上海寶山鋼鐵總廠
[拼音]:kuangchen
[英文]:mine dust
礦巖的採掘、裝卸和運輸過程中形成的礦、巖微細顆粒,懸浮於空氣中者稱浮塵,已沉落者稱落塵。塵粒大小以平均直徑或其投影的定向長度表示,稱粒度。粒度可分為小於2μm、2~5μm、5~10μm和大於10μm四個粒級。小於10μm的礦塵能長期懸浮於空氣中,難捕獲,危害性大。表示工作場所粉塵狀況的基本引數是空氣中的礦塵濃度和分散度。礦塵濃度的表示方法有:
(1)重量法,每立方米空氣中含有的礦塵重量 (mg/m3);
(2)計數法,每立方厘米空氣中含有的塵粒數 (cm-3)。每種粒度礦塵的重量百分比稱礦塵的重量分散度;數量百分比則稱礦塵的數量分散度(見礦井通風)。無防塵措施鑿巖時,作業地點礦塵濃度近1g/m3;放炮後或機械化採煤的工作面附近在1g/m3以上,有時還高數倍。機械化程度越高,礦塵的生成量越大,防塵工作越為重要。礦塵能引起職業病,如塵肺。有的礦塵能引起職業性皮炎、角膜炎等病。砷、鉛、汞、鉻等有毒礦塵能引起慢性中毒。放射性礦塵產生放射性危害(見礦山輻射防護)。煤塵、硫化礦塵和油頁岩塵在一定條件下能爆炸或燃燒。礦塵濃度高的場所可見度低,易發生工傷事故。
塵肺
長期吸入微細粉塵引起的肺部病變,中醫學稱“石癆”,是人類最早的職業病之一。古希臘希波克拉底 (Hippocrates)(公元前460~前375年)記述過礦工呼吸困難的現象。中國宋代孔平伯著《孔氏談苑》中記載:“賈石山採石人,末石傷肺、肺焦多死。”因致病礦塵種類不同,可分為:
(1)矽肺。長期吸入遊離二氧化矽(矽)含量較高的粉塵,引起肺部纖維化病變,是金屬礦和煤礦巖巷掘進工作中最常見、危害最大的職業病。
(2)煤肺。長期吸入煤塵引起肺組織網織纖維增生和灶性肺氣腫。發病率低,病情較輕,病變進展緩慢。
(3)煤矽肺。吸入煤塵和含遊離二氧化矽粉塵引起,兼有矽肺和煤肺的病變特徵,為中國煤礦最常見的一種。患者約佔煤礦塵肺病人總數的75~80%。
(4)石棉肺。吸入石棉粉塵引起的肺部病變。
塵肺的發病率與礦塵性質、粒度、礦塵濃度、接觸粉塵的時間(工齡)和體質等因素有關。大於10μm的塵粒,由於重力沉降和衝撞作用滯留於上呼吸道的粘液中,能隨痰液排出。5~10μm者進入呼吸道後,大部分沉積於氣管和支氣管中,小部分可到達肺泡。小於 5μm者能進入呼吸道深部,沉積於肺泡中成為致病因素。這類礦塵稱呼吸性粉塵。美、英、加拿大等國都以呼吸性粉塵的數量或重量作為粉塵濃度的衛生標準。礦塵的遊離二氧化矽含量越大,分散度和濃度越高,發病期越短。一般為15~20年,少數為5~10年。遊離二氧化矽含量80~90%時,個別工人的發病期僅1.5~3年。中國規定的作業場所粉塵允許濃度見表。還規定進風流中礦塵濃度不得超過0.5mg/m3。
塵肺病變分三期,根據臨床和X光檢查確定。患者自覺症狀有氣短、胸悶、胸痛、咳嗽和咯血,能併發肺結核、自覺性氣胸和肺心病等症,甚至死亡。無特效治療藥物。可靠的預防措施是做好礦山防塵工作,使礦塵濃度不超過國家標準。改善礦井勞動條件,增強礦工體質,定期檢查體格,一旦發現早期患者,立即調離產塵作業地點,並進行治療,以控制病情發展。
煤塵爆炸
煤塵急劇氧化,並且產生高溫(1300~1700℃)、高壓(5~10kgf/cm2)氣體和大量一氧化碳(0.3~8.1%),使人員傷亡,裝置損壞,甚至整個礦井毀滅。煤碎成微粒後,總表面積增大,化學活性增加。在高溫熱源作用下放出大量可燃性氣體,集聚於塵粒周圍,達一定濃度時爆炸。一部分煤塵被焦化,沉積於支架和巷道壁上,這是判別煤塵是否參與爆炸的重要標誌。爆炸產生的衝擊波能吹揚落塵,為爆炸繼續提供塵源。所以煤塵爆炸往往有連續性,有可能離初爆源越遠,破壞性越大。煤塵的爆炸性決定於它的成分、粒度和在空氣中的濃度。通常煤的揮發分越高,爆炸危險性越大。揮發分低於6~7%的無煙煤,可認為無爆炸危險。煤塵中的灰分和水分能降低爆炸性。粒度小於 1mm的煤塵都能參與爆炸,小於 75μm的最易爆炸。爆炸下限約為 30~40g/m3,高揮發分的幹煤塵可降到17~18g/m3;上限為1500~2000g/m3。礦井中CH4的存在,能降低煤塵的爆炸下限,煤塵引爆溫度一般為700~800℃,少數為1100℃。著火感應期為40~250ms。
引起煤塵爆炸的火源有放炮火、煤自燃、電火花、電弧、赤熱的金屬表面等,放炮火和瓦斯爆炸最危險,它們的衝擊波能將落塵掀起,使空氣中的煤塵達到爆炸濃度。硫化礦塵的爆炸危險性主要與含硫量有關,爆炸下限約為150g/m3,上限1500~1800g/m3,引爆溫度435~460℃。油母頁岩塵的爆炸濃度決定於它的揮發分,幹油母頁岩塵的爆炸下限為6~400g/m3。
防塵措施
以水、風為主的綜合防塵措施是降低空氣中礦塵濃度、防止礦塵危害的有效措施。方法為:
(1)通風除塵 工作地點都要進行有效通風,將礦塵稀釋排出。
(2)溼式鑿巖 鑽眼過程中將壓力水通過鑿岩機的釺杆送入孔底,溼潤、沖洗並排出鑽眼時產生的礦塵,使其大部分不能飛揚,除塵率可達90%左右,並可提高鑿巖速度15~25%。
(3)噴霧灑水 壓力水通過噴嘴噴出,形成霧狀水滴,使浮塵溼潤下沉,並阻止落塵飛揚,是簡單、有效的防塵措施。除塵用水必須過濾消毒,中國礦山規定,水中固體懸浮物應不超過150mg/1,pH值6.5~8.5。如在水中加入溼潤劑,降低水的表面張力,可提高捕塵效果。
(4)密閉除塵 在密閉礦塵產生地點,抽出含塵空氣,直接排入迴風道,或經淨化排入進風道。適用於集中的高強度產塵點。
(5)煤層注水 採煤前向煤層內打鑽,注入高壓水,緩慢滲入煤的裂隙和孔隙,使煤的水分增加,強度降低,塑性增大,減少採煤時煤塵的生成量,還可緩和衝擊地壓和瓦斯突出。水中加入少量溼潤劑,可提高除塵率;加入阻化劑,能抑制煤的自燃。注水方法有淺孔注水和深孔注水兩種。
此外,用塑料袋裝水代替部分幹炮泥的水封爆破,定期清掃落塵,佩戴個體防護用具等,都是綜合防塵的重要內容。
防爆措施
撒水或撒巖粉,增加煤塵的水分或灰分,可降低煤塵的爆炸性。聯邦德國有些礦井在空氣相對溼度55~75%的巷道內,採用食鹽粘結法,效果較好。在有煤塵爆炸危險礦井的兩翼、相鄰採區和相鄰煤層間的巷道內,必須設定阻止爆炸傳播的巖粉棚、水棚或水幕。巖粉棚由安裝在巷道內靠近頂板處的若干塊臺板構成,板上堆放巖粉,如圖所示。煤塵爆炸時產生的衝擊波,在火焰到達巖粉棚前,震翻檯板,巖粉瀰漫於巷道內,吸收熱量,阻止爆炸火焰的傳播。水棚以水槽盛水代替巖粉,成本低,已逐漸取代巖粉棚。水幕系沿巷道周邊安裝幾組噴嘴,在衝擊波的作用下,自動噴水,隔斷火焰。