矿井粉尘防治考点.pdf

粉尘 （dust ） ：是指悬浮在空气中的固体微粒，国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘矿尘 ：一般指矿物开采或加工过程中产生的微细固体集合体沉积于器物表面或井巷四壁之上的称为落尘 ；悬浮于井巷空间空气中的称为浮尘（或飘尘）；他们可以相互转化矿尘的分类按矿尘产生的过程分类矿尘：矿物由于机械、爆破等作用被粉碎而成的细小颗粒烟尘：伴随着燃烧、氧化等物理化学变化过程所产生的固体微粒按矿尘颗粒大小分类超微粉尘：直径小于0.25 μm的粉尘微尘：直径为0.25~10 μ m的粉尘细尘：直径为10~40 um 的粉尘粗尘：直径大于40μm的粉尘其他分类：（1）按粉尘的成分可分为煤尘、烟尘、石棉尘、水泥尘以及动、植物粉尘等2）按有无毒性可分为有毒、无毒、放射性粉尘等3）按爆炸可分为易燃、易爆和非燃、非爆炸性粉尘矿尘的危害对人体健康的危害长期从事采掘和粉尘作业环境的职工，易患职业病—— 尘肺病；采、掘等粉尘作业环境，若矿尘在空间达到较高的浓度，影响视野，操作时容易造成人身事故；若矿井粉尘具有爆炸危险，会给矿井安全生产带来很大威胁单一粉尘粒径的定义矿尘颗粒大小的尺度，也叫做粒径，用μm表示，方式： 投影径、几何当量径、物理当量径分散度 是指粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占的百分比。

分散度又叫粒度分布，有以下两种表示方法 1）个数标准的粒度分布（又称计数分散度 ）用粒子群各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分数表示（2）重量标准的粒度分布（又称重量分散度 ）用粒子群各粒级尘粒的重量占总重量的百分数表示粉尘粒度分布曲线，常用的分布曲线有三种（1）粒度分布曲线（2）累积分布函数(R) （3）通过率曲线(D) 工业粉尘的粒度分布函数常用的有正态分布函效、对数正态分布函数、罗辛一拉姆勒分布函数等粉尘粒子的形状单个粉尘粒子的形状取决于形成粒子的方法球形、立方体、不规则立方体、薄片、针状、多刺、纤维状、集合体粉尘中含游离二氧化硅的量越高，危害越严富粉尘中的游离二氧化硅的含量是引起并促进尘肺病及病程发展的主要因素，含量越高， 其危害越大粉尘的密度 ：单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位为kg/m3 或 g/cm3 不包括尘粒之间空隙的密度称为粉尘的真密度ρPp=粉 尘 质 量粉 尘 体 积粉尘的相对密度系指粉尘的质量与同体积标准物质的质量之比，因而是无因次量通常采用标准大气压力和温度为4℃时的纯水作为标准物质由于在这种状态下1cm3 的水的质量为1g因而粉尘的相对密度在数值上就等于其密度（g/cm3） 。

相对密度和密度应是两个不同的概念每单位质量（体积）粉尘的表面积称为比表面积 ( 简称比面 ) 一般把尘粒间互相结合形成新的大尘粒的现象叫做凝聚 ；尘粒和其他物体结合的现象叫做附着 不同性质的粉尘对同一性质的液体的亲和程度是不相同的，这种不同的亲和程度称为粉尘的湿润性 尘肺病 是由于在职业活动中长期吸入生产性粉尘并在肺内滞留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病尘肺的分类1、按照法定职业病分类我国现行的职业病名单中有12 种尘肺，即矽肺、煤工尘肺、石墨尘肺、碳黑尘肺、石棉肺、滑石尘肺、水泥尘肺、云母尘肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊工尘肺、铸工尘肺2、按照危害性分类(1)良性的尘肺——铁肺、钡肺等2) 恶性的尘肺——矽肺矽肺是由于生产过程中长期吸入大量含游离二氧化硅的粉尘所引起的以肺纤维化改变为主的肺部疾病发病机理 ：目前认为肺泡巨噬细胞在矽肺的发病过程中起关键性作用二氧化硅尘（矽尘）吸入肺泡后被肺巨噬（尘细胞），含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成次级溶酶体石英表面的羟基与酶体膜的磷脂或蛋白质形成氢键，导致膜通透性的改变从而引起吞噬细胞溶酶崩解，水解酶释放，细胞溶解、死亡、矽尘释放，又可被其他巨噬细胞吞噬，如此反复进行。

煤工尘肺系指煤矿工人长期吸入生产环境中以煤尘为主的粉尘所引起的肺部病变的总称包括煤肺和煤矽肺影响尘肺发病的因素一、粉尘的分散度二、粉尘的浓度三、 接触粉尘工龄四、粉尘物理和化学特性五、上呼吸道、肺部、心脏和其他疾患六、个人习惯七、劳动条件( 环境、劳动强度等) 预防尘肺的措施“革”，就是对生产工艺进行技术革新、技术改造；“水”，就是采用湿式作业；“密”，就是密闭尘源；“风”，就是通风除尘；“护”，就是搞好个人防护；“管”，就是对防尘设备维护管理，建立防尘规章制度；“教”，就是加强宣传教育，让操作人员自觉地遵守各项有关预防尘肺的制度；“查”，就是定期测尘和健康检查及评比1、改善生产过程和防尘设备（1）机械化、自动化、遥控化生产 2）设置局部排风系统 （3）通风除尘4）湿式作业5）改善工艺过程2、防尘设备及时维护检修，防止车间内粉尘沉积产生粉尘的设备密闭后轴承容易因粉尘侵入而发生故障，另外有些粉尘的摩擦力大，密闭管道及防尘罩容易被磨损，因此及时检修是很重要的，这样才能使防尘效果维持高效、稳定的运行可通过对巷道、车间等处的清扫防止粉尘沉积3、调整作业时间调整工作时间包括缩短工作时间，缩短每天接触粉尘的时间，或者调整工人作业时间，使其在产生粉尘量少的时段工作。

4、加强个人防护, 并注意工人宿舍及食堂等生活场所的粉尘问题5、增强机体对疾病的抵抗力（ 1）加强营养、合理使用保健津贴2）注意预防感冒、支气管炎以及结核病3）增加太阳、 灯照射这种方法可增强工人的免疫力因为产生的紫外线能促进行新陈代谢，增加人体抵抗力4）能得到安静舒适的睡眠5）定期脱离粉尘作业、轮换工种有人认为停止吸入粉尘期间，肺有自净作用那么发病工人调转到无尘作业环境工作，不单纯是起预防作用，而在—定的程度上也起治疗作用6）适当的轻体力劳动和参加体育活动，坚持每天做广播体操和呼吸体操6 、应加强行业管理，建立严格的卫生监督和环境监测制度；建立和健全防尘机构，包括评价防尘措施放果7 、做好就业前和定期体格检查，定期拍摄胸片，对己脱离粉尘作业者亦应定期随访8 、注意就业禁忌症例如，对有上呼吸道疾病、支气管肺疾病者特别是患有肺结核者、心血管疾病者均不得从事矽尘作业粉尘浓度表示有两种方法；一种以单位体积空气中粉尘的颗粒数( 颗／ cm3)，即计数表示法；另一种以单位体积空气中粉尘的质量(mg／ cm3)，即计重表示法采样器种类( 一) 全尘浓度采样器( 二) 呼吸性粉尘采样器（1）平板淘析器：按重力沉降原理设计；（2）离心淘析器：按离心分离原理设计；（3）冲击分离器：按惯性冲击原理设计( 三) 两级计重粉尘采样器，也是采用惯性冲击原理设计的。

测尘仪器的种类( 一) 按检测原理分类（1）滤膜增重法（2）光电法：按光线通过含尘气流使光强变化检测原理包括，白炽灯透射、红外光透光、光散射、激光散射等原理设计的测尘仪（3）压电晶体测尘法（4）β 射线吸收法( 二 ) 按测尘浓度类型分类1．全尘粉尘测尘仪；2．呼吸性粉尘测尘仪；3．两段分级计重粉尘测定仪 三) 按测尘仪工作方式分：（1）长周期、定点，连续测尘仪；（2）短周期，定点，连续测尘仪；（3）便携式测尘仪滤膜测尘原理滤膜测尘装置，由滤膜采样头、流量计、调节装置和抽气泵组成，当抽气泵开动时，工作区的含尘空气通过采样头被吸入，粉尘被阻留在采样头内的滤膜表面，根据滤膜的增重和采样的空气量，计算出空气中的粉尘浓度：《粉尘浓度和分散度测定方法》（MT79-84）标准中， 采用光学显微镜法测定粉尘分散度，实际中也可用 激光粒度法、液相沉降法，气相离心分离法等1)干式制样法 : (1) 冲击采样法 ： 利用打气简把一定量的含尘空气经窄缝高速冲击于玻璃片，使粉尘沉积其上，为防止粉尘逸散，常涂一路层黏性油于玻璃片上此法可直接从空气中取样2) 干式分散法 ：用毛笔类笔尖将已准备好的试样黏附后，轻轻地均匀弹落在玻璃片上，为防止飞扬，玻璃片上需涂一薄层黏性油。

焦磷酸质量法测定粉尘中游离二氧化硅含量原理：在 245~250℃温度下， 焦磷酸能溶解硅酸盐及金属氧化物，而对游离二氧化硅几乎不溶因此，用焦磷酸处理样品后，所得残渣质量即为游离二氧化硅的量，以百分数表示爆炸粉尘分类：按状态，可分成粉尘层 （又称层状粉尘，是指堆积在物体表面上的静止状态的粉尘）和粉尘云 （又称云状粉尘，指悬浮在空间的运动状态的粉尘）两类在粉尘爆炸研究中，把粉尘分为 可燃粉尘 （指与空气中氧反应能放热的粉尘，如大多数的有机物（含 C、H元素） 、部分金属（镁、钠等） ）和不可燃粉尘 ( 又称惰性粉尘，指与氧不发生反应或不发生放热反应的粉尘) 两类在美国，通常把通过40#美国标准筛的细颗粒固体物质叫做粉尘若为球形颗粒，则粒子直径应为425μm以下一般认为，只有粒径低于此值的粉尘才能参与爆炸快速反应在煤矿中， 把粉尘定义为通过20#标准筛 ( 粒径小于850μm)的固体粒子 煤矿中的实际研究表明，粒径850μm的煤粒子还可参与爆炸快速反应可燃粉尘爆炸的条件粉尘爆炸的条件归结起来有以下5 个方面的因素 : 一、要有一定的粉尘浓度粉尘爆炸所采用的化学计量浓度单位与气体爆炸不同，气体爆炸采用体积百分数表示，而粉尘浓度采用单位体积所含粉尘粒子的质量来表示，单位是g/m3 或 mg/L，如果浓度太低，粉尘粒子间距过大，火焰难以传播。

二、要有一定的氧含量一定的氧含量是粉尘得以燃烧的基础三、要有足够的点火源粉尘爆炸所需的最小点火能量比气体爆炸大1～2 个数量级，大多数粉尘云最小点火能量在5～50mJ量级范围CH4 ：0.28mJ) 四、粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态这样可以增加气固接触面积，加快反应速度五、粉尘云要处在相对封闭的空间，压力和温度才能急剧升高，继而发生爆炸上述条件中，前三个条件是必要条件，即所谓的粉尘爆炸“三要素”，后两个条件是充分条件可燃粉尘爆炸机理，一般认为，粉尘爆炸过程如下：(1) 供给粒子表面以热能，使其温度上升；(2) 粒子表面的分子由于热分解或干馏作用，变为气体分布在粒子周围；(3) 气体与空气混合生成爆炸性混合气体，进而发火产生火焰；(4) 火焰产生热能，加速粉尘分解，循环往复放出气相的可燃性物质与空气混合，进一步发火传播312mg/mNQWW S可燃粉尘爆炸机理：粉尘爆炸时的氧化反应主要是在气相内进行的，实质上是气体爆炸，并且氧化放热速率要受到质量传递的制约，即颗粒表面氧化物气体要向外界扩散，外界氧也要向颗粒表面扩散，这个速度比颗粒表面氧化速度小得多，就形成控制环节所以， 实际氧化反应放热消耗颗粒的速率，最大等于传质速率。

归纳起来， 粉尘爆炸有如下特点：(1)燃烧速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸要小，但燃烧时间长，产生的能量大，所以破坏和焚烧程度大2)发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤3)如图 4-2 所示，静止堆积的粉尘被风吹起悬浮在空气中时，如果有点燃源就会发生第一次爆炸 爆炸产生的冲击波又使其它堆积的粉尘扬起，而飞散的火花和辐射热可提供点火源又引起第二次爆炸，最后使整个粉尘存在场所受到爆炸破坏4) 即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随有不完全燃烧，故燃烧气体中含有大量的CO ，所以会引起中毒在煤矿中因煤粉爆炸而身亡的人员中，有一大半是由于CO中毒所致粉尘爆炸的所有参数，如点火温度、最低爆炸浓度( 爆炸下限 ) 、最小点火能、爆炸压力和压力上升速度等都不是物质的基本性质，它们与环境条件、测试方法、 实验者设计和确立的判据有关所谓最低爆炸浓度是指低于这个浓度，粉尘云就不能爆炸，即粉尘爆炸下限粉尘爆炸和气体爆炸的比较粉尘爆炸与气体爆炸的基本数学方程、影响因素等几乎都是相同的，从数学的观点看，它们是两种类似的现象两者的最大区别在燃料上：一、气体爆炸的燃料是气态，燃料在爆炸混合物中占有的体积部分是必须考虑的。

而粉尘爆炸的燃料是固态，燃料所占的体积极小，基本上可以忽略不计；二、粉尘粒子比气体分子大得多；三、粉尘。