1 煤礦生產(chǎn)中粉塵的產(chǎn)生與分類
1.1煤礦粉塵的產(chǎn)生
在煤礦生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種巖礦微粒統(tǒng)稱為煤礦粉塵，主要是巖塵和煤塵，它是在礦井生產(chǎn)如鉆眼、爆破、切割、裝載、落煤及運(yùn)輸和提升過(guò)程中，因煤巖被破碎而產(chǎn)生的。不同的礦井由于煤、巖地質(zhì)條件和物理性質(zhì)及采掘方法、作業(yè)方式、通風(fēng)狀況和機(jī)械化程度的不同，粉塵的生成量有很大的差異；即使在同一礦井里，產(chǎn)塵的多少也因地因時(shí)發(fā)生著不同的變化。一般來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)有防塵技術(shù)措施的條件下，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游粉塵比例大致為：采煤工作面產(chǎn)塵量占45%—80%；掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量占20%—38%；錨噴作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)塵量占5%—10%；其他作業(yè)點(diǎn)占2%—5%，各作業(yè)點(diǎn)隨機(jī)械化程度的提高，礦塵的生成量也將增大。
1.2煤礦粉塵的分類
粉塵按其成分可分為巖塵、煤塵等多種無(wú)機(jī)粉塵外，尚有多種不同的分類方法。
1.2.1按礦塵粒徑劃分
（1）粗塵。粉塵粒徑大于40μm，相當(dāng)于一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。
（2）細(xì)塵。粒徑為10μm—40μm，肉眼可見(jiàn)，在靜止空氣中作加速沉降。
（3）微塵。粒徑為0.25μm—10μm，用光學(xué)顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。
（4）超微塵。粉徑為0.25μm，要用電子顯微鏡才可以觀察到，在空氣中作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀。
1.2.2按礦塵存在狀態(tài)劃分
（1）浮游粉塵。懸浮于礦井內(nèi)空氣中的粉塵，簡(jiǎn)稱浮塵。
（2）沉積粉塵。從礦內(nèi)空氣中沉降下來(lái)的粉塵，簡(jiǎn)稱落塵。
浮塵和落塵在不同環(huán)境下可以互相轉(zhuǎn)化。浮塵在空氣中飛揚(yáng)的時(shí)間與塵粒的大小、重量、形式等有關(guān)，還與空氣的濕度、風(fēng)速等大氣參數(shù)有關(guān)。
1.2.3按礦塵粒徑組成范圍劃分
(1)全塵（總粉塵）。各種粒經(jīng)的礦塵之和。對(duì)于煤塵，常指粒徑為1μm以下的塵數(shù)。
(2) 呼吸性粉塵。主要指粒徑在5μm以下的微細(xì)塵粒，它能通過(guò)人體上呼吸道進(jìn)入肺區(qū)，導(dǎo)致肺病，對(duì)人體危害甚大。
2 粉塵的危害
煤礦粉塵按其理化性質(zhì)主要分為對(duì)人體的危害和粉塵爆炸性危害兩類。
2.1粉塵對(duì)人體的危害
如果人體肺部長(zhǎng)期吸入大量的粉塵，就可能患?jí)m肺病。煤礦生產(chǎn)中，塵肺病因吸入粉塵成分不同，可造成三種主要病癥。吸入游離的二氧化硅（SIO2）含量較高的粉塵引起的塵肺病是矽肺病，患者多集中于長(zhǎng)期從事掘進(jìn)線上的工人；吸入煤塵和含游離二氧化硅的巖塵所引起的塵肺病稱為煤矽肺病，患者多為掘進(jìn)和采煤混合工種的工人；第三類是長(zhǎng)期吸入煤塵所引起的塵肺病，醫(yī)學(xué)稱煤肺病，患者為長(zhǎng)期從事采煤工作的工人。三種主要職業(yè)病的患因，都是人體肺部長(zhǎng)期吸入大量的粉塵所致，是一種嚴(yán)重的礦工職業(yè)病，工人一旦患病，當(dāng)今的醫(yī)學(xué)水平還很難徹底治愈。又因發(fā)病緩慢，往往被人們所忽視，特別是患病的主體對(duì)象，從事采掘一線的工人大多數(shù)有章不循，有令不止的現(xiàn)象十分突出，個(gè)人的防護(hù)意識(shí)差，對(duì)防塵設(shè)施和個(gè)人防塵勞動(dòng)保護(hù)用品棄而不用的現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，總以為是個(gè)人的身體和本人的事，如：掘進(jìn)線打干眼、采煤線落煤防塵設(shè)施、各轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴灑水裝置、個(gè)人的防護(hù)用品極少正常堅(jiān)持使用，日復(fù)一日，待身體有問(wèn)題了才知道其利害關(guān)系。實(shí)際上塵肺病引起礦工致殘和死亡的人數(shù)，在國(guó)內(nèi)外都十分驚人，據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，建國(guó)以來(lái)，我國(guó)礦山企業(yè)累計(jì)已發(fā)生塵肺病近七十余萬(wàn)例，死亡人數(shù)突破二十余萬(wàn)，居各類職業(yè)病之首，國(guó)營(yíng)煤礦每年塵肺病死亡人數(shù)已大大超過(guò)工傷死亡人數(shù)，目前每年新增塵肺病上萬(wàn)例，而且呈上升趨勢(shì)，每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失上百億元，礦山職業(yè)病安全問(wèn)題已成為我國(guó)一大社會(huì)公害，嚴(yán)重制約著我國(guó)采礦工業(yè)的健康發(fā)展，礦山事故和職業(yè)病已造成家庭、社會(huì)的問(wèn)題，也直接影響到社會(huì)的安定。
我國(guó)煤礦工人工種變化較大，長(zhǎng)期從事單一工種的很少。因此，煤礦塵肺中煤矽肺比重較大，據(jù)衛(wèi)生和科研部門(mén)統(tǒng)計(jì)。約占?jí)m肺總?cè)藬?shù)的70%—80%；矽肺約占20%—30%；煤肺約占5%—10%。醫(yī)學(xué)工作者通過(guò)對(duì)塵肺死者的解剖，認(rèn)為2μm以下的粉塵是致病的主要原因。許多學(xué)者從肺內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，從理論上闡述各種粒徑的粉塵在人體呼吸系統(tǒng)內(nèi)滯留的模式。大于10μm的塵粒大部分被阻流于鼻腔和咽喉部位，隨鼻涕和痰液排出體外；2—10μm的塵粒大部分阻留在上呼吸道，借助于呼吸道粘膜所分泌的粘液和粘膜上的纖毛運(yùn)動(dòng)，送至喉部排出體外；小于2μm的粉塵隨呼吸氣流進(jìn)入肺內(nèi)，由肺泡的清除作用加以處理排出體外，通過(guò)上述三種清除方式，將進(jìn)入體內(nèi)的97%—98%左右的塵粒排出體外，殘留在肺內(nèi)的粉塵只是吸入粉塵量的2%—3%。人體雖然有良好的防御和清除功能，但若長(zhǎng)期吸入高濃度粉塵，仍可引起塵肺病。尤其殘留在肺泡內(nèi)的硅塵粒能形成硅酸膠毒，可以殺死肺泡而留在組織內(nèi)形成纖維病變。開(kāi)始呈現(xiàn)網(wǎng)狀，爾后，肺泡逐漸減少而變成粗網(wǎng)，接著便在粗網(wǎng)網(wǎng)眼間出現(xiàn)結(jié)節(jié)，許多結(jié)節(jié)逐漸融合成團(tuán)塊，形成塵肺癌變。
塵肺病按病情發(fā)展程度分為三期：
第一期：重體力勞動(dòng)時(shí)感到呼吸困難、胸痛、輕度干咳。
第二期：中等體力勞動(dòng)或平常工作時(shí)感覺(jué)呼吸困難，胸痛、干咳或帶痰咳嗽。
第三期：做一般的工作，甚至休息時(shí)也感到呼吸困難，胸痛，連續(xù)帶痰咳嗽，行動(dòng)困難等癥狀。
影響塵肺病發(fā)生發(fā)展的主要因素包含：①礦塵成分。礦塵中游離二氧化硅的含量越高越易致病。②礦塵的粒度。塵粒越微細(xì)越易致病，小于5μm的塵粒越多，對(duì)人體的危害性越大。③礦塵的濃度。空氣中含有的礦塵濃度越大，工人吸入的礦塵量就越多，越易得病。④接觸礦塵的作業(yè)時(shí)間。從事井下作業(yè)的工齡越長(zhǎng)，吸入的粉塵量越多，就越易患?jí)m肺病。根據(jù)我國(guó)煤礦的統(tǒng)計(jì)，矽肺病的發(fā)病工齡一般在10年左右，短的也有3—5年發(fā)病者；一般在20—30年接觸齡之間。⑤礦工的健康狀況，生活習(xí)慣以及個(gè)人衛(wèi)生條件。體質(zhì)較弱，個(gè)人衛(wèi)生較差又有吸煙等不良生活習(xí)慣的礦工更易患?jí)m肺病。
塵肺病的發(fā)病率原因還有很多，除上述幾類直接原因外，還有以下幾個(gè)方面的主要原因：
（1）“安全第一，預(yù)防為主”的方針在相當(dāng)多的地方和礦山企業(yè)未得到落實(shí)，重視度不高，不能正確處理好安全與生產(chǎn)，安全與效益的關(guān)系。
（2）一些礦山企業(yè)的從業(yè)人員素質(zhì)差，特別是采掘一線的職工，因用工制度改革，90%是輪換工、協(xié)議工，流動(dòng)性較大，難以控制，他們紀(jì)律性差，又活動(dòng)在第一線，發(fā)生違章造成傷害的大部分是這些人。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦從業(yè)人員多為放下鋤頭，戴上礦燈就下井挖煤，隨意性強(qiáng)，缺少必要的安全生產(chǎn)技術(shù)知識(shí)。
（3）安全裝備水平低，欠帳多，缺少應(yīng)有的抗災(zāi)能力，礦山安全設(shè)備的資金緊張，雖然產(chǎn)量上去了，安全設(shè)備卻沒(méi)跟上。
（4）國(guó)家、集體、個(gè)人一起上，亂采濫挖，不僅資源遭到嚴(yán)重破壞，職業(yè)病傷害也急劇上升，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，多數(shù)礦井不具備綜合防塵的安全設(shè)施及管理?xiàng)l件。
2.2 煤塵爆炸的危害
煤塵爆炸產(chǎn)生高溫、高壓和生成大量有毒有害氣體，又破壞井巷，毀壞設(shè)備，傷亡人員，甚至導(dǎo)致整個(gè)礦井毀壞，嚴(yán)重地威脅安全生產(chǎn)和人員生命安全。
2.2.1煤塵爆炸的原因
煤塵爆炸是空氣中氧與煤塵急劇反應(yīng)的過(guò)程。第一步是浮塵在熱源作用下迅速的被干餾或氣化而放出可燃性氣體；第二步是可燃性氣體與空氣混合燃燒；第三步是煤塵燃燒放出熱量，這種熱量以分子傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚(yáng)起來(lái)的落地煤塵，這些煤塵受熱分解，跟著燃燒起來(lái)，此種過(guò)程連續(xù)不斷的進(jìn)行，氧化反應(yīng)越來(lái)越快，溫度越來(lái)越高，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，便能發(fā)展成煤塵爆炸。
2.2.2煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮在空氣中，并達(dá)到一定濃度；有能點(diǎn)燃爆炸的熱源。這三個(gè)條件缺少任何一個(gè)都不可能造成煤塵爆炸。
（1）煤塵的濃度
煤塵濃度只有在爆炸界限之內(nèi)才能爆炸，但在爆炸界限之內(nèi)，煤塵的濃度不同，其爆炸強(qiáng)度也不一樣。從煤塵爆炸下限（43mg/m33）開(kāi)始，隨著煤塵濃度的增加，煤塵爆炸的強(qiáng)度變大，直至濃度達(dá)到300—400mg/m33，爆炸威力最強(qiáng)。如果濃度繼續(xù)增加，爆炸威力將逐漸減弱，當(dāng)煤塵濃度超過(guò)1500—2000mg/m33時(shí)，就不會(huì)再發(fā)生爆炸。
（2）煤塵的粒度
粒度在0.75—1.0μm以下的煤塵都能參與爆炸。但是煤塵爆炸的主體是75μm以下的煤塵，含量越高，其爆炸性越強(qiáng)，含量達(dá)到70%—80%時(shí)，爆炸力最強(qiáng)。但顆粒過(guò)小，小于10μm時(shí)，其爆炸性反而減弱。這是由于過(guò)細(xì)塵粒在空氣中很快氧化成為灰燼所致，以及過(guò)小的煤塵會(huì)分裂成為許多化學(xué)成分不同的小粒子而減弱了爆炸性。
（3）空氣中的瓦斯與氧氣
瓦斯本身具有爆炸性，當(dāng)它混入含煤塵空氣中，便增加了煤塵揮發(fā)含量與瓦斯?jié)舛取？諝庵醒鹾康臐舛葘?duì)煤塵爆炸也有很大的影響。氧氣的濃度高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；反之就要高一些。但若空氣中氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不會(huì)再爆炸。
（4）引燃源和引爆環(huán)境
煤塵爆炸必須有達(dá)到煤塵最低點(diǎn)燃溫度和能力的熱源。引爆源的溫度越高。能量越大，越易點(diǎn)燃煤塵，初始爆炸的強(qiáng)度就越大。另外，爆炸的空間狀況，如空間的形狀和容積大小，空間的長(zhǎng)短和斷面的變化情況，空間內(nèi)有無(wú)障礙物等，對(duì)煤塵爆炸的強(qiáng)烈程度和發(fā)展都有很大影響。
3 綜合防塵的措施
預(yù)防塵肺病和煤塵爆炸的關(guān)鍵就是降低工作場(chǎng)所的粉塵濃度，使其符合《規(guī)程》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，為此采取綜合防塵措施主要本著“革、水、密、風(fēng)、護(hù)、管、教、查”八字治理方案進(jìn)行防范工作。其中技術(shù)革新是根本，風(fēng)、水、護(hù)、管是重點(diǎn)。
所謂“革”就是采取技術(shù)革新的方式從產(chǎn)生粉塵迎頭上根本性解決粉塵的生成過(guò)程，近年來(lái)職業(yè)病防治工作在煤礦行業(yè)中逐漸重視，從采掘工藝流程、采掘作業(yè)環(huán)境、個(gè)人防護(hù)設(shè)備設(shè)施都加大資金投入，并逐步改造和更新了生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，隨著機(jī)械化的進(jìn)一步提高，工人直接接觸粉塵的機(jī)率慢慢減少，粉塵防治工作取得了較大的突破和提高。
所謂“風(fēng)”和“水”，就是以“水”為主、以“風(fēng)”為輔，采取灑水降塵和通風(fēng)排塵與凈化風(fēng)流多種措施降塵除塵的粉塵防治方式。具體有以下幾種：
3.1 濕式鑿巖
系指在巖巷掘進(jìn)過(guò)程中，將壓力水通過(guò)鑿巖機(jī)送入孔底，濕潤(rùn)并沖洗炮眼中的粉塵，使其在炮眼中變成漿液排出炮眼。這樣能使絕大部分粉塵被控制在炮眼中。采用濕式打眼后，粉塵濃度可由打干眼時(shí)的500—1400mg/m3降至4—10mg/m3，降塵率可達(dá)90%—98%。因此，濕式鑿巖是鑿巖工作普遍采用的有效防塵措施，只有在嚴(yán)重缺水地點(diǎn)和遇水膨脹的巖石不能采用濕式鉆眼時(shí)，可用干式打眼并采用干式捕塵器捕塵。
3.2 通風(fēng)排塵和凈化風(fēng)流
用通風(fēng)的方式將礦塵稀釋并排出，是降低井下礦塵濃度的重要措施之一。因此，要加強(qiáng)掘進(jìn)通風(fēng)管理工作，減少漏風(fēng)，提高風(fēng)筒出口風(fēng)量，合理控制風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)速過(guò)低時(shí)，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不被排出。據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)，當(dāng)巷道中風(fēng)速達(dá)到0.15m/s時(shí)，5μm以下的礦塵能夠懸浮并與空氣均勻混合而隨風(fēng)流排出。《規(guī)程》規(guī)定：掘進(jìn)中的巖巷最低風(fēng)速不得低于0.15m/s，這完全可以滿足最低排塵風(fēng)速的要求。提高排塵風(fēng)速，粒徑稍大的塵粒也能懸浮并排出，同時(shí)增強(qiáng)了稀釋作用，礦塵濃度也隨之降低。風(fēng)速在增高時(shí)，將揚(yáng)起落塵，使風(fēng)流中含塵濃度增大，因此《規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面的最高允許風(fēng)速為4m/s。
在產(chǎn)塵量高，礦塵比重大，溫度比較高的作業(yè)地點(diǎn)，可適度增大排塵風(fēng)速。
通風(fēng)排塵是合理的風(fēng)速將掘進(jìn)工作面所產(chǎn)生的礦塵排出，但應(yīng)縮小其污染范圍。為此，在含塵濃度較高的風(fēng)流所通過(guò)的巷道中設(shè)置水幕凈化風(fēng)流。噴霧器的布置應(yīng)以水幕布滿巷道斷面為原則，并盡可能靠近塵源，縮小含塵空氣的彌漫范圍。另一種方式是在產(chǎn)塵巷道中增設(shè)水幕，且之間距離以每隔20米為宜，裝置保持一頭（掘進(jìn)頭）安設(shè)三組效果最佳。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，降塵率達(dá)98.6%。
3.3 放炮噴霧
爆破是產(chǎn)生礦塵的主要環(huán)節(jié)之一，而且它能使落塵再度飛揚(yáng)，污染空氣。在放炮時(shí)采用噴霧灑水降塵，能收到較好的效果。
噴霧灑水是將壓力水通過(guò)噴霧器在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下，使水流霧化成細(xì)散的水滴噴射到空氣中。它的作用有：①在霧體作用范圍內(nèi)高速流動(dòng)的水滴與浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤(rùn)，在重力作用下下沉；②高速流動(dòng)的霧體產(chǎn)生負(fù)壓將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)濕潤(rùn)下沉；③將已沉落的塵粒濕潤(rùn)粘結(jié)，使之不易飛揚(yáng)；④增加煤的水分，降低煤塵爆炸性；⑤阻止爆炸火焰的傳播。
3.4 裝巖灑水、沖洗巷幫、轉(zhuǎn)載點(diǎn)降塵
裝巖灑水是在出渣前和出渣過(guò)程中人工灑水的一種方式，沖洗巖幫是防止巷道壁上的積塵遇風(fēng)后和巷道沖擊波作用下再次飛揚(yáng)形成多次危害的一種措施。這兩種措施的實(shí)施因?yàn)槎夹枞斯げ僮鳎鶕?jù)筆者多次現(xiàn)場(chǎng)跟蹤落實(shí)結(jié)果表明，生產(chǎn)緊張時(shí)大多沒(méi)有正常堅(jiān)持，這是粉塵治理的一個(gè)缺口，建議各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和部門(mén)加強(qiáng)對(duì)這一項(xiàng)工作的監(jiān)督管理力度。
各轉(zhuǎn)載點(diǎn)卸煤口也是造成粉塵泛濫的另一個(gè)源頭。《煤礦安全規(guī)程》第一百五十條已明確規(guī)定：“礦井必須建立完善的防塵供水系統(tǒng)。沒(méi)有防塵供水系統(tǒng)管路的采掘工作面不得生產(chǎn)。主要運(yùn)輸巷，采區(qū)回風(fēng)巷以及各運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)頭、卸煤口必須敷設(shè)灑水裝置”。
3.5個(gè)體防護(hù)
在實(shí)施上述防塵措施以后，仍有小部分的細(xì)微粉塵彌漫于空氣中，因此加強(qiáng)個(gè)體防塵也是綜合防塵的一個(gè)重要方面。
個(gè)體防塵的主要用具是防塵口罩，現(xiàn)目前廣泛應(yīng)用的有簡(jiǎn)易口罩和專用防塵口罩。根據(jù)各工作作業(yè)環(huán)境的差異選擇不同的防塵口罩，并堅(jiān)持正確使用，特別是采掘司機(jī)和錨噴工種的工人不能忽視個(gè)體防護(hù)的作用。
3.6防止煤塵爆炸的措施
預(yù)防煤塵爆炸和限制爆炸范圍擴(kuò)大的措施有：減塵與降塵、防止煤塵引燃、抑爆與隔爆等方面。
設(shè)法減少生產(chǎn)中煤塵發(fā)生量，從而減少井下空氣中的煤塵含量是預(yù)防煤塵爆炸的根本性措施。上述已做詳細(xì)分解，另外還必須根據(jù)其爆炸特性采取煤層注水、防止煤塵引燃，用機(jī)械或人工定期在巷道內(nèi)撒布惰性巖粉來(lái)抑制煤塵爆炸。在礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)和相鄰的煤層安設(shè)巖粉棚或水棚來(lái)阻止爆炸后的傳播及減少其危害等措施。
總之，煤礦粉塵危害的治理工作是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程。我們只要尊重科學(xué)，堅(jiān)持以人為本、與時(shí)俱進(jìn)、開(kāi)拓創(chuàng)新、求真務(wù)實(shí)的精神，嚴(yán)格按《規(guī)程》、按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合治理粉塵的“八字”方針、方法、標(biāo)準(zhǔn)和要求，加強(qiáng)技術(shù)革新、保證設(shè)施投入、強(qiáng)化管教結(jié)合，煤礦粉塵危害的治理工作就會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)良好的局面。