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2016-11-26 18:51:58 科学百科 阅读 2 次

矿尘/矿尘 编辑

 

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  矿岩的采掘、装卸和运输过程中形成的矿、岩微细颗粒,悬浮于空气中者称浮尘,已沉落者称落尘。尘粒大小以平均直径或其投影的定向长度表示,称粒度。粒度可分为小于2μm、2~5μm、5~10μm和大于10μm四个粒级。小于10μm的矿尘能长期悬浮于空气中,难捕获,危害性大。表示工作场所粉尘状况的基本参数是空气中的矿尘浓度和分散度。矿尘浓度的表示方法有:①重量法,每立方米空气中含有的矿尘重量 (mg/m3);②计数法,每立方厘米空气中含有的尘粒数 (cm-3)。每种粒度矿尘的重量百分比称矿尘的重量分散度;数量百分比则称矿尘的数量分散度(见矿井通风)。无防尘措施凿岩时,作业地点矿尘浓度近1g/m3;放炮后或机械化采煤的工作面附近在1g/m3以上,有时还高数倍。机械化程度越高,矿尘的生成量越大,防尘工作越为重要。矿尘能引起职业病,如尘肺。有的矿尘能引起职业性皮炎、角膜炎等病。砷、铅、汞、铬等有毒矿尘能引起慢性中毒。放射性矿尘产生放射性危害(见矿山辐射防护)。煤尘、硫化矿尘和油页岩尘在一定条件下能爆炸或燃烧。矿尘浓度高的场所可见度低,易发生工伤事故。
  尘肺  长期吸入微细粉尘引起的肺部病变,中医学称“石痨”,是人类最早的职业病之一。古希腊希波克拉底 (Hippocrates)(公元前460~前375年)记述过矿工呼吸困难的现象。中国宋代孔平伯著《孔氏谈苑》中记载:“贾石山采石人,末石伤肺、肺焦多死。”因致病矿尘种类不同,可分为:①矽肺。长期吸入游离二氧化硅(矽)含量较高的粉尘,引起肺部纤维化病变,是金属矿和煤矿岩巷掘进工作中最常见、危害最大的职业病。②煤肺。长期吸入煤尘引起肺组织网织纤维增生和灶性肺气肿。发病率低,病情较轻,病变进展缓慢。③煤矽肺。吸入煤尘和含游离二氧化硅粉尘引起,兼有矽肺和煤肺的病变特征,为中国煤矿最常见的一种。患者约占煤矿尘肺病人总数的75~80%。④石棉肺。吸入石棉粉尘引起的肺部病变。
  尘肺的发病率与矿尘性质、粒度、矿尘浓度、接触粉尘的时间(工龄)和体质等因素有关。大于10μm的尘粒,由于重力沉降和冲撞作用滞留于上呼吸道的粘液中,能随痰液排出。5~10μm者进入呼吸道后,大部分沉积于气管和支气管中,小部分可到达肺泡。小于 5μm者能进入呼吸道深部,沉积于肺泡中成为致病因素。这类矿尘称呼吸性粉尘。美、英、加拿大等国都以呼吸性粉尘的数量或重量作为粉尘浓度的卫生标准。矿尘的游离二氧化硅含量越大,分散度和浓度越高,发病期越短。一般为15~20年,少数为5~10年。游离二氧化硅含量80~90%时,个别工人的发病期仅1.5~3年。中国规定的作业场所粉尘允许浓度见表。还规定进风流中矿尘浓度不得超过0.5mg/m3

矿尘
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  尘肺病变分三期,根据临床和X光检查确定。患者自觉症状有气短、胸闷、胸痛、咳嗽和咯血,能并发肺结核、自觉性气胸和肺心病等症,甚至死亡。无特效治疗药物。可靠的预防措施是做好矿山防尘工作,使矿尘浓度不超过国家标准。改善矿井劳动条件,增强矿工体质,定期检查体格,一旦发现早期患者,立即调离产尘作业地点,并进行治疗,以控制病情发展。
  煤尘爆炸  煤尘急剧氧化,并且产生高温(1300~1700℃)、高压(5~10kgf/cm2)气体和大量一氧化碳(0.3~8.1%),使人员伤亡,设备损坏,甚至整个矿井毁灭。煤碎成微粒后,总表面积增大,化学活性增加。在高温热源作用下放出大量可燃性气体,集聚于尘粒周围,达一定浓度时爆炸。一部分煤尘被焦化,沉积于支架和巷道壁上,这是判别煤尘是否参与爆炸的重要标志。爆炸产生的冲击波能吹扬落尘,为爆炸继续提供尘源。所以煤尘爆炸往往有连续性,有可能离初爆源越远,破坏性越大。煤尘的爆炸性决定于它的成分、粒度和在空气中的浓度。通常煤的挥发分越高,爆炸危险性越大。挥发分低于6~7%的无烟煤,可认为无爆炸危险。煤尘中的灰分和水分能降低爆炸性。粒度小于 1mm的煤尘都能参与爆炸,小于 75μm的最易爆炸。爆炸下限约为 30~40g/m3,高挥发分的干煤尘可降到17~18g/m3;上限为1500~2000g/m3。矿井中CH4的存在,能降低煤尘的爆炸下限,煤尘引爆温度一般为700~800℃,少数为1100℃。着火感应期为40~250ms。
  引起煤尘爆炸的火源有放炮火、煤自燃、电火花、电弧、赤热的金属表面等,放炮火和瓦斯爆炸最危险,它们的冲击波能将落尘掀起,使空气中的煤尘达到爆炸浓度。硫化矿尘的爆炸危险性主要与含硫量有关,爆炸下限约为150g/m3,上限1500~1800g/m3,引爆温度435~460℃。油母页岩尘的爆炸浓度决定于它的挥发分,干油母页岩尘的爆炸下限为6~400g/m3
  防尘措施  以水、风为主的综合防尘措施是降低空气中矿尘浓度、防止矿尘危害的有效措施。方法为:
  ①通风除尘 工作地点都要进行有效通风,将矿尘稀释排出。
  ②湿式凿岩 钻眼过程中将压力水通过凿岩机的钎杆送入孔底,湿润、冲洗并排出钻眼时产生的矿尘,使其大部分不能飞扬,除尘率可达90%左右,并可提高凿岩速度15~25%。
  ③喷雾洒水 压力水通过喷嘴喷出,形成雾状水滴,使浮尘湿润下沉,并阻止落尘飞扬,是简单、有效的防尘措施。除尘用水必须过滤消毒,中国矿山规定,水中固体悬浮物应不超过150mg/1,pH值6.5~8.5。如在水中加入湿润剂,降低水的表面张力,可提高捕尘效果。
  ④密闭除尘 在密闭矿尘产生地点,抽出含尘空气,直接排入回风道,或经净化排入进风道。适用于集中的高强度产尘点。
  ⑤煤层注水 采煤前向煤层内打钻,注入高压水,缓慢渗入煤的裂隙和孔隙,使煤的水分增加,强度降低,塑性增大,减少采煤时煤尘的生成量,还可缓和冲击地压和瓦斯突出。水中加入少量湿润剂,可提高除尘率;加入阻化剂,能抑制煤的自燃。注水方法有浅孔注水和深孔注水两种。
  此外,用塑料袋装水代替部分干炮泥的水封爆破,定期清扫落尘,佩戴个体防护用具等,都是综合防尘的重要内容。
  防爆措施  撒水或撒岩粉,增加煤尘的水分或灰分,可降低煤尘的爆炸性。联邦德国有些矿井在空气相对湿度55~75%的巷道内,采用食盐粘结法,效果较好。在有煤尘爆炸危险矿井的两翼、相邻采区和相邻煤层间的巷道内,必须设置阻止爆炸传播的岩粉棚、水棚或水幕。岩粉棚由安装在巷道内靠近顶板处的若干块台板构成,板上堆放岩粉,如图所示。煤尘爆炸时产生的冲击波,在火焰到达岩粉棚前,震翻台板,岩粉弥漫于巷道内,吸收热量,阻止爆炸火焰的传播。水棚以水槽盛水代替岩粉,成本低,已逐渐取代岩粉棚。水幕系沿巷道周边安装几组喷嘴,在冲击波的作用下,自动喷水,隔断火焰。

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