾的喷嘴，每架安设4个：靠尾梁一侧安设2个；靠支架连杆一侧安设2个，如图3-17所示。喷雾的供水，如果工作面的管网水压能达到1MPa以上时，可选择静压供水，否则需增设一台水泵，实施动压供水。,图3-17 液压支架自动喷雾喷嘴布置示意图,（2）转载点喷雾转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点（即采煤工作面输送机与顺槽输送机连接处）加设半密封罩，罩内安装喷嘴，以消除飞扬的浮尘，降低进入采煤工作面的风流含尘量。为了保证密封效果，密封罩进、出煤口安装半遮式软风帘，软风帘可用风筒布制作。,（3）放炮喷雾爆破过程中，产生大量的粉尘和有毒有害气体，采取放炮喷雾措施，不但能取得良好的降尘效果，而且还可消除炮烟、减轻炮烟的危害，缩短通风时间。喷雾装置有风水喷射器和压气喷雾器两种。风水喷射器是以压缩空气和压力水共同作用成雾的装置，具有喷出射程远、喷雾面积大、雾粒细的特点。鸭嘴型喷雾器使用较为普遍。,（4）装岩洒水洒水方式：人工洒水和喷雾器洒水。人工装岩时，一般采用人工洒水。每装完一层湿润矸石，再洒一次水。随装岩点的推移，随装随洒。装岩机装岩时，在距工作面45m 的顶帮两侧，悬挂两个喷雾器进行喷雾洒水。随着装岩机向前推进，喷雾器也要随之向前安放（见图3-18）。,图3-18 装岩机喷雾洒水1一喷雾器；2一控制阀；3一水量调节阀,（5）其它地点喷雾除上述地点、工艺的喷雾洒水外，在煤仓、溜煤眼及运输过程等产尘环节均应实施喷雾洒水。为了达到较好的除尘效果，应根据不同生产过程中产生的矿尘分散度选用合适的喷雾器。煤矿常用的喷雾器分为水力喷雾器和风水联动喷雾器两类。,第四节 净化风流,净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将矿尘捕获的技术措施。目前使用较多的是水幕和湿式除尘装置。,1、巷道水幕净化风流水幕是净化进风流和降低污风流中矿尘浓度的有效方法。水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成的，效率可达50%。如图3-19所示。喷雾器的布置原则：（1）水幕布满巷道断面；（2）尽可能靠近尘源。净化水幕应安设在支护完好、壁面平整、无断裂破碎的巷道段内。一般安设位置为：,图3-19 巷道水幕示意图1-水管；2-喷雾器,矿井总进风：设在距井口20100m 巷道内；采区进风：设在风流分叉口支流内侧2050m巷道内；采煤工作面回风：设在距工作面回风口1020m回风巷内；掘进回风：设在距工作面3050m巷道内；随工作面前移10m而向前挪动一次；巷道中产尘源净化：设在尘源下风侧510m巷道内。,水幕的控制方式：可根据巷道条件，选用光电式、触控式或各种机械传动的控制方式。选用的原则：既经济合理，又安全可靠。,2、湿式除尘装置所谓除尘装置（或除尘器）是指把气流或空气中含有固体粒子分离并捕集起来的装置，又称集尘器或捕尘器。根据是否利用水或其它液体，除尘装置可分为干式和湿式两大类。目前常用的除尘器有SCF系列除尘风机、KGC系列掘进机除尘器、TC系列掘进机除尘器、MAD系列风流净化器及奥地利AM-50型掘进机除尘设备，德国SRM-330掘进除尘设备等。,第五节 个体防护,实质：隔离防尘,个人防护用品介绍 个人防护用品是指人们在生产和生活中为防御各种职业毒害和伤害而在劳动过程中穿戴和配备的各种用品的总称。1使用防护用品的影响因素（1）佩戴要合适。为保证完全的保护，佩戴合适是一项必须的要求。（2）使用期限。防护用品使用者必须做到无论何时出现危害，个体防护用品都佩戴在身，所以佩戴者的接受程度就很重要。（3）舒适。,（4）保养。要经常清洁、检查和维护，并使防护用品处在可以使用的状态。（5）培训。使用者及主管必须了解其使用限制以及正确的使用方法、正确的佩戴方法及必要的保养方法。（6）相互关系。有些眼部保护用品与周围的光线不相匹配，还有些在戴上呼吸保护器具后，使用不方便。这类问题可以通过正确的选择来解决。但是，在选择单项的个体防护用品时，需要有一个全面的考虑，这样可以对个体防护用品做出组合的选择。例如，一个防毒面罩除了可以保护呼吸道之外，还可以在设计中加入对眼的保护。（7）管理承诺。这是在任何一种安全计划中都要有的必须条款，特别是对个体防护用品来讲更为需要，因为这是防止危害的最后一道防线。,2个体防护用品的类型1）听力保护听力保护的器具主要有两大类：一类是置放于耳道内的耳塞，用于阻止声能进入；另一类是置于外耳外的耳罩，限制声能通过外耳进入耳鼓及中耳和内耳。2）呼吸保护装置(1)过滤式呼吸保护器过滤式呼吸保护器有5类：口罩；半面罩呼吸保护器；全面罩呼吸保护器；动力空气净化呼吸保护器；动力头盔呼吸保护器。但是，过滤式呼吸保护器在缺氧空气中提供不了任何保护作用。(2)供气式呼吸器主要有3种：长管洁净空气呼吸器；压缩空气呼吸器；自备气源呼吸器。,3）眼睛保护 眼睛保护用品一般可以分为3类。(1)安全眼镜：用于预防低能量的飞溅物，如金属碎渣等，但不能抵御尘埃，也不能抵御高能量的冲击；要易于更换。(2)安全护目镜：用于预防高能量的一般溅物和灰尘，在经过进一步处理后，也能抵御化学品及金属液滴。其缺点是内侧容易起雾，镜片易损，戴后视野受局限，不能保护整个面部，价格也较贵。在抵抗非离子辐射时，要另外加上滤光片。(3)面罩：提供对整个面部的高能量飞溅物的保护，同时加上各种滤光片后，可以防止多种类型的辐射。,4）个体防护服(1)头部防护。(2)身体防护服。(3)手套。5）鞋类6）皮肤保护7）安全带及安全钩,隔离矿尘是指通过佩戴各种防护面具，以减少吸入人体矿尘的个体防护措施。因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至有些地点不能达到卫生标准，因此隔离矿尘的个体防护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。,矿用个体防护用具主要有：防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。防护服、防护鞋防护头盔（安全帽）,1、防尘口罩矿井要求所有接触矿尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本要求是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野。普通纱布口罩阻尘率低，呼吸阻力大，潮湿后有不舒适的感觉，应避免使用。,2、防尘安全帽（头盔）煤科总院重庆院研制出AFM-1型防尘安全帽（头盔）或称送风头盔（如图3-20）与LKS-7.5型两用矿灯匹配，在该头盔间隔中安装有微型轴流风机1、主过滤器2、预过滤器5，面罩可自由开启，由透明有机玻璃制成，送风头盔进入工作状态时，环境含尘空气被微型风机吸入，预过滤器可截留8090的矿尘，主过滤器可截留99以上的矿尘。,图3-20 AFM-l 型防尘送风头盔1-轴流风机；2主过滤器；3头盔；4面罩；5预过滤器,经主过滤器排出的清洁空气，一部分供呼吸，剩余气流带走使用者头部散发的部分热量，由出口排出。优点：与安全帽一体化，减少佩戴口罩的憋气感。,3.隔绝式压风呼吸防尘装置是利用矿井压缩空气通过离心脱去油雾、活性炭吸附等净化过程，经减压阀减压同时向多人均衡配气供呼吸。如我国生产的AYH系列压风呼吸器是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防尘装置，目前生产的有AYH-1型、AYH-2型和AYH-3型三种型号。,第六节 加强粉尘浓度监测,粉尘监测是为了监督、检查煤矿有关职业危害防治及劳动安全法规的贯彻执行情况，评价粉尘危害程度和防尘设施的降尘效果。,1粉尘的卫生标准该标准是指在正常工作条件下，对工人经常停留的工作地点，任何一次有代表性的采样测定中，总粉尘浓度均不得超过规定的最高允许浓度。它表示在整个工作期间，作业工人在该浓度下长期接触不会引起尘肺病。作业场所空气中粉尘浓度标准在1979年 工业设一计卫生标准中做了规定。该标准分别在 1988年和1989年做了补充修订，如表2-2所示。,表 2-2 作业场所空气中粉尘的卫生标准,煤矿安全规程 规定的作业场所空气粉尘浓度标准如表2-3所示。表2-3 作业场所空气中粉尘浓度标准,2煤矿粉尘监测管理制度做好煤矿粉尘监测工作，各煤矿必须设立测尘组织机构，建立测尘管理制度和测尘数据报告制度，并配备专职测尘人员。煤矿企业必须按国家规定对生产性粉尘进行监测，并遵守下列规定：,（1）总粉尘的测定作业场所的粉尘浓度，井下每月测定两次，地面及露天煤矿每月测定一次。粉尘分散度，每6个月测定一次。,(2）呼吸性粉尘的测定定点呼吸性粉尘监测每月测定一次。工班个体呼吸性粉尘监测，采、掘工作面每3个月测定一次，其它工作面或作业场所每6个月测定一次，每个采样工种分两个班次连续采样，一个班次内至少采集两个有效样品，先后采集的有效样品不得少于4个。,(3）粉尘中游离SiO2量，每6个月测定一次，在变更工作面时也必须测定一次；各接尘作业场所每次测定的有效样品数不得少于3个。(4）各煤矿企业应认真执行测尘结果报告制度。,本章作业,1、粉尘浓度的测量方法有哪些？2、简述矿井综合防尘技术措施的内容。3、通风除尘有哪些要求？4、作为一种综合防尘措施，湿式作业包含哪些种类？防尘机理如何？,如何对煤矿粉尘进行综合防治？,