凌鋼集團保國鐵礦通風系統檢測與優化

彭興文，李二偉，楊 曼

(中南財經政法大學信息與安全工程學院， 湖北武漢 430070)

凌鋼集團保國鐵礦通風系統檢測與優化

彭興文，李二偉，楊 曼

(中南財經政法大學信息與安全工程學院， 湖北武漢 430070)

介紹了保國鐵礦的生產現狀，對該礦井現有通風系統及井下主要作業環境進行了系統檢測與分析。針對存在的問題，提出了強化通風管理、優化通風系統設計、對局部作業環境較差的場所進行整改的建議，以切實保證礦工的安全與身心健康。

通風系統;風速;粉塵;有毒有害氣體

1 概述

保國鐵礦地處遼寧朝陽市。2008年完成的露天轉地下開采設計方案中，將鐵蛋山采區年產量確定為100萬t。該公司實際采選總能力達到250萬t。該礦+110 m分段和+95 m分段全面進入回采階段，+80 m分段和+65 m分段分別進入了采準切割階段。+110 m分段運輸巷道風速基本達到通風設計要求，為2～3 m/s，而+95 m分段通風效果較差，部分巷道風速為零，生產爆破時，排煙緩慢，嚴重制約了保國鐵礦安全生產的正常進行。此外，該礦+95 m分段以下的各中段及分段，井下環行車場，井下溜井集中放礦點，井下礦石破碎站，也存在通風效果差、粉塵污染較嚴重的問題。黑山采區通風系統未建立，采場通風效果差，粉塵污染比較嚴重，礦工作業環境較差。

2 通風系統測試及分析

測試依據:國家標準GBl6423—2006《金屬非金屬礦山安全規程》;國家標準GBZ2－2002《工作場所有害因素職業接觸限值》。

風速檢測采用杯式測風速儀(分低速、中速、高速3測試風表)。氣壓檢測采用DP－III數字式氣壓計。巷道斷面尺度采用鋼尺及塔尺測定。

對鐵蛋山采區進行了6次全面測試，尤其是分季節的系統測試，各中段、分段及重要作業崗位的通風數據匯總見表1。

從表1可以看出，鐵蛋山采場+110 m分段通風效果基本達到有關規定要求，采場風速為0．25 m/s左右，巷道風速為2 m/s左右，礦工作業環境較好。而+95 m分段，+80 m分段及以下各分段、中段巷道風速較低，沿脈巷道風速遠低于2～6 m/s，而回采進路風速也低于0．25 m/s的最低排塵風速，通風效果較差，無法及時排出爆破煙氣和生產粉塵，存在可能導致礦工患塵肺病的隱患。

鐵蛋山采區的+35 m環行車場是通風閉路，無法形成有效通風系統，該區域巷道及作業面風速均為零，而且該車場承擔整個中段的礦石卸載中轉任務，生產過程產生大量粉塵及有害氣體，礦工在此環境下作業極易患職業病。

－237 m水平井下破碎站也沒有設立通風系統，此場所的風速為零，粉塵濃度超過衛生標準，而且氣溫較高，在此惡劣環境下長期工作，礦工易患多種職業病。

黑山采區未建立通風系統，平硐的風速平均為1 m/s左右，而采場作業面的風速基本為零，通風效果很差，在爆破后極易發生礦工炮煙中毒事故。在此環境下長期作業，礦工易患塵肺病。

該礦的主通風機為DK45－8，N022新型節能軸流式風機，安裝在井下風機硐室。2009年6月20日，對該礦井的主通風機進行了測定，測得的數據見表2。從表2可以看出，風機效率較低，僅為50%左右;風機風量為88 m3/s，沒有達到設計要求值105．3 m3/s，說明通風系統效率較低，不能滿足井下安全生產的需要。

3 粉塵及有毒有害氣體檢測分析

3．1 采用標準及規范

國家標準GB5748－85《作業場所空氣中粉塵測定方法》;國家標準GBZ2－2002《工作場所有害因素職業接觸限值》。

3．2 采樣布點

表1 通風系統風速測定匯總

表2 主通風機測定

在保國鐵礦鐵蛋山、黑山2個井下采礦車間分別劃分采樣區域，根據具體生產情況布置采樣點。

空氣粉塵采樣點布置覆蓋礦井主要掘進、采礦工作面，同時在人員集中的場所、進風巷道也布置采樣點。目前鐵蛋山采礦車間的主要采礦水平為+110 m和+95 m水平，按照國家標準GB5748－85的有關規定，在主要作業點鑿巖掘進面、出礦點、溜井口設置采樣點，每次測試采粉塵樣2個。采樣點離井下作業點3～5 m，位于下風端，采樣器采樣口在呼吸帶高度內。在人員比較集中的場所抽樣采樣，如主進風巷道、井下餐廳采樣1次(樣品2個)。

黑山采礦車間目前集中在平硐中段生產，對掘進工作面、出礦溜井和進風巷道分別設采樣點。每個采樣點測試2個數據。

3．3 井下作業點空氣粉塵濃度檢測

依據國家標準GB5748－85《作業場所空氣中粉塵測定方法》，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。為了檢驗測試的精度，采用激光自動粉塵濃度測定儀，對井下作業環境的粉塵濃度進行實時測定。

3．4 粉塵中二氧化硅含量檢測

采用國家標準GB5748－85《作業場所空氣中粉塵測定方法》推薦的焦磷酸分析法測定。

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

3．5 炮煙產生量及炮煙有毒有害成分檢測

采用進口直讀式儀器現場測定主要作業點O2、CO、SO2、H2S、NOX的含量。其原理是:空氣中的上述氣體與檢測儀器中的電化學傳感器接觸，產生與氣體濃度相應的電位，儀器檢測的電位水平就間接測量了空氣中相應氣體的濃度水平值。

3．6 粉塵粒徑分布檢測分析

采用國家標準GB5748－85推薦的顯微鏡測量計數的方法測定。粉塵粒徑分布測定步驟簡單介紹如下:

(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，再用玻璃棒充分攪拌，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，貼上采樣地點編號及日期標簽;

(2)鏡檢時如發現涂片上粉塵密集而影響測定時，可再加適量乙酸丁酯稀釋;

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

4 數據匯總與分析評價

4．1 粉塵濃度及粉塵特性測定分析

由表3看出，鐵蛋山車間和黑山采區各主要沿脈巷道、回采進路的粉塵濃度均低于國家衛生標準的限定值，礦工作業環境較好。但是，目前保國鐵礦生產強度比較低，在以后多分段同時生產的條件下，井下大氣粉塵濃度必然升高，因此需加強出礦及溜井作業場所礦工職業衛生防護，加強局部通風和通風系統調節，及時有效排出污風、粉塵和有害氣體，確保井下空氣質量符合國家標準，有效保護礦工身心健康。

表3 鐵礦井下作業場所粉塵濃度分析結果匯總

該鐵礦井下空氣的粉塵粒度分析結果見表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微顆粒偏多，小于10 μm的細微粉塵占總數的90%，屬于呼吸性類粉塵，礦工長時間大量吸入容易導致塵肺病。

保國鐵礦井下粉塵中游離二氧化硅含量分析結果(見表5)表明，井下巖塵的二氧化硅含量實測平均值為43%，根據國家標準GBZ2－2002《工作場所有害因素職業接觸限值》，其作業環境的空氣中粉塵濃度加權平均限值為1 mg/m3，短時間接觸限值為2 mg/m3，取保國鐵礦的粉塵濃度接觸限值為2 mg/m3。保國鐵礦井下所有作業場環境粉塵濃度，測試結果值低于2 mg/m3，達到了國家作業場所衛生標準。

表5 保國鐵礦粉塵含游離SiO2分析結果

4．2 有毒有害氣體測定分析

按照所有布點覆蓋主要作業點的原則，在鐵蛋山車間主要采礦中段+110，+95，+80 m水平的掘進回采工作面，出礦工作面，溜井工作面布置測點，每個測點測試2次。同時在進風巷道，井下人員可能集中的區域設置監測點。在黑山采區－7 m水平的掘進工作面、溜井口區域也相應布置有毒有害氣體檢測點。

測試結果表明，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《工作場所有害因素職業接觸限值》中給出的限值(5～10 ppm);CO的最高濃度為5 ppm，也低于國家標準限定值30 ppm;此外，H2S，NO2的濃度也較低，普遍低于國家標準限定值10～20 ppm，屬于安全范圍。但是，SO2的濃度較高，達到26 ppm，其測定值高于國家衛生標準，需要強化井下通風工作。

5 建議

(1)對+35 m回風巷道的石門進行改造，形成向上喇叭口形狀，以提高風機通風效率，保證下部各中段的通風效果，否則，在回風井下部不能形成應有的負壓，下部各中段的巷道、進路及采場將處于極度通風困難狀態。

(2)制定完善的斜坡道口風門關閉、啟開制度。冬季或者大氣溫度低于15℃時關閉;夏季或者氣溫高于15℃時開啟，以最大限度發揮斜坡道對通風系統的積極作用。

(3)在110 m水平回風巷道設置調節風門，控制該水平的總回風量，為下部分段的開采提供必需的風量，否則風量分布極不均衡。尤其是110 m水平開采基本結束后，大量的風流應該提供給+95，+80，+65 m分段，建設調節風門十分必要。

(4)在+35 m水平的環行車場，開1條5～7 m2的通風專用巷道，使進風井的風進入環行車場，同時，設計建造局部抽風裝置，將環行車場的空氣抽向主通風巷道，以形成良好的局部通風系統。

(5)在－237 m水平設計1套送風系統，將進風井新風抽入井下破碎站，向該作業場所供應新風，以改善該作業場所工作條件。

(6)設計建立黑山平硐通風系統，以改善黑山目前主要靠自然通風的局面，提高平硐采場安全衛生條件。

(7)目前生產條件下，現有通風系統的主風機勉強可以滿足通風安全要求，如果生產水平下降到+35 m以下的中段，必須另外設計下中段通風系統，增加獨立的主通風機系統，否則根本無法滿足下階段安全生產的需要。

(8)建議在鐵蛋山采區+35 m礦石卸載站設置電子自動化噴霧降塵系統，以控制卸礦機作業時產生的大量粉塵。該系統的特點是耗水量小、防塵效果好、智能化程度高，可實現無人值守連續工作。

［1］ 彭興文，陳寶安．非煤礦山職業危害防治關鍵技術及對策［J］．東北大學學報，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．安全系統工程［M］．北京:煤炭工業出版社，2001．

［4］ 彭興文，周煥明，楊 曼．深井鐵礦井下作業環境監測與評價［J］．工業安全與環保，2010，(8):55 －61．

［5］ 馬中飛．工業通風與防塵［M］．北京:化學工業出版社，2007．

2010－06－30)

彭興文(1964－)，四川綿陽人，教授，碩士生導師，從事工業通風與防塵、有毒有害氣體監測與控制、礦業安全技術、職業危害預防等研究，Email:pengxw027@163．com。