《安全工程学十三》PPT课件.ppt

1 第六章矿山安全技术 第一节矿井瓦斯防治第二节矿尘防治第三节矿井火灾 2 第二节矿尘防治 1 矿尘及其性质2 尘肺病3 煤尘爆炸及预防4 综合防尘 3 2 1矿尘及其性质一 矿尘的产生及分类 矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤 岩微粒的总称 几种常用的分类方法 1 按矿尘粒径划分 1 粗尘 40 m 空气中易沉降 2 细尘 10 40 m 肉眼可见 在静止空气加速沉降 3 微尘 0 25 10 m 光学显微镜可见 在静止空气等速沉降 4 超微尘 0 25 m 电子显微镜观察 扩散动力 4 2 按矿尘的存在状态划分 1 浮游矿尘 悬浮于矿内空气中 2 沉积矿尘 从矿内空气沉降下来的矿尘3 按矿尘的粒径组成范围划分 1 全尘 总粉尘 各种粒径的矿尘之和 1mm以下 2 呼吸性粉尘 5 m以下 5 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 1 污染工作场所 危害人体健康 引起职业病 2 某些矿尘 如煤尘 硫化尘 在一定条件下可以爆炸 3 加速机械磨损 缩短精密仪器使用寿命 4 降低工作场所能见度 增加工伤事故的发生 6 三 含尘量的计量指标 1 矿尘浓度 其表示方法有两种 1 质量法 每立方米空气所含浮尘的毫克数 mg m3 2 计数法 每立方米空气所含浮尘的个数 个 m32 产尘强度指生产过程中 采落煤中所含的粉尘量 常用的单位为g t 3 相对产尘强度 指每采掘1吨或1立方米矿岩所产生的矿尘量 常用的单位为mg t或mg m3 4 矿尘沉积量 单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量 单位为g m2 d 7 四 矿尘性质1 矿尘中游离SiO2的含量 矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素 其含量越高 危害越大 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 2 矿尘的粒度与比表面积 矿尘粒度 矿尘粒度平均直径 m矿尘的比表面积 单位质量矿尘的总表面积 m2 kg cm2 g矿尘的比表面积与粒度成反比 粒度越小 比表面积越大 因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小 8 3 矿尘的分散度 矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占百分比 分散度有两种表示方法 1 重量百分比 各粒级重量所占总重量的百分比 2 数量百分比 各粒级颗粒数所占总颗粒百分比粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的 我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级 小于2 m 2 5 m 5 10 m和大于10 m 矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标 矿尘总量中微细颗粒多 所占比例大时 称为高分散度矿尘 反之 如果矿尘中粗大颗粒多 所占比例大 就称作低分散度矿尘 矿尘的分散度越高 危害性越大 而且越难捕获 9 4 矿尘的湿润性 矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力 亲水性矿尘 容易被水湿润疏水性矿尘 不容易被水湿润5 矿尘的荷电性 因空气的电离以及尘粒之间的碰撞 摩擦等作用 使尘粒带有电荷 可能是正电荷 也可是负电荷 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 10 2 2煤矿尘肺病一 尘肺病及其发病机理 尘肺病 以长期吸入大量微细粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病 1 尘肺类的分类 煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同 可分为三类 1 硅肺病 矽肺病 由于吸入含游离 2含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病 患者多为长期从事岩巷掘进的矿工 11 2 煤硅肺病 煤矽肺 由于同时吸入煤尘和含游离 2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺 患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工 3 煤肺病 由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病 患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工 12 2 尘肺病的发病机理进入人体呼吸系统的粉尘大体上经历以下四个过程 1 在上呼吸道的咽喉 气管内 含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10 m的尘粒首先沉降在其内 经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外 2 在上呼吸道的较大支气管内 通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用 使5 10 m的尘粒沉积下来 经气管 支气管上皮的纤毛运动 咳嗽随痰排出体外 13 3 在下呼吸道的细小支气管内 由于支气管分支增多 气流速度减慢 使部分2 5 m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来 通过纤毛运动逐级排出体外 4 粒度为2 m左右的粉尘进入呼吸性支气管和肺内后 一部分可随呼气排出体外 另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内 残留在肺内的粉尘仅占总吸入量的1 2 以下 14 二 尘肺病的发病症状及影响因素1 尘肺病的发病症状尘肺病分为三期 第一期 重体力劳动时呼吸困难 胸痛 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 甚至咯血和行动困难 15 2 影响尘肺病的发病因素 1 矿尘的成分 能够引起肺部纤维病变的矿尘 多半含有游离SiO2 其含量越高 发病工令越短 病变的发展程度越快 对于煤尘 引起煤肺病的主要是它的有机质 即挥发分 含量 2 矿尘粒度及分散度 5 m以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大 5 m以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中 最危险的粒度是2 m左右的矿尘 16 3 矿尘浓度 尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系 也就是说 尘肺的发病工令和作业场所的矿尘浓度成正比 4 个体方面的因素 17 2 3矿山综合防尘 矿山综合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量 降低空气中的粉尘浓度 以防止粉尘对人体 矿山等产生危害的措施 一 通风除尘 通风除尘 指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出 降低作业场所的矿尘浓度 效果主要影响因素 风速及矿尘密度 粒度 形状 湿润程度等 最低排尘风速 能使呼吸性粉尘保持悬浮并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速 最优排尘风速 能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排尘风速 18 二 湿式作业 利用水或其它液体 使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法 它是矿井综合防尘的主要技术措施之一 机理 1 水能温润矿尘 增加尘粒的重力 2 将细散尘粒聚结为较大颗粒 加速浮尘沉降 3 使落尘不易飞扬 特点 1 湿式凿岩在凿岩过程中 将压力水通过凿岩机送入并充满孔底 以湿润 冲洗和排出产生的矿尘 19 2 洒水 洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆 岩堆 巷道周壁 支架等处的矿尘 3 喷雾洒水将压力水通过喷雾器在旋转或冲击作用下 使水流雾化成细散的水嘀喷射于空气中 4 水炮泥和水封爆破 水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥 填于炮眼内 水封爆破是将炮眼内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 20 三 净化风流 净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备 将矿尘捕获的技术措施 1 水幕净化风流 水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成的 喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘源为原则 21 一般安设位置为 矿井总入风流净化水幕 距井口20 100m巷道内 采区入风流净化水幕 风流分叉口支流里侧20 50m巷道内 采煤回风流净化水幕 距工作面回风口10 20m回风巷内 掘进回风流净化水幕 距工作面30 50m巷道内 巷道中产尘源净化水幕 尘源下风侧5 10m巷道内 水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法 22 2 湿式除尘装置 除尘装置 或除尘器 是指把气流或空气中含有的固体粒子分离并捕集起来的装置 又称集尘器或捕尘器 根据是否利用水或其它液体 除尘装置可分为干式和湿式两大类 煤矿一般采用湿式除尘装置 四 个体防护 个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的一项补救措施 主要包括 1 防尘口罩 2 防尘安全帽 头盔 23 第三节矿井火灾 矿井火灾的概念及分类矿井火灾的危害矿井火灾预测预报矿井火灾处理与控制 24 3 1矿井火灾的概念及分类 一 概念在矿井范围内发生的 或虽发生在井口附近 煤层露头上但有可能危及人员 财产和资源安全的燃烧事故称为矿井火灾 二 分类 按引火原因分类 内因 自燃 火灾 2 外因火灾 25 消防分类 类火灾 煤炭 木材 橡胶 棉 毛 麻等含碳的固体可燃物质 类火灾 指汽油 煤油 柴油 甲醇 乙醇 丙酮等可燃液体 类火灾 指煤气 天燃气 甲烷 乙炔 氢气等可燃气体 类火灾 象钠 钾 镁等可燃金属燃烧形成的火灾 其它分类方法 还有按火源特性 可分为原生火灾与再生火灾 按火源产生的位置 可分为井上火灾与和井下火灾等 26 3 2矿井火灾的危害 烧死 烧伤人员或产生有害气体引起人员伤亡 烧毁设备 设施 烧掉或冻结煤炭资源 造成重大经济损失 产生的高温火源可能引起瓦斯 煤尘爆炸 扩大事故危害 火灾引起的火风压可引起通风系统紊乱 降低矿井抗灾能力 27 3 3矿井火灾预测预报 根据火灾发生和发展的规律 应用成熟的经验和先进的科学技术手段 采集处于萌芽状态的火灾信息 进行逻辑推断后给出火情报告 主要有 1 利用人体生理感觉预报自然发火依靠人体生理感觉预报矿井火灾的主要方法有 嗅觉 视觉 感 触 觉 28 2 气体成分分析法借助仪器及早检测出煤炭自燃前期释放出的气体成分 选择合适的指标气体及其浓度的临界值 预报自然发火 常用的指标气体 1 一氧化碳 2 乙烯 3 其它指标气体 3 火灾自动监测系统科学布置测点 自动采集 分析各测点的指标气体 温度等参数 对井下可能发火地点实现自动化连续监测 29 3 4矿井火灾处理与控制 一 灭火原理灭火原理 冷却 把燃烧物质的温度降低到燃点以下 隔离和窒熄 使燃烧反应体系与环境隔离 抑制参加反应的物质 稀释 降低参加反应物 液 气体 的浓度 中断链反应 二 直接灭火采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭 称谓直接灭火法 30 一 常用灭火剂及其使用方法可用于扑灭火源的物质 称为灭火剂 常用的灭火剂有水 泡沫 干粉 二氧化碳 四氯化碳 卤代烷 惰气 砂子和岩粉等 水水是不燃液体 是消防上常用的灭火剂之一 使用方法有水射流和水幕两种形式 2 泡沫泡沫复盖在火源周围 形成严密的复盖层 并能保持一定时间 使燃烧区与空气隔绝 具有窒息作用 复盖层具有防辐射和热量向外传导作用 泡沫中的水份蒸发可以吸热降温 起到冷却作用 31 3 干粉干粉靠加压气体的压力从喷咀内喷出 形成一股雾状气流 射向燃烧物 接触火焰和高温后 受热分解 吸热并放出不燃气体 NH3和H2O g 可以稀释火区范围内的氧浓度 干粉及其热解产物可抑止碳氢自由基生成 破坏燃烧链反应 细的粉沫在高温作用下溶化 胶结 形成复盖层具有良好的 热帐 作用 32 4 卤代烃灭火剂在氮气的压力作用下 灭火剂立即成雾状喷出 形成比重大 扩散慢的气体 能在较长时间内滞留在火区内 其作用是降低火区氧浓度之外 中断链反应 阻止燃烧 并兼有一定窒息和冷却作用 5 砂子和岩粉砂子和岩粉在煤矿广泛应用于扑灭电气火灾 二 消除可燃物直接灭火除了向火源喷射灭火剂以外 在有些条件下还可以清除可燃物 消除燃烧的物质基础 煤矿常用的是挖除火源 33 三 用凝胶处理高温点和自燃火源凝胶是近年来应用于煤矿井下防灭火较为广泛的材料 由基料 硅酸盐 水玻璃 促凝剂 碳酸氢氨等盐类 水 90 左右 组成 灭火原理 凝胶基料和促凝剂都具有阻化作用 加之含有大量水份 在一定的压力下 注入到高温点周围的煤体中 在成胶前凝胶易于流动 能够渗透到煤体碎裂的内部 既可起到阻止氧化作用 又可封堵漏风 裂隙 通道 防止漏风渗入 其内固聚的大量水份 遇高温受热蒸发 还可以起到吸热降温作用 34 四 灌浆灭火灌浆灭火是煤矿井下常用的一种灭火方法 灌浆灭火的方法因火源位置而异 常用的方法有 井下巷道 钻窝 打钻灌浆 在火区密闭墙上插管灌浆和地面钻孔注浆三种 35 三 隔绝灭火当火源不能直接将火扑灭时 为了迅速控制火势 使其熄灭 可在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙 使火源与空气隔绝 分为 临时密闭 永久密闭和防爆密闭三种 临时密闭墙其作用是暂时切断风流 控制火势发展 为砌筑永久密闭墙或直接灭火创造条件 36 2 永久密闭墙 较长时间地 至火源熄灭为止 阻断风流 使火区因缺氧而熄灭 其要求是具有较高的气密性 坚固性和不燃性 同时又要求便于砌筑和启开 防爆密闭墙在有瓦斯爆炸危险时 需要构筑防爆密闭 以防止封闭火区时发生瓦斯爆炸 防爆密闭墙一般是用砂袋堆砌而成 37 38