煤矿矿尘防治精选文档.ppt
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1、煤矿矿尘防治本讲稿第一页,共十九页第一节矿尘的产生、存在状态及其危害第一节矿尘的产生、存在状态及其危害一、矿尘的分类一、矿尘的分类一、矿尘的分类一、矿尘的分类矿尘矿尘矿尘矿尘 (粉尘粉尘粉尘粉尘):):煤矿生产过程中所产生的各种矿物的细微颗粒,煤矿生产过程中所产生的各种矿物的细微颗粒,煤矿生产过程中所产生的各种矿物的细微颗粒,煤矿生产过程中所产生的各种矿物的细微颗粒,叫矿尘。叫矿尘。叫矿尘。叫矿尘。按产生来源可分为原生矿尘和次生矿尘。按产生来源可分为原生矿尘和次生矿尘。按产生来源可分为原生矿尘和次生矿尘。按产生来源可分为原生矿尘和次生矿尘。按其存在状态可分为浮游矿尘和沉积矿尘。按其存在状态可分
2、为浮游矿尘和沉积矿尘。按其岩性可分为煤尘(凡粒径小于按其岩性可分为煤尘(凡粒径小于 1 毫米的煤炭颗粒)和毫米的煤炭颗粒)和毫米的煤炭颗粒)和毫米的煤炭颗粒)和岩尘(凡粒径小于岩尘(凡粒径小于岩尘(凡粒径小于岩尘(凡粒径小于 5 um 的岩石颗粒)两种。的岩石颗粒)两种。的岩石颗粒)两种。的岩石颗粒)两种。按尘粒的可见程度,又可分为可见矿尘(粒径大于按尘粒的可见程度,又可分为可见矿尘(粒径大于按尘粒的可见程度,又可分为可见矿尘(粒径大于按尘粒的可见程度,又可分为可见矿尘(粒径大于 10 um 10 um),0.110 um,0.110 um 的)和超显微矿尘;的显微矿尘(粒径的)和超显微矿尘;
3、的显微矿尘(粒径的)和超显微矿尘;的显微矿尘(粒径的)和超显微矿尘;的显微矿尘(粒径还可分为爆炸性矿尘和非爆炸性矿尘、呼吸性和非呼吸性还可分为爆炸性矿尘和非爆炸性矿尘、呼吸性和非呼吸性矿尘等。矿尘等。本讲稿第二页,共十九页二、矿尘的产生二、矿尘的产生二、矿尘的产生二、矿尘的产生原生矿尘是由于煤(岩)层受地质构造或采场支承压力的作用被原生矿尘是由于煤(岩)层受地质构造或采场支承压力的作用被破裂而产生的它们存在于煤(岩)体的层、节理和裂隙之中,后破裂而产生的它们存在于煤(岩)体的层、节理和裂隙之中,后随煤(岩)体的采落和破碎而进入矿内空间。随煤(岩)体的采落和破碎而进入矿内空间。次生矿尘是由于开采
4、生产造成煤(岩)体的破碎而产生的。次生矿尘是由于开采生产造成煤(岩)体的破碎而产生的。三、矿尘的存在状态三、矿尘的存在状态三、矿尘的存在状态三、矿尘的存在状态矿尘有两种存在状态:浮游状态和沉积状态。矿尘有两种存在状态:浮游状态和沉积状态。飞扬和悬浮在矿井空气中的矿尘叫浮游矿尘,简称浮尘,浮尘的存在状态为浮游状态;从空气中沉降下来的矿尘叫沉积矿尘,简称积尘(或落尘),积尘的存在状态为沉积状态。矿尘的浮游状态和沉积状态是相对的,随条件改变可以互相矿尘的浮游状态和沉积状态是相对的,随条件改变可以互相转化浮尘因自重逐渐沉降下来可成为沉积状态;而积尘如转化浮尘因自重逐渐沉降下来可成为沉积状态;而积尘如受
5、外界干扰,如振动、暴风等,又可再次飞扬起来呈浮游受外界干扰,如振动、暴风等,又可再次飞扬起来呈浮游状态。状态。本讲稿第三页,共十九页四、矿尘的危害四、矿尘的危害四、矿尘的危害四、矿尘的危害矿尘污染劳动环境,降低了生产场所的可见度,影响劳动效率和操作安全。工人长期在矿尘环境中工作,吸入大量矿尘后,轻者能工人长期在矿尘环境中工作,吸入大量矿尘后,轻者能引起呼吸道炎症,重者可导致尘肺病(引起呼吸道炎症,重者可导致尘肺病(吸入吸入 5 um 5 um 以下的尘粒后,以下的尘粒后,人体呈现出的肺组织弥漫性纤维化增生、病变和功能衰竭疾病,称人体呈现出的肺组织弥漫性纤维化增生、病变和功能衰竭疾病,称为尘肺病
6、为尘肺病 -煤矿职业病),严重影响人体健康和寿命。煤矿职业病),严重影响人体健康和寿命。据统计,1980 年我国煤矿因各类事故死亡人数与当年因年我国煤矿因各类事故死亡人数与当年因尘肺病死亡人数的比例为尘肺病死亡人数的比例为 1 1:0.8 0.8;1983 1983 年,死于尘肺病年,死于尘肺病的人数比同年因公死亡人数还多的人数比同年因公死亡人数还多 125 125 人。人。矿尘中的煤尘,具有可燃性,遇有外界火源,很容易引矿尘中的煤尘,具有可燃性,遇有外界火源,很容易引起火灾;而有的煤尘还能导致爆炸事故,造成巨大损失。起火灾;而有的煤尘还能导致爆炸事故,造成巨大损失。本讲稿第四页,共十九页第二
7、节煤尘爆炸及预防 一、煤尘爆炸过程一、煤尘爆炸过程一、煤尘爆炸过程一、煤尘爆炸过程煤尘能爆炸的两个原因:一是煤被破碎而成细小颗粒的粉尘后,其表煤尘能爆炸的两个原因:一是煤被破碎而成细小颗粒的粉尘后,其表面积较原来有显著增大(面积较原来有显著增大(1 cm3 1 cm3 的正立方体的煤块全部破碎成直径为的正立方体的煤块全部破碎成直径为 1 um 1 um 的尘粒,其总表面由的尘粒,其总表面由 6 cm2 6 cm2 增大到增大到 6 m2 6 m2,是原来的,是原来的 1 1 万倍),万倍),吸附空气中氧分子的数量增大,其氧化能力有显著提高,受热面积和可燃气吸附空气中氧分子的数量增大,其氧化能力
8、有显著提高,受热面积和可燃气体的释放速度也都有很大增大;二是煤尘受热后能放出大量的可燃气体(例体的释放速度也都有很大增大;二是煤尘受热后能放出大量的可燃气体(例如,如,1 kg 1 kg 挥发分为挥发分为 20-26%20-26%的焦煤,可放出的焦煤,可放出 290350 L 290350 L 的可燃气体),的可燃气体),而这种气体中含有大量的爆炸性碳氢化合物气体。而这种气体中含有大量的爆炸性碳氢化合物气体。煤尘爆炸的过程:煤尘在热源作用下迅速放出可燃气体和一定热量,煤尘爆炸的过程:煤尘在热源作用下迅速放出可燃气体和一定热量,而释放的热量以热辐射和气体分子热传导的方式传给附近的煤尘后,而释放的
9、热量以热辐射和气体分子热传导的方式传给附近的煤尘后,附近煤尘又会迅速放出更多的可燃气体和热量,且放出的可燃气体附近煤尘又会迅速放出更多的可燃气体和热量,且放出的可燃气体同空气也会发生化学反应而放出热量,而热量再传给其他煤尘同空气也会发生化学反应而放出热量,而热量再传给其他煤尘这样循环进行,氧化速度越来越快,温度越来越高,范围越来越大,这样循环进行,氧化速度越来越快,温度越来越高,范围越来越大,当达到一定程度时,就会导致气体发生运动,并在火焰前面形成冲当达到一定程度时,就会导致气体发生运动,并在火焰前面形成冲击波;当化学反应产生的热量超过热辐射和热传导所造成的热量损击波;当化学反应产生的热量超过
10、热辐射和热传导所造成的热量损失时,反应将以声、光的形式释放能量,这时的燃烧便转为爆炸。失时,反应将以声、光的形式释放能量,这时的燃烧便转为爆炸。本讲稿第五页,共十九页二、煤尘燃烧与爆炸的区别二、煤尘燃烧与爆炸的区别煤尘的燃烧与爆炸,以及爆炸剧烈程度的差别,其实质也就是火焰传煤尘的燃烧与爆炸,以及爆炸剧烈程度的差别,其实质也就是火焰传播的速度不同。播的速度不同。煤尘燃烧过程进行得比较缓慢,并没有显著的声效应,其火焰速度煤尘燃烧过程进行得比较缓慢,并没有显著的声效应,其火焰速度通常不超过通常不超过 20 m/s 20 m/s,对物体的破坏性较小;而煤尘爆炸是一种极为,对物体的破坏性较小;而煤尘爆炸
11、是一种极为迅速的物理和化学转化过程,它是由煤尘燃烧到一定临界条件下跳跃迅速的物理和化学转化过程,它是由煤尘燃烧到一定临界条件下跳跃式地转变而来的,并伴有显著的声光效应,使周围空气的压力发生急式地转变而来的,并伴有显著的声光效应,使周围空气的压力发生急剧突变,附近物体遭到严重破坏和变形。剧突变,附近物体遭到严重破坏和变形。发生煤尘连续爆炸有两种情况一是在发生煤尘爆炸的地点,空气受热膨胀,发生煤尘连续爆炸有两种情况一是在发生煤尘爆炸的地点,空气受热膨胀,密度变小,经过一个极短的时间形成负压区(负压约为密度变小,经过一个极短的时间形成负压区(负压约为 49.03 kpa 49.03 kpa),在),
12、在负压作用下,空气向爆炸点逆流,促成负压作用下,空气向爆炸点逆流,促成 返回风返回风 而带来新鲜空气,若该而带来新鲜空气,若该处仍有热源和足够浓度的煤尘存在时,就可能发生第二次爆炸,甚至第三次,处仍有热源和足够浓度的煤尘存在时,就可能发生第二次爆炸,甚至第三次,第四次;另一种情况是煤尘爆炸产生的冲击波速度远大于火焰速度,随着时第四次;另一种情况是煤尘爆炸产生的冲击波速度远大于火焰速度,随着时间的延长,两者差距越来越大,当前面的冲击波把巷道积尘(如果存在沉积间的延长,两者差距越来越大,当前面的冲击波把巷道积尘(如果存在沉积煤尘)再次扬起,且达到一定浓度,而高温火焰又跟踵而至时,就会把扬起煤尘)再
13、次扬起,且达到一定浓度,而高温火焰又跟踵而至时,就会把扬起的煤尘点燃,发生第二次的煤尘点燃,发生第二次,第三次连续爆炸。第三次连续爆炸。本讲稿第六页,共十九页三、煤尘爆炸的主要特征三、煤尘爆炸的主要特征三、煤尘爆炸的主要特征三、煤尘爆炸的主要特征煤尘(参与)爆炸的显著特征是爆炸后产生一些皮渣与粘块。皮渣与粘块是区别和判断瓦斯爆炸、煤尘爆炸或瓦斯与煤皮渣与粘块是区别和判断瓦斯爆炸、煤尘爆炸或瓦斯与煤尘混合爆炸的主要依据之一。尘混合爆炸的主要依据之一。如果在爆源附近没有发现皮渣与粘块,则可以判断是瓦斯爆炸;如果在爆源附近没有发现皮渣与粘块,则可以判断是瓦斯爆炸;如果发现有皮渣与粘块,可分两种情况:
14、一是该区域没有瓦斯或瓦如果发现有皮渣与粘块,可分两种情况:一是该区域没有瓦斯或瓦斯涌出量很小,不具备造成瓦斯积聚的条件,则可判定为煤尘爆炸,斯涌出量很小,不具备造成瓦斯积聚的条件,则可判定为煤尘爆炸,二是该区域平时瓦斯涌出较大或不正常,具备瓦斯积聚的条件,则可二是该区域平时瓦斯涌出较大或不正常,具备瓦斯积聚的条件,则可判定为瓦斯与煤尘或煤尘与瓦斯二者混合爆炸。判定为瓦斯与煤尘或煤尘与瓦斯二者混合爆炸。另外,还可以根据皮渣与粘块在支柱上的位置不同,来判断另外,还可以根据皮渣与粘块在支柱上的位置不同,来判断煤尘爆炸的强烈程度:焦化物附着在支架两侧为弱爆炸;焦煤尘爆炸的强烈程度:焦化物附着在支架两侧
15、为弱爆炸;焦化物在支架迎风侧为中等程度爆炸;发生强爆炸时焦化物附化物在支架迎风侧为中等程度爆炸;发生强爆炸时焦化物附在支架的背风侧,而迎风侧有烧灼痕迹。在支架的背风侧,而迎风侧有烧灼痕迹。应当指出的是,只有气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤的煤尘爆炸时,才能产生皮渣与粘块。本讲稿第七页,共十九页四、煤尘爆炸的危害四、煤尘爆炸的危害 1 1、爆炸产生高温煤尘爆炸时要释放出大量的热能。据理论计算,爆炸瞬时的温度可、爆炸产生高温煤尘爆炸时要释放出大量的热能。据理论计算,爆炸瞬时的温度可、爆炸产生高温煤尘爆炸时要释放出大量的热能。据理论计算,爆炸瞬时的温度可、爆炸产生高温煤尘爆炸时要释放出大量的热能。据理论计
16、算,爆炸瞬时的温度可达达达达 2300 2300 2500 2500 度,实测值也比较接近。高温能够引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤度,实测值也比较接近。高温能够引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤度,实测值也比较接近。高温能够引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤度,实测值也比较接近。高温能够引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤人员,也是可能发生连续爆炸的主要热源。人员,也是可能发生连续爆炸的主要热源。人员,也是可能发生连续爆炸的主要热源。人员,也是可能发生连续爆炸的主要热源。2,2,爆炸产生高压煤尘爆炸的理论压力为爆炸产生高压煤尘爆炸的理论压力为爆炸产生高压煤尘爆炸的理论压力为爆炸产生高压煤尘爆炸的理论压力为 735.
17、5 kpa 735.5 kpa,但实际发生爆炸时往往超过此,但实际发生爆炸时往往超过此,但实际发生爆炸时往往超过此,但实际发生爆炸时往往超过此值。美国试验测得的爆炸压力为值。美国试验测得的爆炸压力为值。美国试验测得的爆炸压力为值。美国试验测得的爆炸压力为 1863.26 kpa 1863.26 kpa;法国测得的为;法国测得的为;法国测得的为;法国测得的为 980.67 kpa 980.67 kpa,可把抗压,可把抗压,可把抗压,可把抗压强度为强度为强度为强度为 3922.7 kpa 3922.7 kpa 的钢板巷道破坏,并将钢板抛出的钢板巷道破坏,并将钢板抛出的钢板巷道破坏,并将钢板抛出的钢
18、板巷道破坏,并将钢板抛出 150 m 150 m 以外。另外,在有大量沉积以外。另外,在有大量沉积以外。另外,在有大量沉积以外。另外,在有大量沉积煤尘的巷道中,爆炸压力随着离开爆源距离的增加会跳跃式的增大;如遇到障碍物或巷道断面煤尘的巷道中,爆炸压力随着离开爆源距离的增加会跳跃式的增大;如遇到障碍物或巷道断面煤尘的巷道中,爆炸压力随着离开爆源距离的增加会跳跃式的增大;如遇到障碍物或巷道断面煤尘的巷道中,爆炸压力随着离开爆源距离的增加会跳跃式的增大;如遇到障碍物或巷道断面突然变化及巷道拐弯时,爆炸压力也会有很大增高。爆炸高压可损坏设备,推倒支架突然变化及巷道拐弯时,爆炸压力也会有很大增高。爆炸高
19、压可损坏设备,推倒支架突然变化及巷道拐弯时,爆炸压力也会有很大增高。爆炸高压可损坏设备,推倒支架突然变化及巷道拐弯时,爆炸压力也会有很大增高。爆炸高压可损坏设备,推倒支架,造成冒顶造成冒顶造成冒顶造成冒顶和人员伤亡,使矿井遭受严重破坏。和人员伤亡,使矿井遭受严重破坏。和人员伤亡,使矿井遭受严重破坏。和人员伤亡,使矿井遭受严重破坏。3,3,爆炸产生火焰和冲击波煤尘爆炸时产生的高温火焰传播速度为爆炸产生火焰和冲击波煤尘爆炸时产生的高温火焰传播速度为爆炸产生火焰和冲击波煤尘爆炸时产生的高温火焰传播速度为爆炸产生火焰和冲击波煤尘爆炸时产生的高温火焰传播速度为 610-1800 m/s 610-1800
20、 m/s,同,同,同,同时,伴随着火焰的传播,还将产生强大的冲击波,速度为时,伴随着火焰的传播,还将产生强大的冲击波,速度为时,伴随着火焰的传播,还将产生强大的冲击波,速度为时,伴随着火焰的传播,还将产生强大的冲击波,速度为 2340 m/s 2340 m/s。冲击波不仅。冲击波不仅。冲击波不仅。冲击波不仅能使设备,支架,人员等遭受损害,还能够将途经巷道内的积尘扬起,被随之而来的火焰能使设备,支架,人员等遭受损害,还能够将途经巷道内的积尘扬起,被随之而来的火焰能使设备,支架,人员等遭受损害,还能够将途经巷道内的积尘扬起,被随之而来的火焰能使设备,支架,人员等遭受损害,还能够将途经巷道内的积尘扬
21、起,被随之而来的火焰点燃,造成二次点燃,造成二次点燃,造成二次点燃,造成二次,三次等连续爆炸事故。隔爆设施便是根据冲击波与火焰的速度差这一特三次等连续爆炸事故。隔爆设施便是根据冲击波与火焰的速度差这一特三次等连续爆炸事故。隔爆设施便是根据冲击波与火焰的速度差这一特三次等连续爆炸事故。隔爆设施便是根据冲击波与火焰的速度差这一特点而研制和安设的。点而研制和安设的。点而研制和安设的。点而研制和安设的。4,4,爆炸产生有害气体煤尘爆炸能够产生大量的具有强烈毒性的一氧化碳爆炸产生有害气体煤尘爆炸能够产生大量的具有强烈毒性的一氧化碳爆炸产生有害气体煤尘爆炸能够产生大量的具有强烈毒性的一氧化碳爆炸产生有害气
22、体煤尘爆炸能够产生大量的具有强烈毒性的一氧化碳 co co,其,其,其,其浓度一般为浓度一般为浓度一般为浓度一般为 2-3%2-3%,最高可达,最高可达,最高可达,最高可达 8-10%8-10%(日本曾测得(日本曾测得(日本曾测得(日本曾测得 14%14%)。这是煤尘爆炸或煤尘)。这是煤尘爆炸或煤尘)。这是煤尘爆炸或煤尘)。这是煤尘爆炸或煤尘参与爆炸造成大量人员伤亡的主要原因。参与爆炸造成大量人员伤亡的主要原因。参与爆炸造成大量人员伤亡的主要原因。参与爆炸造成大量人员伤亡的主要原因。本讲稿第八页,共十九页五、煤尘爆炸的基本条件五、煤尘爆炸的基本条件五、煤尘爆炸的基本条件五、煤尘爆炸的基本条件1
23、,1,煤尘本身具有爆炸性煤尘本身有无爆炸性,必须通过鉴定。鉴定煤尘本身具有爆炸性煤尘本身有无爆炸性,必须通过鉴定。鉴定煤尘本身具有爆炸性煤尘本身有无爆炸性,必须通过鉴定。鉴定煤尘本身具有爆炸性煤尘本身有无爆炸性,必须通过鉴定。鉴定方法有两种,一是采用方法有两种,一是采用方法有两种,一是采用方法有两种,一是采用 大管状煤尘爆炸鉴定仪大管状煤尘爆炸鉴定仪大管状煤尘爆炸鉴定仪大管状煤尘爆炸鉴定仪 的装置进行鉴定;的装置进行鉴定;的装置进行鉴定;的装置进行鉴定;二是根据煤的工业分析结果,计算挥发分指数(煤尘爆炸指数二是根据煤的工业分析结果,计算挥发分指数(煤尘爆炸指数二是根据煤的工业分析结果,计算挥发
24、分指数(煤尘爆炸指数二是根据煤的工业分析结果,计算挥发分指数(煤尘爆炸指数-煤的挥发份同煤中可燃物质之比)来初步判断。一般说来,煤尘爆炸煤的挥发份同煤中可燃物质之比)来初步判断。一般说来,煤尘爆炸煤的挥发份同煤中可燃物质之比)来初步判断。一般说来,煤尘爆炸煤的挥发份同煤中可燃物质之比)来初步判断。一般说来,煤尘爆炸指数指数指数指数 Vdaf Vdaf 10%10%的煤尘属于爆炸性煤尘,的煤尘属于爆炸性煤尘,的煤尘属于爆炸性煤尘,的煤尘属于爆炸性煤尘,Vdaf Vdaf 越大则爆炸性越强;越大则爆炸性越强;越大则爆炸性越强;越大则爆炸性越强;Vdaf Vdaf 10%10%属于无爆炸性危险的煤尘
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