煤矿粉尘概述
一、煤矿粉尘的产生
在煤矿生产和建设过程中所产生的各种岩矿微粒统称为煤矿粉尘，主要是岩尘和煤尘，它是在矿井生产如钻眼、爆破、切割、装载、落煤及运输和提升过程中，因煤岩被破碎而产生的。在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游粉尘比例大致为：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5%—10%；其他作业点占2%—5%，各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大。
二、煤矿粉尘的分类
1、按矿尘粒径划分
（1）粗尘。粉尘粒径大于40μm，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。
（2）细尘。粒径为10μm—40μm，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。
（3）微尘。粒径为0.25μm—10μm，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中作等速沉降。
（4）超微尘。粉径为0.25μm，要用电子显微镜才可以观察到，在空气中作扩散运动状。
2、按矿尘存在状态划分
（1）浮游粉尘。悬浮于矿井内空气中的粉尘，简称浮尘。
（2）沉积粉尘。从矿内空气中沉降下来的粉尘，简称落尘。
浮尘和落尘在不同环境下可以互相转化。
3、按矿尘粒径组成范围划分
(1)全尘（总粉尘）。各种粒经的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为1μm以下的尘数。
(2) 呼吸性粉尘。主要指粒径在5μm以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，导致肺病，对人体危害甚大。
煤矿粉尘的危害
煤矿粉尘按其理化性质主要分为对人体的危害和粉尘爆炸性危害两类。
1、粉尘对人体的危害
如果人体肺部长期吸入大量的粉尘，就可能患尘肺病。煤矿生产中，尘肺病因吸入粉尘成分不同，可造成三种主要病症。吸入游离的二氧化硅（SIO2）含量较高的粉尘引起的尘肺病是矽肺病，患者多集中于长期从事掘进线上的工人；吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病称为煤矽肺病，患者多为掘进和采煤混合工种的工人；第三类是长期吸入煤尘所引起的尘肺病，医学称煤肺病，患者为长期从事采煤工作的工人。据统计煤矿尘肺中煤矽肺比重较大，约占尘肺总人数的70%—80%；矽肺约占20%—30%；煤肺约占5%—10%。
三种主要职业病的患因，都是人体肺部长期吸入大量的粉尘所致，是一种严重的矿工职业病，工人一旦患病，当今的医学水平还很难彻底治愈。
2、煤尘爆炸的危害
煤尘爆炸产生高温、高压和生成大量有毒有害气体，又破坏井巷，毁坏设备，伤亡人员，甚至导致整个矿井毁坏，严重地威胁安全生产和人员生命安全。
煤尘爆炸是空气中氧与煤尘急剧反应的过程。第一步是浮尘在热源作用下迅速的被干馏或气化而放出可燃性气体；第二步是可燃性气体与空气混合燃烧；第三步是煤尘燃烧放出热量，这种热量以分子传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的落地煤尘，这些煤尘受热分解，跟着燃烧起来，此种过程连续不断的进行，氧化反应越来越快，温度越来越高，当达到一定程度时，便能发展成煤尘爆炸。即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随有不完全燃烧，故燃烧气体中含有大量的CO，所以会引起人员中毒。在煤矿中因煤粉爆炸而身亡的中，有一大半人员是由于CO中毒所致。
3、煤尘爆炸的条件
煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮在空气中，并达到一定浓度；有能点燃爆炸的热源。这三个条件缺少任何一个都不可能造成煤尘爆炸。
（1）煤尘的浓度
煤尘浓度只有在爆炸界限之内才能爆炸，但在爆炸界限之内，煤尘的浓度不同，其爆炸强度也不一样。从煤尘爆炸下限（43mg/m33）开始，随着煤尘浓度的增加，煤尘爆炸的强度变大，直至浓度达到300—400mg/m33，爆炸威力最强。如果浓度继续增加，爆炸威力将逐渐减弱，当煤尘浓度超过1500—2000mg/m33时，就不会再发生爆炸。
（2）煤尘的粒度
煤尘爆炸的主体是75μm以下的煤尘，含量越高，其爆炸性越强，含量达到70%—80%时，爆炸力最强。但颗粒过小，小于10μm时，其爆炸性反而减弱。这是由于过细尘粒在空气中很快氧化成为灰烬所致，以及过小的煤尘会分裂成为许多化学成分不同的小粒子而减弱了爆炸性。
（3）空气中的瓦斯与氧气
瓦斯本身具有爆炸性，当它混入含煤尘空气中，便增加了煤尘挥发含量与瓦斯浓度。空气中氧含量的浓度对煤尘爆炸也有很大的影响。氧气的浓度高时，点燃煤尘的温度可以降低；反之就要高一些。但若空气中氧含量低于17%时，煤尘就不会再爆炸。
（4）引燃源和引爆环境
煤尘爆炸必须有达到煤尘最低点燃温度和能力的热源。引爆源的温度越高。能量越大，越易点燃煤尘，初始爆炸的强度就越大。另外，爆炸的空间状况，如空间的形状和容积大小，空间的长短和断面的变化情况，空间内有无障碍物等，对煤尘爆炸的强烈程度和发展都有很大影响。
综合防尘的措施
预防尘肺病和煤尘爆炸的关键就是降低工作场所的粉尘浓度，消除和限制产尘源，使其符合《规程》规定的标准，为此采取综合防尘措施主要有以下几种：
1、湿式凿岩
系指在岩巷掘进过程中，将压力水通过凿岩机送入孔底，湿润并冲洗炮眼中的粉尘，使其在炮眼中变成浆液排出炮眼。这样能使绝大部分粉尘被控制在炮眼中。采用湿式打眼后，粉尘浓度可由打干眼时的500—1400mg/m3降至4—10mg/m3，降尘率可达90%—98%。因此，湿式凿岩是凿岩工作普遍采用的有效防尘措施，只有在严重缺水地点和遇水膨胀的岩石不能采用湿式钻眼时，可用干式打眼并采用干式捕尘器捕尘。
2、通风排尘和净化风流
用通风的方式将矿尘稀释并排出，是降低井下矿尘浓度的重要措施之一。加强掘进通风管理工作，减少漏风，提高风筒出口风量，合理控制风速。《规程》规定：掘进中的岩巷最低风速不得低于0.15m/s，当风速过低时，粗粒矿尘将与空气分离下沉，不被排出。在产尘量高，矿尘比重大，温度比较高的作业地点，可适度增大排尘风速。
但是风速在增高时，将扬起落尘，使风流中含尘浓度增大，因此《规程》规定：采掘工作面的最高允许风速为4m/s。
通风排尘是合理的风速将掘进工作面所产生的矿尘排出，但应缩小其污染范围。为此，在含尘浓度较高的风流所通过的巷道中设置水幕净化风流。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面为原则，并尽可能靠近尘源，缩小含尘空气的弥漫范围。
3、放炮喷雾
爆破是产生矿尘的主要环节之一，而且它能使落尘再度飞扬，污染空气。在放炮时采用喷雾洒水降尘，能收到较好的效果。
喷雾洒水是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滴喷射到空气中。它的作用有：①在雾体作用范围内高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，在重力作用下下沉；②高速流动的雾体产生负压将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；③将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬；④增加煤的水分，降低煤尘爆炸性；⑤阻止爆炸火焰的传播。
4、装岩洒水、冲洗巷帮、转载点降尘
装岩洒水是在出渣前和出渣过程中人工洒水的一种方式，冲洗岩帮是防止巷道壁上的积尘遇风后和巷道冲击波作用下再次飞扬形成多次危害的一种措施。
各转载点卸煤口也是产生粉尘的源头。《煤矿安全规程》第一百五十条已明确规定：“矿井必须建立完善的防尘供水系统。没有防尘供水系统管路的采掘工作面不得生产。主要运输巷，采区回风巷以及各运输机转载机头、卸煤口必须敷设洒水装置”。
5、个体防护
在实施上述防尘措施以后，仍有小部分的细微粉尘弥漫于空气中，因此加强个体防尘也是综合防尘的一个重要方面。
个体防尘的主要用具是防尘口罩，现目前广泛应用的有简易口罩和专用防尘口罩。根据各工作作业环境的差异选择不同的防尘口罩，并坚持正确使用，特别是采掘司机和锚喷工种的工人不能忽视个体防护的作用。
6、防止煤尘爆炸的措施
预防煤尘爆炸和限制爆炸范围扩大的措施有：减尘与降尘、防止煤尘引燃、抑爆与隔爆等方面。
设法减少生产中煤尘发生量，从而减少井下空气中的煤尘含量是预防煤尘爆炸的根本性措施。另外还必须根据其爆炸特性采取煤层注水、防止煤尘引燃，定期在巷道内撒布惰性岩粉来抑制煤尘爆炸。在矿井的两翼、相邻的采区和相邻的煤层安设岩粉棚或水棚来阻止爆炸后的传播及减少其危害等措施。
