煤矿井下灾害调查与研究

　　粉尘灾害的研究
　　目前，煤矿井下劳动条件差、尘毒危害严重的局面尚未根本扭转，煤尘爆炸事故不断发生，尘肺病人逐年增加，严重危害工人生命健康，直接影响安全生产。
一、煤尘爆炸
　　我国多数煤矿所产生的粉尘具有爆炸性。据统计，我国国有煤矿中90%的矿井的煤尘具有爆炸的危险。
　　对单一煤尘来说，其爆炸下限浓度为30mg/m3～50mg/m3，上限浓度为1000g/m3～2000g/m3,爆炸力最强的浓度为300g/m3～500 g/m3。煤尘爆炸的引爆温度一般为650℃～990℃。粒度越小，单位煤尘质量的表面积越大，越容易产生爆炸。发生爆炸时，粒度小于1mm的煤尘都能参与爆炸，但爆炸的主体是小于75μm的煤尘。井下空气中如果有沼气和煤尘同时存在，能增加沼气、煤尘爆炸的危险性，并能相互降低各自爆炸的下限浓度。当存在有沼气，且浓度达到3.5%时，空气中的煤尘浓度只要达到6.1 g/m3,就可能发生爆炸。正常空气中的氧含量为20.9%，在井下作业环境空气中由于其他气体的混合，氧含量降低，则影响煤尘的着火温度，使着火温度升高，当氧含量低于17%时，煤尘就不会发生爆炸。
　　煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度可高达2000℃甚至更高，产生破坏性很强的高温。在发生爆炸的地点，可能连续发生第二次爆炸，造成更大的灾害。煤尘爆炸时，爆源10m～30m内的破坏程度较轻，即爆源附近的破坏力较弱，离爆源较远处爆炸压力较高，破坏力强。煤尘爆炸传播时，冲击波传播的速度大于火焰传播速度。这样，巷道中沉积的煤尘先被冲击波扬起，随即被到达的火焰点燃发生爆炸，且不断向远处蔓延。煤尘爆炸气体中含有大量CO和CO2，爆炸区空气中CO的含量可高达8%，这是造成人员死亡的主要原因之一。
瓦斯煤尘爆炸的控制技术分为预防爆炸发生技术和抑制爆炸传播技术两个方面。预防爆炸发生的方法主要是采取措施控制瓦斯积聚、煤尘的产生或飞扬以及火源的产生；抑制瓦斯煤尘爆炸传播的方法主要是采取措施将已发生的瓦斯煤尘爆炸限制在一定区域，尽量控制灾害损失。其措施主要是设置被动式隔爆装置和自动抑爆装置。被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的作用来喷洒消焰剂，而本身无喷洒动力源；自动抑爆装置是利用传感器探测爆炸信号，触发自带的动力源喷洒消焰剂，形成抑制带。
　　被动式隔爆装置最早采用撒布岩粉和设置普通岩粉棚，虽然防止爆炸传播效果较好，但岩粉暴露在潮湿空气中，极易受潮而失去消焰剂功效，且频繁更换岩粉的工作量较大，因此我国煤矿现在几乎已不采用这两种方法。但国外仍有些国家还普遍使用。在20世纪90年代，煤科总院重庆分院开发的隔爆水槽（脆性）和隔爆水袋，以水作为消焰剂，方便了煤矿安装和使用，在全国得到了广泛推广应用，其中隔爆水袋的使用最为普遍。
矿井瓦斯煤尘爆炸灾害绝大多数是由于局部瓦斯燃烧或爆炸引起沉积煤尘飞扬参与爆炸传播造成的，因此，在爆炸初期的抑制相当重要。
二、煤矿尘肺
　　煤矿尘肺有3种：矽肺，即长期吸入游历SO2含量较高的岩尘，所发生的尘肺，其发病工龄较短，矽肺病变的进展较快，掘进工矽肺的患病率较高；煤肺，即长期在高浓度的煤尘环境里工作，所发生的尘肺，其发病、患病率都很低，发病工龄一般较长，尘肺病变的进展缓慢，发展成为严重三期者为数极少，该病主要发生在采煤工作面的工人中；煤矽肺，即长期接触两种粉尘的工人所患上的尘肺，该病主要发生在既进行掘进、又从事采煤的工人中。
　　尘肺患病除与粉尘的性质有关外，还与粉尘的浓度直接相关。工作面的粉尘浓度越高，吸入并沉积到肺内的粉尘量也越大，掌握工人工作环境的粉尘浓度及工人接尘时间，可以大致估算接尘工人肺内的粉尘沉积量。50g煤尘在肺内可能会导致尘肺，12g岩尘在肺内足以形成较严重的矽肺病变。
据卫生部统计，2002年底，中国尘肺病累计病例达58万人，其中仍然存活者44万多人。2002年，全国共报尘肺病患者12448例，其中煤矿系统的尘肺病例占47.6％（仅为原国有重点煤矿病例数，不包括地方煤矿和乡镇煤矿）。每年尘肺病造成的直接经济损失达80亿元人民币。2003年，全国产煤17.4亿吨，其中地方煤矿和乡镇煤矿占9亿吨，占一半多。专家认为，全国估计有120多万尘肺病患者，这意味着每1000个中国人中就有一个尘肺病患者。
　　随着国家改革开放的深入，国际上通行的职业健康体系也逐步在我国得到推广。职业病的危害也日益被广大从业者、社会、政府所重视。在各个工作现场都采用了减少粉尘产生、降尘、排尘、除尘、个体防尘等措施，相信我国煤矿尘肺病患者会越来越少。