矿井粉尘防治新技术讲座培训课件.ppt

1、矿井粉尘防治新技术讲座矿井粉尘防治新技术讲座（优选）矿井粉尘防治新技术讲座矿井粉尘危害尘肺病 矿山尘肺病简介 尘肺病是工人在生产中长期吸人大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。它是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前还很难治愈。因其发病缓慢，病程较长，且有一定的潜伏期，不同于瓦斯、煤尘爆炸和冒顶等工伤事故那么触目惊心，因此往往不被人们所重视。而实际上由尘肺病引发的矿工致残和死亡人由尘肺病引发的矿工致残和死亡人数，在国内外都远远高于各类工伤事故的总和数，在国内外都远远高于各类工伤事故的总和。煤矿尘肺病类型 硅肺病硅肺病(矽肺病矽肺病)由于吸人含游离由于吸人含游离SiO2SiO2

2、含量较含量较高的岩尘而引起的尘肺病称为硅肺病（患者高的岩尘而引起的尘肺病称为硅肺病（患者多为长期从事岩巷掘进的矿工）；多为长期从事岩巷掘进的矿工）；煤硅肺病煤硅肺病(煤矽肺煤矽肺)由于同时吸人煤尘和含游由于同时吸人煤尘和含游离离SiO2SiO2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅肺病的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅肺病（患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿（患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工）；工）；煤肺病由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多煤肺病由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病（患者多为长期单一的在煤层中从属煤肺病（患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工）。事采掘工作的矿工）。煤矿尘肺病 我国

3、煤矿工人工种变动较大，长期固定从事单一工种的很少，因此煤矿尘肺病中以煤硅肺病比重最大，约占80左右。作业人员从接触矿尘开始到肺部出现纤维化病变所经历的时间称为发病工龄。尘肺病中最危险的是硅肺病，发病工龄最短(一般10年左右)，煤肺病的发病工龄一般为2030年，煤硅肺病介于两者之间。尘肺病的发生机理被毛细血管覆盖的气泡群鼻咽喉气管支气管细支气管影响尘肺病的发病因素影响尘肺病的发病因素(1)矿尘的成分矿尘的成分 能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离SiO2，其含量越高，发病工龄越短，病变的发展程度越快。对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。据试验，煤化作用程度越低，危害越大，

4、因为煤尘的危害和肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。影响尘肺病的发病因素影响尘肺病的发病因素(2)矿尘粒度及分散度矿尘粒度及分散度 尘肺病变主要是发生在肺脏的最基本单元即肺泡内。矿尘粒度不同，对人体的危害性也不同。5m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5m以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2m左右的矿尘。由此可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。影响尘肺病的发病因素影响尘肺病的发病因素(3)矿尘浓度矿尘浓度 尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。国外的统计资料表明，在高矿尘浓度的场所工作时，平均510

5、年就有可能导致硅肺病，如果矿尘中的游离SiO2含量达8090，甚至1.52年即可发病。空气中的矿尘浓度降低到规程规定的标准以下，工作几十年，肺部吸入的矿尘总量仍不足达到致病的程度。影响尘肺病的发病因素影响尘肺病的发病因素(4)个体方面的因素个体方面的因素 矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的，所以人的机体条件，如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫生条件等，对尘肺的发生、发展有一定的影响。尘肺病在目前的技术水平下尽管很难完全治愈，但它是可以预防的。只要积极推广综合防尘技术，就可以达到降低尘肺病的发病率及死亡率的目的。2002年原国有重点煤矿有532处矿井煤尘有爆炸危险，占87.4%。91.35%的小

6、煤矿煤尘具有爆炸危险，其中高达57.71%的具有强爆炸性。1960年5月9日，大同老白洞煤矿发生一次死亡684人的煤尘爆炸事故，影响深远；2005年11月27日，黑龙江七台河东风煤矿发生特大煤尘爆炸事故，造成171人死亡。矿井粉尘危害-煤尘爆炸 2005年11月27日21时22分，黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司七台河分公司东风煤矿发生特别重大煤尘爆炸事故，造成171人死亡，48人受伤，直接经济损失4293万元。（一）矿井概况东风煤矿是原国有重点煤矿，隶属于原七台河矿务局。2005年核准生产能力为50万吨/年。该矿为高瓦斯矿井，煤尘具有强爆炸性。（二）事故直接原因违规放炮处理主煤仓堵塞，导致煤仓

7、给煤机垮落、煤仓内的煤炭突然倾出，带出大量煤尘并造成巷道内的积尘飞扬达到爆炸界限，放炮火焰引起煤尘爆炸。煤尘爆炸特征煤尘爆炸特征（1）易产生连续爆炸）易产生连续爆炸 爆炸压力一次比一次增高，呈跳跃式发展。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120ms，冲击波的速度可达2000 ms，爆炸的压力可达到1700kPa。在煤矿井下，这种爆炸有时沿巷道传播数千米以外，而且距爆源点越远其破坏性越严重。因此，煤尘爆炸具有易产生连续爆炸、受灾范围广、灾害程度严重的重要特点。煤尘爆炸特征煤尘爆炸特征（2）产生粘块与皮渣）产生粘块与皮渣 煤尘爆炸时，对于结焦性煤尘(气煤、肥煤及焦煤的煤尘)会产生焦炭皮渣与粘块粘附在支架

8、、巷道壁或煤壁等上面。根据这些爆炸产物，可以判断发生的爆炸事故是属于瓦斯爆炸或煤尘爆炸。同时还可以根据煤尘爆炸产生的皮渣与粘块粘附在支柱上的位置直观判断煤尘爆炸的强度。但是只但是只有气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤尘爆炸时，有气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤尘爆炸时，才能产生才能产生“粘焦粘焦”。煤尘爆炸特征煤尘爆炸特征（3）产生大量有毒有害气体）产生大量有毒有害气体 煤尘爆炸时，要产生比沼气爆炸生成量多的有毒有害气其生成量与煤质和爆炸的强度等有关。一次煤尘爆炸后气体成分组成的成分其中COCO2的浓度较大，O2浓度很小，（4）挥发分含量减少）挥发分含量减少 煤尘爆炸时，它的挥发分含量将减少，对于不结焦煤尘

9、(即爆炸时不产生焦炭皮渣与粘块的煤尘)，可利用这一特点来判断井下的爆炸事故中煤尘是否参与了爆炸。对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。试剂4对煤饼的接触角实验能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离SiO2，其含量越高，发病工龄越短，病变的发展程度越快。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。随着粉尘颗粒减小,流速减慢,温度增加,尘粒的热运动加速,从而与泡沫的碰撞概率也就增加,扩散效应增强。5 mg/m3，全尘平均降尘效率为85.加Na2SO4平均沉降时间（s）对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。气和定量的水、发泡剂在混合发泡器中形成了气、液两相流体共同存在的

10、情形，两种流体相互吹击、冲撞、搅拌，从而产生一定体积的泡沫，通过喷头喷出连续的实心锥状泡沫流，覆盖尘源，抑制粉尘。二、润湿剂喷雾降尘技术2018机巷掘进工作面粉尘治理原状(4)个体方面的因素选取四个因素三个水平的试剂的接触角为：水（92.尘肺病是工人在生产中长期吸人大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。试剂2的接触角最小，实验的润湿性能最好，试剂4的接触角最大，单独使用润湿效果不佳。经济效益和社会效益分析掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为13，机械化开采程度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。泡沫抑尘发生器利用矿井掘进工作面的高压风管及水管（或者利用掘进机

11、的冷去水），在设备内部将发泡剂与水定量混合后，加入一定量的压风，通过发泡装置产生大体积高倍数气、液两相泡沫，经喷头喷出后形成实心锥体泡沫流来覆盖掘进机切割煤岩时产尘部位，抑制粉尘的扩散，从而有效的降低粉尘浓度 煤层注水煤层注水 一般可降低粉尘浓度一般可降低粉尘浓度60%60%90%90%左右左右，施工难度大，施工难度大，操作程序复杂，国内很少使用。操作程序复杂，国内很少使用。喷雾降尘喷雾降尘 国内广泛使用，属传统降尘方式，除尘效果差。国内广泛使用，属传统降尘方式，除尘效果差。除尘器除尘除尘器除尘 除尘效果好，体积庞大，移动不方便，工作劳动除尘效果好，体积庞大，移动不方便，工作劳动强度高。强度高

12、。国内粉尘治理技术现状国内粉尘治理技术现状 截留机理认为,粒子有大小而无质量或粒径小于5m时，不同大小的粒子都跟着气体的流线而流动。如图所示，当流动的气体对着泡沫流动时，气流将在泡沫的上游折转而绕泡沫流过。如果在某一流线上的粒子中心正好使dp/2 能接触到泡沫，则该粒子被截留。截留效应截留效应惯性碰撞效应惯性碰撞效应 在惯性碰撞中，粒子沿流线运动绕流时,由于惯性作用而偏离流线,与泡沫相撞而被捕集,如图中虚线所示。一、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术 泡沫降尘原理泡沫降尘原理黏附效应黏附效应 泡沫外表面具有黏附粉尘的功能,其捕尘机理如图所示。当具有一定速度的泡沫向粉尘运动,粉尘经过碰撞、截留和扩散等

13、一系列作用后到达泡沫表面,被泡沫所黏附。扩散效应扩散效应 微细尘粒(dp试剂4(55.喷头及喷头支架 发泡器发出的泡沫通过喷头喷射并形成锥状，以完全包裹掘进机切割头，从而有效抑尘。1 晋城煤业集团寺河矿喷头及喷头支架 发泡器发出的泡沫通过喷头喷射并形成锥状，以完全包裹掘进机切割头，从而有效抑尘。喷头架用来将喷头固定在掘进机摇臂上，并能调节喷头角度。试剂的接触角为：水（92.71%的具有强爆炸性。2005年11月27日，黑龙江七台河东风煤矿发生特大煤尘爆炸事故，造成171人死亡。由于这种不规则的热运动,在紧靠泡沫附近,微细尘粒可能与泡沫相碰撞而被捕集,称为扩散效应。在惯性碰撞中，粒子沿流线运动绕

14、流时,由于惯性作用而偏离流线,与泡沫相撞而被捕集,如图中虚线所示。二、润湿剂喷雾降尘技术75mg/m3，抑尘效率提高了81.对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质(即挥发分)含量。如果在某一流线上的粒子中心正好使dp/2 能接触到泡沫，则该粒子被截留。二、润湿剂喷雾降尘技术1960年5月9日，大同老白洞煤矿发生一次死亡684人的煤尘爆炸事故，影响深远；助剂：Nacl，Na2SO4采用不同降尘措施后全尘粉尘浓度混合发泡器 集混合器与发泡器于一体，是发泡装置的核心部分，气、水、发泡剂在此混合并在出口形成泡沫。p 加快掘进速度，提高工作效率加快掘进速度，提高工作效率p 与传统湿式除尘相比，耗水量减少

15、与传统湿式除尘相比，耗水量减少50%50%以上以上p 减少工作量，降低工人劳动强度减少工作量，降低工人劳动强度 经济效益经济效益 p 降低尘肺病发病概率降低尘肺病发病概率p 杜绝煤尘爆炸事故的发生杜绝煤尘爆炸事故的发生p 降低工作面瓦斯浓度降低工作面瓦斯浓度 社会效益社会效益 一、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术 经济效益和社会效益分析经济效益和社会效益分析 泡沫抑尘技术的成功应用，大大提高机械化掘进工作面的泡沫抑尘技术的成功应用，大大提高机械化掘进工作面的抑尘效率，节约大量水源，为掘进工作面创造良好的工作抑尘效率，节约大量水源，为掘进工作面创造良好的工作环境，提高井下作业人员的工作效率；环境，提

16、高井下作业人员的工作效率；大大降低采掘一线职工患职业病的概率，充分体现企业关大大降低采掘一线职工患职业病的概率，充分体现企业关爱职工的真谛，对建设社会主义和谐社会具有重大意义。爱职工的真谛，对建设社会主义和谐社会具有重大意义。该项技术研究成果填补了我国采掘工作面泡沫抑尘技术的该项技术研究成果填补了我国采掘工作面泡沫抑尘技术的空白，该项技术现已在晋城煤业集团、河南神火集团全面空白，该项技术现已在晋城煤业集团、河南神火集团全面推广使用，受到矿领导和矿工一致好评。推广使用，受到矿领导和矿工一致好评。一、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术 市场需求及应用前景市场需求及应用前景 润湿剂单体的初选润湿剂单体的初

17、选无毒；无臭；降低水表面张力的能力强；储存及运输时溶液性质不变；在矿井水中溶解度大；低温不结晶；无可燃性；无侵蚀性；成本低、运输方便。表面活性剂表面活性剂(试剂试剂)：十二烷基苯磺酸钠；十二烷基硫酸钠；OP-10；JFC 助剂：助剂：Nacl，Na2SO4 二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂单体的优选实验润湿剂单体的优选实验水对煤饼的接触角实验水对煤饼的接触角实验 试剂试剂1对煤饼的接触角实验对煤饼的接触角实验 试剂试剂2对煤饼的接触角实验对煤饼的接触角实验 试剂试剂3对煤饼的接触角实验对煤饼的接触角实验 试剂试剂4对煤饼的接触角实验对煤饼的接触角实验 润湿剂单体优选的接触角实

18、验润湿剂单体优选的接触角实验试剂的接触角为：水（试剂的接触角为：水（92.1 92.1)试剂试剂4(55.74(55.7)试剂试剂1(45.11(45.1)试剂试剂3(39.53(39.5)试剂试剂2(25.42(25.4)。试剂。试剂2 2的接触角最小，实验的润湿性能最好，试剂的接触角最小，实验的润湿性能最好，试剂4 4的接触角最大，单独使用润湿效果不佳。的接触角最大，单独使用润湿效果不佳。p表面活性剂复配后产生协同效应和增效作用，有时能出现单一表面活性剂所没有的功能。煤尘沉降实验简单易行，并且比较能说明溶液对煤尘润湿能力的强弱，对表面活性剂复配后的溶液进行煤尘沉降实验，煤尘沉降时间越短，除

19、尘效果越好。单体表面活性剂和助剂的复配单体表面活性剂和助剂的复配试剂名称试剂浓度（%）Na2SO4（g）加Na2SO4平均沉降时间（s）单体平均沉降时间（s）沉降时间降低百分比（%）试剂10.40.54658.621.5试剂20.40.510.514.226.1试剂30.40.520.120.62.4试剂40.40.567.3681.1表面活性剂加入助剂表面活性剂加入助剂Na2SO4后煤尘沉降变化后煤尘沉降变化 p向试剂向试剂1和试剂和试剂2中分别加入无水中分别加入无水Na2SO4后，平均沉降时间比单体平均后，平均沉降时间比单体平均沉降时间分别下降了沉降时间分别下降了21.5%和和26.1%，

20、下降幅度比较大，复配效果明显。，下降幅度比较大，复配效果明显。二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂的复配实验润湿剂的复配实验试剂名称试剂浓度（%）NaCl（g）加NaCl平均沉降时间（s）单体平均沉降时间（s）沉降时间降低百分比（%）试剂10.40.55658.64.4试剂20.40.513.614.24.2试剂30.40.520.420.61.0试剂40.40.567.8680.3表面活性剂加入助剂NaCl后煤尘沉降变化 表面活性剂两两复配表面活性剂两两复配表面活性剂两两复配后，复配协调效果不明显。表面活性剂两两复配后，复配协调效果不明显。表面活性剂加入助剂表面活性剂加入助剂N

21、aCl后，复配协调效果不明显。后，复配协调效果不明显。单体表面活性剂和助剂的复配单体表面活性剂和助剂的复配二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术注：试验时试剂2做成100ml的溶液，助剂1和助剂2加入溶液中兑成混合溶液配方。水平因素试剂2（g）助剂1（g）助剂2（g）10.10.20.120.30.40.230.50.60.3 正交设计因素表正交设计因素表 试验号因素煤尘平均沉降时间（s）试剂2（g）助剂1(g)助剂2(g)10.10.20.138.620.10.40.222.330.10.60.324.740.30.20.215.650.30.40.39.860.30.60.110.6

22、70.50.20.317.180.50.40.113.590.50.60.214.9正交试验数据及试验结果正交试验数据及试验结果 以除尘剂除尘效果为研究对象，采用正交试验设计方法设计试验，通过直观以除尘剂除尘效果为研究对象，采用正交试验设计方法设计试验，通过直观分析和方差分析寻确定影响配方除尘效果的显著因子，最后找到除尘剂的最佳分析和方差分析寻确定影响配方除尘效果的显著因子，最后找到除尘剂的最佳配方的优化设计配方的优化设计。选取四个因素三个水平的正交表L9(34)二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂配方的正交实验润湿剂配方的正交实验影响因素直观分析表影响因素直观分析表 指标综合平

23、均值因素试剂2（g）助剂1(g)助剂2(g)煤尘平均沉降时间K157.0647.5441.80K224.0030.4033.34K330.3433.4635.86k128.5323.7720.90k212.0015.2016.67k315.1716.7317.93R16.538.574.43通过直观分析方法，利用正交试验所得试验数据，分别计算通过直观分析方法，利用正交试验所得试验数据，分别计算Ki、ki和和R.评价指标与试验因素影响趋势图评价指标与试验因素影响趋势图 试验结果：在试剂试验结果：在试剂2为为0.3g，助剂，助剂1为为0.4g，助剂，助剂2为为0.2g时，煤尘平均时，煤尘平均沉降时

24、间应为最小，除尘剂配方的除尘效率最好沉降时间应为最小，除尘剂配方的除尘效率最好。二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术试验结果分析试验结果分析 葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为1 13 3，机械化开采程度，机械化开采程度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。p 概况概况p 11912掘进工作面防尘措施掘进工作面防尘措施p 防治粉尘效果防治粉尘效果产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到600 mg/m600 mg/m3 3以上，以上，工作面工作

25、面10m10m范围内能见度不到范围内能见度不到2m2m。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术现场应用现场应用安装在掘进机上，随掘进机行走，减少搬运工作。喷头及喷头支架 发泡器发出的泡沫通过喷头喷射并形成锥状，以完全包裹掘进机切割头，从而有效抑尘。2018机巷掘进工作面粉尘治理原状储存及运输时溶液性质不变；同时还可以根据煤尘爆炸产生的皮渣与粘块粘附在支柱上的位置直观判断煤尘爆炸的强度。但是只有气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤尘爆炸时，才能产生“粘焦”。该矿为高瓦斯矿井，煤尘具有强爆炸性。1%，下降幅度比较大，复配效果明显。

26、用水量小，节约水源50%以上；泡沫抑尘技术的成功应用，大大提高机械化掘进工作面的抑尘效率，节约大量水源，为掘进工作面创造良好的工作环境，提高井下作业人员的工作效率；采用不同降尘措施后呼吸性粉尘浓度二、润湿剂喷雾降尘技术在惯性碰撞中，粒子沿流线运动绕流时,由于惯性作用而偏离流线,与泡沫相撞而被捕集,如图中虚线所示。煤肺病由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病（患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工）。储液箱 由两个罐体组成，上下均有管路将罐体联通，罐体上方分别有加料口、进气口、排气口和出液口，通过高压胶管和其他设备相连。而实际上由尘肺病引发的矿工致残和死亡人数，在国内外都远远高于各类工伤

27、事故的总和。煤肺病由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病（患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工）。(2)矿尘粒度及分散度 润湿剂喷雾降尘技术降尘效果示意图 使用润湿剂喷雾降尘技术时，平均全尘粉尘浓度由使用润湿剂喷雾降尘技术时，平均全尘粉尘浓度由631.2 631.2 mg/mmg/m3 3降到了降到了88.5 mg/m88.5 mg/m3 3，全尘平均降尘效率为，全尘平均降尘效率为85.98%85.98%。润湿剂喷雾降尘技术在葛泉矿润湿剂喷雾降尘技术在葛泉矿1191211912综掘工作面现场应用后，综掘工作面现场应用后，有效地治理了有效地治理了1191211912综掘进工作面粉尘灾害，改善了工人作业综掘进工作面粉尘灾害，改善了工人作业环境。环境。二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术应用效果分析应用效果分析