露天礦山職業(yè)病防塵方案設計

李益青

(馬鋼(集團)控股有限公司姑山礦業(yè)公司)

為確保露天礦山安全生產(chǎn)，降低粉塵危害，本研究通過對露天礦山主要產(chǎn)塵點的防塵方案進行設計，著重對防塵設施類型、設置場所及相關技術參數(shù)進行探討。

1 接塵崗位的接觸情況

根據(jù)露天礦山的生產(chǎn)工藝流程，本研究將露天礦山的生產(chǎn)過程劃分為采礦、破碎和輔助生產(chǎn)3個單元，根據(jù)各單元的生產(chǎn)工藝過程、生產(chǎn)環(huán)境、勞動過程對接塵崗位進行了識別[1-2]，結果見表1。

表1 露天礦山生產(chǎn)單元劃分及接塵崗位

通過工程分析，結合崗位設置、設備及其自動化與密閉化情況、作業(yè)方式，對生產(chǎn)過程中接塵崗位的粉塵接觸情況進行了分析，結果見表2。

2 防塵方案

2.1 采礦單元2.1.1 穿 孔

針對穿孔過程中產(chǎn)生的粉塵，可設計選用帶有收塵裝置的鑿巖設備或采用濕式作業(yè)方式。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)驗，濕式作業(yè)易造成炮孔堵塞，且供水管路爆破時易被破壞，建議盡可能設計選擇自帶駕駛室和捕塵裝置的鑿巖設備，減少穿孔工直接接觸粉塵。穿孔工在清理炮孔時，應位于風向上風側，并加強個體防護。

表2 接塵崗位接觸粉塵情況

根據(jù)某露天石英巖礦職業(yè)病危害因素檢測結果，游離二氧化硅含量為86.4%～88.6%，選擇自帶駕駛室和捕塵裝置的潛孔鉆機后，潛孔鉆機駕駛室總塵(矽塵)濃度為0.32～0.45 mg/m3、呼吸性粉塵(矽塵)濃度低于檢測限值(小于0.20 mg/m3)。因此針對穿孔工崗位，設計采用自帶駕駛室和捕塵裝置的鑿巖設備進行防塵，預期接觸粉塵濃度可符合職業(yè)衛(wèi)生接觸限值[3-4]。

2.1.2 裝載、運輸單元

針對裝載、運輸過程中產(chǎn)生的粉塵，設計利用挖掘機、自卸汽車等設備自帶駕駛室進行防塵，同時對運輸?shù)缆仿访娌捎脼⑺囘M行灑水抑塵。根據(jù)某露天石英巖礦職業(yè)病危害因素檢測結果，挖掘機駕駛室總塵(矽塵)濃度為0.26～0.44 mg/m3、呼吸性粉塵(矽塵)濃度低于檢測限值(小于0.20 mg/m3)。

根據(jù)某建筑石料用灰?guī)r礦的職業(yè)病危害因素檢測結果，自卸汽車駕駛室的總塵(石灰石粉塵)濃度為4.4～7.3 mg/m3、呼吸性粉塵(石灰石粉塵)濃度為2.1～3.2 mg/m3。

根據(jù)上述檢測結果，挖掘機駕駛室和自卸汽車駕駛室的粉塵濃度均符合職業(yè)衛(wèi)生接觸限值，但偏差較大，主要原因為建筑石料用灰?guī)r礦的運輸作業(yè)外包于社會車輛，部分運輸汽車較舊，駕駛室密封性較差。因此設計利用挖掘機、自卸汽車等設備自帶駕駛室進行防塵時，必須要求企業(yè)及時對車輛進行維修、維護，保證駕駛室具有良好的密封性，針對外包作業(yè)時，必須對外包單位加強管理，督促外包單位及時對車輛進行維修、維護，確保駕駛室具有良好的密封性。

2.2 破碎篩分單元

針對破碎篩分單元的產(chǎn)塵點，相應的防塵設施設計如表3所示。

表3 各產(chǎn)塵點的防塵設施設計

2.2.1 密 閉

(1)破碎站密閉。根據(jù)《安徽省非煤礦山管理條例》第二十八條“礦石破碎加工、儲存應當采用全封閉作業(yè)設施”，針對露天礦山破碎站、儲存場，應設計整體密閉，密閉材料和密閉方式需根據(jù)企業(yè)實際情況進行有效性、合理性和經(jīng)濟性設計。

(2)皮帶廊密閉。破碎站粗碎、細碎、篩分等工序之間的轉運均通過皮帶輸送機完成，皮帶輸送機在輸送破碎后的礦石時，由于皮帶卸料點受礦石擠壓、沖擊、誘導，會產(chǎn)生大量粉塵，同時皮帶在托輥作用下發(fā)生顛簸，皮帶上方易揚起粉塵，針對皮帶轉運過程中產(chǎn)生的粉塵，可對運輸皮帶進行密閉?？紤]到維修需要和節(jié)省材料，可選用單層彩鋼瓦焊接密閉，密閉必須嚴實，密閉罩和膠帶擋板可采用搭扣活動連接，方便皮帶檢修后密閉罩恢復[4]，皮帶密封情況如圖1所示。

(3)粉礦落料密閉。露天礦山粉礦(粒徑小于5 mm)通過運輸皮帶運送至堆場時，由于落差較高易產(chǎn)生揚塵，可設計采用溜礦槽降低粉礦落礦時產(chǎn)生的揚塵。溜礦槽三面采用鋼板焊接，再用橡膠與鋼板連接，形成可調(diào)節(jié)的皮帶簾，利用溜礦槽的密閉性減少落礦揚塵。

圖1 皮帶廊密封示意

2.2.2 灑水抑塵

自卸汽車在原礦倉卸料時和成品落料時，由于落差較高易產(chǎn)生揚塵，針對卸料和落礦時產(chǎn)生的粉塵，可設計采用灑水抑塵方式，其原理是將揚塵顆粒與噴霧液滴碰撞相結合，從而提高自重實現(xiàn)自然降落，達到降塵的目的。灑水抑塵的注意點為：①噴霧灑水用水量設計需要顧及管路漏水系數(shù)、噴霧點數(shù)量、單個噴霧器耗水量、噴霧器同時工作系數(shù)等參數(shù)；②噴霧抑塵的供水管路敷設要求平直，減少阻力損失，并需設計冬季防凍措施；③水源問題，確保灑水抑塵時用水充足。

某建筑石料用灰?guī)r礦原礦倉卸料口采用灑水抑塵措施后，總塵濃度為3.2～5.4 mg/m3，呼吸性粉塵濃度為1.3～1.8 mg/m3，均符合國家工作場所職業(yè)衛(wèi)生接觸限值。

2.2.3 除塵系統(tǒng)

針對破碎、篩分過程產(chǎn)生的粉塵，可采用除塵系統(tǒng)除塵，除塵系統(tǒng)按規(guī)模和配置特點可分為就地、分散和集中3種[4]，設計中應根據(jù)生產(chǎn)流程、工藝設備配置、廠房條件、除塵排風量等因素合理選用[5]。

除塵系統(tǒng)一般由排風罩、管道、除塵器和風機組成。在破碎、篩分等產(chǎn)塵點設置排風罩，同時進行抽風，含塵廢氣收集后進入除塵器處理，再經(jīng)排氣筒外排。

2.2.3.1 排風罩設計

露天礦山的排風罩一般選用密閉罩，良好的密閉罩可在不影響工藝操作的前提下，最大限度地將產(chǎn)塵點密閉，保證抽風效果，減少抽風量，降低通風能耗。在密閉罩上應正確設計吸風罩位置、形式和罩口風速，有助于合理組織密閉罩內(nèi)的氣流，使罩內(nèi)形成負壓，以減少除塵風量和吸風帶出的粉狀物料。設計吸風罩位置時，應確保含塵氣流不從密閉罩內(nèi)溢出，確保不吸走物料，因此吸風點應避開含塵氣流中心。吸風點切勿設計于距離敞開口(如操作孔、觀察孔、排料口等)較近的地點，以免抽出細物料，增加入口濃度和除塵器負荷。為使罩內(nèi)氣流均勻，要求吸風罩收縮角一般不大于60°，罩口平均風速一般為0.5～1.0 m/s[6]。

2.2.3.2 管道設計

管道是除塵系統(tǒng)的主要組成部分，起到輸送和分配空氣的作用，其設計原則為：①在保證各吸風點的風量符合設計要求和不妨礙生產(chǎn)操作的前提下，盡可能縮短管路；②為防止管內(nèi)積灰和便于清掃，風管應盡可能垂直或傾斜敷設(傾角≥45°)，特殊情況下必須水平敷設，水平管應有足夠的氣流速度，以防止管內(nèi)沉積粉塵[7]，根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，管道內(nèi)的空氣流速可參考表4選定。

表4 管道內(nèi)最低空氣流速 m/s

2.2.3.3 除塵器選型

除塵器種類形式繁多，選擇除塵器時應考慮的主要因素為：①待處理的氣體性質(溫度、濕度、處理量、含塵濃度、腐蝕性等)；②粉塵性質(組成、密度、粒度、腐蝕性、親水性、黏性、爆炸性等)；③對凈化后氣體含塵濃度、粉塵處理要求等[8]；④安裝地點具體情況、污水處理情況等。

2.2.3.4 風機選型

各產(chǎn)塵點的吸風量L可按物料誘導和保持罩內(nèi)負壓計算確定，計算公式為

L=L1+L2，

(1)

式中，L2為使皮帶密閉罩內(nèi)保持一定負壓由不嚴密縫隙處吸入的風量，一般設計的縫隙風速為0.5～1.0 m/s；L1為物料下落時誘導帶入的風量

L1=aGKFφ，

(2)

式中，a為生產(chǎn)能力系數(shù)；G為設備生產(chǎn)能力，t/h；K為下落高度系數(shù)，根據(jù)礦石下落高度選取；F為給礦槽橫截面面積，m2；φ為溜槽設計傾角，(°)。

風機是除塵系統(tǒng)的主要動力裝置，風機的風壓和流量隨風機性能曲線而變化，管網(wǎng)阻力隨風速變化而變化，工況點是風機特性曲線和管網(wǎng)阻力特性曲線的交點[9]。全壓計算公式為

Hf=(k1h+hc)k2，

(3)

式中，h為系統(tǒng)管路阻力；k1為阻力附加系數(shù)，取1.15～1.2；hc為除塵器阻力；k2為風機全壓負差系數(shù)，取1.05[10]。

風機風量的計算公式為

Qf=α1α2ΣQI，

(4)

式中，ΣQI為系統(tǒng)內(nèi)各支管風量總和；α1為系統(tǒng)漏風系數(shù)，取1.10～1.15；α2為除塵器漏風系數(shù)，取1.10[11]。

根據(jù)風機全壓、風量計算結果，可對風機選型。

綜上分析，針對破碎篩分單元可設計采用密閉、除塵系統(tǒng)除塵、灑水抑塵等措施，同時破碎工、篩分工巡檢時應加強個體防護。在上述防護設施正常運行的情況下，破碎工、篩分工崗位接觸粉塵濃度可符合國家工作場所職業(yè)衛(wèi)生接觸限值。

2.3 輔助生產(chǎn)單元

(1)維修。針對維修過程中產(chǎn)生的粉塵，并顧及到維修工接觸粉塵作業(yè)點不固定、接觸時間較短的特點，相應的除塵方案設計應以加強個體防護為主。

(2)安全巡檢。針對安全員巡檢過程中接觸的粉塵，并顧及到安全員巡檢時接觸塵點不固定的特點，相應的除塵方案設計也應以加強個體防護為主。

3 結 語

對露天礦山采礦單元、破碎篩分單元、輔助生產(chǎn)單元等接塵崗位工作人員的粉塵接觸情況進行了探討，在此基礎上，設計了各單元的除塵方案，通過防塵設施進行選型，并對相關技術參數(shù)進行計算，對于礦山粉塵防控工作有一定的參考價值。