露天礦山職業病防塵方案設計

李益青

(馬鋼(集團)控股有限公司姑山礦業公司)

為確保露天礦山安全生產，降低粉塵危害，本研究通過對露天礦山主要產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進行探討。

1 接塵崗位的接觸情況

根據露天礦山的生產工藝流程，本研究將露天礦山的生產過程劃分為采礦、破碎和輔助生產3個單元，根據各單元的生產工藝過程、生產環境、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、作業方式，對生產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方式。根據生產現場經驗，濕式作業易造成炮孔堵塞，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

根據某露天石英巖礦職業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衛生接觸限值[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，同時對運輸道路路面采用灑水車進行灑水抑塵。根據某露天石英巖礦職業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)。

根據某建筑石料用灰巖礦的職業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衛生接觸限值，但偏差較大，主要原因為建筑石料用灰巖礦的運輸作業外包于社會車輛，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塵點，相應的防塵設施設計如表3所示。

表3 各產塵點的防塵設施設計

2.2.1 密 閉

(1)破碎站密閉。根據《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企業實際情況進行有效性、合理性和經濟性設計。

(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，會產生大量粉塵，同時皮帶在托輥作用下發生顛簸，皮帶上方易揚起粉塵，針對皮帶轉運過程中產生的粉塵，可對運輸皮帶進行密閉。考慮到維修需要和節省材料，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，由于落差較高易產生揚塵，可設計采用溜礦槽降低粉礦落礦時產生的揚塵。溜礦槽三面采用鋼板焊接，再用橡膠與鋼板連接，形成可調節的皮帶簾，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，由于落差較高易產生揚塵，針對卸料和落礦時產生的粉塵，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、噴霧點數量、單個噴霧器耗水量、噴霧器同時工作系數等參數；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。

某建筑石料用灰巖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衛生接觸限值。

2.2.3 除塵系統

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

除塵系統一般由排風罩、管道、除塵器和風機組成。在破碎、篩分等產塵點設置排風罩，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的氣流，使罩內形成負壓，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操作的前提下，盡可能縮短管路；②為防止管內積灰和便于清掃，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，以防止管內沉積粉塵[7]，根據生產實踐經驗，管道內的空氣流速可參考表4選定。

表4 管道內最低空氣流速 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

各產塵點的吸風量L可按物料誘導和保持罩內負壓計算確定，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為生產能力系數；G為設備生產能力，t/h；K為下落高度系數，根據礦石下落高度選取；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，管網阻力隨風速變化而變化，工況點是風機特性曲線和管網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為系統管路阻力；k1為阻力附加系數，取1.15～1.2；hc為除塵器阻力；k2為風機全壓負差系數，取1.05[10]。

風機風量的計算公式為

Qf=α1α2ΣQI，

(4)

式中，ΣQI為系統內各支管風量總和；α1為系統漏風系數，取1.10～1.15；α2為除塵器漏風系數，取1.10[11]。

根據風機全壓、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衛生接觸限值。

2.3 輔助生產單元

(1)維修。針對維修過程中產生的粉塵，并顧及到維修工接觸粉塵作業點不固定、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，并對相關技術參數進行計算，對于礦山粉塵防控工作有一定的參考價值。