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        凌鋼集團(tuán)保國(guó)鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)檢測(cè)與優(yōu)化

        2011-10-13 03:40:16彭興文李二偉
        采礦技術(shù) 2011年2期
        關(guān)鍵詞:鐵礦場(chǎng)所粉塵

        彭興文,李二偉,楊 曼

        (中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)信息與安全工程學(xué)院, 湖北武漢 430070)

        凌鋼集團(tuán)保國(guó)鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)檢測(cè)與優(yōu)化

        彭興文,李二偉,楊 曼

        (中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)信息與安全工程學(xué)院, 湖北武漢 430070)

        介紹了保國(guó)鐵礦的生產(chǎn)現(xiàn)狀,對(duì)該礦井現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)及井下主要作業(yè)環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)檢測(cè)與分析。針對(duì)存在的問題,提出了強(qiáng)化通風(fēng)管理、優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)局部作業(yè)環(huán)境較差的場(chǎng)所進(jìn)行整改的建議,以切實(shí)保證礦工的安全與身心健康。

        通風(fēng)系統(tǒng);風(fēng)速;粉塵;有毒有害氣體

        1 概述

        保國(guó)鐵礦地處遼寧朝陽市。2008年完成的露天轉(zhuǎn)地下開采設(shè)計(jì)方案中,將鐵蛋山采區(qū)年產(chǎn)量確定為100萬t。該公司實(shí)際采選總能力達(dá)到250萬t。該礦+110 m分段和+95 m分段全面進(jìn)入回采階段,+80 m分段和+65 m分段分別進(jìn)入了采準(zhǔn)切割階段。+110 m分段運(yùn)輸巷道風(fēng)速基本達(dá)到通風(fēng)設(shè)計(jì)要求,為2~3 m/s,而+95 m分段通風(fēng)效果較差,部分巷道風(fēng)速為零,生產(chǎn)爆破時(shí),排煙緩慢,嚴(yán)重制約了保國(guó)鐵礦安全生產(chǎn)的正常進(jìn)行。此外,該礦+95 m分段以下的各中段及分段,井下環(huán)行車場(chǎng),井下溜井集中放礦點(diǎn),井下礦石破碎站,也存在通風(fēng)效果差、粉塵污染較嚴(yán)重的問題。黑山采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)未建立,采場(chǎng)通風(fēng)效果差,粉塵污染比較嚴(yán)重,礦工作業(yè)環(huán)境較差。

        2 通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)試及分析

        測(cè)試依據(jù):國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBl6423—2006《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBZ2-2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》。

        風(fēng)速檢測(cè)采用杯式測(cè)風(fēng)速儀(分低速、中速、高速3測(cè)試風(fēng)表)。氣壓檢測(cè)采用DP-III數(shù)字式氣壓計(jì)。巷道斷面尺度采用鋼尺及塔尺測(cè)定。

        對(duì)鐵蛋山采區(qū)進(jìn)行了6次全面測(cè)試,尤其是分季節(jié)的系統(tǒng)測(cè)試,各中段、分段及重要作業(yè)崗位的通風(fēng)數(shù)據(jù)匯總見表1。

        從表1可以看出,鐵蛋山采場(chǎng)+110 m分段通風(fēng)效果基本達(dá)到有關(guān)規(guī)定要求,采場(chǎng)風(fēng)速為0.25 m/s左右,巷道風(fēng)速為2 m/s左右,礦工作業(yè)環(huán)境較好。而+95 m分段,+80 m分段及以下各分段、中段巷道風(fēng)速較低,沿脈巷道風(fēng)速遠(yuǎn)低于2~6 m/s,而回采進(jìn)路風(fēng)速也低于0.25 m/s的最低排塵風(fēng)速,通風(fēng)效果較差,無法及時(shí)排出爆破煙氣和生產(chǎn)粉塵,存在可能導(dǎo)致礦工患?jí)m肺病的隱患。

        鐵蛋山采區(qū)的+35 m環(huán)行車場(chǎng)是通風(fēng)閉路,無法形成有效通風(fēng)系統(tǒng),該區(qū)域巷道及作業(yè)面風(fēng)速均為零,而且該車場(chǎng)承擔(dān)整個(gè)中段的礦石卸載中轉(zhuǎn)任務(wù),生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量粉塵及有害氣體,礦工在此環(huán)境下作業(yè)極易患職業(yè)病。

        -237 m水平井下破碎站也沒有設(shè)立通風(fēng)系統(tǒng),此場(chǎng)所的風(fēng)速為零,粉塵濃度超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),而且氣溫較高,在此惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作,礦工易患多種職業(yè)病。

        黑山采區(qū)未建立通風(fēng)系統(tǒng),平硐的風(fēng)速平均為1 m/s左右,而采場(chǎng)作業(yè)面的風(fēng)速基本為零,通風(fēng)效果很差,在爆破后極易發(fā)生礦工炮煙中毒事故。在此環(huán)境下長(zhǎng)期作業(yè),礦工易患?jí)m肺病。

        該礦的主通風(fēng)機(jī)為DK45-8,N022新型節(jié)能軸流式風(fēng)機(jī),安裝在井下風(fēng)機(jī)硐室。2009年6月20日,對(duì)該礦井的主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了測(cè)定,測(cè)得的數(shù)據(jù)見表2。從表2可以看出,風(fēng)機(jī)效率較低,僅為50%左右;風(fēng)機(jī)風(fēng)量為88 m3/s,沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求值105.3 m3/s,說明通風(fēng)系統(tǒng)效率較低,不能滿足井下安全生產(chǎn)的需要。

        3 粉塵及有毒有害氣體檢測(cè)分析

        3.1 采用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

        國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5748-85《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定方法》;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBZ2-2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》。

        3.2 采樣布點(diǎn)

        表1 通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)速測(cè)定匯總

        表2 主通風(fēng)機(jī)測(cè)定

        在保國(guó)鐵礦鐵蛋山、黑山2個(gè)井下采礦車間分別劃分采樣區(qū)域,根據(jù)具體生產(chǎn)情況布置采樣點(diǎn)。

        空氣粉塵采樣點(diǎn)布置覆蓋礦井主要掘進(jìn)、采礦工作面,同時(shí)在人員集中的場(chǎng)所、進(jìn)風(fēng)巷道也布置采樣點(diǎn)。目前鐵蛋山采礦車間的主要采礦水平為+110 m和+95 m水平,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5748-85的有關(guān)規(guī)定,在主要作業(yè)點(diǎn)鑿巖掘進(jìn)面、出礦點(diǎn)、溜井口設(shè)置采樣點(diǎn),每次測(cè)試采粉塵樣2個(gè)。采樣點(diǎn)離井下作業(yè)點(diǎn)3~5 m,位于下風(fēng)端,采樣器采樣口在呼吸帶高度內(nèi)。在人員比較集中的場(chǎng)所抽樣采樣,如主進(jìn)風(fēng)巷道、井下餐廳采樣1次(樣品2個(gè))。

        黑山采礦車間目前集中在平硐中段生產(chǎn),對(duì)掘進(jìn)工作面、出礦溜井和進(jìn)風(fēng)巷道分別設(shè)采樣點(diǎn)。每個(gè)采樣點(diǎn)測(cè)試2個(gè)數(shù)據(jù)。

        3.3 井下作業(yè)點(diǎn)空氣粉塵濃度檢測(cè)

        依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5748-85《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定方法》,采用濾膜粉塵采樣器取樣,通過核算濾膜重量差及采樣氣量,獲取粉塵濃度參數(shù)。為了檢驗(yàn)測(cè)試的精度,采用激光自動(dòng)粉塵濃度測(cè)定儀,對(duì)井下作業(yè)環(huán)境的粉塵濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定。

        3.4 粉塵中二氧化硅含量檢測(cè)

        采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5748-85《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定方法》推薦的焦磷酸分析法測(cè)定。

        原理是:硅酸鹽溶于加熱的焦磷酸,而石英及其他物質(zhì)幾乎不溶于焦磷酸,以質(zhì)量法分析測(cè)定粉塵中游離二氧化硅的含量。

        3.5 炮煙產(chǎn)生量及炮煙有毒有害成分檢測(cè)

        采用進(jìn)口直讀式儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定主要作業(yè)點(diǎn)O2、CO、SO2、H2S、NOX的含量。其原理是:空氣中的上述氣體與檢測(cè)儀器中的電化學(xué)傳感器接觸,產(chǎn)生與氣體濃度相應(yīng)的電位,儀器檢測(cè)的電位水平就間接測(cè)量了空氣中相應(yīng)氣體的濃度水平值。

        3.6 粉塵粒徑分布檢測(cè)分析

        采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5748-85推薦的顯微鏡測(cè)量計(jì)數(shù)的方法測(cè)定。粉塵粒徑分布測(cè)定步驟簡(jiǎn)單介紹如下:

        (1)將采有粉塵的濾膜放在瓷坩堝或小燒杯中,用吸管加入1~2 ml乙酸丁酯,再用玻璃棒充分?jǐn)嚢?,制成均勻的粉塵混懸液,然后將混懸液滴于載物玻璃片上,用另一載物玻片成45°角推片,貼上采樣地點(diǎn)編號(hào)及日期標(biāo)簽;

        (2)鏡檢時(shí)如發(fā)現(xiàn)涂片上粉塵密集而影響測(cè)定時(shí),可再加適量乙酸丁酯稀釋;

        (3)在500~1000倍的放大倍率下,用物鏡測(cè)微尺校正目鏡測(cè)微尺每一刻度的間距,用目鏡測(cè)微尺無選擇地依次測(cè)定粉塵粒子的大小,遇長(zhǎng)徑量長(zhǎng)徑,遇短徑量短徑。至少測(cè)量200個(gè)塵粒,按下表記錄,算出百分?jǐn)?shù)。

        4 數(shù)據(jù)匯總與分析評(píng)價(jià)

        4.1 粉塵濃度及粉塵特性測(cè)定分析

        由表3看出,鐵蛋山車間和黑山采區(qū)各主要沿脈巷道、回采進(jìn)路的粉塵濃度均低于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的限定值,礦工作業(yè)環(huán)境較好。但是,目前保國(guó)鐵礦生產(chǎn)強(qiáng)度比較低,在以后多分段同時(shí)生產(chǎn)的條件下,井下大氣粉塵濃度必然升高,因此需加強(qiáng)出礦及溜井作業(yè)場(chǎng)所礦工職業(yè)衛(wèi)生防護(hù),加強(qiáng)局部通風(fēng)和通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié),及時(shí)有效排出污風(fēng)、粉塵和有害氣體,確保井下空氣質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),有效保護(hù)礦工身心健康。

        表3 鐵礦井下作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度分析結(jié)果匯總

        該鐵礦井下空氣的粉塵粒度分析結(jié)果見表4。

        表4 粉塵粒度分布

        從表4可以看出,該鐵礦井下粉塵中細(xì)微顆粒偏多,小于10 μm的細(xì)微粉塵占總數(shù)的90%,屬于呼吸性類粉塵,礦工長(zhǎng)時(shí)間大量吸入容易導(dǎo)致塵肺病。

        保國(guó)鐵礦井下粉塵中游離二氧化硅含量分析結(jié)果(見表5)表明,井下巖塵的二氧化硅含量實(shí)測(cè)平均值為43%,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBZ2-2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》,其作業(yè)環(huán)境的空氣中粉塵濃度加權(quán)平均限值為1 mg/m3,短時(shí)間接觸限值為2 mg/m3,取保國(guó)鐵礦的粉塵濃度接觸限值為2 mg/m3。保國(guó)鐵礦井下所有作業(yè)場(chǎng)環(huán)境粉塵濃度,測(cè)試結(jié)果值低于2 mg/m3,達(dá)到了國(guó)家作業(yè)場(chǎng)所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

        表5 保國(guó)鐵礦粉塵含游離SiO2分析結(jié)果

        4.2 有毒有害氣體測(cè)定分析

        按照所有布點(diǎn)覆蓋主要作業(yè)點(diǎn)的原則,在鐵蛋山車間主要采礦中段+110,+95,+80 m水平的掘進(jìn)回采工作面,出礦工作面,溜井工作面布置測(cè)點(diǎn),每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)試2次。同時(shí)在進(jìn)風(fēng)巷道,井下人員可能集中的區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在黑山采區(qū)-7 m水平的掘進(jìn)工作面、溜井口區(qū)域也相應(yīng)布置有毒有害氣體檢測(cè)點(diǎn)。

        測(cè)試結(jié)果表明,炮煙及有毒有害氣體中主要含有 NO2,CO,SO2等,其 NO2的最高濃度為 1 ppm,普遍低于GBZ2-2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》中給出的限值(5~10 ppm);CO的最高濃度為5 ppm,也低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限定值30 ppm;此外,H2S,NO2的濃度也較低,普遍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限定值10~20 ppm,屬于安全范圍。但是,SO2的濃度較高,達(dá)到26 ppm,其測(cè)定值高于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),需要強(qiáng)化井下通風(fēng)工作。

        5 建議

        (1)對(duì)+35 m回風(fēng)巷道的石門進(jìn)行改造,形成向上喇叭口形狀,以提高風(fēng)機(jī)通風(fēng)效率,保證下部各中段的通風(fēng)效果,否則,在回風(fēng)井下部不能形成應(yīng)有的負(fù)壓,下部各中段的巷道、進(jìn)路及采場(chǎng)將處于極度通風(fēng)困難狀態(tài)。

        (2)制定完善的斜坡道口風(fēng)門關(guān)閉、啟開制度。冬季或者大氣溫度低于15℃時(shí)關(guān)閉;夏季或者氣溫高于15℃時(shí)開啟,以最大限度發(fā)揮斜坡道對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的積極作用。

        (3)在110 m水平回風(fēng)巷道設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門,控制該水平的總回風(fēng)量,為下部分段的開采提供必需的風(fēng)量,否則風(fēng)量分布極不均衡。尤其是110 m水平開采基本結(jié)束后,大量的風(fēng)流應(yīng)該提供給+95,+80,+65 m分段,建設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門十分必要。

        (4)在+35 m水平的環(huán)行車場(chǎng),開1條5~7 m2的通風(fēng)專用巷道,使進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)進(jìn)入環(huán)行車場(chǎng),同時(shí),設(shè)計(jì)建造局部抽風(fēng)裝置,將環(huán)行車場(chǎng)的空氣抽向主通風(fēng)巷道,以形成良好的局部通風(fēng)系統(tǒng)。

        (5)在-237 m水平設(shè)計(jì)1套送風(fēng)系統(tǒng),將進(jìn)風(fēng)井新風(fēng)抽入井下破碎站,向該作業(yè)場(chǎng)所供應(yīng)新風(fēng),以改善該作業(yè)場(chǎng)所工作條件。

        (6)設(shè)計(jì)建立黑山平硐通風(fēng)系統(tǒng),以改善黑山目前主要靠自然通風(fēng)的局面,提高平硐采場(chǎng)安全衛(wèi)生條件。

        (7)目前生產(chǎn)條件下,現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的主風(fēng)機(jī)勉強(qiáng)可以滿足通風(fēng)安全要求,如果生產(chǎn)水平下降到+35 m以下的中段,必須另外設(shè)計(jì)下中段通風(fēng)系統(tǒng),增加獨(dú)立的主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng),否則根本無法滿足下階段安全生產(chǎn)的需要。

        (8)建議在鐵蛋山采區(qū)+35 m礦石卸載站設(shè)置電子自動(dòng)化噴霧降塵系統(tǒng),以控制卸礦機(jī)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的大量粉塵。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是耗水量小、防塵效果好、智能化程度高,可實(shí)現(xiàn)無人值守連續(xù)工作。

        [1] 彭興文,陳寶安.非煤礦山職業(yè)危害防治關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)策[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào),2009,4(S1):145 -153.

        [2] 王 青.采礦方法[M].北京:冶金出版社,1998.

        [3] 沈裴敏.安全系統(tǒng)工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2001.

        [4] 彭興文,周煥明,楊 曼.深井鐵礦井下作業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2010,(8):55 -61.

        [5] 馬中飛.工業(yè)通風(fēng)與防塵[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

        2010-06-30)

        彭興文(1964-),四川綿陽人,教授,碩士生導(dǎo)師,從事工業(yè)通風(fēng)與防塵、有毒有害氣體監(jiān)測(cè)與控制、礦業(yè)安全技術(shù)、職業(yè)危害預(yù)防等研究,Email:pengxw027@163.com。

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