某矿矿石溜井粉尘综合治理研究

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【摘 要】为了提高运送效率节约成本，用以倾倒矿石溜井被广泛应用于矿山开采中。但因此所产生粉尘问题不仅严重威胁井下工人生命安全，且也给矿企带来了巨大的经济损失。为了达到粉尘浓度要求，本文在分析国内井下粉尘综合治理方法的基础上，根据某矿实际情况提出封堵加上细水雾降尘的综合治理方法，实践证明所采取方法不仅可行，而且效果很好，可供类似中小型矿山借鉴参考。

【关键词】矿石溜井；粉尘污染；综合治理

0.引言

随着采矿机械化水平的提高，矿山开采量的提高，溜矿井在卸矿过程中的粉尘也越来越大。当矿岩堆积到一定数量时，由此产生的粉尘会随着风流进入运输巷道并且难以沉降。金属非金属矿山粉尘的危害性主要表现在以下四个方面：（1）污染工人工作场所，引发职业病。轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病；（2）一些特殊粉尘（如硫化尘）在一定条件下可以爆炸；（3）加速机械磨损，缩短精密仪器的使用寿命；（4）降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生的概率。对于金属矿山而言，以尘肺病危害最大，直接危及工人生命安全与身体健康。

1.矿石溜井粉尘及现状状况

在矿山开采中，为实现集中连续提升矿岩效率以及节约生产成本，矿山往往采用溜井方式，由上至下分水平向主溜井直接倾倒矿石。在矿石倾倒过程中，伴随矿石的碰撞破碎作用产生大量粉尘，粉尘随着风流进入运输巷道并向其他巷道扩散，严重威胁矿井人员与设备安全，此类粉尘即为矿石溜井粉尘。在矿井装、卸矿过程中，特别是卸矿时，松散的矿石受到井壁的限制，在下落过程中产生类似于活塞运动，由于存在较大（甚至达数百米）的放矿落差，溜井内空气急剧压缩，形成相当大的动压，产生强大的冲击风流，风流夹带粉尘溢出井外，同时，压缩空气在通过各中段的支岔溜井时，冲击气流大量喷出，即产生大量冲击性粉尘[1]。

该矿山于2003年破产重组后，矿山以开采回收残矿为主，主矿石溜井高度达420m。溜井与提升井间距离较近，矿石溜井无专用回风系统。主溜井卸矿产生粉尘由来已久，卸矿后巷区域的粉尘浓度极高，而且时常有部分污风溢出后巷，随风流进入风源一侧的生产巷道，几乎达到对面不能看到人和物的情形，造成井下空气的严重污染，成为井下尘源之一。

2.粉尘治理方案的选择

2.1粉尘治理方案选择的原则

针对该矿储量有限和井下巷道布局等实际情况，粉尘治理方案选择的原则应紧紧遵循经济，高效和可行性强等原则。考虑到开采的投入与产出比，在进行粉尘治理方案的选择上，应综合比较各方案的成本和除尘效果，可操作性的难易程度，最后选择最适合该矿实际情况的治理方案。

2.2粉尘治理措施的分析比较

为了有效地防止该矿的溜井冲击性尘源的危害，常见的除尘、抑尘技术措施有建立溜井回风系统、湿式除尘、密闭防尘及降低冲击气流压力等。

2.2.1建立溜井回风系统

为切实有效的降低溜井粉尘，可以建立溜井回风系统，通过风流将井下的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度。

具体方案是设计溜井专用回风线路并安装一台专用的风机直接抽取主溜井中的含尘空气，井下各溜矿口处形成负压，使风流由各中段巷道向溜井内流动形成溜井独立排风系统，防止各中段溜矿口之间风流短路。除在溜井口设密闭装置外，还应在溜井绕道中设风门，以防止含尘风流回流[2]。

值得注意的是，建立专用溜井回风系统，将溜井粉尘通过该系统抽至回风井，效果好，但工程浩大且费用较高，适用于矿井初始建设时一并考虑。

2.2.2 湿式降尘

湿式降尘是利用水或其它液体，使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法，它是矿井综合防尘的主要技术措施之一，具有所需设备简单、使用方便、费用较低和除尘效果较好等优点。缺点是增加了工作场所的湿度，恶化了工作环境，能影响矿石产品的质量（除缺水和严寒地区外）[3]，根据该矿卸矿实际情况，可以采用湿式降尘并分为两个阶段：

（1）在卸矿前有必要对干燥的矿石时进行湿润，可以有效减少在卸矿的过程中产生的冲击性粉尘。但对于某些含泥量高，粘结性大的矿石，喷雾可能造成溜井堵塞或跑矿。冬季有的矿山喷雾容易造成冰冻，必须控制使用。要严格控制水量，实现喷雾的联动和自动。定期对装卸矿峒室及其附近进行洒水、洗壁也仍是十分必要的[4]。

（2）在卸矿的同时，为防止矿尘扩散，进行细水雾喷洒的方式进行降尘。当矿尘被水湿润后，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，附着性增强，矿尘就不易飞起。

2.2.3 密闭防尘

密闭防尘是把局部的粉尘封堵起来，防止矿尘飞扬扩散。在该矿山的案例中可以实行溜井口密闭，即在支溜井卸矿口安装链式防尘挡板，在卸矿的过程中，闭合链式防尘挡板，可以有效地将飞起的矿尘封堵在主溜井中，以防止其向各中段蔓延。

使用链式防尘挡板，不仅在一定程度上缓解卸矿压力，而且具有结构简单、成本低、易于维修等优点，国内外使用较多。

2.2.4 降低冲击气流压力

（1）卸矿方式直接影响着矿尘的产生过程和强度。单位时间内卸矿量越大， 产生的冲击气流和矿尘量也越大。该矿采用的是翻笼卸矿是不均匀的、断续的，一次卸矿量比较大，矿石涌入溜井几乎占据其整个断面，易形成强大的冲击气流，带出大量矿尘。可采用前倾式或人工侧卸式卸矿，以减少冲击气流和产尘量。

（2）采取限制卸矿量的措施，即在溜井口的卸矿道上加设铁链条，适当放慢卸矿速度，以减少冲击气流，同时制订合适的放矿制度以控制溜井的贮矿高度。

（3）多中段共用的溜井，应在各水平安设信号装置。不能有两个以上的水平同时卸矿，以避免冲击气流的叠加。

2.3 溜井粉尘治理方案选择

该矿开采至今已有六十余年，可供开采量的矿石储量十分有限，无论从服务时间还是投资效益看，不宜选择投资较大的粉尘治理工程。溜井位于矿区中部，矿井通风系统的回风井布置在矿区一翼，距离远。若排至采空区，掘井280m ，工程量也很大，影响正常生产。由于主溜井已经很深，若再打通一条平行卸压支溜井通往地面与大气联通，虽然能有效地将卸矿时产生的粉尘排出，但成本高昂且需要消耗大量人力物力，不适于该矿山。

经过技术经济比较分析对比并结合该矿实际情况，采用湿式除尘和密闭防尘相结合的方案最为经济有效。采取密闭封堵措施，将卸矿所产生的粉尘封堵在主溜井内，并在支溜井口架设细水雾喷射器以达到降尘的目的。

3.方案实施效果分析

在比对国内外溜井风尘技术基础上，结合该矿的实际情况，单独使用一项防尘措施往往效果不佳。因此需要提出简单易行、经济效益高、防尘效果好的综合防技术。本方案采取链式防尘挡板加上密闭封堵相结合的治理方案，如图1。

（1）采用细水雾进行降尘、抑尘。在粉尘防治中，根据冲击性粉尘浓度，可分别选择高压、中压、低压三类细水雾进行降尘，压力的高低决定了细水雾的粒径和水雾的作用半径，压力越高喷雾越细，效果越好。在实际的矿井防尘中一般推荐中、高压细水雾喷雾系统进行防尘。

（2）密闭封堵降尘。采用在支岔溜井内安装防尘挡板的措施既可以将卸矿产生的冲击性粉尘封堵在溜井内，不出来污染工作场所，又可以防止溜进漏风。

该综合性防尘措施已经应用于该矿的溜井卸矿过程，收到了良好的降尘效果，冲击性粉尘浓度由治理前的20mg/m3降低到《金属非金属地下矿山安全规程》中规定的2mg/m3的标准要求。

4.结论

从此该矿井实际情况出发，在溜矿井除尘中可以采用以下防尘综合技术措施：

（1）在各支岔溜井安装密闭链式防尘挡板密闭封堵，既能有效控制冲击性粉尘向运输巷道蔓延，同时又可以防止溜井漏风。

（2）采用在卸矿硐室与支岔溜井的连接口安装细水雾喷雾系统进行降尘，用细水雾系统进行除尘所需水量少，减少水资源的浪费，同时降低了矿石的湿度，对于含泥量高，粘结性大的矿石，可以避免造成溜井堵塞或跑矿。

（3）尽可能提高主溜井的贮矿高度或在主溜井中分段安设闸门和转载峒室，减小矿石冲击高度，能极大的减少冲击气流和减轻井壁磨损。

实践证明，该方案切实可行而且经济高效，不但使得矿石溜井内空气质量有了良好的改善，而且为井下工人的职业健康提供了保障。

参考文献：

[1]向良度.控制矿石溜井冲击风流的技术措施[J].冶金矿山设计与建设.1995（06）.

[2]李政.坑下矿山高溜井漏风及粉尘污染控制技术研究[J].有色金属.2006（09）.

[3]王英敏.溜矿井冲击风量的计算及其控制[J]有色金属.1981（01）.

[4]王海宁.矿山高溜井多片式挡风板应用研究[J].金属矿山.2005（03）.

作者简介：

朱小峰，男，首都经济贸易大学在读硕士研究生，主攻方向是矿山粉尘治理以及矿山边的生态修复。