井下粉尘传感器位置

论井下粉尘传感器的安装位置

及报警值设置

我国是煤炭资源大国，煤炭储量非常丰富，而且煤炭资

源也是当前社会发展过程中使用较高的资源，但是煤矿企业

安全风险大，还存在着严重的职业病危害。

我国绝大多数的煤矿采取井下开采工作，矿工工作环

境中伴随煤尘、矽尘、噪声、有毒有害气体等职业病危害因

素，长期接触上述因素的矿工患不同程度的尘肺、矽肺等职

业病。据不完全统计，近年平均每年新发职业病约3万例。

尘肺病作为我国最常见的职业病，约占职业病人总数的85%

以上。以图1为例。

图1

作为生产性粉尘来说，其理化特性与生物学作用和防尘

措施等有着密切关系，故在劳动卫生学上研究粉尘的理化特

性有很大意义。

1、化学成分

不同化学物质组成的粉尘对机体的危害不同。一般来

说，粉尘与其所形成的固体物质的化学成分基本相同，但由

于原固体物质中以被破碎、比重较小和不易吸水的成分可能

更易飞扬到空气中，故粉尘中各种成分的含量与原环境有密

不可分的联系。

2、浓度

浓度即单位体积空气中的粉尘含量。一般来讲，浓度越

大，吸入量越大，对机体的危害越强烈。现代采煤工艺导致

煤层瞬间被破坏，煤炭破碎成块状及颗粒状，井下煤尘含量

常年居高不下，虽然采用了防尘喷雾、湿式作业等方式，但

井下煤尘超标已成为煤炭行业无可争议的事实。

3、分散度

粉尘粒子的大小决定了它在空气中分布的情况。把粉尘

粒子按直径大小分组，用分组方法表示粉尘的粗细程度即为

分散度。一般来讲，粉尘粒子越小，分散度越大，进入呼吸

道被吸入肺的粉尘越多，对人体造成的危害也越大。

4、悬浮性。

分散度高的粉尘粒子，重量轻，可以较长时间地在空中

悬浮，从而导致了人类吸入几率的增加，也就是说，粉尘破

碎的程度越高，粉尘粒径越小，粉尘的危害性越大。

5、粒子的布朗运动和扩散作用

含尘气体中微粒与热运动着的气体分子碰撞而发生布

朗运动。粒子越小，布朗运动就越活跃，而且由于扩散作用

粉尘向液滴或滤布等障碍物表面附着的能力越强。

6、溶解性

毒性粉尘，其溶解越大，对人体危害性越强。但是需要

注意的是，溶解度的大小并不与危害程度成正比关系，一些

尘粒，虽在体内溶解度较小，对人体危害则较严重。

7、亲水性

粉尘有一种气膜环绕现象，即在尘粒表面形成一层气膜

而阻碍了水的浸润。

8、凝聚性

微粒由于高温作用、表面的电荷作用、布朗运动和声波

震动以及磁力、激光作用，青花瓷的故事 使粒子相互撞击而发生凝聚。

9、荷电性

粉尘在产生和流动过程中互相摩擦，或直接吸附空气中

的带电粒子而带电。一般来讲，同种电荷相斥，增加了粉尘

的悬浮性；异种电荷相吸，加速了粉尘沉降。

10、爆炸性

从物料到粉尘，由于比表面积的急剧增加，其化学活泼

性大为增加，当空气中的粉尘达到足够浓度时，一遇火源，

就会燃烧爆炸。

11、形状和硬度

质量相同的粉尘，形状不同，沉降速度不同。如越接近

球形，降落时阻力越小，沉降越快。当粉尘作用于上呼吸道、

眼粘膜和皮肤时，锐利而坚硬的尘粒可引起机械刺激，引起

组织损伤。在尘肺发生过程中，尘粒的形状和硬度所产生的

的刺激，对巨噬细胞的增生、聚合和吞噬作用均有影响。

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。不同的矿井由于煤、岩地质条件和物理性质及采掘方

法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，粉尘的生成

量有很大的差异;即使在同一矿井里，产尘的多少也因地因时

发生着不同的变化。一般来说，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，煤尘的生成量也将增大。

从粉尘的特性联系煤炭行业的实际情况不难看出，在煤

炭开采、运输、转载、储存和加工过程中产生的煤尘有三个

主要危害：一是对人体的危害，如果人的肺部长期吸入大量

的煤尘，就可患尘肺病，尘肺病是目前危害较大的一种矿工

职业病;二是煤尘爆炸危害，煤尘爆炸是煤矿的严重灾害之

一，它严重威胁着矿井安全;三是污染环境，当前，煤尘污染

已成为我国主要产煤地区大气污染的主要因素。为最大限度

的降低采掘工作面及其它作业场所的煤尘浓度，保障全矿井

下工人的身心健康和矿井安全生产，就必须采取综合的防尘

措施，即对各个环节都采取实施有效的防尘措施。

因此，如何防治粉尘成了煤矿企业的重点难题，想要解

决这个难题，就必须随时掌握井下粉尘的浓度变化，从而进

行科学有效的分析论证，以客观、真实的粉尘数据作为粉尘

防治的有力支撑。

科技的进步带来了生产力的飞速发展，也为粉尘监测带

来了实时监测系统，方便调度指挥中心随时掌握井下粉尘浓

度。而在国家层面，也把监测采煤工作面和掘进工作面的粉

尘浓度作为了现代矿井的标准化要求

一、粉尘的职业病危害

煤矿尘肺病是煤矿工人在生产演讲与口才训练 中长期吸入大量呼吸性

粉尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病，一旦

发病很难彻底治愈。按吸入矿尘的成分的不同，可将其分为

硅肺病、煤硅肺病和煤肺病3类。硅肺病(矽肺病)是由于长

期吸入游离二氧化硅含量较高的岩尘而引起的尘肺病，患者

多为长期从事岩巷掘进的矿工;煤硅肺病(煤矽肺)是由于同时

吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病，患者多

为长期从事岩巷掘进和采煤工作的混合工种矿工;煤肺病是

由于长期吸入大量煤尘而引起的尘肺病，患者多为长期单一

从事煤层采掘工作的矿工。我国煤矿工人工种变动较大，长

期固定从事单一工种的很少，因此煤矿尘肺病中煤矽肺病比

重最大，约占80%左右，单纯的硅肺、煤肺病较少。上述三

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。

粉尘传感器的安装是为了监测职工工作环境中的粉尘

浓度，首先考虑粉尘传感器应该离职工工作地越近，越能反

应职工真实的接触浓度；再次，粉尘进入人体的主要通道是

呼吸道，我们就可以确定粉尘传感器的安装高度；最后，安

装粉尘传感器不能影响企业的正常生产，为生产带来安全隐

患和不必要的麻烦。

考虑以上三点，我们就可以确定粉尘传感器的安装位

置，即：粉尘传感器安装后距道面1.6-1.9m；粉尘传感器处

于采煤工作面回风巷、掘进工作面回风侧10-15m，第一道

风流净化水幕前5-10m；传感器上的箭头方向与巷道内风流

方向一致。

位置确什么马不会跑 定后，我们就应该考虑粉尘传感器的报警值了，

根据《工作场所有害因素职业接触限值》和《煤矿作业场所

职业病危害防治规定》的要求，粉尘浓度要达到以下要求（见

图2），以及粉尘超限倍数为2。

粉尘种类

游离Si○２含量

（%）

＜10 4 2.5 煤尘

10≤～≤50 1 0.7

时间加权平均容许浓度

（mg/m3）

总粉尘 呼吸性粉尘

0.7 0.3 矽尘 50＜～≤80

0.5 0.2 ＞80

兔鸡相配吗 图2

当标准已经确定，我们在应用粉尘传感器时，应该如何

设置报警数值呢？从图2我们可以看出，任何时段的粉尘浓

度最大不应该超过8mg/m3，8小时时间加权平均容许浓度

不超过4mg/m3，结合第三方检测机构为煤矿企业每年做的

定期检测报告，我们可以得出以下结论：

1、如果这个工作面8小时时间加权平均容许浓度合格

的情况下，只要最高浓度未超过8mg/m3，这个工作面粉尘

浓度是符合国家标准的。

2、如果这个工作面8小时时间加权平均容许浓度超标

的情况下，粉尘传感器的监测已经失去了作用，我们按照煤

矿“革、水、密、风、护、管、教、查”防尘8字方针，加

强防尘措施，早日将粉尘降到国家标准以下。

二、粉尘的爆炸性危害

说完粉尘的职业病危害，下面继续说粉尘的爆炸性危

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。

煤尘爆炸必须同时具备四个条件:煤尘本身具有爆炸性;

煤尘必须悬浮于空气中，并达到一定的浓度;存在能引燃煤尘

爆炸的高温热铅华不可弃 源;一定浓度的氧气。

煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件，煤尘爆炸的危

险性必须经过试验确定。煤尘爆炸性的鉴定方法有两种:一种

是在大型煤尘爆炸试验巷道中进行，这种方法比较准确可

靠，但工作繁重复杂，所以一般作为标准鉴定用;另一种是在

实验室内使用大管状煤尘爆炸性鉴定仪进行，方法简便，目

前多采用这种方法。

井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引

起爆炸，单位体积中能够发生煤尘爆炸的最低或最高煤尘量

称为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘

都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与春节的日记 煤的成分、粒度、

引火源的种类和温度及度试验条件等有关。一般说来，煤尘

爆炸的下限浓度为30~50g/m3，上限浓度为

1000~2000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为

300~500g/m3。

煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度

及试验条件的不同而变化。我国煤尘爆炸的引燃温度在

610~1050℃之间，一般为700~800℃。煤尘爆炸的最小点

火能为4.5~40MJ。这样的温度条件，几乎一切火源均可达

到，如爆破火焰、电气火花、机械摩擦火花、瓦斯燃烧或爆

炸、井下火灾等。

煤尘爆炸还必须要具备一定浓度的氧气，要求氧气的浓

度不低于18%(体积百分比)。由于矿井的氧气浓度一定大于

18%，所以我们在防止煤尘爆炸过程中一般不会考虑这一条

件。

我们这里只考虑粉尘的浓度来避免粉尘的爆炸，根据粉

尘从工作地点到工作面入口处逐渐降低和悬浮性的特点，我

们可以在工作面入口处设置粉尘传感器，高度为距巷道顶部

不超过300mm，安装维护方便且不能影响行车和行人，报

警数值为30g/m3，换算以后为30000mg/m3。当我们发

现粉尘浓度超过报警值后，应立即撤出人员，立即采取措施

降低粉尘浓度，确保安全。

综上所述，我们最后得出的结论是：

一、考虑粉尘的职业病危害，粉尘传感器的安装位置

为：粉尘传感器安装后距道面1.6-1.9m；粉尘传感器处于采

煤工作面回风巷、掘进工作面回风侧10-15m，第一道风流

净化水幕前5-10m；传感器上的箭头方向与巷道内风流方向

一致。

在第三方检测机构出具此工作面粉足球赛新闻稿 尘合格的情况下，粉

尘传感器浓度警报值应设置为8mg/m3。

二、考虑粉尘的爆炸性危害，粉尘传感器的安装位置和

报警值为：工作面入口处设置粉尘传感器，高度为距巷道顶

部不超过300mm，安装维护方便且不能影响行车和行人，

报警数值为30000mg/m3。