第三章 矿区大气污染与防治

含SiO210%以上时 ≤ 2 mg/m3 含SiO210%以下时 ≤ 10 mg/m3
大气污染物造成的危害影响主要表现
刺激和腐蚀作用：NO2、SO2、SO3 窒息作用：CO、H2S、CH4、NOx 急性或慢性中毒作用
引起职业病：尘肺病、慢性职业中毒、急性职业 中毒、职业性眼鼻喉病及职业性皮肤病等。 降低能见度

一种对血液、神经有害的有毒气体。随空气进 入人体后，通过肺泡进入血液，并与血红蛋白结合。 气结合能力是氧气的200-300倍，CO进入各部分组 织和细胞内，导致人因缺氧而引起窒息和血液中毒。
一氧化碳中毒症状与浓度关系
一氧化碳浓 度（%） 0.02 0.08
主要症状
2-3h内可能引起轻微头痛 40min内出现头痛、眩晕和恶心。2h内发 生体温下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出 现昏迷 5-10min内出现头痛、眩晕。30min内可能 出现昏迷并有死亡危险 几分钟内出现昏迷和死亡
作用时间长，来源广 泛，成本低，喷洒方 便，无二次污染。
（三）钻机和铲装作业防尘技术 钻机防尘措施
干式捕尘
湿式除尘
风水混合法除尘，利用压气 动力把水送到钻孔底部，在 钻进和排渣过程中湿润粉尘， 形成潮湿粉团和泥浆
干湿联合除尘
旋风除尘器示意图
铲装作业防尘措施
预先湿润爆堆 增加矿岩湿度 装载时喷雾洒水
第三章 矿区大气污染与防治
第一节 矿区常见大气污染物性质及危害 第二节 露天矿大气污染与防治 第三节 井巷开采矿大气污染与防治 第四节 矿区大气污染物排放标准 第五节 锅炉烟气的治理 第六节 贮煤场灰尘对大气环境的影响及防治措施 第七节 废石临时堆放场对大气环境的影响及防治 措施 第八节 运输过程扬尘对大气环境的影响及防治措 施
露天矿粉尘的荷电性 悬浮于空气中的粉尘通常带有电荷的性质。这种 电荷由于破碎时摩擦、粒子间碰撞或放射性照射 等原因所致。 尘粒的荷电量主要取决于他的大小和重量，与湿 度和温度也有关。
其 他

溶解度-粉尘溶解于水的能力 燃爆性-如煤、硫磺、铝、锌等。


硬度与形状-硅质粉尘硬度大，具有尖棱状形态，作用于 呼吸道、粘膜、皮层，由于机械刺激作用可造成对人体的 伤害。 化学成分与矿物成分-有毒粉尘会引起中毒，放射性粉尘 会导致放射性病变。
可见尘粒
大于10μm，光线明亮时 肉眼可见。
按可见程度
显微粉尘
0.25-10μm，普通显微镜
小于0.25μm，高倍或电 子显微镜
超显微粉尘
露天矿粉尘的分散度 粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占质量或数量 百分比。 小粒径所占百分比大，称为分散度高，反之，分 散度低。
露天矿粉尘的浓度 • 表示粉尘量大小的参数之一，指空气中所含浮尘 的数量。 • 总悬浮颗粒：空气动力当量直径≤100μm的颗粒 • 可吸入颗粒物：空气动力当量直径≤10μm的颗粒
丙醛浓度
1.6×10-6 5×10-6 1.4×10-4
人会闻到气味 人会感到头痛、难以忍受 如不及时抢救，人在几分钟内死亡
碳 烟
主要由油雾和微细碳粒组成。碳粒直径一般小
于1μm，碳烟中的可溶性有机物具有诱变作用，
这些诱变物的90%以上是致癌物质。
三 、井巷大气中煤（粉）尘污染防治
煤层注水 通风除尘
• 3 含碳氧化物
CO、CO2
主要来自冶炼生产，爆破作业，汽油、 柴油等内燃设备排放的尾气以及煤和矿石 的自燃等。 1t铝 CO2 910-1000 kg CO 80-400 kg
• 1 粉尘
• 在矿山生产过程中，对矿物和岩石进行破碎、 研磨、钻孔、爆破、运输等手段产生的悬浮于大 气中发生缓慢沉降的微小固体颗粒，属于固态分 散性气溶胶。
0.32
1.28
• 二氧化氮（ NO2 ）
红褐色气体，有强烈刺激性气味，对空气的相 对密度为1.59，易溶于水。 对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激 及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。

NO2中毒有潜伏期，有的在中毒时尚无明显感 觉，还可以坚持工作。但经过6-24h后发作，中毒 者指头出现黄褐色斑点，并出现严重的咳嗽、头 痛、呕吐甚至死亡。
某些矿井内含有放射性气体
二 井巷大气中污染物和污染源 （1）有毒有害气体 （2）放射性物质 （3）矿内柴油设备废气 （4）粉尘 CO、Nox、H2S、SO2、CH4
（2）放射性物质
放射性
自然界中的某些元素不随外界条件（如温度、 压力等）的改变而改变，在其自发的衰变过 程中放出射线的性质。
具有
放射性元素
• 甲烷（CH4）
无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度 为0.557，难溶于水，扩散性较空气大1.6倍
低瓦斯矿井 高瓦斯矿井
相对瓦斯涌出量≤10m3/t，且 绝对瓦斯涌出量≤ 40m3/min 相对瓦斯涌出量＞10m3/t， 或绝对瓦斯涌出量＞ 40m3/min
煤与瓦斯突出矿井
成分名称 O2 CH4 CO2
L Sv
湿式打眼和使用水泡泥
湿式打眼 在采煤工作面打眼时，将具有一定压力的水通 过钻具送入正在钻进的钻孔孔底，湿润并冲洗钻 孔中的煤（岩）粉，大大减少打眼作用时的产尘 量。 水泡泥 盛水的专用塑料袋，减少炮烟用品
喷雾洒水、净化风流 采煤机内外喷雾、工作面顺槽送送机转载点喷雾等。 洒水装置对进、回风巷定期冲刷、消除积尘。
• 2 烟尘
在冶炼和燃烧过程中矿物高温升华、蒸馏及焙烧 时产生的固体粒子，属于固体凝聚性气溶胶。
颗粒一般比粉尘小
固体物料在高温下不 发生熔融的条件下进 行的反应过程。
• 3 液滴
在常温常压下是液体的物质，能在静止条件 下沉降，在紊流条件下保持悬浮状态，粒径范围 在200μm以下的液体粒子。
• 4雾
体积浓度（%） ≥20 ≤0.5 ≤0.5
安全标准 质量浓度（mg/m3） ≥286714.3 ≤3578.4 ≤9821.4
CO NO2 SO2 H2S NH3 H2
浮尘
≤0.0024 ≤0.00025 ≤0.0005 ≤0.00066 ≤0.004 ≤0.5
≤30 ≤5 ≤14.3 ≤10 ≤30.4 ≤448.66
湿式打眼和使用水泡泥
方法 喷雾洒水、净化风流 局部通风与锚喷除尘 气体资源综合利用
煤层注水
国内外煤矿广泛采用的最积极、最有效的防尘 措施。 实质是将煤体预先湿润，以降低开采过程中产 生的粉尘对井下矿工的危害。
通风除尘 稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防治粉尘积聚。
全面通风换气量
G L C2 C0
质量法 表示 计数法
每立方空气中所含浮尘的质量
每立方厘米空气所含浮尘的粒数
新北京人精神由此诞生：“厚德载雾，自 强不吸，霾头苦干，再创灰黄！” 事实再 次证明：雾以吸为贵！
露天矿粉尘的湿润性 • 根据粉尘被湿润的难易程度，分为亲水性粉尘和 疏水性粉尘。 • 粉尘的湿润性，与气压、气温、粉尘的岩成分、 与水接触的时间等有关。
（三）采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响 • 空气含尘量与矿山机械的生产能力的关系：
Q QH n ne exp C1 QH
ne—已知生产能力或运行速度的矿山机械工作时的 空气含尘量，mg/m3 C1—系数 QH—已知机械生产能力（或机械移动速度），m3/h （或km/h） Q—新的机械生产能力， m3/h（或机械移动速度 km/h）
自然粉尘 按产尘原因 生产性粉尘
风沙、尘土
浮尘、落尘、矽尘
有毒粉尘
按化学性质
铅、汞、镉、钛、锰
无毒粉尘
烟尘、矿尘、矽尘等
三、露天矿粉尘的特点
（一）粒度 （二）分散度 （三）浓度 （四）湿润性 （五）荷电性

粉尘的粒度 • 以尘粒直径来衡量，用微米做单位。
• 分为四级：小于2μm；2-5μm；5-10μm；大于 10μm。
第三节 井巷开采矿大气污染与防治
一 井巷开采大气污染的主要特征
空气中氧的含量降低，二氧化碳含量增高
氧含量 CO 矿井大气中含有多种有毒有害气体 2含量 减少到 17% 从事繁重体力劳动，心跳加速，呼吸困难 达到5% 人会出现耳鸣、无力、呼吸困难 减少到 15% 失去劳动能力 矿井大气中含有大量的粉尘 达到 10%-20% 呼吸处于停顿状态，失去知觉，时间稍长就 10%-12% 大脑缺氧，失去理智，时间稍长威胁生命 会有生命危险 无阳光照射，空气温度 6%-9% 失去知觉，不及时抢救会造成死亡 矿井内气象条件复杂 高，湿度大
β、γ射线在人体外部进行照射，是人体受到伤害，多表 现为神经系统和血压系统的疾病。
（3）矿内柴油设备废气
无害成分
CO2、 N2、O2、水蒸气
有害成分
CO、NOx、CxHy、SO2、 醛类、碳烟
醛 类
• 醛类是一种麻醉剂，主要甲醛和丙烯醛组成。
甲醛浓度 7×10-5 1.8×10-4 危害 对人体的呼吸道有轻度刺激 引起多种并发症，如结膜炎、鼻炎、 支气管炎等 危害
局部通风与锚喷除尘
在掘进头配备局部通风机，喷锚作业配备除尘器。
气体资源综合利用
瓦斯发电
将瓦斯和空气混合后， 在发电机燃烧室爆燃，推 动活塞往复运动，将爆燃 热能转化为机械能，将动
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力传给发电机，实现机械
淮南矿业瓦斯发电
能转化为电能。
第一节 矿山常见大气污染物性质及危害
一、矿区大气污染物分类及性质
气态污染物 分类 气溶胶污染物
矿山在采矿、选矿、冶炼过程中 产生的在常温常压下呈气态的污 染物，它们以分子状态分散在空 气中，并向空间的各个方向扩散。 沉降速度可以忽略的固体粒子、 液体粒子或固体和液体粒子在气 体介质中的悬浮物。
五、露天矿粉尘的防治
（一） 爆破尘毒防治技术
通风防尘毒
稀释、转移污染物 保证堵塞长度
工艺防尘毒
松动爆破 新型水炮泥 完善炸药配方 充水硐室爆破 水塞爆破 爆破区洒水泡沫覆盖爆区
湿式防尘毒
（二）露天矿运输路面扬尘防尘技术
路面的结构和施工质量
洒水车
路面洒水
洒水器
抑尘剂处理路面 机理
优点
捕捉、吸附、团聚粉 尘微粒，紧缩于网状 结构中。
含有
具有放射性的元素。 放射性矿岩
含有放射性元素的矿物岩石。
（2）放射性物质 • 氡 无色、无味、透明的放射性气体，半衰期是3.825d，密 度为9.73g/L。能溶于水、油类、有机溶剂及其他液体 • 氡子体 气溶胶状态，有荷电性。 • 危害 衰变过程产生α、β、γ射线。
α射线从人体的口腔、鼻腔进入人体进行内照射时，对 人体的组织伤害比较大，表现为呼吸系统的疾病；
• 1 含硫化合物 SO2、 SO2、H2S
1t铅
1t锌
0.3t硫
0.6t硫
1t煤含硫量为5-50kg
硫酸烟雾、光化学烟雾
• 2 含氮氧化物
NO、NO2、N2O、N2O2、N2O4、N2O5
来自于冶炼厂的生产过程、锅炉烟气、露天开 采及井工开采的炸药爆破以及矿区运输、装载、铲 运等使用汽油、柴油为燃料的设备所排放的尾气。
在常温常压下能悬浮于气体中的微小液体，是 在蒸气的凝结、液体雾化和化学反应等过程中形 成的，属于液体凝聚性气溶胶，如酸雾、碱雾、 水雾等。
二、矿区大气污染物造成的危害
• 一氧化碳
CO 无色，无味，无臭，对空气的相对密度为 0.97，微溶于水。 CO能燃烧，浓度在13%-75%时有爆炸危险。
（四）矿岩的湿度与空气含尘量的关系
影响空气含尘量的主要因素之一是矿岩的湿度。 随着矿岩自然湿度的增加，或者用人工方法增加 矿岩的湿度能使各种采掘机械工作时的空气含尘 量急剧下降。
当电铲工作时，如矿岩的湿度从4%增加到8%， 电产周围空气含尘量则从200mg/m3下降到 20mg/m3，即水分增加一倍，台阶工作面空气含 尘量将为原来的1/10。
第二节 露天矿大气污染与防治
一、露天矿粉尘的来源
• 剥离、凿岩、破碎、装运、选矿等，都会产 生大量的粉尘。在露天矿区，防治大气污染的主 要对象是露天采场。 • 各种设备产尘量的比例
穿孔设备 装载设备 运输设备 凿岩设备 推土设备 6.3% 1.19% 91.33% 0.57% 0.61%
二、露天矿粉尘的类型

四、影响露天矿大气污染的因素

（一）地质条件、采矿技术、地理和气象诸因素对露 天矿大气污染的影响
（二）风速和风向对露天矿大气污染的影响



（三）采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响
（四）矿岩的湿度与空气含尘量的关系
（二）风速和风向对露天矿大气污染的影响
1——破碎机下风侧； 2——破碎机上风侧； 3——钻机下风侧