矿尘

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[外文]：minedust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。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。