酸刺溝礦井初步設計安全專篇之粉塵災害防治

第三章 粉塵災害防治
第一節(jié) 粉塵
一、粉塵及塵源
粉塵指礦井采掘過程中所產(chǎn)生的各種煤、巖礦物微粒，包括煤塵和巖塵，懸浮于空氣中的礦塵稱浮塵，沉落的礦塵稱落塵。煤礦生產(chǎn)過程中的多個環(huán)節(jié)均能產(chǎn)生粉塵。產(chǎn)生粉塵量較大的地點是采掘工作面，其次是運輸系統(tǒng)中的各轉(zhuǎn)載點。同時，煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)，在裝卸、運輸?shù)壬a(chǎn)過程中也產(chǎn)生粉塵；風速過大，也能使已沉落的粉塵重新飛揚，污染環(huán)境。
二、粉塵的危害
粉塵對礦井安全生產(chǎn)及職工身體的危害主要有：
1、具有爆炸性的煤塵，在一定的條件下發(fā)生爆炸，造成人員傷亡、危害礦井安全生產(chǎn)。
2、人員若長期吸入超限粉塵，易患粉塵職業(yè)病，如煤肺病或矽肺病、支氣管炎等，嚴重危害礦井工作人員的身體健康。
3、粉塵過大，能見度降低，容易造成運輸或其它不測事故。
三、煤塵爆炸性
根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)煤田地質(zhì)局117勘探隊提供的《內(nèi)蒙古自治區(qū)準格爾煤田酸刺溝井田勘探報告》，井田內(nèi)煤層煤塵爆炸指數(shù)在34.92%~46.05%之間，本井田內(nèi)煤層煤塵有爆炸危險性。
煤塵爆炸性鑒定結(jié)果見表1—2—5。
第二節(jié) 防塵措施
一、粉塵檢測方法
我國煤礦對粉塵的檢測采用兩種方法，一是絕對質(zhì)量濃度采樣法，二是相對濃度采樣法。絕對質(zhì)量濃度采樣法是將采集的粉塵用天平稱其質(zhì)量，求出粉塵濃度；相對濃度采樣法是將采集的粉塵通過測得與粉塵量有相關(guān)性的物理量，求出粉塵濃度。
本礦井采用粉塵采樣器和測塵儀相結(jié)合的粉塵檢測方法。粉塵采樣器采用AZF-01、CCZ-20A型；測塵儀采用直讀式粉塵測定儀CCGZ-1000。
二、防塵措施
本礦井采用綜合防塵和個體防護相結(jié)合的防塵措施。
㈠ 綜合防塵
1、建立礦井防塵供水系統(tǒng)，本礦井采用靜壓供水系統(tǒng)。
2、普通法掘進時采用濕式作業(yè)。
1）濕式鑿巖
2）水炮泥
3）放炮后噴霧灑水
4）裝巖灑水
5）沖洗巖幫
3、通風排塵凈化風流
本礦井在工作面回風巷和回風巷道的連接處采用風流凈化方法——弧形水幕凈化。
4、機械化采掘降塵
在機組割煤和移架時采取噴霧灑水降塵，連采掘進工作面采用噴霧灑水和除塵風機降塵。
5、運輸巷道降塵
對帶式輸送機巷道采用自動噴霧裝置，對運輸大巷采用沖洗、刷白措施。
6、噴霧灑水降塵
對煤倉、溜煤眼、帶式輸送機轉(zhuǎn)載點等煤炭裝、卸點進行噴霧灑水進行降塵。
㈡ 個體防護
本礦井個體防護均采用防塵口罩。
三、采掘工作面除塵
1、采掘工作面生產(chǎn)工藝
本礦井達產(chǎn)時共配備二個回采工作面，4號煤層采用綜采一次采全高開采，工作面長度240m，平均采高3.0m。6上煤層采用綜采設備開采，工作面長度為300m，采煤機采高為4.5m。
井下巷道掘進一般采用連采機掘進，僅在巷道開口時采用普通鉆爆法掘進。
2、采掘工作面除塵
采煤工作面：綜采工作面采用了大截齒距、大功率、帶內(nèi)外噴霧系統(tǒng)的采煤機，機組割煤和移架時采取內(nèi)外噴霧、灑水降塵。通過采用先進的采煤工藝和降塵除塵設備、設施，大大降低了采煤工作面生產(chǎn)過程中煤塵的生成和風流中煤塵含量。
連采掘進工作面：掘進工作面配備了噴霧泵，連采機在掘進截割的同時實施噴霧灑水，為了有效的降低經(jīng)過掘進面風流中的粉塵，在掘進頭附近設除塵風機凈化風流。
3、連采掘進工作面的個體防護
在采掘工作面中工作的所有人員，均配備有防塵口罩防塵。
綜采和掘進工作面防塵降塵設備見表3-2-1。
表3-2-1 綜采和掘進工作面防塵降塵設備表（一個工作面）

四、煤層注水防塵
本礦井4號煤水分一般為2.43%～6.92%，平均為4.28%。6上煤水分一般為2.52%～6.89%，平均為4.53%。根據(jù)《安全規(guī)程》第一百五十四條規(guī)定，本礦井不采用煤層注水防塵。
五、井下消防、灑水
1、消防灑水水源及管路布置
井下消防、灑水系統(tǒng)采用靜壓供水方式。由工業(yè)場地井下水處理站復用水池供給，水池引一趟DN150鋼管經(jīng)主斜井井筒至井下，消防與灑水合用一趟管道。消防灑水管道在井底車場附近的管道上設有減壓閥減壓，以滿足井下消防、灑水的壓力需要。井下消防、灑水用水量為3943.6m3/d。
根據(jù)《煤礦井下消防灑水設計規(guī)范》的要求：在帶式輸送機巷中，每50m設置一個消火栓；在盤區(qū)輔助運輸巷、運輸大巷中，每100m設置一個消火栓；在變電所等機電硐室入口、采掘工作面入口、回采工作面進口、回風巷口、帶式輸送機機頭處均設置一個消火栓；在采掘工作面、煤倉、溜煤眼及運輸機轉(zhuǎn)載點等產(chǎn)生煤塵的地方設置灑水除塵裝置。在工作面回風巷和回風大巷的連接處均設置弧形水幕用來凈化風流。在主要巷道每50m設置一個規(guī)格為DN25的給水栓，供定期清洗巷道用。供水管道分別采用DN150、DN100的無縫鋼管。
管道的連接除閥門處采用法蘭外，其余均采用快速接頭連接。
2、消防和降塵用水的水質(zhì)應符合以下要求：
⑴ 懸浮物含量不得超過150mg/L。
⑵ 懸浮物的粒度直徑不得大于0.33mm。
⑶ PH值為6～9。
⑷ 水中各種菌群數(shù)量必須達到衛(wèi)生標準要求。
第三節(jié) 防爆措施
根據(jù)地質(zhì)報告，本礦井煤層煤塵有爆炸危險性，故井下必須設防、隔爆設施。
一、防爆措施
防爆措施包括防止浮游煤塵發(fā)生爆炸和防止沉積煤塵再次飛揚參與爆炸的措施，具體包括：
1、防塵措施，包括減塵和降塵措施（詳見第本章第二節(jié)）；
2、定期清掃沉積在巷道中的煤塵，并及時運出；
3、定期沖洗巷道；
4、用石灰水或水泥石灰水噴灑巷道頂壁和底板（主要用于工作面以外的巷道）；
5、所有運輸巷和回風巷內(nèi)撒布巖粉，尤其是煤塵經(jīng)常沉積的地方和工作面上、下口（如能保證有噴霧灑水，且使煤塵中水分大于12%的地點，可不再撒布巖粉）；
6、定期對巷道噴霧灑水，灑水管路與消防合并，詳見本章第二節(jié)；
7、消除引爆煤塵的火源（詳見第四章第二節(jié)及第五章）；
8、入井人員禁止穿戴化纖衣物，嚴禁攜帶煙火。
二、井下電氣設備及保護
井下各個采掘工作面、裝載點、卸載點、運輸、倉儲等地點容易產(chǎn)生煤塵，上述各個地點的電氣設備均選用礦用防爆型，各種電氣保護嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》及《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定設置。
上述地點電氣設備不得帶電檢修、搬遷，檢修或搬遷前，必須切斷電源，并用同電源電壓相適應的驗電筆檢驗。檢驗無電后，必須檢查瓦斯，在其巷道風流中瓦斯?jié)舛仍?%以下時，方可進行導體對地放電。所有開關(guān)把手，在切斷電源時都應閉鎖，并懸掛“有人工作，不準送電”牌，只有執(zhí)行這項工作的人員，才有權(quán)取下此牌并送電。
操作這些電氣設備，必須遵守下列規(guī)定：非專職或值班電氣人員，不得擅自操作電氣設備；操作千伏級電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套或穿電工絕緣靴；127V手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸的部分，應有良好絕緣。
三、撒布巖粉
1、對巖粉的要求：可燃物含量<5%；游離SiO2含量<5%；不含有毒有害的混合物；潮濕巷道應用抗?jié)裥詭r粉；巖粉必須全部通過50號篩（篩徑<0.2mm），其中70％以上應通過200號篩（篩徑<0.074mm）。
2、巖粉原料：采用石灰?guī)r粉。
3、對巖粉用量的要求：巖粉撒布用量是根據(jù)煤塵沉積情況，一般以巖粉與沉積的煤塵混合物中不燃物質(zhì)的含量而定，對于本礦井不應小于70％。
4、撒布巖粉的要求：撒布巖粉時要將巷道所有表面，包括頂、底、幫都用巖粉覆蓋，撒布長度應大于300m，不足300m的巷道應全部撒布。撒布要均勻，不留空白。
5、巖粉撒布方法：采用人工撒布方式，撒布時操作人員必須站在風流上方。
6、撒布巖粉的地點：所有的運輸巷和回風巷；煤塵經(jīng)常積聚的地點；工作面上、下出口。
7、巖粉撒布周期為一個月。
第四節(jié) 隔爆措施
隔爆措施是阻斷煤塵爆炸災害由局部向更大范圍擴散的措施。本設計隔爆措施是在礦井帶式輸送機大巷、輔運大巷、回風大巷內(nèi)布置主要隔爆水棚，在回采和掘進巷道內(nèi)布置輔助隔爆水袋。
一、主隔爆水棚
1、水棚結(jié)構(gòu)：水棚子由易碎、耐溫且具有一定強度的脆性塑料做成水槽，將其懸掛在巷道頂梁上或平放在用角鐵或方木制成的夾緊框架之內(nèi)。水槽為GS80-4A型，規(guī)格為上平面760×470mm，下平面700×410，凈高260mm。
2、水棚的布置：水棚的架設高度不小于1.8m、水棚排間距為1.2～3.0m。設置位置為主要大巷和距離工作面為60～200m處（進、回風流中均應設置）。
3、水棚計算：
1）總水量：G=gS
式中: G——總水量，kg；
g——每平方米巷道所需水量，取400L/m2；
S——巷道斷面積，取20.0m2。
經(jīng)計算，總水量為8000L。
2）每架水棚水量：
根據(jù)巷道尺寸，設計確定每架水棚安裝5個水槽，每個水槽80L。則每架水棚水量為400L。
3）水棚架數(shù)：n=G/Gn
式中: n——水棚架數(shù)；
Gn——水棚水量。
經(jīng)計算n=20。
4）水棚區(qū)長度：L=（n-1）C
式中: L——水棚區(qū)長度，m；
C——水棚間距，1.8m。
經(jīng)計算L=34.2m。
二、輔助隔爆水棚
1、水袋結(jié)構(gòu)：水袋為塑料制品，將其吊掛在巷道頂梁上或支架之上。水袋型號為GBSD-80，其規(guī)格為900×400×250mm，設計水量Gn為60L。
2、水袋的布置：水棚的架設高度不小于1.8m，棚排距一般1.2m。設置位置為回采工作面巷道和掘進巷道內(nèi)。
3、水袋計算
1）總水量：G=gS
式中：G——總水量，m3；
g——每平方米巷道所需水量，取200L/m2；
S——巷道斷面積，取19.0m2。
經(jīng)計算，總水量為3800L。
2）每架水棚水量：
根據(jù)巷道尺寸，設計確定每架水棚安裝4個水袋，則每架水棚水量為240L。
3）水袋棚架數(shù)：n=G/Gn
式中：n——水棚架數(shù)。
經(jīng)計算n=16。
4）水棚區(qū)長度：L=（n-1）C
式中: L—水棚區(qū)長度，m；
C—水棚間距，1.5m。
經(jīng)計算L=22.5m。
礦井隔爆水棚安裝示意圖見圖3-4-1~3-4-4
礦井開采4號煤、6上煤隔爆水棚布置見圖3-4-5和圖3-4-6。

第五節(jié) 礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)防塵
一、防塵系統(tǒng)簡介
1、主、副井生產(chǎn)系統(tǒng)
主井提升的原煤由膠帶輸送機運至2個φ22m原煤緩沖倉，通過倉下給煤機給至膠帶輸送機轉(zhuǎn)載進入篩分車間，篩末煤可以去儲煤場儲存，也可以通過膠帶輸送機運往產(chǎn)品倉儲存。篩分出的300～35mm塊原煤進入主廠房洗選。洗選出的洗塊煤經(jīng)破碎后入產(chǎn)品倉儲存。矸石通過膠帶輸送機運至矸石堆場，然后覆土造田。煤泥水經(jīng)濃縮機濃縮后底流采用加壓過濾機脫水，回收的煤泥摻入產(chǎn)品煤中，濾液返回濃縮機，濃縮溢流作為澄清水。
主井生產(chǎn)系統(tǒng)主要塵源為：原煤儲運系統(tǒng)、原煤準備篩分、產(chǎn)品（準備篩分出的篩末煤）儲裝運系統(tǒng)的煤流卸轉(zhuǎn)載等。采用防塵方式為：膠帶輸送機轉(zhuǎn)載處設置封閉罩，篩分設備上方設除塵器。
副井采用無軌膠輪車運輸。
2、矸石系統(tǒng)
井下矸石量很小，不升井。選煤廠動篩跳汰產(chǎn)生的矸石，起塵的可能性不是很大。若在矸石轉(zhuǎn)載過程中或裝入汽車過程中仍引有粉塵飛揚，采用灑水防止粉塵飛揚。
二、防塵措施及裝備
地面生產(chǎn)系統(tǒng)中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設備種類較多，其主要塵源為運輸、提升、篩分設備、轉(zhuǎn)載點和儲煤場。其防塵措施及裝備也因塵源的不同而有所區(qū)別。
根據(jù)目前的研究資料，煤炭含水量在7％以下，堆高在10m以上易起塵。這可作為煤礦生產(chǎn)防塵工作的理論依據(jù)。
1、地面防塵
防塵措施采用噴水、灑水、密閉防塵和機械除塵相結(jié)合。在篩分車間四臺等厚篩上方各設一臺MC84-Ⅱ-C-下型脈沖袋式除塵器，對四處產(chǎn)生大量粉塵地點進行機械集塵，在原煤分級篩上設帆布集塵罩。在主廠房采用T35-11型軸流式通風機進行通風換氣。在各膠帶輸送機機頭，均采用密封式頭部護罩，在受料點設全封閉導料槽。護罩、導料槽、以及輸煤溜槽進行嚴密封閉。
本地區(qū)干燥多風，植被稀少，為防止粉塵污染，在有污染的裝車點和儲煤場周圍重點綠化，以防風滯塵，并配備有灑水車，可經(jīng)常灑水保持一定的濕度，防止地面起塵。定期清掃設備表面、地面的浮塵，減少空氣中粉塵來源。
在矸石系統(tǒng)的高位處設置水管接頭，視情況向矸石礦車內(nèi)灑水或汽車上矸石表面灑水。
地面灑水防塵系統(tǒng)：生活和消防用水采用合一的供水系統(tǒng)，干管采用環(huán)狀管網(wǎng)，消防采用高壓制。
2、供水系統(tǒng)
內(nèi)蒙古準格爾黃河水務有限公司的水供至工業(yè)場地西北側(cè)的3座高位水池，每個高位水池容量為1000m3，水池底標高為1225m。高位水池的水重力至工業(yè)場地。以適應生活用水量的變化和保證地面消防用水量的要求。
工業(yè)場地生活和消防用水采用合一的供水系統(tǒng)，干管采用環(huán)狀管網(wǎng)，消防采用常高壓制。
經(jīng)過混凝沉淀處理后的井下水，作為選煤廠生產(chǎn)補充水，通過加壓水泵送至選煤廠的生產(chǎn)水池。不足部分由生活管網(wǎng)供給。
井下水處理站復用水池引一趟DN150管道經(jīng)主斜井井筒至井下，在井底車場附近的管道上設有減壓閥，以滿足井下消防、灑水的要求。
3、工業(yè)場地排水系統(tǒng)
工業(yè)場地采用分流制排水系統(tǒng)，室內(nèi)排水出戶后，經(jīng)室外排水管網(wǎng)匯集至生活污水處理站。采用地埋式污水處理裝置進行處理，處理能力為40m3/h。,其處理工藝如下：
消毒劑
↓
污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→污水處理裝置→消毒池→排放
經(jīng)過處理后BOD5≤30mg/L，COD≤60mg/L，SS≤30mg/L，達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級排放標準。就近排至沖溝或用于農(nóng)灌。
工業(yè)場地排水管采用混凝土排水管。
4、井下消防、灑水
井下消防、灑水系統(tǒng)采用靜壓供水方式。由工業(yè)場地井下水處理站復用水池供給。消防與灑水合用一趟管道，經(jīng)主斜井井筒至井下。在井底車場附近的管道上設有減壓閥，以滿足井下消防、灑水的水壓、水量的需要。
根據(jù)《煤礦井下消防灑水設計規(guī)范》的要求：在膠帶輸送機巷中，每50m設置一個消火栓；在采區(qū)輔助運輸順槽、輔運大巷中，每100m設置一個消火栓；在變電所等機電硐室入口、采掘工作面入口、回采工作面進口、回風巷口、膠帶輸送機機頭處均設置一個消火栓；在采掘工作面、煤倉、溜煤眼及運輸機轉(zhuǎn)載點等產(chǎn)生煤塵的地方設置灑水除塵裝置。在回風順槽和回風大巷的連接處均設置弧形水幕用來凈化風流。在主要巷道每50m設置一個規(guī)格為DN25的給水栓，供定期清洗巷道用。