王瑞虎 馬艷英 山東科技大學 礦業(yè)與安全工程學院

前言

礦井有五大災害，冒頂、煤塵爆炸、瓦斯爆炸、透水事故、火災事故。近年來，井下事故仍然存在，井下災害不容忽視，煤塵爆炸甚至是比瓦斯爆炸更加劇烈，煤塵爆炸會引起二次爆炸，且爆炸過程中會有塵粒飛出，導致人身傷亡與設(shè)備損壞。明確煤塵產(chǎn)生場所、了解煤塵爆炸機理、條件和預防措施對我們井下安全管理具有重大意義。

1 礦井煤塵主要存在場所

1.1 采煤工作面產(chǎn)塵

采煤工作面是井下產(chǎn)塵最多的地方，產(chǎn)塵量達45%-80%，采煤工作面是礦井作業(yè)最重要且危險性最高的一個地點，在采煤工作面處，容易發(fā)生因氧化發(fā)熱發(fā)生煤炭自燃事故，因礦山壓力與支護不當造成的頂板事故，因瓦斯?jié)舛雀?、氧氣含量適當、存在未受到抑制的鏈式反應、遇火源而產(chǎn)生的瓦斯爆炸，煤塵爆炸，透水事故，職業(yè)病等等。

采煤工作面機械設(shè)備繁多，有刮板輸送機、工作面端面系統(tǒng)、乳化液泵站、轉(zhuǎn)載機等，在切割煤的過程中，采煤機不斷切割煤塊，在切割過程中，會與煤體產(chǎn)生摩擦，因為在工作面一定量的煤塵在遇到火花后很有可能產(chǎn)生爆炸，所以要有效防止磨擦火花的產(chǎn)生；采煤工作面人員多，每采一段時間，便要進行支護，在采煤時，也要有專門人員進行監(jiān)管，還需要定期的進行隱患排查，因此如果有煤塵的存在，積塵容易被揚起，造成巨大隱患。

1.2 掘進工作面產(chǎn)塵

相對于采煤工作面，掘進工作面產(chǎn)塵量為井下地點中的第二名，掘進工作面的巷道為一條巷道，不構(gòu)成回路，在通風時，必須采用機械通風方法，通常采用壓入式通風。在掘進時，需要進行煤巖爆破，掘進的三大工藝有破巖、 排矸、 支護，尤其在破巖這個過程中，產(chǎn)塵量屬最多，因為隨著煤巖體被鑿開，在這個過程中必定存在細小的微塵與塵粒，如果不加以防范，就容易產(chǎn)生隱患與事故。在煤巖爆破過程中，大型鑿巖設(shè)備需要進行供電，在運行工程中也存在諸多隱患，容易產(chǎn)生火花，并且在人員較多、離煤巖爆破地點較近的地方，溫度通常較高，這為煤塵爆炸又提供了條件。

1.3 錨噴作業(yè)點產(chǎn)塵

錨指錨桿，支護圍巖，噴即噴射混凝土支護，填補裂隙，多一層防護，兩者相互結(jié)合，共同支護圍巖體，起到了雙重保護的作用。然而，在錨噴時，煤巖體會受到一些作用力，其內(nèi)的一些細小粉塵會擴散到空氣中來，而且混凝土在噴射時也容易掉落細小粉塵，所以，錨噴方式也會產(chǎn)塵，所以要以正確的方法進行錨噴作業(yè)，盡量減少煤塵的產(chǎn)生。

1.4 運輸通風巷道產(chǎn)塵

運輸通風巷道有多種功能，可以運輸物料、人員、煤渣、煤塊等等，每條有人通過的巷道必須保證足夠的通風，以使作業(yè)人員處于良好的環(huán)境中正常工作。礦井運輸系統(tǒng)中，有軌道上山/下山和運輸上山/下山，軌道上山實現(xiàn)物料、人員、機械設(shè)備的運輸，運輸上山實現(xiàn)原煤的運輸，在運輸上山中，原煤較多，煤又容易自然發(fā)熱，煤塊與煤塊之間難免會產(chǎn)生摩擦，煤塵爆炸的危險性大。

巷道按照功能劃分，可以劃分為開拓航道、準備航道、回采巷道，按照位置關(guān)系劃分，可以分為直立巷道、傾斜巷道、水平巷道，每段巷道拐彎處，即巷道上隅角，容易形成瓦斯積聚，如果巷道內(nèi)通風不良，就會帶來巨大隱患。

2 礦井煤塵危害

2.1 煤塵爆炸

煤塵爆炸的條件有，一定濃度的煤塵，煤塵本身具有爆炸性，煤塵處于懸浮狀態(tài)，存在引燃熱源。一般情況下，煤塵爆炸指數(shù)小于10%的煤層沒有煤塵爆炸危險性，煤塵爆炸指數(shù)處于10%-15%之間的煤層有弱爆炸危險性，煤塵爆炸指數(shù)在15%以上的煤層有爆炸危險性。煤塵的揮發(fā)分、灰分和水分為煤塵爆炸指數(shù)的主要影響因素。

浮塵的危害性不言而喻，許多煤塵爆炸的二次爆炸都是由于浮沉的存在，并且浮沉本身也會對工人本身造成一定的危害，當工人吸入肺中，會對肺泡造成不可恢復的污染；雖然煤塵引燃溫度算是屬于較高溫度范圍，但是明火的溫度也非常高，所以說，在煤塵引燃源方面，只能進行避免。如果能夠控制上述條件中的任意一個，便不會發(fā)生煤塵爆炸事故。

2.2 煤塵的危害

即使煤塵不產(chǎn)生爆炸，各類呼吸性粉塵也會對人體會造成不同級別的傷害，長期工作在粉塵環(huán)境下的工作人員，患塵肺病的幾率比普通人高得多；對生產(chǎn)也會造成不良影響，粉塵落到儀器儀表等上方時，一方面會影響讀數(shù)，另一方面可能會影響儀器的精度，使得儀器精度降低，從而影響生產(chǎn)效率；具有某種化學性質(zhì)的粉塵，可能對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，也會影響作業(yè)；粉塵治理所需的經(jīng)濟支持會對企業(yè)效益產(chǎn)生影響。

當發(fā)生煤塵爆炸事故時，第一會產(chǎn)生高溫，爆炸瞬間溫度急劇上升，對人和物的破壞非常大，在爆炸的高溫環(huán)境下，人無法存活，設(shè)備也不能再使用。第二產(chǎn)生高壓沖擊，煤塵爆炸所揚起的煤塵在沖擊波的作用下向各個方向拋出，沖量巨大，也會造成不可挽回的傷害，與此同時，隨著爆炸的傳播，極有可能形成二次爆炸，威力更加劇烈，危害更大。第三會產(chǎn)生有毒有害氣體，主要是一氧化碳氣體，一氧化碳氣體能夠使人缺氧窒息死亡。

3 預防煤塵爆炸的措施

3.1 降塵措施

利用水來降塵是個非常有用的方法，通?？梢杂玫姆椒ㄓ忻簩幼⑺?、采空區(qū)灌水、濕式打眼等。煤層注水是在開采之前進行的，通過對煤體注水，改變其應力分布，這樣當煤層被開采時，煤塵的產(chǎn)生量就會降低，并且煤層對外界釋放的壓力也會有所減小；采空區(qū)灌水是將水灌入采空區(qū)上部巖層，使水在重力的作用下滲入下一層煤巖體，這樣在下一層煤巖體開采時，煤塵產(chǎn)量也會有所降低，當然向上一層注水的方式還有打鉆孔注水；濕式打眼在鉆孔時降塵非常有效，邊鉆邊送水，使煤塵以漿液的形式流出，大大降低了鉆孔時的煤塵產(chǎn)量。除此之外，有時也會進行噴霧灑水，在必要的時候，工人需佩戴防塵口罩，以確保安全工作。

3.2 防爆隔爆措施

一般采用清掃法、沖洗法、刷幫法、撒巖粉法等來防止沉積的煤塵發(fā)生爆炸，利用設(shè)巖粉棚、水棚、撒布巖粉、設(shè)隔爆水幕的方法實現(xiàn)煤塵隔爆。