浅谈矿井煤尘灾害与预防控制技术

王瑞虎 马艳英 山东科技大学 矿业与安全工程学院

前言

矿井有五大灾害，冒顶、煤尘爆炸、瓦斯爆炸、透水事故、火灾事故。近年来，井下事故仍然存在，井下灾害不容忽视，煤尘爆炸甚至是比瓦斯爆炸更加剧烈，煤尘爆炸会引起二次爆炸，且爆炸过程中会有尘粒飞出，导致人身伤亡与设备损坏。明确煤尘产生场所、了解煤尘爆炸机理、条件和预防措施对我们井下安全管理具有重大意义。

1 矿井煤尘主要存在场所

1.1 采煤工作面产尘

采煤工作面是井下产尘最多的地方，产尘量达45%-80%，采煤工作面是矿井作业最重要且危险性最高的一个地点，在采煤工作面处，容易发生因氧化发热发生煤炭自燃事故，因矿山压力与支护不当造成的顶板事故，因瓦斯浓度高、氧气含量适当、存在未受到抑制的链式反应、遇火源而产生的瓦斯爆炸，煤尘爆炸，透水事故，职业病等等。

采煤工作面机械设备繁多，有刮板输送机、工作面端面系统、乳化液泵站、转载机等，在切割煤的过程中，采煤机不断切割煤块，在切割过程中，会与煤体产生摩擦，因为在工作面一定量的煤尘在遇到火花后很有可能产生爆炸，所以要有效防止磨擦火花的产生；采煤工作面人员多，每采一段时间，便要进行支护，在采煤时，也要有专门人员进行监管，还需要定期的进行隐患排查，因此如果有煤尘的存在，积尘容易被扬起，造成巨大隐患。

1.2 掘进工作面产尘

相对于采煤工作面，掘进工作面产尘量为井下地点中的第二名，掘进工作面的巷道为一条巷道，不构成回路，在通风时，必须采用机械通风方法，通常采用压入式通风。在掘进时，需要进行煤岩爆破，掘进的三大工艺有破岩、 排矸、 支护，尤其在破岩这个过程中，产尘量属最多，因为随着煤岩体被凿开，在这个过程中必定存在细小的微尘与尘粒，如果不加以防范，就容易产生隐患与事故。在煤岩爆破过程中，大型凿岩设备需要进行供电，在运行工程中也存在诸多隐患，容易产生火花，并且在人员较多、离煤岩爆破地点较近的地方，温度通常较高，这为煤尘爆炸又提供了条件。

1.3 锚喷作业点产尘

锚指锚杆，支护围岩，喷即喷射混凝土支护，填补裂隙，多一层防护，两者相互结合，共同支护围岩体，起到了双重保护的作用。然而，在锚喷时，煤岩体会受到一些作用力，其内的一些细小粉尘会扩散到空气中来，而且混凝土在喷射时也容易掉落细小粉尘，所以，锚喷方式也会产尘，所以要以正确的方法进行锚喷作业，尽量减少煤尘的产生。

1.4 运输通风巷道产尘

运输通风巷道有多种功能，可以运输物料、人员、煤渣、煤块等等，每条有人通过的巷道必须保证足够的通风，以使作业人员处于良好的环境中正常工作。矿井运输系统中，有轨道上山/下山和运输上山/下山，轨道上山实现物料、人员、机械设备的运输，运输上山实现原煤的运输，在运输上山中，原煤较多，煤又容易自然发热，煤块与煤块之间难免会产生摩擦，煤尘爆炸的危险性大。

巷道按照功能划分，可以划分为开拓航道、准备航道、回采巷道，按照位置关系划分，可以分为直立巷道、倾斜巷道、水平巷道，每段巷道拐弯处，即巷道上隅角，容易形成瓦斯积聚，如果巷道内通风不良，就会带来巨大隐患。

2 矿井煤尘危害

2.1 煤尘爆炸

煤尘爆炸的条件有，一定浓度的煤尘，煤尘本身具有爆炸性，煤尘处于悬浮状态，存在引燃热源。一般情况下，煤尘爆炸指数小于10%的煤层没有煤尘爆炸危险性，煤尘爆炸指数处于10%-15%之间的煤层有弱爆炸危险性，煤尘爆炸指数在15%以上的煤层有爆炸危险性。煤尘的挥发分、灰分和水分为煤尘爆炸指数的主要影响因素。

浮尘的危害性不言而喻，许多煤尘爆炸的二次爆炸都是由于浮沉的存在，并且浮沉本身也会对工人本身造成一定的危害，当工人吸入肺中，会对肺泡造成不可恢复的污染；虽然煤尘引燃温度算是属于较高温度范围，但是明火的温度也非常高，所以说，在煤尘引燃源方面，只能进行避免。如果能够控制上述条件中的任意一个，便不会发生煤尘爆炸事故。

2.2 煤尘的危害

即使煤尘不产生爆炸，各类呼吸性粉尘也会对人体会造成不同级别的伤害，长期工作在粉尘环境下的工作人员，患尘肺病的几率比普通人高得多；对生产也会造成不良影响，粉尘落到仪器仪表等上方时，一方面会影响读数，另一方面可能会影响仪器的精度，使得仪器精度降低，从而影响生产效率；具有某种化学性质的粉尘，可能对设备产生腐蚀作用，也会影响作业；粉尘治理所需的经济支持会对企业效益产生影响。

当发生煤尘爆炸事故时，第一会产生高温，爆炸瞬间温度急剧上升，对人和物的破坏非常大，在爆炸的高温环境下，人无法存活，设备也不能再使用。第二产生高压冲击，煤尘爆炸所扬起的煤尘在冲击波的作用下向各个方向抛出，冲量巨大，也会造成不可挽回的伤害，与此同时，随着爆炸的传播，极有可能形成二次爆炸，威力更加剧烈，危害更大。第三会产生有毒有害气体，主要是一氧化碳气体，一氧化碳气体能够使人缺氧窒息死亡。

3 预防煤尘爆炸的措施

3.1 降尘措施

利用水来降尘是个非常有用的方法，通常可以用的方法有煤层注水、采空区灌水、湿式打眼等。煤层注水是在开采之前进行的，通过对煤体注水，改变其应力分布，这样当煤层被开采时，煤尘的产生量就会降低，并且煤层对外界释放的压力也会有所减小；采空区灌水是将水灌入采空区上部岩层，使水在重力的作用下渗入下一层煤岩体，这样在下一层煤岩体开采时，煤尘产量也会有所降低，当然向上一层注水的方式还有打钻孔注水；湿式打眼在钻孔时降尘非常有效，边钻边送水，使煤尘以浆液的形式流出，大大降低了钻孔时的煤尘产量。除此之外，有时也会进行喷雾洒水，在必要的时候，工人需佩戴防尘口罩，以确保安全工作。

3.2 防爆隔爆措施

一般采用清扫法、冲洗法、刷帮法、撒岩粉法等来防止沉积的煤尘发生爆炸，利用设岩粉棚、水棚、撒布岩粉、设隔爆水幕的方法实现煤尘隔爆。