改善非煤礦山作業面空氣質量的研究探索

摘 要：礦產資源開采在人類進化發展過程中起到了不可忽視的重要作用，井下開采環境也越來越受到外界關注，如何有效改善作業面空氣質量是礦山工程技術人員不斷探索的課題。文章闡述了改善作業面空氣質量的重要性，陳述作業面空氣質量的現狀，分析了影響作業面空氣質量的主要因素，提出了改善作業面空氣質量的具體措施。

關鍵詞：非煤礦山；作業面；空氣質量

中圖分類號：TD77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0175-02

隨著我國國民經濟的快速發展，對礦產品的需要日益增長，礦山開采規模也越來越大，從最初的人工開挖到現代化大型機械設備開采，礦山作業面空氣質量嚴重下降，如何有效改善作業面空氣質量成為了礦山工程技術人員不斷探索的課題。

青菜沖礦位于貴州省貴陽市開陽縣金鐘鎮金華村境內，屬于地下非煤礦山，年采磷礦石達到80萬t。隨著礦山淺部礦床開采完畢，礦山主要開拓及采準巷道已進入深部地帶，每年開采量逐漸增加，普遍應用大型無軌設備，安全系數大大提高，但也帶來新的問題：通風困難，礦山作業面空氣質量較差，容易導致作業人員中毒窒息。本次提出了改善作業面空氣質量的具體措施，為礦山巷道掘進提供了安全保障。

1 改善作業面空氣質量的重要性

作業面空氣質量的好壞，體現了一座礦山開采的技術水平和對作業人員身體健康的重視程度。現代醫學研究表明，人在饑餓狀態下的生命極限最多7 d，但大腦只能缺氧6 min，隨后就會造成腦死亡。在空氣質量好的環境下工作，才有利于降低從業人員患職業病的風險，提高工作效率。作業面存在著大量的有毒、有害氣體，充斥著游離二氧化硅粉塵，作為一線從業人員我們有80%以上的時間呆在作業面這樣的作業環境，就不僅僅是提高生活質量的問題了，而且是會不會造成傷害，會不會危害人們的身體健康的問題了。

所以不管是采用系統通風，還是采用先進開采技術方法，這對于我們來講都是迫在眉睫的，改善作業面空氣質量的好壞直接關系到我們呼吸健康的好壞。

2 作業面空氣質量的現狀及影響作業面空氣質量的

主要因素

作業面指的是在對非煤礦山的施工過程當中，把施工現場的工作分成某幾個施工段，這樣在每個施工段相對應的就有個施工工作面，包括垂直和平面的作業面。

通過對青菜沖礦作業面空氣質量所出現的問題進行研究后發現，磷礦石的開采結合了大型無軌設備運輸及爆破作業過程。大型鏟運機及車輛運輸設備大大提高了開采效率，同時也帶來了新的問題，大多數鏟運機及車輛尾氣排放不達標，并且柴油一般很難一次完全燃燒，不完全燃燒回生成CO，CO會和排氣中的NO發生化學反應生C+NO2，所以產生了大量黑煙。開采過程中需要使用炸藥進行爆破作業，爆破時會產生大量的炮煙，炮煙中含有有毒有害氣體及粉塵，這些氣體及粉塵的危害性極大。礦山雖然采用了機械通風和壓風系統等技術，但并沒有達到規范所要求的標準，使得通風系統仍然存在一些或大或小的問題，從而造成作業面的空氣質量不高。

由此看來，青菜沖礦作業面的空氣質量仍然讓人擔憂，所以必須采取必要的措施來阻止危險情況的發生。我們針對通風系統及采掘工藝中所出現的問題，進行針對性的解決。

3 改善作業面空氣質量的方法措施

通過對作業面空氣質量的現狀分析及影響作業面空氣質量的主要因素的掌握，針對性的進行研究探索，提出了以下方法措施：

3.1 礦井系統通風

依靠通風動力將定量的新鮮空氣沿著井巷網絡輸送到采礦工作面、掘進工作面、硐室和其他用風地點，滿足這些地區的作業環境和安全要求；同時將用過的污濁空氣排出地面。系統通風的目的是：供給礦井新鮮風量，以沖淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性氣體和粉塵，保證井下風流的質量和數量符合國家安全衛士標準，形成良好的工作環境，防止各種傷害事故，保障從業人員的身體健康和生命安全。青菜沖礦目前的通風系統主要以中央進風，兩翼回風方式，890分層作為主要回風巷道，940至840分層中央專用進風井和1#盤區南風井已經投入使用，北風井正在建設中，通風系統建設完成后，基本能夠滿足系統性通風要求。

3.2 減少柴油類機動設備

柴油類機動設備的使用使得開采的效率大大提高，采礦量逐年遞增，具備機動性強，高效率等優點。但同時因為柴油機本身的缺點，產生了大量的油煙，影響了空氣質量。隨著電動設備的使用及膠帶運輸系統的建設，極大地減少了柴油類機動設備的使用，降低了油煙含量。現有的電動設備機動性不強，特別是電動鏟運機，只有單一的電力驅動，無柴油驅動裝置，機動性較差，更換作業面是非常不方便，且運輸距離有限，所以極大地限制了電動鏟運機的使用。如果使用電力與柴油雙動力鏟運機或在一定距離固定安裝一臺電動鏟運機電源柜，將大大提高電動鏟運機的使用效率。

膠帶運輸具備輸送能力大、運輸距離長等特點，膠帶運輸系統的使用能夠有效減少柴油類機動設備的數量。現目前還在試運行階段，還沒有形成規模。

溜井的使用能避免車輛直接進入采掘工作面，減少污染源。在青菜沖礦820中段北1#盤區下磷850、840分層進行開拓作業時，利用電動鏟運機與溜井運輸聯合方式進行排渣作業，杜絕了柴油機類機動設備進入開拓作業面，大大改善了作業面的空氣質量。

3.3 局部扇風機通風

3.3.1 通風方式

在掘進工作面，局部扇風機必須配合專用風筒才能把新鮮空氣送入工作面，并排出廢空氣。根據局扇及風筒的布置形式，通風方式可以分為壓入式、抽出式及混合式。

短距離（200 m以內）的獨頭掘進作業大多使用壓入式通風為主。相鄰作業面，掘進距離較短（100 m以內）的，可以采用共用一臺風機進行通風，以降低線路負荷，降低成本。

長距離（200 m以上）的獨頭掘進作業，可以使用混合式通風，也可以使用串聯壓入式通風。例如青菜沖礦860中段3#盤區880分層平巷N，由于獨頭掘進大于200 m，且巷道彎道較多，現目前使用的局部通風機功率為2×15 kW，無法滿足通風要求，通過安裝兩臺風機串聯，第一臺安裝在進風口，第二臺安裝在分層平巷180 m處，使得作業面通風滿足要求，空氣質量得到改善。這樣的通風方式得到了推廣，在大于200 m的獨頭掘進作業面普遍應用。

3.3.2 安裝局扇必須注意的問題

①克服工作面的串聯風流口在布置通風方式時，應避免工作面間串聯風流，各作業面的廢風應直接排往回風道。

②克服漏風。漏風是影響局扇通風的一個很重要的因素，在現場往往被人們忽視，從而使通風效果很差，在掘進過程中，炮崩、車輛碰撞等原因，經常引起風筒破損漏風。遇到這種情況必須及時補漏。所以，加強了風筒的日常巡查、監管，發現漏點后及時修復，漏點較多或較大無法修復的風筒，及時更換。

③克服風阻。每一臺風機的功率是有限的，要提高通風效率，風筒的安裝情況非常關鍵，巷道墻幫平直程度不一致，安裝風筒時要根據現場實際情況，風筒要安裝平直、無擠壓，轉彎平滑，最大限度降低風阻。

3.4 炮煙消除技術措施

采掘作業過程中，需要使用炸藥進行爆破作業，爆破時會產生大量的炮煙，炮煙中含有有毒有害氣體，這些氣體的危害性極大。當人體吸進一定量的有毒氣體之后，輕則引起頭痛、心悸、嘔吐、四肢無力、昏厥，重則使人發生痙攣、呼吸停頓，甚至死亡。減少或消除炸藥爆破中炮煙有毒氣體的產生，是防止炮煙的根本措施，具體措施包括以下方面。

3.4.1 優選炸藥品種

炸藥的品種決定了產生有毒有害氣體的數量，應根據礦山實際采掘情況，選擇合適的炸藥品種。如井巷工作面存在積水時，應選用抗水型炸藥，防止因炸藥受潮影響爆炸穩定傳播，從而產生大量有毒氣體。青菜沖礦采掘巷道作業多采用鑿巖機進行打眼作業，使用的炸藥為巖石乳化炸藥，炸藥尺寸的大小對爆破的效果也有影響。如采用45 mm的釬頭，根據現目前統計的情況顯示，使用35 mm的乳化炸藥比使用32 mm的乳化炸藥爆破效果好。

3.4.2 采用水炮泥

掘進作業面爆破作業多采用泥土封裝炮孔，封裝時比較耗時，對減少炮煙中有毒有害氣體的作用不明顯。用水炮泥代替泥土，炮煙中的CO2、CO、NO2等含量均可大大降低。水炮泥中添加抑制劑，選擇使用在1%堿液中添加二氧化錳（MnO2）成為膠質懸浮物的液體，裝在聚乙烯袋中用作炮泥，能顯著降低炮煙中的有毒氣體。

3.4.3 選用中和劑

①在爆破后的工作面巷道中，用壓縮機把0.5%MnOH溶液噴霧或20號篩孔的熟石灰噴射，以消除NO2。

②采用帶空氣過濾器的氣體凈化裝置，過濾器中裝有粒度為3 mm的霍加拉特（主要成分為MnO2、CuO）及粒度為3-5 mm的堿石灰，放到工作面開動風機，使炮煙中的CO與過濾器李的化學藥劑作用生產CO2而被吸收。

3.5 噴霧除塵裝置

爆破作業后作業面會產生大量的粉塵，懸浮在空氣中，特別是游離二氧化硅，會導致從業人員患上矽肺病。采用噴霧除塵裝置，能有效降低作業面粉塵含量。噴霧除塵裝置主要是通過井巷風水串聯方式，用高壓風作為噴霧動力，強行將水噴霧，散布在作業面，降低粉塵含量。

4 結 論

作業面空氣質量好壞直接關系到從業人員的身體健康，體現了一座礦山現代化的程度。本文通過分析非煤礦山作業面空氣質量現狀和影響作業面空氣質量的主要因素，針對性的提出了改善作業面空氣質量的具體措施。通過一系列措施的研究與應用，作業面空氣質量得到了較大改善。

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