第四章矿井防尘和防灭火.docx
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第四章矿井防尘和防灭火
第四章矿井防尘和防灭火
第一节矿尘防治
矿尘是指在矿山建设和生产过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。
在矿山生产过程中,如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。
一、矿尘的分类及危害
矿尘按其成分分为:
岩尘、煤尘、多种无机粉尘等。
按矿尘的存在状态分为:
浮尘、落尘。
按矿尘的粒径组成范围分为:
全尘(总粉尘)即各种粒径的矿尘之和、呼吸性粉尘主要指粒径在5µm以下的微细尘粒;按矿尘的来源分为:
生产性粉尘和非生产性粉尘。
矿尘具有很大的危害性,表现在以下几个方面:
1.污染工作场所,危害人体健康,引起职业病。
工人长期吸人矿尘后,轻者会患呼吸道炎症、皮肤病,重者会患尘肺病,而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外十分惊人。
2.某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸。
煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸,对于瓦斯矿井,煤尘则有可能参与瓦斯同时爆炸。
煤尘或瓦斯煤尘爆炸,都将给矿山以突然性的袭击,酿成严重灾害。
3.加速机械磨损,缩短精密仪器使用寿命随着矿山机械化、电气化、自动化程度的提高,矿尘对设备性能及其使用寿命的影响将会越来越突出,应引起高度的重视。
4.降低工作场所能见度,增加工伤事故的发生在某些综采工作面割煤时,工作面煤尘浓度高达4000~8000mg/m3,有的甚至更高,这种情况下,工作面能见度极低,往往会导致误操作,造成人员的意外伤亡。
二、矿尘的分散度、浓度
表4.1作业场所空气中粉尘浓度标准
粉尘中游离SiO2含量(%)
最高允许浓度/(mg/m3)
总粉尘
呼吸性粉尘
<10
10~<50
50~<80
≥80
10
2
2
2
3.5
1
0.5
0.3
(一)矿尘的分散度
是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。
分散度有两种表示方法:
1.重量百分比
即各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称为重量分散度;
2.数量百分比
即各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比称为数量分散度。
粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的,我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级;小于2µm、2~5µm、5~10µm和大于10µm。
矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标,是研究矿尘性质与危害的一个重要参数。
矿尘总量中微细颗粒多,所占比例大时,称为高分散度矿尘;反之,如果矿尘中粗大颗粒多,所占比例大,就称作低分散度矿尘。
矿尘的分散度越高,危害性越大,而且越难捕获。
《规程》规定粉尘分散度,每半年测定1次。
(二)矿尘的浓度
指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
即每立方米空气中所含浮尘的毫克数,单位为mg/m3。
2.计数法
即每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数,单位为粒/cm3。
我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。
计数法因其测定复杂且不能很好地反映矿尘的危害性,因而在国外使用也越来越少。
《规程》对作业场所空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)浓度标准做了明确规定,见表4.1。
三、矿尘的测定
《规程》第七百四十条规定,煤矿企业必须按国家规定对生产性粉尘进行监测,并遵守下列规定:
总粉尘:
作业场所的粉尘浓度,井下每月测定两次,地面及露天煤矿每月测定一次;粉尘分散度,每6个月测定一次。
呼吸性粉尘:
工班个体呼吸性粉尘监测,采、掘(剥)工作面每3个月测定1次,其他工作面或作业场所每6个月测定1次。
每个采样工种分2个班次连续采样,1个班次内至少采集2个有效样品,先后采集的有效样品不得少于4个;定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。
粉尘中游离SiO2含量,每6个月测定1次,在变更工作面时也必须测定1次;各接尘作业场所每次测定的有效样品数不得少于3个。
开采深度大于200m的露天煤矿,在气压较低的季节应适当增加测定次数。
定期测定井下空气中的矿尘浓度和分散度,是掌握工作场所矿尘状况,检查防尘效果的重要手段。
(一)矿尘浓度测定
矿尘浓度测定分质量法和计数法两类,我国主要用质量法。
目前煤矿普遍采用滤膜测尘法,它的原理是用抽气装置将含尘空气通过装有滤膜的采样器,将矿尘过滤截留,再根据滤膜的增重和通过的空气量,计算矿尘的浓度。
1.主要装置
1)滤膜
滤膜是用超细合成纤维制成的网状薄膜,表面呈细绒状,不易脆裂,有明显的荷电性和憎水性。
具有阻尘率高(可达99%)、阻力小、不易吸湿、重量轻、性能稳定等优点。
滤膜有直径40mm及75mm两种规格,前者适用于矿尘浓度低于200mg/m3的地点采样;后者多用于矿尘浓度超过200mg/m3的地点采样。
2)采样器
它由采样漏斗和滤膜夹两部分组成,如图3.1所示。
下井测定前,将称量后的滤膜装入滤膜夹,放入滤膜盒内。
采样时取出滤膜夹安放于采样漏斗中。
3)流量计
流量计用来测定通过滤料的含尘空气量(L/min)。
井下常用转子流量计。
它由有一定锥度的有机玻璃管和转子构成,当测尘空气从下而上通过锥形管时,转子和锥形管壁之间的间隙逐渐增加,直到转子的重力和空气的上升力相等时,即平衡在一定高度。
此时可从转子顶部所在锥形管的刻度,得出单位时间的流量值。
4)抽气装置
有电动抽气泵和压气引射器两类。
在有沼气、煤尘爆炸危险的矿井,普通电动抽气泵不能使用。
2.测定工作
1)准备滤膜
首先应将滤膜放在干燥皿内干燥,然后用镊子将滤膜两面的衬纸取下,用万分之一天平或扭力天平称量,记下初量,将之装在滤膜夹上,放入滤膜盒内备用。
直径40mm的滤膜平铺夹牢,直径75mm的折成漏斗形夹牢。
图4.1
a-采样漏斗;b-滤摸夹
1-漏斗顶盖;2-漏斗;3-锥形环;4-固定盖;5-底座
2)采样
应在作业人员经常活动的范围内进行,距地面的高度约1.5m(相当于人的呼吸带高),并需避开风动工具和风流涡流的影响。
采样器入口应迎向风流。
每个试样的采尘量应大于1mg,小于20mg。
一般情况下,采样流量为10~30L/min,时间为20min。
为了保证测尘精度,应在同一地点,在相同条件下同时采取两个试样。
图4.2为压气引射器为动力时的采样布置。
图4.2 利用压气采取尘样
1-采样头;2-采样头固定架;3-喷射器;4-流量计; 5-压气管
3.称量和计算
称量前,将滤膜放在干燥皿内干燥.如果采样地点水雾较大,滤膜表面有水珠,应在干燥箱内干燥,每隔30min称量一次,直到前后两次的称量差小于0.2mg为止.称量时应将受尘面向上、向内对折2~3次。
称量后按下式计算矿尘浓度:
(3—1)
式中
—矿尘浓度,mg/m3;
—滤膜的增量,mg;
—采样流量,L/min;
—采样时间,min。
同时采取两个平行试样时,它们之间的相对差值小于20%方为合格:
(3—2)
式中
—平行样品的相对差值,%
—两个样品的各自测定值,mg/m3。
最后,以两个合格的平行样品的算术平均值作为测定地点的矿尘浓度。
4.除油
工作面空气中常含有很多机械用油的油雾,它能吸附在滤膜上,造成测定的误差。
为了消除这一影响,可将滤膜置于120号汽油中侵润10~15min在称量。
携带式直读测尘仪种类型号很多,目前国内生产的有:
根据
射线通过含尘空气时辐射强度衰减原理而制成的,如WAR型测尘仪;用静电采样器将粉尘采集在石英晶体振荡器的电极表面上,引起它的振荡频率减少的CO—1型测尘仪;利用光通过含尘空气时的吸收、散射原理制成的测尘仪,等等。
这类仪器测定简单、迅速、直观,但是精度不高。
(二)矿尘分散度测定
矿尘的分散度分为质量分散度(各类粒径的质量百分比)和数量分散度(各类粒径的数量百分比)两类。
前者多用沉降法,后者多用显微观察法。
数量分散度的测定,可在滤膜法测定矿尘
浓度后进行。
即利用滤膜可溶于有机溶剂
的特点,将带尘滤膜平脯在载物玻璃片上,
带尘面向上,滴中性加拿大胶一滴,胶内
的二甲苯将滤膜纤维溶解,形成透明的带
尘滤膜,盖上盖玻片以防污染。
或者将带
尘滤膜放在磁坩埚中,加醋酸丁溶剂1~2
ml,待滤膜溶解后,将溶液搅拌均匀,取
一滴置于载物玻璃上,用另一玻片将之推
平。
一分钟后形成带尘滤膜,盖上盖玻片。
图4.3分散度测定示意图
制好的试样玻片放于400~600倍显微镜的载物台上,用目镜测微尺,量尘粒的定向粒径(图4.3)。
尘粒数量少的试样,每一颗尘粒都应测量到。
尘粒数量多时需测200粒以上。
测量的结果按分散度的分级计算它们的百分比。
四、煤尘爆炸及其预防
(一)煤尘爆炸的条件
煤尘爆炸必须同时具备三个条件:
(1)煤尘本身具有爆炸性,并且煤尘必须悬浮于空气中,并达到一定的浓度(下限浓度为45g/m3,上限浓度为15000~2000g/m3。
其中爆炸力最强的浓度范围为300~400g/m3。
);
(2)存在能引燃煤尘爆炸的高温热源(一般为610~1050℃),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;(3)氧汽浓度大于18%。
(二)影响煤尘爆炸的因素
1.煤的挥发分
一般说来,煤尘的可燃挥发分含量越高,爆炸性越强,即煤化作用程度低的煤,其煤尘的爆炸性强,随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。
2.煤的灰分和水分
灰分是不燃性物质,能吸收能量,阻挡热辐射,破坏链反应,降低煤尘的爆炸性。
水分能降低煤尘的爆炸性,因为水的吸热能力大,能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒,减少尘粒的总表面积,同时还能降低落尘的飞扬能力。
煤的天然灰分和水分都很低,降低煤尘爆炸性的作用不显著,只有人为地掺入灰分(撒岩粉)或水分(洒水)才能防止煤尘的爆炸。
3.煤尘粒度
粒径1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸,而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加,75µm以下的煤尘特别是30~75µm的煤尘爆炸性最强。
4.空气中的瓦斯浓度
瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。
随着瓦斯浓度的增高,煤尘爆炸浓度下限急剧下降。
5.空气中氧的含量
空气中氧的含量高时,点燃煤尘的温度可以降低,氧的含量低时,点燃煤尘云困难。
煤尘的爆炸压力也随空气中氧含量的多少而不同。
氧含量高,爆炸压力高,氧含量低,爆炸压力低。
(三)预防煤尘爆炸的技术措施
预防煤尘爆炸的技术措施主要包括减、降尘措施,防止煤尘引燃措施及隔绝煤尘爆炸措施等三个方面。
1.减、降尘措施
减、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中,通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。
为达到这一目的,煤矿上采取了以煤层注水为主的多种防尘手段。
1)煤层注水实质
煤层注水是回采工作面最重要的防尘措施之一,在回采之前预先在煤层中打若干钻孔,通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分,从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。
煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面:
(1)煤体内的裂隙中存在着原生煤尘,水进入后,可将原生煤尘湿润并粘结,使其在破碎时失去飞扬能力,从而有效地消除这一尘源。
(2)水进入煤体内部,并使之均匀湿润。
当煤体在开采中受到破碎时,绝大多数破碎面均有水存在,从而消除了细粒煤尘的飞扬,预防了浮尘的产生
(3)水进入煤体后使其塑性增强,脆性减弱,改变了煤的物理力学性质,当煤体因开采而破碎时,脆性破碎变为塑性变形,因而减少了煤尘的产生量。
2)煤层注水方式
注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。
按国内外注水状况,有以下4种方式:
(1)短孔注水
短孔注水是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水,注水孔长度一般为2~3.5m。
(2)深孔注水
它是在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水,孔长一般为5~25m。
(3)长孔注水
它是从回采工作面的运输巷或回风巷,沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水,孔长30~100m;当工作面长度超过120m而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时,可采用上向、下向钻孔联合布置钻孔注水
(4)巷道钻孔注水
即由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层打钻注水。
在一个钻场可打多个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔。
巷道钻孔注水采用小流量、长时间的注水方法,湿润效果良好;但打岩石钻孔不经济,而且受条件限制,所以极少采用。
3)注水系统
注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。
利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导人钻孔的注水叫静压注水。
静压注水采用橡胶管将每个钻孔中的注水管与供水干管联接起来,其间安装有水表和截止阀,干管上安装压力表,然后通过供水管路与地表或上水平水源相连。
利用水泵或风包加压将水压人钻孔的注水叫动压注水,水泵可以设在地面集中加压,也可直接设在注水地点进行加压。
4)注水设备
煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表等。
2.防止煤尘引燃的措施
防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施大致相同,可参看第二章瓦斯爆炸及其预防一节。
同时特别要注意的是,瓦斯爆炸往往会引起煤尘爆炸。
此外,煤尘在特别干燥的条件下可产生静电,放电时产生的火花也能自身引爆。
3.隔绝煤尘爆炸的措施
防止煤尘爆炸危害,除采取防尘措施外,还应采取降低爆炸威力、隔绝爆炸范围的措施。
1)清除落尘
定期清除落尘,防止沉积煤尘参与爆炸可有效地降低爆炸威力,使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。
2)撒布岩粉
撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉,增加沉积煤尘的灰分,抑制煤尘爆炸的传播。
惰性岩粉一般为石灰岩粉和泥岩粉。
对惰性岩粉的要求是:
(1)可燃物含量不超过5%,游离Si02含量不超过10%:
(2)不含有害有毒物质,吸湿性差;
(3)粒度应全部通过50号筛孔(即粒径全部小于0.3mm),且其中至少有70%能通过、200号筛孔(即粒径小于0.075mm)。
撒布岩粉时要求把巷道的顶、帮、底及背板后侧暴露处都用岩粉覆盖;岩粉的最低撒布量在做煤尘爆炸鉴定的同时确定,但煤尘和岩粉的混合煤尘,不燃物含量不得低于80%;撒布岩粉的巷道长度不小于300m,如果巷道长度小于300m时,全部巷道都应撒布岩粉。
对巷道中的煤尘和岩粉的混合粉尘,每三个月至少应化验一次,如果可燃物含量超过规定含量时,应重新撒布。
3)设置水棚
水棚包括水槽棚和水袋棚两种,设置应符合以下基本要求:
(1)主要隔爆棚组应采用水槽棚,水袋棚只能作为辅助隔爆棚组,
(2)水棚组应设置在巷道的直线段内。
其用水量按巷道断面计算,主要隔爆棚组的用水量不小于400L/m2,辅助水棚组不小于200L/m2;
(3)相邻水棚组中心距为0.5~1.0m,主要水棚组总长度不小于30m,辅助水棚组不小于20m;
(4)首列水棚组距工作面的距离,必须保持在60~200m范围内;
(5)水槽或水袋距顶板、两帮距离不小于0.1m,其底部距轨面不小于1.8m;
(6)水内如混人煤尘量超过5%时,应立即换水。
4)设置岩粉棚
岩粉棚分轻型和重型两类。
结构如图4.4所示,它是由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成,台板的间距稍大于板宽,每块台板上放置一定数量的惰性岩粉,当发生煤尘爆炸事故时,火焰前的冲击波将台板震倒,岩粉即弥漫于巷道中,火焰到达时,岩粉从燃烧的煤尘中吸收热量,使火焰传播速度迅速下降,直至熄灭。
岩粉棚的设置应遵守以下规定;
1)按巷道断面积计算,主要岩粉棚的
岩粉量不得少于400kg/m2,辅助岩粉棚不得
少于200kg/m2;
2)轻型岩粉棚的排间距1.0~2.0m,
重型为1.2~3.0m;
3)岩粉棚的平台与侧帮立柱(或侧帮)
的空隙不小于50mm,岩粉表面与顶梁(顶板)
的空隙不小于100mm,岩粉板距轨面不小于
1.8m;
4)岩粉棚距可能发生煤尘爆炸的地点图4.4岩粉棚
不得小于60m,也不得大于300m;
5)岩粉板与台板及支撑板之间,严禁用钉固定,以利于煤尘爆炸时岩粉板有效地翻落;
6)岩粉棚上的岩粉每月至少检查和分析一次,当岩粉受潮变硬或可燃物含量超过20%时,应立即更换,岩粉量减少时应立即补充。
5)设置自动隔爆棚
自动隔爆棚是利用各种传感器,将瞬间测量的煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电讯号,指令机构的演算器根据这些讯号准确计算出火焰传播速度后选择恰当时机发出动作讯号,让抑制装置强制喷撤固体或液体等消火剂,从而可靠地扑灭爆炸火焰,阻止煤尘爆炸蔓延。
目前许多国家正在研究自动隔爆装置,并在有限范围内试验应用。
五、矿山尘肺病及其预防
(一)概述
井下采煤,掘进等各生产环节,常常产生大量的生产性矿尘,如果不采取有效的防尘措施,作业人员长期吸入矿尘将引起肺部纤维增生性疾病——尘肺病。
据统计,截止1997年,我国国有重点煤矿尘肺病患者累计达17.5万人,现患病人12.1万,占全国尘肺病总患者的46.5%,每年死亡2000人~3000人,年平均死亡2500人(据不完全统计,尘肺病患者死亡人数是煤矿工伤死亡人数的5倍,并且每年以4000人~5000人递增)。
国有重点煤矿平均尘肺病患病率为6.33%,比西方发达国家高出约5个百分点,与我国经济的高速发展极不相称。
有3个矿务局尘肺的患病率高达16%以上。
1.防治工作成绩
我国煤炭系统尘肺病的防治工作经过多年研究,取得了较大的成绩:
煤矿职工矽肺发病年龄明显后移,20世纪50年代诊断出的病人平均年龄为40.34岁,80年代病人平均年龄为50.5岁;病人的病情有所减轻,死亡年龄后移,20世纪50年代病人的死亡年龄平均为42岁,80年代平均为61.15岁。
虽然目前还没有根治矽肺病的办法,但通过治疗可以减少肺气肿、气管炎、肺心病、肺结核等合并症,减轻病人的痛苦,病人寿命可延长和正常人一般。
2.病理分布特点
统计资料表明,凡地质条件较差,开采方法落后、设备陈旧、先进设备难以应用的矿井尘肺发病率高于地质条件好、开采技术设备先进的矿井。
地方煤矿平均尘肺患病率高于国有重点煤矿。
国有重点煤矿尘肺平均患病率为6.33%,全国县级以上地方煤矿的尘肺平均患病率高达8.11%,原因主要是地方煤矿对防尘工作重视程度差,管理水平低,技术及设备条件不好等。
煤矿尘肺病人最多的省(市、区)是我国的产煤大省。
煤矿尘肺病人数依次为山西、河南、四川、辽宁、陕西、安徽、黑龙江等。
但患病率高低分布不同,患病率较高的依次为青海、北京、福建、湖北、陕西和新疆等。
煤矿Ⅰ期尘肺占全国总数的74.75%,Ⅱ期、Ⅲ期分别占21.29%和3.96%。
从煤矿尘肺发病工种分布看,纯掘进和主掘工种发病在各期煤矿尘肺中都占总病人数的50%以上。
说明掘进工的作业环境仍是防尘工作中不可忽视的主要方面。
许多尘肺患者是20世纪50~70年代的接尘工人,50~60年代许多岩石掘进工作面还使用过干式风锤,危害程度比较大,患病率必然高。
随着湿式作业及综合防尘的推广,岩尘危害相对减少。
随着机械化的发展,采煤工作面煤尘浓度势必增大,煤尘危害增大,在尘肺发病的工人中,纯采煤和主要采煤工人患病率呈上升趋势。
3.发展趋势预测
尘肺病是慢性职业病,影响尘肺病发生发展的因素有很多,对尘肺病发展趋势作出准确的预测困难很大。
据调查,全国有些行业各种尘肺病例数处于增长趋势,其中煤炭行业尤为明显,煤炭行业现有可疑尘肺病数约20万人,是构成尘肺病例增长的主要因素。
20世纪80年代后在矿尘环境工作的工人在2000年以后将逐渐发病。
到2005年,煤炭行业尘肺病总数将达到25万左右,这个数字还不含乡镇煤矿工人的尘肺发病。
一大批工人将丧失劳动能力,随着经济的发展,计划生育政策的施行,家庭人口结构变化,势必造成矿工短缺,直接影响煤炭行业的发展。
(二)尘肺病的分类及发病机理
1.尘肺类的分类
1)硅肺病(矽肺病):
由于吸入含游离SiO2含量较高的岩尘而引的尘肺病称为硅肺病.患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。
2)煤硅肺病(煤矽肺):
由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起的尘肺病称为煤硅病肺.患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。
3)煤肺病:
由于大量吸入煤尘而引起的尘肺病多属煤肺病,患者多为长期单一的在煤层中从事采掘工作的矿工。
上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病,其发病工龄最短(一般在10年左右),病情发展快,危害严重。
煤肺病的发病工龄一般为20~30年,煤硅肺病介于两者之间但接近后者。
2.尘肺病的发病机理
1)肺脏的防御功能
生产环境的矿尘是尘肺产生的首要条件。
但是在同一环境中接触相同矿尘的生产工人,并不一定都患尘肺,一般情况下只有少数人可患尘肺,而且发病的时间迟早不同,病变程度也轻重不一,这是因为人的体对矿尘的防御功能及敏感程度不同的缘故。
(1)矿尘在肺脏的阻留方式
矿尘进入呼吸道和肺泡主要通过以下几种运动方式阻留。
①惯性碰撞作用
空气中悬浮矿尘随着人的吸气气流进入呼吸道。
鼻腔和大气管气流速度很快,绝大多数直径较大的尘粒通过弯曲的鼻腔、气管和较大支气管时碰撞并粘附在上述通道湿润的粘膜表面。
粒径较大的尘粒,由于重量大、沉降速度快,阻留率很高。
上述部位阻留的矿尘颗粒,直径都在10μm以上,占吸入矿尘重量的95%以上均被阻留在上呼吸道,粒径5μm和5μm以下的尘粒,大多通过鼻腔,气管和较大的支气管进入细小的支气管和肺泡。
②重力沉降和拦截作用
细小尘粒随吸气进入中、小支气管后,由于支气管分支增多,气流速度逐渐减慢,部分尘粒由于气管中心部气流速度较快,仍可以依靠惯性碰撞作用被拦截,粘附在中小支气管的分枝部,而大部分尘粒依靠重力沉降沉着在中小支气管粘膜壁及肺泡壁上。
因此重力沉降作用和拦载是矿尘颗粒在肺脏较深部位阻留的主要方式。
③扩散作用
对于1μm以下非常微细的尘粒,特别是小于0.5μm的尘粒,沉降速度是非常慢的,在整个工作班时间里甚至难以降落到地面(在静止空气条件下),对这样的细小粒径的矿尘,仍能大部分随呼气呼出体外,只有一部分尘粒依靠布朗运动接近并粘附在肺泡壁或呼吸性支气管壁上。
国际尘肺病会议认为直径大于10μm的矿尘因不能进人最小支气管,对尘肺的发生没有多大作用,只有直径小于5μm的尘粒才对尘肺的发生有意义。
目前比较一致的看法,生产环境空气中直径5μm以下的尘粒是引起尘肺的有害矿尘。
(2)肺脏对外来异物的清除作用
上呼吸道和肺组织对外来物质,如矿尘、微生物等侵袭都具有防御功能。
鼻腔、咽部、气管和支气管的粘膜能阻留,粘附吸人矿尘总数的98%以上,绝大部分较粗大的尘粒被阻留在上呼吸道而不能进入肺泡,粘附在气管及各级支气管粘膜表面的矿尘颗粒,由支气管粘膜分泌的粘液加以包裹,并籍支气管粘膜上皮的纤毛运动、咳嗽反射随痰液排出体外。
有人把肺组织对外来异物的清除作用叫自净功能或肺的自净作用。
①支气管对外来异物的清除作用
支气管粘膜上皮细胞的纤毛运动在清除吸人矿尘颗粒方面起很重要的作用。
肺脏所有气管、支气管包括终末支气管的管腔面上有一层粘液纤毛,纤毛以一定频率和速度,向上作单向运动,推动纤毛上面粘液滴向喉部运动。
如进入终末支气管的矿尘颗粒粘在
粘液滴的上面,约45分钟就可能被送到喉部,然后以口痰形式排出。
②肺泡对矿尘颗粒的清除
进入呼吸性支气管和肺泡内的矿尘颗粒,由于该部位没有纤毛,所以清除比较缓慢。
主要依靠肺内巨噬细胞的吞噬活动,将捕捉到的尘粒运送到终末支气管,然后再经粘液纤毛的运动清除出肺部。
肺组织对不同性质的矿尘及不同颗粒大小的矿尘,其清除率和清除速度也都不相同,就颗粒大小而言,5μm以上的矿尘颗粒,绝大部分短时间内排出,而对1.3~2μm左右的尘粒,清除速度较慢,24小时的清除率仅30%左右。
2)发病机理
进入人体呼吸系统的矿尘大体上经历以下四个过程:
(1)在上呼吸道的咽喉,气管内,含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使大于10μm的尘粒首先沉降在其内.经过鼻腔和
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- 第四章 矿井防尘和防灭火 第四 矿井 防尘 灭火