矿尘防治技术课件

第3章矿尘防治1、矿尘及其性质2、矿山尘肺 3、煤尘爆炸及预防4、矿山综合防尘 本章要求：了解矿尘的产生、分类、矿尘的危害性；掌握矿尘性质；熟悉尘肺病发病机理及影响因素；理解煤尘爆炸机理；掌握煤尘爆炸的预防技术和综合防尘技术。第一节矿尘及其性质 矿尘的产生及分类矿尘的危害矿尘含量的计量指标 矿尘性质返回 一、矿尘的产生及分类1、矿尘的概念矿尘是指矿物开采或加工过程中产生的微细固体集合体。据统计，采煤工作面产尘量占45%80%掘进工作面产尘量占20%38%锚喷作业点产尘量占10%15%运输通风巷道产尘量占5%10%其他作业地点占2%5%在地质条和通风条件根本相同时，炮采工作面时矿尘浓度一般为300500mg/m3，机采煤时矿尘浓度为10003000mg/m3，而综采时矿尘浓度那么高达40008000mg/m3，有的甚至更高。返回本节煤尘粒度m7510535751035吹扬风速m/s6.35.293.482、矿尘分类(1)按矿尘的存在状态划分浮游矿尘悬浮于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。沉积矿尘从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。浮尘和落尘是相对的，浮尘因自重而逐渐沉降下来成为落尘；而落尘如果受外界条件干扰，又可再次飞扬起来成为浮尘。落尘变成浮尘风流的变化与矿尘粒度的关系(2)按矿尘的粒径组成范围划分全尘(总矿尘)全尘是指不同粒径的全部矿尘，也称总粉尘。呼吸性矿尘主要指粒径在5m 以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。(3)按矿尘成分分类煤尘煤尘是指煤矿井下生产过程中产生的直径小于1mm的煤炭微粒。按煤尘有无爆炸性划分有爆炸件煤尘无爆炸性煤尘岩尘岩尘是指煤矿井下生产过程中产生的直径小于5m的岩石微粒。按岩尘中游离SiO2含量划分硅尘：游离SiO2含量在10%以上的矿尘。非硅尘：游离SiO2含量在10%以下的矿尘。煤矿中的煤尘一般均为非硅尘。(4)按矿尘粒径划分粗尘粒径大于40m，在空气中极易沉降。细尘粒径为1040m，在明亮的光线下，肉眼可以看到，在静止空气中作加沉降运动。微尘粒径为0.2510m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降运动。超微尘粒径小于0.25m，要用电子显微镜才能观察到，在空气中作扩散运动。二、矿尘的危害矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：危害人体健康，引起职业病。某些煤尘会发生爆炸。加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。返回本节粉尘中游离SiO2含量/%最高允许浓度/mg/m3总粉尘呼吸性粉尘101050508080102223.510.50.3三、矿尘含量的计量指标1、矿尘浓度悬浮于单位体积空气中的矿尘量，称为矿尘浓度，单位为mg/m3或粒/cm3。我国规定采用质量法来计量矿尘浓度，计数法只作参考。?规程?规定。井下每月测定2次，地面及露天煤矿每月测定1次。作业场所空气中粉尘浓度标准返回本节2、产尘强度绝对产尘强度指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，单位g/t。相对产尘强度每采掘1t 或1 m3 矿岩所产生的粉尘量，单位为mg/t或mg/m3。3、矿尘沉积量指单位时间在巷道外表单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/m2d。这一指标用来表示巷道中沉积矿尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。四、矿尘性质1、矿尘中游离SiO2的含量SiO2是地壳上常见的氧化物，大多数的矿物和岩石都含有SiO2成分。两种存在状态，结合状态的SiO2，如长石、石棉、滑石等硅酸盐类矿物。游离状态的SiO2，主要是石英。对人体健康危害主要是游离SiO2，是引起矽肺病的主要成分。矿尘中游离二氧化硅愈高对人体的危害就愈大。煤矿上常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在20%50%，煤尘中的含量一般不超过5。返回本节2、矿尘的粒度与比外表积矿尘的粒度是指矿尘颗粒的大小，又称粒径。一般用尘粒的平均直径或其投影定向长度来表示粒度，单位为m。矿尘的比外表积是指单位质量矿尘的总外表积，单位为m2/kg，或cm2/g。矿尘的比外表积与粒度成反比，粒度越小，比外表积越大，这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。矿尘的粒度越小，比外表积越大，危害性越大。粒度小于5m的呼吸性粉尘易被人吸入支气管和肺泡里，引起尘肺病。3、矿尘的分散度指某粒级的矿尘量与矿尘总量的百分比。数量分散度某一粒级范围的颗粒数占所计测颗粒总数的百分数。质量分散度某一粒级范围的尘粒质量占所计测尘粒总质量的百分比。矿山一般把矿尘划分为四个粒级范围，即：2m、25m、510m、10m。矿尘的数量分散度的一般范围为：2m46.565%25m 25.535%510m411.5%10m 2.57%小颗粒矿尘所占百分比大，就称为分散度高，小颗粒矿尘所占的百分比小，就称为分散度低。5、矿尘的荷电性矿尘的荷电性是指悬浮于空气中的矿尘粒子带有电荷的性质。这种电荷的产生是由于破碎时的摩擦、粒子间碰撞或放射性照射等原因所致。尘粒带电性质对尘粒在空气中的稳定性有一定的影响。假设空气中的尘粒带同性电荷，那么相互排斥而不易凝聚，造成矿尘弥漫，不利于捕集。假设尘粒带有异性电荷，那么相互吸引凝聚成大颗粒，从而加速沉降，便于矿尘从空气中别离出来。6、矿尘的光学特性矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。尘粒对光的反射能力主要取决于气流含尘浓度和尘粒大小。当尘粒直径大于1m时，光线由于被直接反射而损失，即光线损失与反射面面积成正比。当气流含尘浓度相同时，光的反射值随粒径减小而增加。尘粒的透光程度含尘气流(对光线)的透明程度，取决于气流含尘浓度的上下。当浓度为0.115g/m3时，含尘气流是透明的，可通过90%的光；随着浓度的增加，其透明度将大为减弱。光强衰减程度当光线通过含尘气流时，由于尘粒对光的吸收和散射等作用，会使光强减弱。7、矿尘的燃烧性和爆炸性有些粉尘(主要是硫化粉尘和煤尘)有空气中到达一定浓度时，在高温热源的作用下，能发生燃烧和爆炸。粉尘爆炸时能产生高温、高压，生成大量的有毒、有害气体，对矿井平安生产威胁极大。一般认为：含硫10%的硫化矿尘，有爆炸性，发生爆炸的浓度为2501500g/m3，引燃温度为4354500C。煤尘是否有爆炸性要通过试验来确定，并非所有煤尘都有爆炸性。第二节矿山尘肺尘肺病及其发病机理影响尘肺病的发病因素返回一、尘肺病及其发病机理尘肺病是作业人员在生产中长期吸入大量微细粉尘，引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病。1、尘肺病的分类吸入不同种类的矿尘能引起不同的尘肺病，根据致病矿尘不同，尘肺病可分为：硅肺病(矽肺病)长期吸入含有游离二氧化硅的矿尘所引起的肺病。从事岩石巷道掘进的工人，经常接触岩石粉尘，硅肺发病率高，发病工龄短一般为510年，病变进展快。硅肺病是煤矿尘肺病中最严重的一种，约占尘肺病总数的1015%。返回本节煤硅肺病长期吸入煤尘和含有游离二氧化硅的岩尘所引起的肺病。煤硅肺病患者多是既从事过岩石巷道掘进作业，又从事过采煤作业的工人，或长期从事半煤岩巷掘进的工人和回采夹矸石较多的煤层的采煤工人。煤硅肺病是煤矿中最常见的尘肺病，约占煤矿工人尘肺病总数的7080%。煤肺病长期吸入煤尘所引起的肺病。从事采煤作业的工人，接触的主要是煤尘，患煤肺病的几率高。煤肺病的发病工龄长，一般为2030年，发病率较低，一般不到1%；发病人数约占矿工尘肺病总人数的510%。尘肺病按病情开展程度可分为三期。第一期：重体力劳动时呼吸困难，胸病，轻度干咳。第二期：中等体力劳动或正常工作时，感觉呼吸困难，胸痛，干咳或带痰咳嗽。第三期：做一般工作甚至休息时，也感到呼吸困难，胸痛，连续带痰咳嗽，行动困难。2、尘肺病的发病机理(1)矿尘进入人体肺部过程粒径10m的粒子，几乎都被鼻腔和咽喉所阻隔，而不进入肺泡。100.1m的粒子有90%沉积于呼吸道和肺泡上。其中5m的粒子容易被呼吸道阻留，一局部在口、鼻中阻留，另一局部在气管和支气管中阻留。易被人咳出去或者咽到胃里。粒径为25m的微粒可进入人体的肺泡，粒径小于2m的微粒可进入人体的肺泡，粒径小于0.4m的微粒可自由地进出于肺泡。尘粒粒径小的那么容易被肺泡吸收和溶解，因而不经肝脏的解毒就直接被血液和淋巴液输送至全身，造成人体很大的危害。(2)发病机理人的肺部组织对矿尘具有一定的防御能力，当少量矿尘进入肺泡后，将被呑噬细胞包围呑噬，最后排出体外，但当进入肺泡的矿尘量多了以后，只有一局部能被排出体外，另一局部那么沉积于肺泡中，矽尘在肺内形成硅酸胶毒(H2SiO3)，在硅酸胶毒作用下，呑噬细胞逐渐坏死减少，从而产生出某些能促使生成纤维细胞的物质，逐渐开展下去，使肺部组织纤维化，失去弹性，硬化形成矽肺病。导致呼吸困难，肺功能逐渐减退，以致丧失劳动力，直至死亡。二、影响尘肺病的发病因素矿尘的成分矿尘中游离二氧化硅含量愈高，发病所需时间愈短，病变开展愈快。矿尘的浓度浓度愈高发病率就愈高。研究证明，煤矿工人只吸入100g以上的矿尘就可得尘肺病。金属矿山的采矿工人吸入1015g硅尘就可得硅肺病，假设矿尘中游离二氧化硅含量达90%时，吸入5g以上矿尘就可得硅肺病。国外统计资料说明：在高粉尘浓度场所工作时，平均510年就可能导致硅肺病。假设矿尘中游离二氧化硅含量为8090%，1.52年即可发病。矿尘的粒度矿尘粒径越小对体危害越大，5m的矿尘是引起尘肺病的主要因素。返回本节矿尘的分散度实践证明，在同矿尘浓度下，矿尘分散度愈高，进入人体肺泡内的矿尘机率就愈大，矽肺病的发病率就愈高。接尘时间接尘时间是指工人在含尘环境中工作的时间。矿山工人接尘时间越长，吸入矿尘的数量就越多，那么发病率也越高。据统计，工龄在10年以上的工人比同工种10年以下的工人发病率高二倍。个体方面的因紊矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的，人的身体条件对尘肺病的发生开展有一定的影响。第三节煤尘爆炸及预防 煤尘爆炸机理及特征煤尘爆炸的条件影响煤尘爆炸的因素预防煤尘爆炸的技术措施 返回一、煤尘爆炸机理及特征1、煤尘爆炸机理煤尘的燃烧和爆炸的氧化反响主要是在气相内进行的。煤尘爆炸机理及过程(1)煤尘受热，外表温度上升。(2)当温度升高至3004000C时，放出可燃性气体。(3)可燃气体在煤粒周围形成气壳，壳内的气体获得一定的能量后，发生尘粒的闪燃。(4)闪燃的尘粒放出的热量传递给周围的尘粒，连续地产生可燃气体，继而燃烧使反响连续进行传播而发生爆炸。返回本节2、煤尘爆炸的特征(1)产生高温高压 据实验测定，煤尘爆炸火焰温度是160019000C，爆源的温度可到达20000C以上。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736kPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。煤尘爆炸产生的火焰速度可达1120 m/s，冲击波速度为2340 m/s，对矿井的破坏极大。(2)煤尘爆炸具有连续性由于煤尘爆炸的冲击波传播速度很快，能将巷道中的落尘扬起，使巷道中的煤尘浓度迅速到达爆炸范围；因而当落后于冲击波的火焰到达时，就能再次发生煤尘爆炸。有时可如此反复屡次，形成连续爆炸。(3)煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸感应期是从煤尘受热分解到产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，一般为4028ms，挥发分越高，感应期越短。(4)挥发分减少或形成“粘焦煤尘爆炸时，参与反响的挥发分约占煤尘挥发分含量的4070%，使煤尘挥发分减少。根据这一特征，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。气煤、肥煤、焦煤等粘结性煤尘，一旦发生爆炸，一局部煤尘会被焦化，粘结在一起，沉积于支架和巷道壁上，形成煤尘爆炸所特有的产物焦炭皮渣或粘块，统称“粘焦。(5)产生大量的一氧化碳煤尘爆炸时产生的CO气体，在灾区气体中的浓度可达2%3%，有时高达8%左右这是造成人员大量中毒伤亡的主要原因。二、煤尘爆炸的条件煤尘爆炸煤尘具有爆炸性具有一定浓度 的煤尘高温热源一定浓度的氧返回本节 1、煤尘的爆炸性煤尘爆炸的实质是煤尘热化过程中产生的可燃气体遇高温后发生的剧烈氧化反响。有的煤尘受热氧化后，产生很少的可燃气体，不能使煤尘发生爆炸。所以，煤尘可以分为有爆炸性煤尘和无爆炸件煤尘。煤尘有无爆炸性，要经过煤尘爆炸性鉴定后才能确定。?规程?规定，新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料。生产矿井每延深一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验工作。煤尘的爆炸性由国家授权单位进行鉴定，鉴定结果必须报煤矿平安监察机构备案。煤尘爆炸下限浓度煤尘爆炸最强的浓度煤尘爆炸上限浓度3050g/m3300500g/m310002000g/m3一般情况下，煤尘的浓度是达不到爆炸下限的。干式打眼时，煤尘浓度约为500mg/m3。放炮落煤时，采煤工作面的煤尘悬浮浓度为400600mg/m3。机械落煤时，煤尘悬浮浓度最高到达8888mg/m3。在实际工作中，防煤尘爆炸主要是防落尘飞起，而形成煤尘爆炸条件之一。所以，落尘的危害性是不容无视的，严格按?规程?的要求，执行防落尘的措施。2、煤尘浓度煤尘爆炸界线浓度范围。3、引燃煤尘爆炸的热源煤尘爆炸的点火温度围挥发分含量、煤尘粒度、煤尘悬浮浓度等的差异而不同，一般为61010500C，多数为7008000C。井下能引起煤尘爆炸的高温热源很多，如爆破火焰、电气火花、摩擦火花、撞击火花、瓦斯燃烧或爆炸、井下火灾等三、影响煤尘爆炸的因素1、煤的挥发分煤尘爆炸是在尘粒分解的可燃气体(挥发分)中进行的，煤的挥发分数量和质量是影响煤尘爆炸的最重要因素。煤尘的可燃挥发分含量越高，其爆炸件就越强；变质程度低的煤，其煤尘爆炸性强，随着变质程度的增高，其煤尘爆炸性减弱。我国煤田的煤质按挥发分含量逐渐增高的顺序排序为：无烟煤、贫煤、焦煤、肥煤、气煤、长焰煤和褐煤。煤样在规定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物质受热分解出一局部分子量较小的液态此时为蒸汽状态和气态产物，这些产物称为挥发物。返回本节2、煤的灰分和水分煤中的灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质。灰分是不可燃物质，能吸热，破坏链反响，降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分含量的多少有关，挥发分小于15%的煤尘，灰分的影响比较显著；挥发分大于15%的煤尘，天然灰分对煤尘的爆炸几乎没有影响。水分能降低煤尘的爆炸性，水的吸热能力大，促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总外表积，同时还能降低落尘的飞扬能力。煤的天然灰分和水分都很低，降低煤尘爆炸性的作用不显著，只有人为地掺入灰分(撤岩粉)或水分(洒水)才能防止煤尘的爆炸。3、煤尘粒度爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。粒径在75m以下的煤尘，特别是3075m的煤尘爆炸性最强，因为单位质量煤尘的粒度越小，总外表积及外表吸附能力越大。粒径小于10m的煤尘，爆炸性增强的趋势变得平缓。4、瓦斯浓度瓦斯的存在使煤尘的爆炸下限降低，随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸的下限浓度急剧下降，煤尘爆炸的上限也会提高，爆炸浓度的范围扩大。在煤尘参与的情况下，小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的煤尘瓦斯爆炸事故。5、空气中氧的含量空气中氧含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；空气中氧含量低时，点燃煤尘较困难；当氧含量低于17%时，煤尘就不会发生爆炸。6、引爆热源煤尘爆炸必须有一个到达或超过最低点燃温度和能量的引爆热源，其温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘，而且初始爆炸强度也越大；反之，温度越低，能量越小，越难点燃煤尘，而且即使引起爆炸，初始爆炸强度也较小。四、预防煤尘爆炸的技术措施1、减尘与降尘措施指在采掘工作面生产过程中设法减少煤尘的生成量或降低空气中粉尘含量，这是预防煤尘爆炸的根本性措施。(1)煤层注水实质煤层注水是用水预先湿润煤体，在采煤之前打假设干钻孔，注入压力水，渗入到煤体内部，增加煤的水分，从而减少回采过程煤尘的产尘量。水进入煤体后，首先沿较大的裂隙以较快的流速流动，逐渐包围被裂隙所分割的煤体；然后再以较低的流速进入各种细微孔隙中。返回本节煤层注水的减尘作用湿润煤体内的原生煤尘煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效的消除这一尘源。湿润煤体内部水进入煤体的内部使之均匀湿润，当煤体回采过程受到破碎时，绝大多数的破碎面均有水存在，抑制细粒煤尘的飞扬，控制悬浮煤尘的早生。改变煤体的物理力学性质水进入煤体后，使煤塑性增强，脆性减弱。当煤体因外力破碎时，脆性破碎变为塑性变形，从而减少煤尘的生成量。(2)影响煤尘注水的效果的因素煤体的裂隙和孔隙煤体的裂隙和孔隙愈发育，注水阻力愈小，水在煤体内的渗透性愈好；媒体的裂隙和孔隙愈不发育，注水时，水在煤体内的渗透性愈差。煤的孔隙率为孔隙的总体积与煤的总体积的比率。实侧资料说明，当煤层的孔隙率小于4%时，注水无效果；孔隙率为15%时，煤层的透水性最好，注水效果最正确；孔隙率40%时，煤层已成为多孔均质体，天然水分丰富，无用注水，这种情况多属于褐煤。上覆岩层压力及支撑压力煤层所承受的上覆岩层的压力，随煤层埋藏的深度而成正比增加。当开采深度较大的煤层需注水时，比浅层煤层注水要困难，因此需要适当增大注水压力，延长注水时间，从而到达向深部煤层注水的目的。一般来说，随着煤层理藏深度的增加，煤层注水效果会有所减弱。在应力集中带，因压力增高，煤体的孔隙率变小，而减小了煤体的透水性。液体性质的影响液体的性质主要表现在煤体与水接触是否容易被水湿润。碳分子与水分子引力大于水分子之间引力，那么煤层容易湿润，反之那么难于湿润。难以注水的煤层应采用添加湿润剂注水的方法来改变水的外表张力系数，使水的外表活化，增加煤层透水性系数。煤层内瓦斯压力煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻止。水压克服瓦斯压力后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。注水参数的影响煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水采取中压力、低流量、长时间的原那么，会使煤体充分湿润，降尘效果好。a.注水压力如果水压过小，会使注水速度太低；如果水压过高，即超过煤体破裂强度或地层压力时，煤层将出现新的裂隙，造成大量跑水漏水，煤体便不能得到应有的湿润效果。最好的注水压力是高于煤层的瓦斯压力，低于地层压力。透水性强的煤层，采用低压(3MPa)注水，透水性较弱的煤层，采用中压(310MPa)注水，必要时可采用高压注水(10MPa)。b.注水速度(注水流量)提倡小流星注水，只要时间允许，就应小流量注水，静压注水速 度 一 般 为 0.0010.0027m3/(hm)，动 压 注 水 速 度 为0.0020.24m3/(hm)。实际工作中，如果发现静压注水速度过低，可在注水前在钻孔内实施震动爆破，提高钻孔的透水能力，然后再注水。c.注水量注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。注水量根据吨煤注水量来确定，中厚煤层的吨煤注水量为0.0150.03m3/t；厚煤层为0.0250.04m3/t。机采工作面及水量流失率大的煤层取上限值，炮采工作面及水量流失率小或产量较小的煤层取下限值。d.注水时间T每个钻孔的注水时间T取决于钻孔注水量Q及钻孔的注水流量V。TQ/V h式中Q钻孔注水量，m3；V注水流量，m3/h。通常把湿润范围内煤壁出现均匀的“出汗渗出水珠，作为煤体已全部湿润的标志，并以此作为控制注水时间的依据。一般情况下静压注水时间长，动压注水时间短。例如抚顺龙凤矿的静压注水时间为3个月，而动压注水一般是几天，短的仅十几个小时。(3)煤层注水方式煤层注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。短孔注水短孔注水是在工作面煤壁上打注水钻孔向煤体注水。钻孔垂直于煤壁或与煤壁成一定角度，钻孔深度以湿润一个循环进度的需要范围而定，一般为2.03.5m，孔径4552mm，孔间距1.52.0m。钻孔打完即可插入注水器注水。深孔注水深孔注水方式，类似于短孔注水，只是钻孔打得较深。也是沿采煤工作面垂直煤壁打钻孔，孔长一般为525m。长孔注水长孔注水是从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长30100m。当工作面长度超过120m而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔联合布置钻孔注水。巷道钻孔注水由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层注水，在一个钻场可打多几个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔，通过钻孔进行注水。注水方式与采场岩石应力的关系短孔注水是在卸压带中进行，深孔注水是在集中应力带中进行，长孔注水是在正常压力带中进行。卸压带煤体次生裂隙发育，透水性强，注水压力要求较低；集中应力带煤体裂隙不发育，孔隙率低，透水性弱，要求较高的注水压力；正常压力带煤体未受采动影响，只有原生裂隙和孔隙，注水压力一般低于深孔注水要求。(4)注水系统静压注水系统利用管网将地面水或上一水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫静压注水。静压注水都采用多孔注水的方法，用橡胶管将每个钻孔中的注水管与供水干管连接起来，其间安装有水表和截止阀，干管上安装压力表，然后通过供水管路与地表或上水平水源相连。动压注水系统利用水泵将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面集中加压，也对直接设在注水地点进行加压。动压注水系统有单孔注水系统与多孔注水系统之分。现已广泛采用多孔注水系统，常见的井下加压动压多孔注水系统布置。钻孔名称功率/kW最大钻孔深度/mKHYD40KBA型钻机TXU75型油压钻机ZMD100型钻孔2448075100(5)注水设备注水设备有钻机、水泵、封孔器、分流器、水表等。钻机常用的钻机型号及性能见下表。常用煤层注水钻孔注水泵注水泵是动压注水的主要设备。分为两类固定集中泵站供水的大流量注水泵；移动式的小流量注水泵。后者采用较多，因为可以节省大量高压供水管路，较经济和方便，采用较多。采用的动压注水都是移动式的小流量注水泵，水泵的选型均根据各矿对注水流量、压力参数要求进行选取。煤矿广泛使用5D-2/150型或5BG-2/160型煤层注水泵，现又生产出BD、BZ、BG等型号的系列煤层注水泵。封孔器 常用的封孔器为YPA型水力膨胀式封孔器和MF型摩擦式封孔器。YPA型封孔器在使用时，将封孔器与注水钢管连接起来送至封孔位置，通过高压胶管与水泵连通，开泵后压力水进入封孔器，水流从封孔器前端的喷嘴流出进入钻孔，产生压力降，膨胀胶管内的水压升高，将胶管膨胀，封住钻孔。注水结束后，封孔器胶管将随压力下降而恢复原状，可取出复用。MF型封孔器在使用时，将封孔器与注水钢管连接起来，送至钻孔内的封孔位置，顺时针旋转注水管使其向前移动，这时橡胶密封筒被压缩而径向胀大，封住钻孔。注水结束后，逆时针旋转注水管，密封胶筒卸压，胶筒即恢复原状，从孔中取出，可以复用。分流器分流器是动压多孔注水不可缺少的器件，它可以保证各孔的注水流量恒定。煤科总院重庆分院研制的DF1型分流器，压力范围为0.4914.7MPa，节流范围为0.5、0.7、1.0m3/h。水表及压力表当注水压力大于1MPa时，可采用DC-4.5/200型注水水表，耐压20MPa，流量4.5m3/h；注水压力小于1MPa时，可采用普通自来水水表。注水压力表为普通压力表，选择时要求压力表量程应为注水管中最大压力的1.5倍，水泵出口端压力表的量程应为泵压的1.52倍。2、防止煤尘引燃的措施防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施根本相同。3、隔绝煤尘爆炸的措施(1)去除落尘据估算，巷道断面4m2时，沉积0.04 mm厚的煤尘，当它全部飞扬，就到达爆炸下限浓度。“清就是清扫落尘，主要对容易积尘的设备附近，运输大巷和石门等处定期进行清扫。“冲就是冲洗落尘。定期用水对煤尘沉积强度较大的巷道四周进行冲洗，冲洗下来的煤尘落到底板上并及时运走。“刷就是刷浆。用生石灰与水按一定比例配制成的石灰浆喷洒在主要运输大巷周边，使已沉积在巷道周壁上的煤尘被石灰水湿润、覆盖而固结，不再飞扬起来参与爆炸，最好每半年进行一次刷浆。(2)撒布岩粉撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，覆盖沉积在巷道周边的煤尘，增加沉积煤尘的不燃物质含量，抑制煤尘爆炸的发生和传播。对惰性岩粉的要求：可燃物含量5%，游离SiO2含量10%；不含有害有毒物质，吸湿性差(不易结块)；粒度应全部通过50号筛孔(即粒径全部0.3mm)，且其中至少有70%能通过200号筛孔(即粒径l0mg/m3装岩前一次洒水 工作地点矿尘浓度约为5mg/m3分层屡次洒水 工作地点矿尘浓度2mg/m3。洒水利用喷雾器进行，这样喷洒均匀，湿润效果好，耗水量少。(2)喷雾洒水水雾的除尘原理把水雾化成微细的水滴并喷于空气中，当水滴与尘粒碰撞时，尘粒被水捕获，随水滴沉降下来，或者尘粒被水湿润，相互凝聚成大颗粒，而加速其沉降，到达降尘目的。水滴捕尘的作用a.惯性碰撞对于1m以上的矿尘主要是靠惯性碰撞捕获。b.扩散作用对于0.25m的矿尘主要是通过扩散作用而捕获。c.凝集作用尘粒外表形成凝结水，易于被水滴所捕获和凝并成较大颗粒而加快沉降。喷雾器a.喷雾体结构射程Le压力水由喷雾器喷出后，雾滴开始以高速作直线运动，这一区间长度称为射程。作用长度Ld雾滴超过射程后，因动能减少和重力作用而开始作抛物线运动，其最大运动距离称为作用长度。扩张角以喷雾器的出水口为中心所喷射的圆锥体母线间的夹角称为扩张角。耗水量单位时间喷射的水量，kg/h。雾粒分散度各种大小水滴所占的比例，一般要求雾粒均匀，且分布也均匀。b.喷雾器的种类单水喷雾器以武安4型应用较多，它是由外壳、导水芯、垫圈等组成。压力水通过导水芯作螺旋运动并有冲击作用，使水喷射出时，形成水雾。特点：耗水量小、雾滴细(100200m)、扩张角大(1000)、雾滴分布均匀。但射程短。一般只用于固定尘源的喷雾降尘(溜煤眼、水幕净化、煤仓、装岩机)。风水喷雾器由压缩空气和压力水共同作用成雾的装置。特点：射程远、耗气耗水量大、水雾细(50m)。适用于远距离、产尘量大的尘源控制。如掘进巷道爆破后的降尘。喷雾洒水降尘的应用a.掘进机喷雾洒水掘进机喷雾分内喷雾和外喷雾两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘，内喷雾那么通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，抑制矿尘产生。掘进机的外喷嘴安装在掘进机截割臂上。b.采煤机喷雾洒水采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。外喷雾时水由安装在截割部的固定箱、摇臂上或挡煤板上的喷嘴喷出，形成水雾覆盖尘源，捕捉飞扬的浮尘。采用内喷雾时，水由安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，可保证在滚筒转动时只向切割煤体的截齿供水。水流经采煤机滚筒的空心轴，由一个分水器使水流紧靠截齿喷出降尘，对不工作的截齿可切断水源，从而减少耗水量。内喷雾装置在降尘的同时，还能消除截齿摩擦产生火花引起瓦斯燃烧的可能。c.综放工作面喷雾洒水综采放顶煤工作面简称综放工作面。方法的实质，就是在厚煤层沿底部布置一个采高23m的长壁工作面，用综采工艺进行回采，利用矿压的作用或辅以松动爆破等方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后，由支架前方或上方的“放煤窗口放出，经由刮板输送机运出工作面。综放工作面系统内的煤尘来源主要是在采煤机割煤、装煤、支架移架、支架后部放顶煤、转载点落煤、破碎机破煤等几个工序中产生的。液压支架和放煤口喷雾洒水对液压支架移架和放煤口放煤的防尘，主要是采取喷雾降尘方法，液压支架移架喷雾的喷嘴，每架安设2个。放煤口放煤喷雾的喷嘴，每架安设4个，即靠尾梁一侧安设2个，靠支架连杆一侧安设2个。转载点喷雾转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点(即回采工作面输送机与顺槽输送机连接处)加设半密封罩，罩内安装喷嘴，以消除飞扬的矿尘，降低进入回采工作面的风流含尘量。为了保证密封效果，密封罩进、出煤口安装半遮式软风帘，软风帘可用风筒布制作。破碎机处喷雾由于放下的顶煤块度大，数量多，破碎量增大，破碎机无防尘措施的产尘量高达500mg/m3，在破碎机处安设一组喷头的水喷雾装置，用于降低破碎过程产生的矿尘。综放工作面的防尘应用综合防尘技术，除上述方法外，还应采用煤层注水降尘。d.爆破时喷雾爆破时瞬时产生大量矿尘，由于爆破冲击波的作用，使大量矿尘抛掷一定距离，用风水喷雾器向爆破地点喷雾，或同时在掘进巷道距工作面2030m处安装假设干个单水喷雾器造成水雾隔断，来降低爆破产生的矿尘量。3、水炮泥和水封爆破(1)水炮泥水炮泥是用盛水的塑料袋代替或局部代替炮泥充填于炮眼内。爆破时水袋破裂，在高温高压爆炸波的作用下，大局部水被气化，然后以细散尘粒为核心凝结，或凝结成雾粒湿润矿尘，到达降尘的目的。注水管黄泥水药卷水封爆破(2)水封爆破水封爆破是将炮眼的炸药先用一小段炮泥填好，然后再给炮眼口填一小段炮泥，两段炮泥之间的空间，插入细注水管注水，注满后抽出注水管，并将炮泥上的小孔堵塞。三、净化风流净化风流是指让井巷中的含尘空气通过一定的设施或设备，将其中粉尘捕获的技术措施。目前使用较多的是水幕净化风流和除尘器除尘。1、水幕净化水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。水幕由614个喷雾器组成，安装在巷道顶部和两帮，使形成的水幕封闭整个巷道断面。喷雾器的布置以水幕布满巷道断面，而且尽可能靠近尘源。净化水幕应安在支护完好、壁面平整、无断裂破碎的巷道段内。返回本节2、除尘器用于捕集和别离悬浮于空气或气体中粉尘粒子的设备统称为除尘器。按除尘干湿法分湿式除尘利用水或其它液体净化含尘空气的除尘器；干式除尘凡不利用水或其它液体净化含尘空气的除尘器。目前常用的除尘器有SCF系列除尘风机、KGC系列掘进机除尘器、TC系列掘进机除尘器、MAD系列风流净化器及奥地利AM-50型掘进机除尘设备，德国SRM-330掘进除尘设备等。四、个体防护井下所的接尘人员必须佩带防尘口罩，佩带防尘口罩后既能呼吸净化后的洁净空气，又不影响正常操作。个体防护的防尘用具主要包括：防尘面罩、防尘帽、防尘呼吸器、防尘口罩等。1、防尘口罩对防尘口罩的根本要求是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不阻碍视野。普通纱布口罩阻尘率低，呼吸阻力大，潮湿后有不舒适的感觉。主要防尘口罩的技术特征见表11-4-4(P288)。返回本节2、防尘平安帽(头盔)AFM-1型防尘平安帽(头盔)是一种将矿灯、矿帽和防尘面具三者结合在一起的个体防护工具。防尘平安帽中，安装有主过滤器、微型轴流风机、预过滤器，面罩可自由开启，由透明有机玻璃制成。3、AYH系列压风呼吸器AYH系列压风呼吸器是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防尘装置。它利用矿井压缩空气在经离心脱去油雾、活性炭吸附等净化过程后，经减压阀同时向多人均衡配气供呼吸。目前生产的有AYH-1型、AYH-2型和AYH-3型三种型号。