冬瓜山銅礦粉塵職業(yè)危害因素及綜合治理

李曉東 黃壽元 賈敏濤

(1.銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

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冬瓜山銅礦粉塵職業(yè)危害因素及綜合治理

李曉東1黃壽元2,3,4賈敏濤2,3,4

(1.銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

分析了冬瓜山銅礦主要的產(chǎn)塵點及粉塵職業(yè)危害，結(jié)合井下生產(chǎn)、通風、供水系統(tǒng)特點，分區(qū)域、分階段采取了壁面清洗、巷道底板噴淋曬水保濕、通風機站除塵水幕、溜破系統(tǒng)高壓噴霧、局部通風與除塵等方案進行了進風側(cè)、溜破系統(tǒng)粉塵綜合治理，可供類似礦山參考。

粉塵 職業(yè)危害因素 綜合治理

粉塵是礦山的主要職業(yè)危害因素之一，尤其是呼吸性粉塵。我國礦山粉塵危害問題突出，塵肺病發(fā)病嚴重，我國各類工礦企業(yè)接觸粉塵的作業(yè)人數(shù)超過千萬。近年來，盡管工人的勞動條件有了較大改善，塵肺病得到了一定程度的防控，但由于粉塵防治設(shè)備和技術(shù)、勞動衛(wèi)生監(jiān)督和管理、塵肺病識別和預(yù)測等方面的問題，塵肺病仍是我國最嚴重的職業(yè)病之一，患病人數(shù)、發(fā)病率、增長幅度居世界首位[1-3]。根據(jù)冬瓜山銅礦《2015年度職業(yè)病危害現(xiàn)狀評價報告》以及政府安監(jiān)部門的建議要求，逐步開展職業(yè)危害因素防控工作。本研究對該礦粉塵職業(yè)危害因素進行分析，并對其綜合治理措施進行探討。

1 主要產(chǎn)塵點及粉塵職業(yè)危害

冬瓜山銅礦千米深井是我國采礦機械化程度較高的地下礦山之一，隨井深、機械化程度、通風要求的提高，井下粉塵防治工作難度日漸大。根據(jù)井下生產(chǎn)及通風特點，該礦主要塵源為進風側(cè)車輛運輸過程中激起的地面揚塵、-920 m溜破系統(tǒng)破碎卸礦產(chǎn)生的粉塵以及風機機站風機開停引起的粉塵擴散，在通風系統(tǒng)風流帶動下受影響區(qū)域較廣，對于溜井卸礦、掘進鑿巖、回采作業(yè)主要進行局部防塵及個體防護工作。

塵肺病是粉塵對人體職業(yè)危害的最終結(jié)果，而呼吸性粉塵中的游離SiO2是導致塵肺病的“罪魁禍首”。國內(nèi)外長期研究表明，被人體吸入的粉塵的生物學效應(yīng)取決于粒子的理化性質(zhì)和沉積部位，其中游離SiO2含量愈高，對肺臟致纖維化作用愈強。因此，游離SiO2的含量是衡量作業(yè)場所粉塵職業(yè)危害程度的一項重要指標[1]。

2 粉塵職業(yè)危害綜合治理

2.1 進風側(cè)防塵

2.1.1 巷道壁面清洗

-670，-730，-790，-850，-875 m中段進風井和副井石門是冬瓜山采區(qū)井下的主要進風風路。冬瓜山副井與進風井距離近，副井作為井下人員、材料和設(shè)備的重要通道，各中段副井石門經(jīng)常運送大量材料，包括細砂和碎石等。運輸過程中的灑落遺漏在巷道底板和巷道壁產(chǎn)生了大量積塵。同時，無軌車輛的高頻運行產(chǎn)生大量揚塵，粉塵被進風井和副井進入的風流帶入采區(qū)，嚴重污染了冬瓜山采區(qū)的風源風質(zhì)。

結(jié)合井下進風側(cè)巷道現(xiàn)有的供水管路，對進風側(cè)巷道清洗由上風側(cè)向下風側(cè)方向采用高壓水沖洗巷道，巷道沖洗應(yīng)認真做好記錄，并妥善保存?zhèn)洳?。副井石門至斜坡道口按照每周2次的頻率進行巷道積塵清洗。同時，考慮到冬瓜山-670，-730，-790，-850，-875 m中段運輸量、運輸材料類型和運送車輛的頻次差異較大，對于產(chǎn)塵量較大的巷道，若在巷道清洗周期內(nèi)巷道積塵較大時應(yīng)及時進行清洗，可適當縮短該巷道的清洗周期，若到達下一次清洗時間時，巷道壁面幾乎無積塵，可適當延長2次清洗的時間間隔，降低巷道清洗頻次。

2.1.2 巷道底板噴淋灑水保濕

針對進風側(cè)粉塵，減少路面揚塵的關(guān)鍵是保持一定的含濕量和良好的路面狀況[2]，防止路面粉塵飛揚的3種防塵機理是固結(jié)、潤濕、凝并[3]。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，本研究采用噴淋灑水裝置進行降塵。在-670，-730，-790，-850，-875 m中段石門設(shè)置巷道頂板噴淋灑水裝置，保證巷道底板濕潤，減少往返車輛運輸過程中的地面揚塵。噴淋對于水霧顆粒無嚴格要求，進風側(cè)巷道底板噴淋灑水在巷道頂板布置給水管道，管道壁面開小孔，由壓力水通過管壁噴淋出，形成霧狀水滴噴淋巷道。設(shè)計噴灑管網(wǎng)沿巷道長度方向間隔1 m開一個小孔，開孔方向取斜向左下、垂直向下和斜向右下等3個方向依次交替排列，孔徑1～3 mm，以礦方現(xiàn)有的最小鉆頭進行打孔。為保證噴水對巷道底板全覆蓋，且不會對巷道壁面高壓電纜產(chǎn)生影響，斜向下的開孔方向與豎直方向的夾角取30°～45°。為保證噴淋效果，先期進行了局部管段試驗，效果較好。

2.1.3 通風機站巷道降塵水幕設(shè)計

-730 m進風井石門與運輸大巷連接處有一段巷道底板存有積水，積水段至進風風機前長約100 m的巷道底板積塵較多，為主要揚塵產(chǎn)生點。風機前方10 m處有一個變電硐室，為保證水幕產(chǎn)生的水不對變電硐室內(nèi)的電器設(shè)備產(chǎn)生影響，且不會使水霧被高速風帶出進風井石門進入運輸大巷影響大巷運輸，在變電硐室下風向出口外側(cè)5 m處設(shè)置第1道降塵水霧，第2道水幕設(shè)置于第1道水幕下風向10 m處。

2.2 -920 m溜破系統(tǒng)除塵

根據(jù)井下溜破系統(tǒng)風量檢測數(shù)據(jù)分析，溜破系統(tǒng)總回風量30.00 m3/s，其中-920 m破碎硐室回風量15.65 m3/s，-962 m皮帶道回風量14.35 m3/s，風量基本滿足生產(chǎn)要求，但由于破碎硐室卸礦口、破碎機下部卸礦平臺和-962 m皮帶道卸礦口揚塵較大，導致溜破系統(tǒng)粉塵濃度較高。為降低冬瓜山溜破系統(tǒng)粉塵濃度，進行了-920 m破碎硐室和-962 m 皮帶道除塵設(shè)計。溜破系統(tǒng)除塵方案分2個階段展開：第1階段采用局部加強通風防塵技術(shù)，將粉塵通過通風系統(tǒng)回風風路排出地表；第2階段將破碎硐室、皮帶道作為一個整體考慮，將收集到的高濃度粉塵降低至較低濃度后通過通風系統(tǒng)回風井排出地表。

2.2.1 -920 m破碎站上部溜井卸礦層高壓噴霧

-920 m破碎站結(jié)構(gòu)分為3層：第1層為上部溜井卸礦層，第2層為破碎機所在層，第3層為破碎機破碎礦石后的卸礦層。第1層產(chǎn)生的粉塵量較小，采用高壓噴霧降塵。高壓噴霧由于產(chǎn)生的霧粒直徑小、運動速度大，因而對非呼吸性粉塵具有較高的捕集效率；同時，高壓噴霧可使水霧粒附帶上較高的電荷，對呼吸性粉塵也具有較高的捕集效率。因此，高壓噴霧對總粉塵和呼吸性粉塵均有較高的降塵效率，彌補了常規(guī)噴霧灑水對總粉塵降塵效果差、特別是對呼吸性粉塵降塵效果極差以及荷電水霧對非呼吸性粉塵的作用不明顯等缺陷。因此，對于卸料機和破碎機產(chǎn)生的粉塵設(shè)計采用高壓噴霧降塵系統(tǒng)進行降塵。高壓噴霧降塵系統(tǒng)布置如圖1所示。

圖1 高壓噴霧降塵系統(tǒng)布置示意

2.2.2 -920 m破碎站下部卸礦層通風除塵

-920 m破碎站結(jié)構(gòu)的第2層、第3層位于-920 m 主硐室地平以下，空間密閉，破碎和卸礦是整個破碎硐室的主要產(chǎn)塵點。第2層、第3層空間內(nèi)粉塵濃度高、空間局部氣溫高、濕度大，環(huán)境相對惡劣。同時，第2層、第3層產(chǎn)生的粉塵向上逸散進入-920 m破碎硐室內(nèi)，也是導致破碎硐室粉塵濃度高、環(huán)境差的重要因素。根據(jù)-920 m破碎硐室現(xiàn)場布置情況以及工期要求，分階段設(shè)計以下2個卸礦倉除塵方案。

(1)第1階段。針對破碎硐室下部2層相對密閉空間粉塵濃度高、溫濕度大的特點，增設(shè)一臺局扇，采用抽出式局部通風，加強第2層、第3層空間內(nèi)的空氣流通，降低粉塵濃度和溫濕度。將破碎機下部第2層、第3層含塵風源直接抽出送入溜破系統(tǒng)回風井，在破碎機一側(cè)豎直安裝一路負壓風筒接入下部第3層，風筒入風口位于第3層礦倉壁側(cè)門上部。在-920 m地面以下由破碎機附近至回風井井口開一條地溝，將局扇和水平方向風筒安裝于地溝內(nèi)，具體布置如圖2所示。

圖2 卸礦層局部通風防塵示意

2層、第3層含塵風源經(jīng)過凈化處理后送入溜破系統(tǒng)回風井，具體布置如圖3所示。

3 結(jié) 語

對冬瓜山銅礦的主要產(chǎn)塵點以及粉塵職業(yè)危害進行了詳細分析，在此基礎(chǔ)上，對該礦分區(qū)域、分階段性地進行了進風側(cè)、溜破系統(tǒng)除塵技術(shù)研究，對于類似礦山井下粉塵治理有一定的參考價值。

圖3 卸礦層除塵風機通風防塵示意

[1] 薄以勻，呂 琳.我國粉塵職業(yè)危害現(xiàn)狀及預(yù)防對策[J].中國安全科學學報，1998(4)：26-30.

[2] 陳軍良，吳 超，張 強.國內(nèi)外路面防塵技術(shù)研究現(xiàn)狀及評價[J].礦冶，1998(3)： 8-11.

[3] 彭興文，李 錦.露天礦公路揚塵綜合防治技術(shù)研究[J].工業(yè)安全與防塵，1995(9)：1-5.

2016-05-24)

李曉東(1967—)，男，工程師，244031 安徽省銅陵市獅子山區(qū)。