井下矿山粉尘的产生及计量.pdf
井下矿 山粉尘的产 生及 计量 井 下矿 山粉 尘 的产 生及 计 量 矿 山尘害 防治 编 写 组 辽 宁鞍 山1 1 4 0 0 1 摘要井 下矿 山在我 国煤 与 非煤 矿 山 中占有 较 大 比例 ， 井 下作 业 不仅 使 生态 环 境恶 化 ， 还有 粉 尘 的健 康危 害 。本 文就 是 在概 述井 下尘 源特点 的基 础 上 ， 用 实 例说 明井 下 矿 的产尘 状况 和 计量 指标 。 关 键词 井 下 矿 山 尘 源特 点 计 量指 标 1 井 下矿 山尘源 1 ． 1 井下矿 山尘源的特点 1 ． 1 ． 1 空 间狭 小 ， 粉 尘 浓 度 大 粉 尘 浓 度 大 是井 下 矿 山粉 尘 危 害 的 一大 特 征 ， 而井下 矿 山的狭小 空间 ， 又使本 来粉尘危 害大 的 恶 劣 环 境 更 是 雪 上 加 霜 。 和 露 天 作 业 场 所 硕 大 空间相 比， 因井下空 间狭小所 致粉尘危 害加 重 ， 已 经引起研究人 员 的广泛关注 。 一 个采 出矿量 1 4万 t的井 下矿块 ， 在其 中掘凿 出的下盘运输 巷 、 电耙 平巷 4条 ， 分段平 巷 1 4 条 ， 拉底平 巷 2条 ， 矿块天 井 、 切 割 天 井 、 耙 矿 小井 4条 ， 漏 斗 颈 、 凿 岩 硐 室 1 8条 ， 合计 4 2条 ， 7 2 0 m。即使平均 断面 面积达到 4 ． 3 m ， 这 些井巷合计 空间也只不过 3 1 0 0 m 。 不 仅 如此 ， 这 些水平 、 竖直彼 此连 通 的井巷 ， 横 七竖 八 迷宫般 地交 织 于长宽 高仅 为 3 0 m3 0 m6 0 m 矿 体 内， 构成 了一 幅立 体 的九 宫格 。从采 准到 出矿 结束至少 3年的时间 内 ， 要有掘进 、 切割采矿 凿 岩 、 爆 破 、 出矿 和放 矿人员 先后 合计 4 O ～5 0人 从 事着呼吸量 是常人 5 ． 6 ～ 7 ． 8倍 的强 体力 劳动 ， 而他们每个人 平均所 占有 的含着高浓度粉尘 空气 的 空 间仅 仅 是 6 0 m。 1 4 ． 4 m 长 的井 巷 ～ 7 7 ． 5 m。 1 8长的井 巷 ， 其 空间之狭小 ， 条件 之恶劣 ， 可 想 而 知 。 1 ． 1 ． 2 产 尘部 位 多 ， 接 尘 人 员 多 上 述 矿块 实 例说 明， 要 在 1年 左 右完 成 7 2 0 m 的采 准切 割 掘凿 工 作 量 ， 在 一个 3 0 m X 3 0 m 水平 面积 的矿 块里 至少要 布置 两个 掘进 队 ， 保持 3 ～4个 掘进工作 面 ， 以后 的采 矿凿岩 、 分段 爆破 、 二次破碎 爆破 、 耙．矿作业及运输 水平 的放矿作业 ， 至少一 直保持 2 ～3个产尘 部位作业 。 一个 中型矿 山至少要 有 1 O个 同时作业 的矿块 ， 按 最保守 的每 个 矿块 2 ～3个产尘部位计算 ， 一个 中型矿 至少要 有 2 0 3 0个高产尘 部位在 同时工作 。 多 的产尘 部 位加上和露 天矿大型化不能相 比的低效率小 型设 备 ， 结果 是接尘人员众 多 。 生产规 格较大 的云锡 老 厂锡 矿 、 梅 山铁 矿 、 板 石 沟铁 矿 和 水 采 4 8万 t ／ a 地 采 4 6 ． 2万 t ／ a的平桂 矿务 局其 接尘 人 员分 别 为 1 9 4 1 ， 1 6 6 9 ， 2 1 0 0 ， 2 9 1 3人 ； g O万 t ／ 3的 田湖 铁 矿 、 2 O万 t ／ a的 湘 潭 锰 矿 、 4 O万 t ／ a的 水 口 山 铅锌矿 ， 其 接尘人 员分别为 4 4 9 ， 1 5 0 0 ， 1 2 5 0人 。 1 ． 1 ． 3 粉料粒径 小 ， 粉 尘粒径分散度大 与露天矿 山大直径牙轮钻 、 大爆破 、 大容 积铲 斗等技术装备相 比， 除矿岩性 质因素外 ， 井下矿 山 多为直径较小 的凿具 ， 布孔 密度较大 的爆 破 ， 加 之 铲斗 、 放 矿 口、 矿 车等尺 寸所 限 ， 不仅要 求一 次爆 破时 大块率 要有 严格 限制 ， 而且 还有 大量 的二 次 爆破 ， 把 大块 破 碎成 小 块 ， 甚 至 在有 可能 的条件 下 ， 在矿 块 的底 部结 构上 都要布 置用 于 二次爆 破 的专用巷 道 。 这样 的工艺和对块度 的严 格控制 ， 就 必然构成 了粉料产 出率高 、 粉料粒径 小 、 粉尘 分散 度 大的特 点 。双鸭 山矿务 局测定的采煤 工作面粉 尘 粒径 分 布情况 详见 图 1 ， 我 国冶金 井 下 矿 山粉 尘 粒径 分 布状 况详 见 图 2 ， 前 苏联早 期 对 有 色金 属 矿山干式凿岩法专 门进行 的不 同粒径尘 粒个数 的详 细测定结果 列于表 1 。 1 ． 2井 下 矿 山的 尘 源 分 布 1 ． 2 ． 1 煤炭矿 山尘源分布 据对 我 国部分 煤炭矿 山测 定 ， 采掘 工作 面产 尘 量 占 7 O ～ 8 O ， 装 载 运 输 作 业 占 2 O ～ 3 O 。不同作业 的产尘量 如表 2 ， 某 煤矿尘源分 布 一 4 3 维普资讯 矿 山环保总第 4 8期 2 0 0 3年第 5期 状 况 如 图 3 。 圈 1 采煤 工 作面 粉尘 粒径 分 布举例 圈 2 冶 金矿 山粉尘 粒径 分布 举例 衰 1 有 色金 一 井下 矿山 掘进 工 作面管 岩 尘粒 个数 硬不 同粒 径 的百 分 比 衰 2煤矿 不 同作 业的 尘源 分 布 圈 3 煤 矿 尘源 分布 状况 举 例 1 ． 2 ． 2 非煤矿 山尘源分布 据 湖南 锡 矿 山测定 ， 尘 源分 布状 况 是 凿 岩 4 1 ． 3 ， 爆 破 4 5 ． 6 ， 装 运 1 3 ． 1 。 据 2 O世纪 8 O年代 金 属井下 矿 山粉尘 作 业 条件调查 报告 说 ， 采掘工作 面产尘量分别是 放矿 运输作业 产尘量 的 1 ． 6和 2 ． 0倍 。前苏联对 井下 矿尘 源分 布 的测 定结 果是 采矿 、 掘 进凿 岩作业 占 8 5 ， 爆破 占 1 O ， 运矿 等作业 占 5 。 1 ． 2 ． 3 从 不 同工种 的尘肺 病发 病人 数看 尘源 分 布 状况 据 2 O世 纪 5 0 “ - - 8 0年代 我 国 1 8座 井下 矿 山 发 病人数调查 ， 尘肺病发病人 数分布如表 3 。 衰 3 1 8座 矿 山历 时 4 O年 中尘肺 病发 病 人数 分 布状 况 2 井 下 矿 山的产 尘 强度 2 ． 1 影响井下矿 山产尘 强度的主要 因素 2 ． 1 ． 1矿岩性质 矿 岩性 质 主要表 现为 矿岩 的脆性 和破 碎性 ， 即脆性 大的如石英 ， 破破性强 的如煤等 。 据对 4座 一 44 一 煤矿 在不 同的矿岩掘 凿平 巷 时产尘 强度 的测定 ， 全煤 巷掘凿时是半煤半 岩平巷时 的 2 ． 5 4倍 ， 是全 岩平 巷时 的 5 ． 6 9倍 ， 详 见图 4 。 2 ． 1 ． 2矿岩 湿度 据不 同湿 度煤层 采煤 工作 面产尘 强 度统 计 ， 含湿量 1 ． 2 的产 尘强 度分别是 含湿 量3 ． o N 、 5 ． O 和 7 ． O 的 3 ． 3倍 、 6 ． 3倍 和 1 0 ． 0倍 。 维普资讯 井 下 矿 山粉 尘 的产 生 及 计 量 图 4 掘 进 工作面 粉 尘浓 度 与矿 岩性 质关 系举例 2 ． 1 ． 3设备 生产能力 单 位 时间 内矿岩 掘凿量 或 回采量 越 大 ， 其 产 尘强 度越高 。非煤 矿 山的大型铲运 机是小型铲装 机 产尘 强度 的 5 ～1 0倍 ， 大型钻 机是麻 花钻 产尘 强度 的 1 ． 5 ～2 ． 6倍 。据测定 ， 当采煤机推进 速度 为 3 ． 0 m／ rai n时 ， 产尘 强度 分 别 是 1 ． 5 m／ rai n 、 0 ． 5 m／ rai n时的 2倍 和 3倍 。 2 ． 2井下作 业产尘强度计 算 G V。 C 一 C 1 式 中G 一 产尘强度 ， mg ／ s ； 一 采 场或巷道 的断面 积 ， m。 ； 。 一 风流平均速 度 ， ml s ； C 一 产尘后 的粉 尘浓度 ， mg ／ m。 ； cn 一 ， 一产 尘前的粉尘浓度 ， mg ／ m。 。 2 ． 3产 尘 强 度 实 例 例 1 ． 5座非 煤 矿 山不 同作 业 时 的 产尘 强 度 ， 如图 5 。 图 5 非 煤 矿 山产 尘强 度举 例 例 2 ． 煤炭矿 山不 同作业 时的产 尘强度 ， 如 图 6 。 例 3 ． 薄金属矿脉 采矿凿岩 ， 当每立方 米矿 石 凿岩 1 ． 1 m 时和 3 ． 5 m 时 ， 每立 方米矿石 的产 尘量 分别为 3 ～4 k g和 1 1 1 2 k g 。 例 4 ． 有 色 矿 山采矿 凿 岩 每米炮 孔 的产尘 量 ， 如表 4 。 图 6不 同设 备的产 尘 强度 举 例 表 4 粉 尘在 无 飞散 状 态下 的每 米炮 孔产 尘 量 试 验 采 场 A B 炮孔 数平均孔 深炮孔 总长度产 尘量产尘 强度 ／ 个 I m I m I k g I k g m 3 井 下矿 山的粉 尘 浓度 3 ． 1 影响 井下矿 山粉尘浓度 的主要 因素 3 ． 1 ． 1有 无 防尘 措 施 有无 防尘措施 是人所共知 的影 响因素 。在 非 煤 矿 山测试 的结 果证 明 ， 在凿 岩、 装 车 、 爆 破作 业 现 场 的粉尘浓 度 ， 无 防尘措 施 的分别 是有 防尘 措 施 的 9 O ． 1倍 、 1 6 ． 2倍 、 2 2 ． 7倍 。 3 ． 1 ． 2矿岩含 湿量 据 采煤工 作 面粉尘 浓度 测试 资料 ， 当煤层 含 湿率 按 2 ， 4 ， 6 ， 8 ， 1 O 顺序 上升 时 ， 粉尘 浓 度则分 别为 3 5 0 0 ， 1 5 0 0 ， 6 0 0 ， 4 0 0 ， 2 3 0 mg ／ m。 见 图 7 。 m u ／ m 图 7 矿岩 含 湿量 对粉 尘浓 度 的影 响 举例 3 ． 1 ． 3 风流速 度 过低 的风速不 能稀 释空气 的含 尘浓 度 ， 过 高 一 45 维普资讯 矿 山 环 保总 第 4 8期 2 0 0 3年第 5期 的风速则 又 会把 采掘工 作 面的 积尘再 次扬 起 ， 会 造 成 粉 尘 浓 度 升 高 。干 燥 煤 尘 时 ， 风 速 分 别 为 0 ． 5 m／ s ， 1 ． 0 m／ s ， 1 ． 0 m／ s ， 2 ． 0 m／ s ， 2 ． 3 5 m／ s 时 的粉尘浓 度 分别为 3 3 0 0 ， 2 1 0 0 ， 1 6 0 0 ， 2 3 0 0 ， 5 5 5 0 mg ／ m。 见 图 8 。 - 嚼 } 0 0． 25 0 5 0． 7 5 1 ． 0 1 2 5 1 ． 5 1 ． 7 5 2 ． 0 2． 2 5 I s 图 8 风 速 对粉 尘浓 度 的影 响举 例 3 ． 2井 下 矿 山 粉 尘 浓 度 实例 例 1 ． 据彩 屯 煤矿 早 期对 机采 工 作 面粉 尘 浓度 的测定 ， 在截 煤部测点 为 3 7 0 0 mg ／ m。 ， 是司 机后 3 0 m 处测点 的 6 1 ． 6倍 见 图 9 。 例 2 ． 爆 破作业 ， 自起爆 开始 ， 随时间延 长 ， 爆破 工作面粉尘浓 度会急速下 降 见 图 1 0 。 例 3 ． 非 煤矿 山有 无 除尘措 施 时 的空 气含 尘 的 浓 度 见 图 I I 。 图 9 某 矿 测定 的工 作面 司 机前 后 的粉 尘浓 度 图 1 O起爆 后 粉尘 浓度 的 变化 图 1 1 有 无 口 防尘措施时的空气含尘浓度 形形 色色 的“ 垃 圾 法规 ’ ’ 禁 用 法 从 1 9 8 9年 7月 起 ， 美 国 近半 数 的 州 实施 了“ 禁 用 法” ， 禁 止 所 有 的 不 能分 解 和 还 原 处 理 的食 品 塑科包 装 上 市。德 国政 府 规定 ，自 1 9 9 3年 1 月起 ， 销售商必须免费回收使用过的所有包装、 容器 制 品 ， 否则 将 以触 犯“ 逸 避废 弃包 装 材料 法令 ” 论处 。 课税 法意 大利 实行 “ 塑料 袋 课 税 法 ” ， 规 定 每 只 收 税 8美 分 ； 商 店 每 卖 一个 价 值 5 O里 拉 的 塑 料 袋 ， 要交 1 0 0里拉 税 。德 国 的法律 规 定 ， 对 每个 无 法 回收 的容器 征 税 3 O芬尼 。美 国佛 罗 里达 州 规 定 ， 对 不 能 回收 的新 闻纸 ， 每吨 收 税 1 O美分 。欧 共体 各 国 对 塑料 、 除锈 剂 等 造 成 污 染 的物 品 ， 都 要 征 收 环 境 税 。 收 费 法 美 国西雅 图 市规 定 ， 每 月 为每 户居 民 运走 4桶垃 圾 的费用 为 1 3 ． 7 5美 元 ，每 增 加 1桶垃 圾 ， 加 收 9美元 。这 一规定 实 施后 ， 西雅 图市 的垃 圾 量 一下 子减 少 了 2 5 。 罚 款 法 法 国 规 定 “ 将 任 何 类 型 的废 物、 废 料 等垃 圾放 弃 或扔 到 公共 场所 或 不属 于 自己又 没有 租 用 权 的 私 人地 方 的人 ， 罚 款 2 5 O ～ 6 0 0法 郎 ； 需要 车 辆 才 能搬 运 清 理 的垃 圾 ， 加 重 罚 款 2 5 0 5 0 0 0法 郎 ， 或 判 l O b 3 0天 的监 禁 ； 往 河流 中倾倒 废 物 ， 罚 款 2 O 0 0 ～ 1 2 0 0 0法郎 ， 或 判 两个 月至 两年 的监 禁 。 奖 励法美 国伯克 利 市政 府对 遵 守垃 圾 法规 的 市 民 实施“ 垃 圾 回收 奖” 。 负责该 奖项 的政 府 有 关部 门每周 在 市 内随 便 挑选 一 家住 户， 仔 细检 查 其垃 圾 桶 ， 如未 发 现 可 回收 的垃 圾便 可 获 取 2 5 0美 元 的奖 金 。 这 样 一来 ， 该 市 居 民在倒 垃 圾 时绝不 会 把 可回 收 垃 圾倒 入垃 圾 桶 内， 以免错 失获 奖 良机 。 -- 46 - 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