酸刺沟矿井初步设计安全专篇之粉尘灾害防治

第三章 粉尘灾害防治
第一节 粉尘
一、粉尘及尘源
粉尘指矿井采掘过程中所产生的各种煤、岩矿物微粒，包括煤尘和岩尘，悬浮于空气中的矿尘称浮尘，沉落的矿尘称落尘。煤矿生产过程中的多个环节均能产生粉尘。产生粉尘量较大的地点是采掘工作面，其次是运输系统中的各转载点。同时，煤矿地面生产系统，在装卸、运输等生产过程中也产生粉尘；风速过大，也能使已沉落的粉尘重新飞扬，污染环境。
二、粉尘的危害
粉尘对矿井安全生产及职工身体的危害主要有：
1、具有爆炸性的煤尘，在一定的条件下发生爆炸，造成人员伤亡、危害矿井安全生产。
2、人员若长期吸入超限粉尘，易患粉尘职业病，如煤肺病或矽肺病、支气管炎等，严重危害矿井工作人员的身体健康。
3、粉尘过大，能见度降低，容易造成运输或其它不测事故。
三、煤尘爆炸性
根据内蒙古自治区煤田地质局117勘探队提供的《内蒙古自治区准格尔煤田酸刺沟井田勘探报告》，井田内煤层煤尘爆炸指数在34.92%~46.05%之间，本井田内煤层煤尘有爆炸危险性。
煤尘爆炸性鉴定结果见表1—2—5。
第二节 防尘措施
一、粉尘检测方法
我国煤矿对粉尘的检测采用两种方法，一是绝对质量浓度采样法，二是相对浓度采样法。绝对质量浓度采样法是将采集的粉尘用天平称其质量，求出粉尘浓度；相对浓度采样法是将采集的粉尘通过测得与粉尘量有相关性的物理量，求出粉尘浓度。
本矿井采用粉尘采样器和测尘仪相结合的粉尘检测方法。粉尘采样器采用AZF-01、CCZ-20A型；测尘仪采用直读式粉尘测定仪CCGZ-1000。
二、防尘措施
本矿井采用综合防尘和个体防护相结合的防尘措施。
㈠ 综合防尘
1、建立矿井防尘供水系统，本矿井采用静压供水系统。
2、普通法掘进时采用湿式作业。
1）湿式凿岩
2）水炮泥
3）放炮后喷雾洒水
4）装岩洒水
5）冲洗岩帮
3、通风排尘净化风流
本矿井在工作面回风巷和回风巷道的连接处采用风流净化方法——弧形水幕净化。
4、机械化采掘降尘
在机组割煤和移架时采取喷雾洒水降尘，连采掘进工作面采用喷雾洒水和除尘风机降尘。
5、运输巷道降尘
对带式输送机巷道采用自动喷雾装置，对运输大巷采用冲洗、刷白措施。
6、喷雾洒水降尘
对煤仓、溜煤眼、带式输送机转载点等煤炭装、卸点进行喷雾洒水进行降尘。
㈡ 个体防护
本矿井个体防护均采用防尘口罩。
三、采掘工作面除尘
1、采掘工作面生产工艺
本矿井达产时共配备二个回采工作面，4号煤层采用综采一次采全高开采，工作面长度240m，平均采高3.0m。6上煤层采用综采设备开采，工作面长度为300m，采煤机采高为4.5m。
井下巷道掘进一般采用连采机掘进，仅在巷道开口时采用普通钻爆法掘进。
2、采掘工作面除尘
采煤工作面：综采工作面采用了大截齿距、大功率、带内外喷雾系统的采煤机，机组割煤和移架时采取内外喷雾、洒水降尘。通过采用先进的采煤工艺和降尘除尘设备、设施，大大降低了采煤工作面生产过程中煤尘的生成和风流中煤尘含量。
连采掘进工作面：掘进工作面配备了喷雾泵，连采机在掘进截割的同时实施喷雾洒水，为了有效的降低经过掘进面风流中的粉尘，在掘进头附近设除尘风机净化风流。
3、连采掘进工作面的个体防护
在采掘工作面中工作的所有人员，均配备有防尘口罩防尘。
综采和掘进工作面防尘降尘设备见表3-2-1。
表3-2-1 综采和掘进工作面防尘降尘设备表（一个工作面）

四、煤层注水防尘
本矿井4号煤水分一般为2.43%～6.92%，平均为4.28%。6上煤水分一般为2.52%～6.89%，平均为4.53%。根据《安全规程》第一百五十四条规定，本矿井不采用煤层注水防尘。
五、井下消防、洒水
1、消防洒水水源及管路布置
井下消防、洒水系统采用静压供水方式。由工业场地井下水处理站复用水池供给，水池引一趟DN150钢管经主斜井井筒至井下，消防与洒水合用一趟管道。消防洒水管道在井底车场附近的管道上设有减压阀减压，以满足井下消防、洒水的压力需要。井下消防、洒水用水量为3943.6m3/d。
根据《煤矿井下消防洒水设计规范》的要求：在带式输送机巷中，每50m设置一个消火栓；在盘区辅助运输巷、运输大巷中，每100m设置一个消火栓；在变电所等机电硐室入口、采掘工作面入口、回采工作面进口、回风巷口、带式输送机机头处均设置一个消火栓；在采掘工作面、煤仓、溜煤眼及运输机转载点等产生煤尘的地方设置洒水除尘装置。在工作面回风巷和回风大巷的连接处均设置弧形水幕用来净化风流。在主要巷道每50m设置一个规格为DN25的给水栓，供定期清洗巷道用。供水管道分别采用DN150、DN100的无缝钢管。
管道的连接除阀门处采用法兰外，其余均采用快速接头连接。
2、消防和降尘用水的水质应符合以下要求：
⑴ 悬浮物含量不得超过150mg/L。
⑵ 悬浮物的粒度直径不得大于0.33mm。
⑶ PH值为6～9。
⑷ 水中各种菌群数量必须达到卫生标准要求。
第三节 防爆措施
根据地质报告，本矿井煤层煤尘有爆炸危险性，故井下必须设防、隔爆设施。
一、防爆措施
防爆措施包括防止浮游煤尘发生爆炸和防止沉积煤尘再次飞扬参与爆炸的措施，具体包括：
1、防尘措施，包括减尘和降尘措施（详见第本章第二节）；
2、定期清扫沉积在巷道中的煤尘，并及时运出；
3、定期冲洗巷道；
4、用石灰水或水泥石灰水喷洒巷道顶壁和底板（主要用于工作面以外的巷道）；
5、所有运输巷和回风巷内撒布岩粉，尤其是煤尘经常沉积的地方和工作面上、下口（如能保证有喷雾洒水，且使煤尘中水分大于12%的地点，可不再撒布岩粉）；
6、定期对巷道喷雾洒水，洒水管路与消防合并，详见本章第二节；
7、消除引爆煤尘的火源（详见第四章第二节及第五章）；
8、入井人员禁止穿戴化纤衣物，严禁携带烟火。
二、井下电气设备及保护
井下各个采掘工作面、装载点、卸载点、运输、仓储等地点容易产生煤尘，上述各个地点的电气设备均选用矿用防爆型，各种电气保护严格按照《煤矿安全规程》及《煤炭工业矿井设计规范》的规定设置。
上述地点电气设备不得带电检修、搬迁，检修或搬迁前，必须切断电源，并用同电源电压相适应的验电笔检验。检验无电后，必须检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度在1%以下时，方可进行导体对地放电。所有开关把手，在切断电源时都应闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”牌，只有执行这项工作的人员，才有权取下此牌并送电。
操作这些电气设备，必须遵守下列规定：非专职或值班电气人员，不得擅自操作电气设备；操作千伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿电工绝缘靴；127V手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分，应有良好绝缘。
三、撒布岩粉
1、对岩粉的要求：可燃物含量<5%；游离SiO2含量<5%；不含有毒有害的混合物；潮湿巷道应用抗湿性岩粉；岩粉必须全部通过50号筛（筛径<0.2mm），其中70％以上应通过200号筛（筛径<0.074mm）。
2、岩粉原料：采用石灰岩粉。
3、对岩粉用量的要求：岩粉撒布用量是根据煤尘沉积情况，一般以岩粉与沉积的煤尘混合物中不燃物质的含量而定，对于本矿井不应小于70％。
4、撒布岩粉的要求：撒布岩粉时要将巷道所有表面，包括顶、底、帮都用岩粉覆盖，撒布长度应大于300m，不足300m的巷道应全部撒布。撒布要均匀，不留空白。
5、岩粉撒布方法：采用人工撒布方式，撒布时操作人员必须站在风流上方。
6、撒布岩粉的地点：所有的运输巷和回风巷；煤尘经常积聚的地点；工作面上、下出口。
7、岩粉撒布周期为一个月。
第四节 隔爆措施
隔爆措施是阻断煤尘爆炸灾害由局部向更大范围扩散的措施。本设计隔爆措施是在矿井带式输送机大巷、辅运大巷、回风大巷内布置主要隔爆水棚，在回采和掘进巷道内布置辅助隔爆水袋。
一、主隔爆水棚
1、水棚结构：水棚子由易碎、耐温且具有一定强度的脆性塑料做成水槽，将其悬挂在巷道顶梁上或平放在用角铁或方木制成的夹紧框架之内。水槽为GS80-4A型，规格为上平面760×470mm，下平面700×410，净高260mm。
2、水棚的布置：水棚的架设高度不小于1.8m、水棚排间距为1.2～3.0m。设置位置为主要大巷和距离工作面为60～200m处（进、回风流中均应设置）。
3、水棚计算：
1）总水量：G=gS
式中: G——总水量，kg；
g——每平方米巷道所需水量，取400L/m2；
S——巷道断面积，取20.0m2。
经计算，总水量为8000L。
2）每架水棚水量：
根据巷道尺寸，设计确定每架水棚安装5个水槽，每个水槽80L。则每架水棚水量为400L。
3）水棚架数：n=G/Gn
式中: n——水棚架数；
Gn——水棚水量。
经计算n=20。
4）水棚区长度：L=（n-1）C
式中: L——水棚区长度，m；
C——水棚间距，1.8m。
经计算L=34.2m。
二、辅助隔爆水棚
1、水袋结构：水袋为塑料制品，将其吊挂在巷道顶梁上或支架之上。水袋型号为GBSD-80，其规格为900×400×250mm，设计水量Gn为60L。
2、水袋的布置：水棚的架设高度不小于1.8m，棚排距一般1.2m。设置位置为回采工作面巷道和掘进巷道内。
3、水袋计算
1）总水量：G=gS
式中：G——总水量，m3；
g——每平方米巷道所需水量，取200L/m2；
S——巷道断面积，取19.0m2。
经计算，总水量为3800L。
2）每架水棚水量：
根据巷道尺寸，设计确定每架水棚安装4个水袋，则每架水棚水量为240L。
3）水袋棚架数：n=G/Gn
式中：n——水棚架数。
经计算n=16。
4）水棚区长度：L=（n-1）C
式中: L—水棚区长度，m；
C—水棚间距，1.5m。
经计算L=22.5m。
矿井隔爆水棚安装示意图见图3-4-1~3-4-4
矿井开采4号煤、6上煤隔爆水棚布置见图3-4-5和图3-4-6。

第五节 矿井地面生产系统防尘
一、防尘系统简介
1、主、副井生产系统
主井提升的原煤由胶带输送机运至2个φ22m原煤缓冲仓，通过仓下给煤机给至胶带输送机转载进入筛分车间，筛末煤可以去储煤场储存，也可以通过胶带输送机运往产品仓储存。筛分出的300～35mm块原煤进入主厂房洗选。洗选出的洗块煤经破碎后入产品仓储存。矸石通过胶带输送机运至矸石堆场，然后覆土造田。煤泥水经浓缩机浓缩后底流采用加压过滤机脱水，回收的煤泥掺入产品煤中，滤液返回浓缩机，浓缩溢流作为澄清水。
主井生产系统主要尘源为：原煤储运系统、原煤准备筛分、产品（准备筛分出的筛末煤）储装运系统的煤流卸转载等。采用防尘方式为：胶带输送机转载处设置封闭罩，筛分设备上方设除尘器。
副井采用无轨胶轮车运输。
2、矸石系统
井下矸石量很小，不升井。选煤厂动筛跳汰产生的矸石，起尘的可能性不是很大。若在矸石转载过程中或装入汽车过程中仍引有粉尘飞扬，采用洒水防止粉尘飞扬。
二、防尘措施及装备
地面生产系统中，生产环节和设备种类较多，其主要尘源为运输、提升、筛分设备、转载点和储煤场。其防尘措施及装备也因尘源的不同而有所区别。
根据目前的研究资料，煤炭含水量在7％以下，堆高在10m以上易起尘。这可作为煤矿生产防尘工作的理论依据。
1、地面防尘
防尘措施采用喷水、洒水、密闭防尘和机械除尘相结合。在筛分车间四台等厚筛上方各设一台MC84-Ⅱ-C-下型脉冲袋式除尘器，对四处产生大量粉尘地点进行机械集尘，在原煤分级筛上设帆布集尘罩。在主厂房采用T35-11型轴流式通风机进行通风换气。在各胶带输送机机头，均采用密封式头部护罩，在受料点设全封闭导料槽。护罩、导料槽、以及输煤溜槽进行严密封闭。
本地区干燥多风，植被稀少，为防止粉尘污染，在有污染的装车点和储煤场周围重点绿化，以防风滞尘，并配备有洒水车，可经常洒水保持一定的湿度，防止地面起尘。定期清扫设备表面、地面的浮尘，减少空气中粉尘来源。
在矸石系统的高位处设置水管接头，视情况向矸石矿车内洒水或汽车上矸石表面洒水。
地面洒水防尘系统：生活和消防用水采用合一的供水系统，干管采用环状管网，消防采用高压制。
2、供水系统
内蒙古准格尔黄河水务有限公司的水供至工业场地西北侧的3座高位水池，每个高位水池容量为1000m3，水池底标高为1225m。高位水池的水重力至工业场地。以适应生活用水量的变化和保证地面消防用水量的要求。
工业场地生活和消防用水采用合一的供水系统，干管采用环状管网，消防采用常高压制。
经过混凝沉淀处理后的井下水，作为选煤厂生产补充水，通过加压水泵送至选煤厂的生产水池。不足部分由生活管网供给。
井下水处理站复用水池引一趟DN150管道经主斜井井筒至井下，在井底车场附近的管道上设有减压阀，以满足井下消防、洒水的要求。
3、工业场地排水系统
工业场地采用分流制排水系统，室内排水出户后，经室外排水管网汇集至生活污水处理站。采用地埋式污水处理装置进行处理，处理能力为40m3/h。,其处理工艺如下：
消毒剂
↓
污水→格栅→调节池→提升泵→污水处理装置→消毒池→排放
经过处理后BOD5≤30mg/L，COD≤60mg/L，SS≤30mg/L，达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准。就近排至冲沟或用于农灌。
工业场地排水管采用混凝土排水管。
4、井下消防、洒水
井下消防、洒水系统采用静压供水方式。由工业场地井下水处理站复用水池供给。消防与洒水合用一趟管道，经主斜井井筒至井下。在井底车场附近的管道上设有减压阀，以满足井下消防、洒水的水压、水量的需要。
根据《煤矿井下消防洒水设计规范》的要求：在胶带输送机巷中，每50m设置一个消火栓；在采区辅助运输顺槽、辅运大巷中，每100m设置一个消火栓；在变电所等机电硐室入口、采掘工作面入口、回采工作面进口、回风巷口、胶带输送机机头处均设置一个消火栓；在采掘工作面、煤仓、溜煤眼及运输机转载点等产生煤尘的地方设置洒水除尘装置。在回风顺槽和回风大巷的连接处均设置弧形水幕用来净化风流。在主要巷道每50m设置一个规格为DN25的给水栓，供定期清洗巷道用。