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。