礦塵的來源及危害

礦塵的來源及危害
一、 什么叫礦塵以及礦塵的來源
我們都知道，塵字是由“小”和“土”組成，所以煤礦井下生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種礦物的微粒叫礦塵。
在煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生粉塵的主要環(huán)節(jié)有：電鉆或風鉆打眼、放炮、風鎬或機械采煤、人工或機械裝渣、人工攉煤、放頂煤開采的放煤作業(yè)、工作面放頂及假頂下的支護、自溜運輸、運輸設(shè)備的轉(zhuǎn)載以及提升裝卸載等。井下粉塵較多的地點有：采煤和掘進工作面、自溜運輸巷道、刮板輸送機和帶式輸送機的轉(zhuǎn)載點、煤倉和溜煤眼的上下口以及井口的卸載點等。
采煤過程中，煤炭相互碰撞而破碎，在裝煤、運輸和轉(zhuǎn)載過程中還會繼續(xù)碰撞破碎，不斷產(chǎn)生煤塵。隨著機械化程度提高和合理集中生產(chǎn)，煤塵的生成量也更大更集中。在現(xiàn)代化煤礦中，煤塵的生成量可以達到煤炭產(chǎn)量的3％。在煤層尚未開采之前，煤的內(nèi)部有許多裂隙中就已經(jīng)存在著一些煤塵。這些煤塵是由于煤層受擠壓或在開采前受地層集中壓力的作用而產(chǎn)生的，它們和裂隙同時形成并存在于這些裂隙之中，隨著煤層的開采和破碎而進入井下空間，這些煤塵叫做原生煤塵。巖塵主要產(chǎn)生于巖石或半巖掘進工作面。巖巷中風鉆打眼將巖石粉碎為極細的顆粒，形成高濃度的飄浮的粉塵。在采煤工作面放頂或移動支架時也會產(chǎn)生大量煤巖塵。
另外，井下巷道施工用的粉狀材料有時會成為高濃度的有害粉塵。例如在掘進工作面進行錨噴作業(yè)時，噴射水泥砂漿或混凝土就會產(chǎn)生大量的水泥和砂粒粉塵，它已經(jīng)成為掘進工作面的主要粉塵來源之一。
二、煤礦粉塵的危害
煤礦粉塵的危害主要是，能造成礦工塵肺?。话l(fā)生煤塵爆炸或瓦斯煤塵爆炸；影響作業(yè)安全和危害礦區(qū)生態(tài)平衡。
（一）、造成礦工塵肺病
1、患病狀況統(tǒng)計
1996年底資料統(tǒng)計：全國省屬以上國有煤礦塵肺病患者高達17.5萬人，占全國礦塵肺病總?cè)藬?shù)的40%以上，已累計死亡53722人，現(xiàn)有患者121278人，而到1998年煤礦塵肺病患者高達19.5萬人，占全國礦塵肺病總?cè)藬?shù)的47%以上，如果加上條件更艱苦的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，其數(shù)字更加驚人。
根據(jù)統(tǒng)計分析，每年大約有3000人死于塵肺病，可以說，煤礦塵肺病已成為嚴重危及我國煤礦職工生命安全與健康的“瘟疫”。
2、發(fā)病原因和影響因素
（1）發(fā)病原因主要有兩方面:
1）煤巖中的二氧化硅能使人的肺部纖維化而失去收縮擴張的功能；
2）煤塵堆積漂浮也是造成塵肺病的主要原因。
（2）發(fā)病影響因素
1）煤塵的成份：漂浮的煤塵含有的二氧化硅越多，發(fā)病危險性越大；
2）分散度：各種直徑的粉塵占總粉塵的百分比的多少叫分散度。呼吸性粉塵越多，發(fā)病危險性越大；
00.5微米可被人吸入后又呼出體外，危害不大；
25微米的粉塵是能進入人的肺細泡的主要粉塵，并絕大部分能停留在肺細泡中造成塵肺??；
3）粉塵濃度∶工作環(huán)境粉塵濃度越高，發(fā)病危險性越大； ；
4）接觸粉塵時間：在有粉塵場所工作時間越長，越容易發(fā)??；
5）其它：如身體狀況、環(huán)境因素等。
3、塵肺病嚴重程度及主要癥狀
根據(jù)塵肺病嚴重程度一般分為1期、2期、3期，數(shù)字越大，病情越嚴重。人的肺部主要由吞噬細胞組成，而二氧化硅進入肺部能使吞噬細胞中毒死亡，吞噬細胞中毒死亡的越多，肺的纖維網(wǎng)孔越小，3期矽肺變?yōu)闇\灰色，呼吸淺而短，基本喪失行走能力。
4、我們對塵肺病的預(yù)防一般應(yīng)注意以下方面：
（1）加強個體防護，盡量使粉塵不要或少量吸入肺部；
（2）在地面多加強體育鍛煉，增強肺部健康；
（3）平時飲食要多食用肉、蛋、奶、血塊、動物油、蜂蜜類食物，多吃纖維長蔬菜；
（4）平時盡量不吸或少吸煙，減少肺部疾病。
（二）煤塵爆炸
1、瓦斯煤塵爆炸事故的嚴重性
瓦斯煤塵爆炸事故是對煤礦安全生產(chǎn)威脅最大、最為突出的事故。據(jù)1991～2001年全國煤礦事故統(tǒng)計，1次死亡3人以上的瓦斯煤塵爆炸事故發(fā)生2903起，死亡21940人，平均1.3天發(fā)生1起。其中，發(fā)生死亡10人/次以上的特大瓦斯煤塵爆炸事故352起，死亡10192人，相當于7天發(fā)生1次；發(fā)生死亡50人/次以上特別重大事故22起，死亡1850人。而2001年1年發(fā)生瓦斯煤塵爆炸事故就達到667起，死亡人數(shù)達到2446人。
2、煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸是煤礦主要自然災(zāi)害之一。同時具備以下三個條件就可以發(fā)生煤塵爆炸：
（1）煤塵本身具有爆炸性。煤塵是否具有爆炸性，應(yīng)當在井下采取煤樣，送國家規(guī)定的鑒定單位進行煤塵爆炸性鑒定后確定。一般來說各類煤炭多數(shù)都有爆炸性。一般認為煤的揮發(fā)分越高，煤塵的爆炸性就越強。據(jù)爆炸性鑒定結(jié)果統(tǒng)計，我國90％以上的煤礦均有煤塵爆炸危險。煤塵發(fā)生爆炸時，粒徑為1毫米及更小的煤塵顆粒都能參與爆炸，但爆炸的主體是粒徑小于0.75毫米（75微米）的煤塵。
（2）飄浮煤塵達到一定的濃度。煤塵能夠發(fā)生爆炸的最低或最高濃度叫做爆炸的下限或上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。不同種類的煤炭和不同的試驗條件所得到的爆炸上下限濃度是不相同的，但一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30～50克／立方米，上限濃度為2000克／立方米，其中爆炸威力最大的濃度為300～400克／立方米。井下空氣中如果有瓦斯和煤塵同時存在，可以相互降低兩者的爆炸下限，從而增加瓦斯煤塵爆炸的危險性。例如瓦斯?jié)舛冗_到3.5％時，煤塵濃度只要達到6.1克／立方米就可以發(fā)生爆炸。
（3）具有點燃引爆煤塵的高溫熱源。煤塵爆炸的引爆溫度一般為700℃以上，這個溫度在井下各種作業(yè)地點是容易產(chǎn)生的。溫度越高越容易引爆?？諝庵泻趿拷档停瑒t引爆溫度升高，含氧量低于17％時，煤塵就不會爆炸。
3、煤塵爆炸過程和特點
（1）煤塵爆炸過程
具有爆炸性的煤塵遇到火源時，火源周圍煤塵迅速氣化放出可燃性氣體，這些氣體與空氣混合被點燃，燃燒的熱量傳遞給附近的煤塵又使它們受熱氣化和燃燒，這種煤塵氣化燃燒不斷循環(huán)擴展開來，傳播速度越來越快，最終使煤塵的快速燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。在發(fā)生爆炸的地點，空氣受熱膨脹產(chǎn)生沖擊波，這時爆炸地點如還有煤塵、瓦斯和火源，可能連續(xù)發(fā)生第二次或多次爆炸，造成更大災(zāi)害。
（2）煤塵爆炸的特點
1）形成高溫、高壓，造成井下物毀人亡。
煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度高達1600～1900℃，使人員和設(shè)備受到嚴重損害。經(jīng)實測的煤塵爆炸壓力可達1.925兆帕(相當于19個大氣壓)。在煤塵爆炸中，火焰的傳播速度和爆炸沖擊波速度越傳越快，而沖擊波越來越超前于火焰的傳播。這樣，巷道中的沉積煤塵先被沖擊波揚起，爾后隨即被火焰點燃爆炸，使爆炸不斷向遠處蔓延，形成大范圍破壞。經(jīng)實測火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?10～1800米／秒，而沖擊波最高速度據(jù)計算可達2340米／秒。
2）煤塵爆炸氣體中有大量的二氧化碳和一氧化碳，造成大量人員傷亡。
災(zāi)區(qū)空氣中一氧化碳含量可高達2％～8％，這是造成人員死亡的主要原因。
3）爆炸后留有結(jié)焦性產(chǎn)物。
煤塵發(fā)生強烈爆炸時，由于反應(yīng)速度極快，有部分煤塵被焦化形成焦炭皮渣或粘塊附著在支柱背風的一面，而迎風的一面則有燃燒的痕跡；在煤塵發(fā)生弱爆炸時，皮渣與粘塊會在支柱迎風的一面。
4、 引起煤塵爆炸的原因
（1）飄浮塵的產(chǎn)生
我國大多數(shù)煤礦屬于具有煤塵爆炸危險的礦井。在礦井生產(chǎn)過程中，有不少作業(yè)時間和地點可能產(chǎn)生高濃度飄浮的煤塵并達到或超過煤塵爆炸的濃度下限。如在煤層中放炮時及放炮后的短時間內(nèi)，煤炭受劇烈破碎并將附近的沉積煤塵揚起，迅速使懸浮的煤塵達到爆炸下限濃度；在煤倉及溜煤眼上下口、在井下翻車機等運煤容器集中卸載地點以及綜采放頂煤的放煤口附近常有可能被引爆的浮游煤塵。特別是礦井巷道中普遍有大量連續(xù)堆積的落塵，這些煤塵如果重新飛揚在空氣中就可迅速達到爆炸下限的濃度，這是許多局部性事故迅速擴大成為大范圍乃至全礦性特大惡性事故的主要原因。
（2）煤塵爆炸火源的發(fā)生
礦井可以引起煤塵爆炸的火源是經(jīng)常可能發(fā)生的，如放炮火源、電氣火花、碰撞火花或局部的火災(zāi)或沼氣爆炸等。
引爆煤塵的直接原因常見的有以下幾種：
1）使用不符合安全要求的炸藥在煤層中放炮，放炮火焰引爆爆破后揚起的煤塵；
2）違章使用毫秒雷管延期過長或在煤層中使用秒延期段發(fā)雷管，使后起爆的爆破火焰點燃先起爆形成的高濃度煤塵和沼氣；
3）違章放炮，如不掏炮眼煤粉、不裝炮泥和水炮泥、用可燃物代替炮泥、放炮前不灑水沖塵等，使放炮出現(xiàn)明火；
4）在煤層中放連珠炮，用多根導線或多臺放炮器連續(xù)放炮；
5）在有煤塵沉積的地點放明炮或放明炮處理堵倉；
6）翻車機附近的電氣火花引爆集中卸載的飛揚煤塵；
7）斜井跑車碰撞火花點燃飛揚煤塵；
8）局部火災(zāi)或瓦斯爆炸引爆被吹揚起來的沉積煤塵。
5、煤塵爆炸事故實例
煤礦生產(chǎn)過程中,人們雖然已經(jīng)掌握了煤塵爆炸的條件和引起爆炸的原因等知識，但是在煤礦生產(chǎn)中仍然有很多人對煤塵爆炸的危險性認識不足，沼氣超限時警惕性較高，而煤塵濃度很高、沉積煤塵很多時卻不那么重視。實際生產(chǎn)過程中，煤塵爆炸的事故時有發(fā)生，且危害極大。國內(nèi)外一些較大的煤塵爆炸事故實例：
（1）遠在1906年法國古利耶爾煤礦由于藥包爆炸引燃附近飛揚起來的煤塵并發(fā)生爆炸，后又因井巷中沉積煤塵不斷被沖擊波吹起而傳播爆炸，迅速使事故擴大到全礦，蔓延井巷長度100公里，死亡1099人。事故后經(jīng)過兩年才恢復(fù)生產(chǎn)。
（2）1942年我國本溪煤礦發(fā)生歷史上最大的煤塵爆炸。事故前由于井下停電而引起瓦斯積聚，恢復(fù)供電時，電氣火花引起積聚瓦斯爆炸后又引燃了被揚起的井巷沉積煤塵，發(fā)生全井規(guī)模的煤塵爆炸，1549人死亡，傷殘246人。
（3）1963年日本三池煤礦發(fā)生跑車事故，井筒內(nèi)沉積煤塵被揚起，由礦車和軌道的高速摩擦熱點燃爆炸，死傷1290人。
（4）1960年山西大同局老白洞煤礦在井底車場14號井翻籠附近，由架線式機車產(chǎn)生的電火花將周圍高濃度的浮游煤塵點燃爆炸，死亡684人，這是建國以來最大的煤塵爆炸事故。
（5）1968年至1969年在山東新汶局連續(xù)發(fā)生兩次特大煤塵爆炸事故。這個局的華豐礦在煤巷掘進中第一茬炮揚起煤塵，第二茬炮殘藥著火引爆煤塵，死亡108人，傷64人；這個局的潘西礦由于風量不足，電機車產(chǎn)生電火花引爆積聚的煤塵，死亡115入。
思考題
1、粉塵有哪些主要危害？
2、煤塵爆炸的條件是哪三個？
3、煤塵爆炸的危害主要有哪些？