内科大矿井通风讲义13矿井防尘与防辐射.docx

第十三章矿井防尘与防辐射粉尘是危害井下工人的主要污染源。由于目前矿井粉尘污染的控制方法主要是依靠通 风，而且空气调节也包含了净化的内容，因此，本书列入了防尘内容。由于许多有色金属矿山都有某种程度的辐射危害，特别是在含有铀成分的矿段和通风 不良的状况下，其辐射的主要来源是有氢及其子体的释放。目前，金属和有色金属矿山控制 辐射污染的主要方法是通风排氢，因此，本书列入了矿山辐射防护内容。13.1 矿尘计量指标及其性质13.1.1 含尘量的计量指标1 .矿尘浓度单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度，其表示方法有两种：(1)质量法。每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/n?。(2)计数法。每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒/cn?。我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。工业企业设计卫生标准对井下有人工作的地 点和人行道的空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)浓度标准作了明确规定，见表13-1,同 时还规定作业地点的粉尘浓度、井下每月测定2次，井上每月测定1次。2 .产尘强度指生产过程中，凿岩或装矿等工艺单位时间产生的粉尘量，常用的单位为g/t。3 .相对产尘强度指每采掘1吨或1立方米矿岩所产生的矿尘量，常用的单位为mg/t或mg/n?。凿岩或 井巷掘进工作面的相对产尘强度可按每钻进1m钻孔或掘进1m巷道计算。相对产尘强度使 产尘量与生产强度联系起来，便于比较不同生产情况下的产尘量。4 .矿尘沉积量单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/ (mM)o这一指标用来表 示巷道中沉积粉尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。13.1.2 矿尘性质1 .矿尘的粒径矿尘的粒径是表示单一矿尘颗粒大小的尺度，(单位为pn)。矿尘形状不一，需用代表 粒径表示。由于我国矿山多用显微镜测定矿尘的粒径，所以采用定向粒径为代表粒径。按粒 径，矿尘可划分为粗尘、细尘、微尘和超微尘。矿尘微径的大小，直接影响其物理、化学性 质。矿山防尘的重点是微尘。2 .矿尘的分散度矿尘是由粒径不同的颗粒组成的群体，为表明其颗粒组成分布状况，采用分散度。分散 度有两种表示方法：(1)数量分散度。它以某一粒级范围的颗粒数占所计测颗粒总数的百分数表示，即：kPi= /工4 xlOO%(13-1)Z=1式(13-1)中，Pj某粒级颗粒占总颗粒数的百分比，%；%在In?空气中某粒级的颗粒数。(2)质量分散度。它以某一粒级范围的尘粒质量占所计划尘粒总质量的百分比表示，（1）中心供水凿岩。中心供水对水针及钎尾的规格要求比较严格，但加工制造简单，不易断钎，故大部分 矿山都使用中心供水凿岩机。中心供水凿岩，并遵守湿式凿岩标准化的要求。1）冲洗水倒灌机膛。如果水压高于压气压力或水针不严，清洗水会倒入机膛，破坏机 器的正常润滑，影响凿岩机工作，并且使钻孔中供水量减少，降低防尘效果。为此，要求水 压耍小于风压0.05O.IMPa。2）冲洗水气化。由于水针不合格格，破损、断裂、或插入钎层深度不够，接触不严， 以及机件磨损等原因，使压气进入冲洗水中。一方面压气携带润滑油随冲洗水进入孔底，使 矿尘吸附含油碰运气，表面形成气膜或油膜，不易被水湿润，另一方面碰运气在冲洗水中形 成大量气泡，矿尘附着于气泡而排出孔外，防尘效果显著降低。因此，必须严格要求水针和 钎尾的质量，并在凿岩机机头开池气孔，使压气在到达钎尾之前，由池气孔排出。水针和针 尾的质量，并在凿岩机机头开池气孔，使压气在到达钎尾之前。由池气孔排出。（2）旁侧供水凿岩。压力水从供水套与钎杆侧孔进入，经钎杆中心孔到达孔底。由于冲洗水不经机膛而避 免了中心供水存在的问题，可提高除尘效率和凿岩速度。旁侧供水的缺点是容易断钎、胶圈 容易磨损、漏水、换钎不方便等。湿式凿岩的供水量对保证防尘效果是很重要的。水量不足 则钻孔不能充满水，矿尘生成后可能接触空气而吸附气膜，或沿孔壁间空隙逸出。凿岩机废气排出方向对岩浆雾化及吹扬沉积粉尘很有影响,应将废气导向背离工作面的 方向。2 .干式凿岩捕尘在不能采用湿式凿岩时，干式凿岩必须配有捕尘装置。捕尘方式有孔口捕尘和孔底捕尘 两种。孔口捕尘是不改变凿岩机结构，利用孔口捕尘罩捕集由钻孔排出的矿尘。孔底捕尘是采用专用干式捕尘凿岩机，从孔底经钎杆中心孔将矿尘抽出，抽尘方式有中 心抽尘和旁侧抽尘两种。干式捕尘系统由吸尘器、除尘器和输尘管组成。吸尘器多用压气弓I射器，要求形成3050kPa的负压。除尘器多采用简易袋式除尘器。选用涤纶绒布或针刺滤气毡作过滤材料，除 尘效率在99%以上。辅尘管连接捕尘罩或钎杆、以及吸尘器和除尘器，一般采用内径20mm 左右内壁光滑的软管。3 .岩浆防护罩为防止凿岩，特别是上向凿岩时岩浆飞溅、雾化，可采用岩浆防护罩，岩浆防护率可达 70%90%,降尘效率为15%45%。13.4.5 爆破防尘1 .减少爆破产尘量爆破前彻底清洗距工作面10m内的巷道周壁，防止爆破波扬起积尘，并使部分新产生 的矿尘粘在湿润面上。水封爆破的防尘效果已为国内外大量实践所证明。用水袋装满水代替炮泥作填塞物，只 在孔口用炮泥或木楔填塞，防止水袋滑出。水袋用无毒、具有一定强度的塑料作，直径比钻 孔直径小14mm,长度为2。0500mm。简易的水袋注水后扎口即可，自动封口式的专用 水袋，靠注水的压力将伸入到水袋内的注水管压紧自动封口。根据实验资料，水封爆破较泥封爆破工作面的矿尘浓度可低40%80%,对511m以下 粉尘的降尘效果很好；同时，对抑制有毒气体也有一定的作用，可使二氧化氮降低40% 60%, 一氧化碳降低30%60%。2 .喷雾洒水与通风在炮烟抛搓区内设置水幕，同时利用风水喷雾器迎着炮烟抛掷方向喷射，形成水雾带, 能有效地降尘和控制矿尘扩散，并能降低氮氧化物的浓度。利用环隙式压气引射器，在其供 风胶管上设风水混合器，使压气与水同时作用于引射器，既引射风流又形成水雾带，其作用 范围为2040m,可代替风水喷雾器，并能加强工作面通风。可利用爆破波、光电等作用自 动启动喷雾装置，使爆破后立即喷雾。爆破后的矿尘及炮烟的浓度都很高，必须立即通风排除烟尘。对于掘进巷道，多采用混 合式局部通风系统，并保持规定的距离，增强对工作面的冲洗作用。矿尘和炮烟应直接排到 回风道，如无条件，应安排好爆破时间，使炮烟通过的区域无人员工作，或采用局部净化措 施。13.4.6 装载及运输工作防尘1 .装岩防尘向矿岩堆喷雾洒水是防止粉尘飞扬的有效措施，但需用喷雾器分散成水雾连续或多层次 反复喷雾，才能取得好的防尘效果。装岩机、装运机工作时，对铲装与卸装两个产尘点，都要进行喷雾。可将喷雾器悬挂在 两帮，调整好喷雾方向与位置；固定喷雾；亦可将喷雾器安设在装岩机上，并使其开关阀门 与铲臂运动联动，对准铲斗，自动控制喷雾。对于大型铲运机可设置密封净化驾驶室。2 .带式输送机防尘带式输送机装矿、卸矿和转载处，散发出大量粉尘，是主要产尘点；同时，粘附在胶带 上的粉尘，在回程中受振动下落并飞散到空气中。在装卸或转载处设置倾斜导向板或溜槽，减少矿石下落高度和降落速度，是减少产尘量 的有效方法。喷雾洒水是防止矿尘飞扬的有效措施，产尘量小的场所，可单独使用。但喷水量过多时， 容易导致皮带打滑。自动喷雾装置可在皮带空载或停转时自动停止喷雾。密闭抽尘净化是带式输送机普遍采用的防尘措施。在许多情况下密闭全部胶带是不切实 际的，一般只对机头与机尾进行密闭。密闭罩应结合实际设计，即要坚固、严密，又要便于 拆卸、安装、不妨碍生产。密闭罩体积应尽量大些，抽风口要避开冲击气流，使粗尘粒能在 罩内沉降，不致被抽走。为防止粘附在胶带上的矿尘被带走并沿途飞扬，可在尾轮下部设刮片或刷子，将矿尘刷 落于集尘箱中。13.4.7 溜井防尘1 .溜井卸矿口防尘向卸落矿石喷雾洒水，是简单经济的防尘措施。设计有车压、电动、气动等作用的自动 喷雾装置可供选用。要注意，某些含泥量高、粘结性大的矿石，喷水后易造成溜井堵塞和粘 结。对于干选、干磨的矿石，其含水量不宜超过5%。溜井口密闭配合喷雾洒水，适于卸矿量不大，卸矿次数不频繁的溜井。矿山设计有多种 密闭型式。从溜井中抽出含尘空气，由井口向内漏风，以控制矿尘外逸的方法，适用于卸矿量大而 频繁的溜井。一般设专用排尘巷道与溜井连通。吸风口多设在溜井上部，能减少粗粒矿尘吸 入量。抽出的含尘气流，如不能直接排到回风道，则需设除尘器，净化后排到巷道中去。2 .溜井下部卸矿口防尘溜矿井，特别是多阶段溜井的高度较大，在下部放矿口能形成较高的冲击风速，带出大 量粉尘，严重污染放矿胴室及其附近巷道。考虑到防尘的要求，在溜井设计时，尽量避免采用多阶段共用的长溜井；如必须采用， 最好各阶段溜井错开一段水平距离。使上阶段卸落的矿石通过一段斜坡道溜入下阶段溜井， 以减小矿石的下落速度。溜井断面不宜太小，特别是高溜井，要适当加大。溜井的位置应设在离开主要入风巷道 的绕道中，并有一定的距离，以减缓含尘冲击气浪的直接污染。控制一次卸矿量，延长卸矿时间，保持贮矿高度，都可以减少冲击风量。在卸矿道上加 设铁链子、胶带帘子等，将一次下落的矿石分散开来，也有一定效果。溜井口密闭是减少冲击风量的有效措施，并可为抽尘净化创造条件。溜井抽尘是从溜井中抽出一定的空气量，使溜井处于负压状态，防止冲击风流外逸。溜 井抽尘必须与井口密闭相配合，使抽出的风量大于冲击风量，才能取得良好效果。抽风口设 于溜井上部，施工方便；设于溜井下部，有利于控制冲击风流，但容易抽出粗粒粉尘，摩损 风机。抽出的含尘气流如不能直接排到回风道中，要安装除尘器。红透山铜矿使主溜井上口与地表连通，在地表设排尘风机，直接抽出溜井的空气，并配 合井口密闭和溜井绕道风门，对防止冲击风流取得较好的效果。不能完全防止冲击风流时，对放矿胴室采取抽尘净化措施，对控制污染有良好的作用。13.4.8 破碎洞室防尘井下破碎胴室必须建立良好的通风换气系统，对破碎机系统要采取有效的密闭防尘措施。井下多用软式破碎机。要把溜槽、破碎机机体及矿石通道全部密闭起来，只留必要的观 察和检修口。密闭抽风量可按所有孔隙吸入风速为23m/s计算。含尘风流最好直接排至回 风井巷或地表；如不能时，应采用除尘器净化。13.4.9 锚喷支护防尘锚喷支护防尘的基本措施有：(1)改干料为潮料。要求含水率为5%7%,可使备料、运料、卸料和上料各工序的 粉尘浓度明显降低，喷射时的粉尘浓度和回弹率也降低。(2)改进喷嘴结构。采用双水环或三水环供水方式，使喷射物料充分润湿，能收到良 好的防尘效果。(3)低风压近距离喷射。试验表明，产尘量及回弹率都随喷射气压和喷射距离的增加 而增加,应采用低气压(118147kPa)和近距离(0.40.8m)喷射。(4)局部除尘净化。对作业中的上料、拌料和喷射机的上料口与排气口都应采取局部 密闭抽尘净化系统，控制粉尘飞扬扩散。(5)加强通风。对锚喷作业巷道或胴室，要加强通风，稀释和排出粉尘。13410应用化学抑尘新方法化学抑尘是有效防治粉尘污染的新方法。按照化学抑尘剂的抑尘机理分类，化学抑尘剂 可以分为粉尘湿润剂、粘结剂和凝聚剂三大类。矿井主要的抑尘剂为湿润剂，湿润剂用于提 高水对粉尘的湿润能力和抑尘效果，它特别适合于疏水性的呼吸性粉尘。组成抑尘剂的各种 化学材料很多。湿润剂主要由表面活性剂和某些无机盐、卤化物组成，其中硫化物或盐作为 电解质以提高表面活性剂的作用效果和控制水中的有害离子。在组成湿润剂的表面活性剂中, 大约56%的表面活性剂为非离子型，35%为阴离子型。13.5氨和氨子体测量方法13.5.1 氮的测量1 .电离电流法用电离室取样,3h后测电离电流引起的静电计的石英丝偏转格数。氮浓度CRn按式(13-8) 计算N-N。 二(13-8)式(13-8)中，CRn氢浓度，Bq/L；N、N。待测氢与本底引起的读数，格/min；V电离室体积，L；Ke仪器刻度系数，Bq/Lx (格/min)。静电计的刻度系数用10年工为液体镭标准 源标定。2 .闪烁法利用a粒子撞击ZnS (Ag)涂层产生光子，再给光电倍增管放大并转换成电信号进行 测量。闪烁法可实现快速就地读数。闪烁法快速测氢要事先将氨子体滤掉，测量15min 计数，取样一般为Imin。氨浓度按式(13-9)计算：Cr = Ki(n-no)(13-9)式(13-9)中，CRn氢浓度，Bq/L；"取样后测得的计数率，计数/min；no闪烁室的本底计数率，计数/min。Ki仪器的刻度系数，Bq/Lx (计数/min)。3 .气球法将过滤掉氢子体的矿井空气，按固定流量(如30L/min)向气球(容积约2025L)充 气，充气时间固定(约50s),等待3min,再以固定流量(如40L/min)放气，此时球内新 产生的氨子体的气载部分被收集在取样头的滤膜上。将取样后的滤膜同取样头一起放在测量 仪上，在，= 47min时间内测量a计数。氮浓度按式(13-10)计算：CRn = Kb&4,7)(13-10)式(13-10)中，CRn式浓度,Bq/L；(4,7)47min时间的a净计数；Kb仪器刻度系数,Bq/Lx计数。仪器的刻度系数采用间接刻度。要注意，当相对湿 度小于95%时，刻度系数将随相对湿度的变化而变化。所以，应对不同的相对 湿度范围分别标定刻度系数。13.5.2 量子体测量1 .测量a潜能的库斯涅兹法用微孔滤膜以选定的流量(210L/min)取样5min,等待4090min后，测量滤膜的 a计数14min,记下取样到测量时间中点之间的时间间隔了，以及测量时间间隔上氮子 体a潜能浓度c按式(13-11)计算：C” = Kkn(13-11)式（13-11）中,Cp氮子体a潜能浓度，J/n?；n，时间内测得的a计数；诲库斯涅茨法的刻度系数，J/iNx计数Kk= 4.16 x 10-6/r|p8VtF, J/n?x计数；n仪器对样品所放出的a粒子的探测效率，%;P滤膜对a粒子的自吸收因子，%；8滤膜的过滤效率，%；V取样流量，L/min；t测量的时间间隔，min ；F与T有关的一个因子，其值按下式确定：当 40370 时,F = 230-2T；当 70配70 时，F= 195- 1.5To上述T参数的确定，参考有关辐射监测手册。2 .测量a潜能的马尔柯夫法用1#合成纤维滤膜以选定的流量（如20L/min）取样5min,在取样后第7到第lOmin 测定滤膜的a计数率，氨子体a潜能浓度cp按式（13-12）计算：Cp = K1nH（7,io）（13-12）式（3-12）中,Cp氨子体a潜能浓度，J/rRKm马尔柯夫法的刻度系数，J/m3x计数；N（7/o）取样5min后，第7到第lOmin时间内的a净计数。13.5.3 其他辐射的测量方法y辐射可采用矿用y辐射测量。铀矿中的长寿命a气溶胶测量，可用滤膜取样，直接在 低本底装置上计数。放射性表面污染可用表面污染监测仪直接测量，也可用控试法间接测量。 13.6矿井排氢通风这里指的有辐射危害矿山是非铀矿山，泛指所有不以生产铀为主要目的的各种含有微量 铀的矿山。实践表明，非铀矿山不仅存在氢的危害，而且还相当严重。研究非铀矿山排氢通 风的特点是搞好矿井防氢的关键。为了推进排氢通风工作，保护矿工的身体健康，必须掌握 非铀矿山矿井氢析出的规律以及降低井下氨及其氢子体浓度的有效方法。13.6.1 基本要求矿山开采实践证明，通风是保证矿井大气放射性污染（氢、氢子体、铀矿尘）不超过国 家标准要求的主要措施。排除矿井大气中的氮和增长着的氮子体的矿井通风，同排除其他污 染物的矿井通风相比，有一个特殊要求，就是要求尽量缩短风流在井下停留的时间，以减少 风流中氢子体的浓度。13.6.2 氮气析出率及其测定方法氨析出率是指单位射气面积在单位时间内析出的氨量。如将射气面积的实际铀品位和铀 镭平衡系数折合到铀品位为1%,铀镭平衡系数为1的折算面积，称为单量射气面积。在折 算射气面积中单位时间内析出的氢量，称为当量氢析出率，一般都由地质报告提供，也可参 照类似条件的生产矿山测定资料选取，或在生产现场测定。全巷动态法和局部静态法是常用 的两种测定氮析出率的方法。1 .全巷动态法在长度为40m左右、中间没有其他巷道和天井相交的一段水平巷道，巷道通风风速为 0.5lm/s,通过测定该段巷道进风口和出风口的氮浓度、风量和当量射气面积Sd，当量氮 析出率必可按式(13-13)计算：3 =(Q-q)0/S”(13-13)式(13-13)中，dd当量氮析出率，kBq/ (s-m2) (1%U)；。2和ci巷道出风口和进风口的氮浓度，kBq/m3；Q巷道通风风量，m3/s；Sd当量射气面积，m2 (1%U) Si =ESi%7Kp ,m2 (1%U)；i=lSi同一品位的矿壁面积，m2；ai矿石与围岩的铀品位，%；%矿石与围岩的射气系数，相对单位；Kp铀镭平衡系数，相对单位，由地质报告提供，一般在0.951.15之间。2 .局部静态法将积累箱固定于含矿岩壁表面，测量箱内氢浓度的增大，则氨析出率3可按式(13-14) 计算：3 = KV(c； -c3Cj)/ S(c2一q)(13-14)式(13-14)中，8氨析出率，kBq/ (S-m2)；V积累空间体积，n?；S被测射气介质的表面积，m2；ci积累空间的初始氨浓度，kBq/m3；c2经过/间隔时间后积累空间的氮浓度，kBq/m3；C3经过2t间隔时间后积累空间的氮浓度，kBq/m3；K一与岩石条件、密封质量和取样间隔时间有关的常数，sL在仔细密封条件下，岩 石由致密到松散，K值的变化为：2.1 x 10-31.4x IO，(- I5min)；2.8x10-4 60x 10-4 (t = 60min)o由于氮析出率并非一个常量，它受到通风风速变化和大气压波动的影响，所以要采取多 次测量，用回归法取值。而局部静态法求得的5值只适于研究各种射气介质的氮析出率，如 要作为通风设计参数，则要进行修正。13.6.3 矿井氮析出量计算1 .矿岩壁表面氨析出量Ri& =(13-15)i=式(13-15)中，Ri矿岩壁表面氢析出量，kBq/s；5由当量氨析出率,kBq/ (s-m2) (1%U)；Sdi当量射气面积，n? (l%U)o2 .崩落矿岩堆的氮析出量&R2 =0.258 皿 KK(13-16)式(13-16)中，R2崩落矿岩堆的氮析出量，kBq/s；印矿堆矿量，t；ci矿石铀品位，%;77岩石射气系数，相对单位；Kp铀镭平衡系数，相对单位；Kf氢从矿堆析出后的衰变系数，相对单位，其值见表13-4。3 .矿井水氮析出量尺Z?3 =(A -c2)/3600(13-17)式(13-17)中，R矿井水氨析出量，kBq/s；c矿井涌出水氨浓度，kBq/m3；C2井口排出水氨浓度，kBq/m3；q矿井涌水量，m3/ho4 .全矿总的氢析出量R = &+R2+R3, kBq/s(13-18)13.6.4 风量计算方法1 .排氨风量计算公式Q = R/(c %)(13-19)式(13-19)中，Q风量，m3/s；R氢析出量，kBq/s；c国家标准的氮浓度限值，kBq/m3；co进风流氢浓度，kBq/m3 o式(13-19)可作为通风风量校核时的参考。2 .排氢子体风量计算公式(1)进风未污染时，Q = 1.1O(RV/E)°5(13-20)式(13-20)中，。风量，m3/s；R氢析出量，kBq/s；V通风体积，m3；E氨子体a潜能浓度限值，|iJ/m3o E= 8.3|iJ/m3o(2)进风污染时，2 = 1.32(7?V/E-EJ05(13-21)式(13-21)中，Q风量，m3/s；E()进风流氢子体浓度，nJ/m3；R、V、E意义同公式(13-19)。13.7 矿井综合防氮措施矿山井下氮的来源是从采空区、废旧巷道、矿岩裂隙、矿岩表面以及地下水中析出的。 井下空气中氯及其氢子体都是放射性物质。氨的产生地点分散，氮在井下停留的时间越长, 氢子体的浓度就会越高。氨的析出量与矿井通风有密切的关系。影响氢析出量的因素有矿井 通风压力、通风压力的分布、风速等。这一点是氮有别于其它有害物的重要特征之一。由于氢和氮子体是矿山辐射危害的主要因素，所以，本节介绍的辐射防护措施都是针对 氮和氨子体的。13.7.1 特殊防氨除氮方法1 .压力阻止氯气析出利用矿井空气压力把氢阻止在裂隙中，加压后，由于氯在裂隙中迁移速度小，氮析出量 相应降低。实践证明：压力为+L33kPa时，风量不变，氮析出量可降低5倍，氨子体潜能 降低约10倍。2 .抽排采空区的氢利用专门风机或全矿负压，经巷道或钻孔将采空区的氢直接排出地表有良好防氢作用。 经验证明：可以使进风污染降低。例如，有实践表明，应用该原理在留矿法采场中，用通风 抽排矿堆内氮的办法将采场氢浓度由33Bq/L降至U 3.7Bq/Lo3 .防氨密闭及覆盖层防氢密闭分临时及永久密闭。永久密闭用砖、混凝土砖构筑，水泥浆抹面，然后喷涂防 氨覆盖层。覆盖层一般为气密性好，无毒无臭，不易燃，耐腐蚀和老化，可喷涂，价廉的物 质制备。如氯乙烯偏氯乙烯乳剂的防氢效果为63.9%89%,氢化环氧物的防氮效果可达 80%94%o4 ,喷淋脱氢在水量不大，含氮很高或者要利用井下氨水时，可用喷淋脱氮的方法使氢从水中排出。 一般作法是把0.2MPa的压气通入喷淋器，产生大量气泡而达到此目的。可排出56%以上的 水中氨。13.7.2 氮子体清除法1 .织物过滤器织物过滤器粉尘负荷小，易粘结，阻力大，只宜用在粉尘浓度低，干燥，风量小的地方。2 .静电除尘器除尘器主要工作原理是在除尘时把附着在尘粒上的氢子体也清除掉。13.7.3 通风排氨例子例如，云锡矿山井下氮的来源主要是采空区，通风不良和采空区对进风的严重污染是 井下氟浓度增高的主要原因，地下水中一般都含有氨，当它流入巷道时就会放出其中溶解的 氢，地下水氮的析出量取决于地下水中的氮浓度与涌水量的乘积。在云锡矿山地下水氨的析 出有时也会成为矿井的主要氮源。非铀矿山排氢通风管理是通过合理应用排氢通风技术实现的。排氨通风方式应根据矿山 的具体情况确定，其主要任务是保证通风系统的完善并不断加以改进，主要内容是以降低井 下工作面空气中的氢及其氢子体浓度为目的的矿井通风技术，利用通风压力防止来自采空区 及矿岩裂隙的污染目前是最为有效的方法。排氨通风与一般通风的区别主要是利用通风压力 进行排氢通风，防止氨及其氨子体的积聚以及进风风源的污染，选择合理的排氢通风方式, 正确选择扇风机安装位置，建立和完善排氢通风系统，合理利用排氢通风技术，加强排氢通 风措施，充分发挥防氮措施的作用，才能保证矿山井下职工的身体不受伤害。云南省个旧地区的金属矿山大都属于非铀矿山，井下氮浓度普遍较高，存在着防氢降氢 的问题，在排氢通风方面应按排氢通风技术管理的方式方法进行井下排氢通风。(1)云锡矿井传统排氢通风方式。云锡矿山井下氨的问题，研究确定了云锡通风防护 方法。通风方式应以压入式为主，当采用压抽混合式通风时，必须使进风段和用风段都处于 正压控制之下。如果在进风段和用风段必须出现负压时，则应尽量缩小负压区的作用范围。 采空区决不能处于负压区内。（2）风机的选用。风机安装位置的选择以及通风网路的规划都必须注意保持井下压力 分布的均匀，防止出现内部漏风和系统内部的渗流。（3）严格密闭采空区。当进风段的高负压区出现了较高的污染时，应对整个巷道壁实 行封闭，可采用喷射水泥沙浆等措施。云锡各矿山矿井通风系统的建立大都是按照以压为主、压抽结合的通风方式，扩大正压 作用范围，合理调整通风压力的压差，正确选择扇风机位置的通风方式来考虑的。这是云锡 矿井排氢通风方面取得良好效果的重要依据。13.8 个体防护个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的一项补救措施，个体防护措 施对防氢及其氮子体危害也有一定的作用。个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴 者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。13.8.1 防尘口罩矿井要求所有接触粉尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本要求是：阻尘 率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野，普通纱布口罩阻尘率低，呼 吸阻力大，潮湿后有不舒适的感觉，应避免使用。防尘口罩的作用是非常有限的，不能认为佩带了防尘口罩就万事大吉了。一些防尘口罩 的性能如表13-1所示。13.8.2 防尘安全帽（头盔）煤科总院重庆分院研制出AFm-1型防尘安全帽（头盔），在该头盔间隔中，安装有微型 轴流风机过滤器和预过滤器，面罩可自由开启，由透明有机玻璃制成，送风头盔进入工作状 态时，环境含尘空气被微型风机吸入，预过滤器可截留80%90%的粉尘，主过滤器可截留 99%以上的粉尘。经主过滤器排出的清洁空气，一部分供呼吸，剩余气流带走使用者头部散 发的部分热量，由出口排出。其优点是与安全帽一体化，减少佩戴口罩的憋气感， 压风呼吸器压风呼吸是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防扩装置。它利用的矿井压缩空气在经离 心脱去油雾，活性炭吸附等净化过程中，经减压阀同时向多人均衡配气供呼吸。即:P-=叫/Z'" xlOO%（13-2）i=式（13-2）中，P；某粒级范围的尘粒质量占所计划测尘粒总质量的百分比，%；mt某粒级的尘粒质量，mg/m3o对同一矿尘，其数量分散度与质量分散度相差很大，必须注明。我国现行的作业场 所空气中粉尘测定方法中规定采用数量分散度。计测分散度粒级范围的划分，应根据矿尘的情况确定。我国矿山一般可划分为四个粒 级范围，即：小于2pm、25|im、510|im>大于10pm。矿尘的分散度因生产工艺、设备及防尘措施不同而差别很大，数量分散度的一般范围 为：<2（im46.5%65%2511m25.5%35%5-10|im4%11.5%>10（im2.5%7%3 .矿尘中游离SiCh的含量游离二氧化硅普遍存在于矿岩中，其含量对矽肺病的发生和发展起着重要作用。一般 来说，矿尘中游离二氧化硅的含量越高，危害性越大。游离SiCh是许多矿岩的组成成分， 如矿井常见的页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离SiCh的含量通常多在20%50%,煤尘 中的含量一般不超过5%。4 .矿尘的密度单位体积矿尘的质量称为矿尘密度，其单位为（kg/n?或g/cn?）。用排除矿尘间空隙的 纯矿尘体积计量的称为真密度，用包括矿尘空隙在内的体积计量的称为假密度或堆积密度。 真密度是一定的，假密度则与堆积状态有关。矿尘密度对其在空气中的运动和沉降很有影响。5 .矿尘的比表面积矿尘的比表面积是指单位质量矿尘的总表面积，单位为m2/kg,或cm%。矿尘的比表 面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大，因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的 大小。矿岩破碎成微细的尘粒后，首先其比表面积增加，因而化学活性、溶解性和呼附能力 明显增加；其次更容易悬浮于空气中，表13-2所示为在静止空气中不同粒度的尘粒从1m 高处降落到底板所需的时间；再一，粒度减小容易使其进入人体呼吸系统，据研究，只有5m 以下粒径的矿尘才能进入人的肺内，是矿井防尘的重点对象。6 .矿尘的湿润性当水和矿尘接触时，如果水分子间的吸引力大小水与尘粒分子间的吸引力，则矿尘能 被水所湿润；反之，则不易被湿润。矿尘的湿润性是指矿尘与液体亲和的能力。湿润性决定 采用液体除尘的效果，容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘，不容易被水湿润的矿尘称为疏 水性矿尘，对于亲水性矿尘，当尘粒被湿润后，尘粒间相互凝聚，尘粒逐渐增大、增重，其 沉降速度加速，矿尘能从气流中分离出来，可达到除尘目的。7 .矿尘的电性质（1）荷电性。矿尘是一种微小粒子，因空气的电离以及尘粒之间的碰撞、摩擦、放射性照射、电晕放电等原因作用，使尘粒带有电荷。可能是正电荷，也可是负电荷，带有相同 的电荷的尘粒，互相排斥，不易凝聚沉降；带有异电荷时，则相互吸引，加速沉降。电除尘 器即利用尘粒的荷电性而设计的。（2）电阻率。表面积为1cm2,高为1cm粉尘层的电阻，叫电阻率。它是评价粉尘导 电性能的一个指标。粉尘的电阻率可按式（13-3）计算：V A,、p x（13-3）Id式（13-3）中,p电阻率，Q-cm；V通过粉尘层的电压降，V；I一通过粉尘的电流，A；A粉尘层的横截面积，cn?；d粉尘层厚，cm。粉尘电阻率在IO,ioiiQ.cm范围内，电除尘的效果较好。8 .矿尘的光学特性矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。在测尘技术中，常常用 到这一特性。9 .矿尘的爆炸性有些矿尘（主要是煤尘和硫化矿尘）在空气中达到一定浓度度时，外界明火、电火花、 高温等作用，能引起矿尘爆炸。煤尘的爆炸下限约3Og/m3；硫化矿尘的爆炸下限约为250g/n3 爆炸是急剧的氧化燃烧现象，会产生高温、高压，同时生成大量的有毒有害气体，对安全生 产有极大的危害。13.2 粉尘测定原理与种类13.2.1 粉尘质量浓度测定方法1 .原理采集一定体积的含尘空气，使之通过粉尘捕集装置，由捕集装置所捕集的粉尘质量，计 算出单位体积空气中粉尘的质量浓度（mg/n?）。2 .测定方法的种类按照采集的粉尘粒径范围和采样持续时间等因素可分为以下几种：（1）总粉尘浓度测定方法定点短时间测定方法定点工班测定方法定点短时间测定方法（2）呼吸性粉尘浓度测定方法/ 定点工班测定方法 工班测定方法个体工班测定方法近10年多来，煤炭、冶金、化工等系统的矿山企业逐步推行个体工班呼吸性粉尘测定 方法。该方法大体步骤是；根据接尘工人的劳动强度、接尘浓度、粉尘游离二氧化硅含量、 作业时间等接尘特征，将矿山企业的接尘工人划分为若干个接尘工人群，从每个接尘工人群 中选出35名工人作为采样人员，佩戴个体呼吸性粉尘采样器，边作业边采样，采样持续时 间为一个工班，每季度采样一次，然后将样品传递给粉尘监测分析机构进行呼吸性粉尘浓度 和粉尘游离二氧化硅含量测定分析，对照呼吸性粉尘浓度管理标准划分每个接尘工人群和整 个矿山企业的呼吸粉尘危害程度级别。13.2.2 粉尘游离二氧化硅含量测定方法目前我国制定的粉尘中游离二氧化硅含量的测定标准方法有三种，即焦磷酸质量法、红 外分光光度法和X射线衍射法。随着我国呼吸性粉尘测定方法的推广实施，后两种方法得 到广泛应用。1 .焦磷酸质量法该法是我国沿用多年的粉尘游离二氧化硅定量方法。其原理是：在245250C的温度下, 焦磷酸能溶解硅酸盐、金属氧化物和有机物等，而对游离二氧化硅几乎不溶，通过过滤所得 沉渣的质量除以样品质量，计算出粉尘样品中游离二氧化硅百分含量。游离二氧化硅不溶于焦磷酸是本测定方法的基础。但不溶解是相对的、有条件的，只是 与粉尘试样中的其它成分比较，溶解速度极为缓慢而已。因此用本法测定时，游离二氧化硅 难免有一定的溶解损失。实验表明，溶解损失量与粒度呈函数关系，粒度越小，损失量越大。 如粒度2010pm,石英损失量3.1%； 105网,为3.8%；如Ipim,为12.6%；<lpim,则 高达19.9%。由此可见，用本法测定游离二氧化硅时，试样不宜研磨得过细。若试样粒子较大（如沉 积尘等），研至手捻有滑感即可。2 .红外分光光度法本法对定量分析粉尘中游离二氧化硅的检测下限可达5/g,具有所需样品量少、快速、 简便和灵敏度高等优点，尤其适用于悬浮粉尘样品的分析。其原理是：石英在红外吸收光谱 图的800cm/、780cm和695 cm处有特征吸收峰，吸收峰强度（吸光度）与石英含量之 间的关系符合比尔-朗伯定律，采用其线法测得分析波数的吸光度，用工作曲线求得石英的 质量，以石英质量计算样品的石英百分含量。用红外分光光度法测定粉尘中游离二氧化硅含量，大体分为现场采样和实验室分析两 个步骤，每个步骤又可分为若干个环节，因此影响测定结果准确性的因素比较多，主要有:（1）滤膜的装卸。测定悬浮粉尘游离二氧化硅含量，一般属于委托检测，即委托单位 用实验室称量好的空白滤膜在现场采样后送检样品。现场采样时如果发生装错或卸错滤膜, 就会产生粉尘增量的错误数据，使测定结果偏高或偏低。这种过失误差不易被发现。（2）样品量。采集的样品量要合适。一般来说，岩尘13mg比较合适。样品量过小或 过大，都会增大测定误差。（3）粉尘粒度。粉尘粒度越大，对红外光散射越强烈，当粒度远大于入射光波长时， 每个粒子都将强烈地散射入射光，因此样品的粒度要小于所有红外入射光的波长。呼吸性粉 尘粒径小于5pm者几乎达到100%,其颗粒大小对测定结果影响可忽略不计。（4）实验室操作中样品的损失。本法测定所需样品量甚微，样品稍有损失，就会对测 定结果有较大影响，因此应规范操作，使样品损失量控制在最小范围内。3 . X射线衍射法本法原理是：单一波长的X射线，以某一固定的衍射角（2。）投射结晶型粉尘样品时， 相应产生该物质的特异性X线衍射图谱，其相对衍射强度在一定范围内与该结晶物质的质 量呈线性关系。该法的最低检出限，在滤膜采尘量为0.5mg时，a-石英含量可达1%。滤膜 采尘量在5mg以下时，石英标准曲线呈良好的线性关系。影响测定结果准确性的主要因素 有以下几个：（1）样品量。滤膜上采集的粉尘量一般控制在15mg范围内为宜。如果滤膜上粉尘过 厚，会有部分脱落或因磨损致使采尘表面不平，影响定量的准确性。（2）粉尘粒度。据文献报道，石英粒径接近2Hm的粉尘，X线衍射强度最大，粒径更 大或更小的，衍射强度将逐渐降低。（3）重金属元素的影响。含有重金属元素如铁、镐等的粉尘，具有X线质量吸收作用， 因此对含重金属的混合性粉尘进行石英含量测定时，应注意质量吸收的影响。13.2.3 空气中粉尘浓度测定1 .所需器材（1）滤膜（合成纤维滤膜，两面夹有光滑的衬纸），测尘地点的粉尘浓度小于200mg/m3 时用直径40mm滤膜，大于200 mg/n?时丁用直径75mm的滤膜。（2）采样器。（3）天平： 感量万分之一克分析天平或扭力天平。（4）流量为10-30L/min的孔口流量计或转子流量计。 （5）抽气机：电动抽气机，抽气泵或引射器。（6）秒表。（7）橡皮管。（8）螺旋夹。（9） 三通管。（10）采样箱。（11）三脚架。（12）镜子。（13）样品盒。（14）干燥器。（15）记录 器。2 .操作步骤（1）滤膜的准备。1）用镣子取下滤膜两面的夹衬纸，置于万分之