某矿山高位溜井卸矿站除尘工艺探讨

某矿山高位溜井卸矿站除尘工艺探讨

朱德才谢桂芳

（紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭364200）

摘要：福建某矿山铜矿开采，井下部分系统采用电机车转运，在卸矿过程中产生的大量冲击性粉尘，导致运行巷道充满了呼吸性粉尘，严重影响矿井职工的身心健康。为了有效控制卸矿过程中的冲击性粉尘，在分析矿石溜井的产尘机理和特点的基础上，采取卸矿过程中同步补充细水雾，并强化运输巷道的通风条件，在未实行大规模投资条件下有效控制了粉尘，实现卸矿5分钟后，粉尘浓度达2.0mg/m3,该技术措施可为其他矿山企业防治溜井防尘提供参考和借鉴。

关键词：矿石溜井；冲击性粉尘；细水雾；控制措施

1引言

福建某矿山，井下部分子系统采取溜井—电机车转运—矿石溜井—皮带运输工艺，矿石溜井在卸矿过程中产生大量冲击性粉尘，污染作业环境，严重危害劳动者的健康。该系统从2015年开始启用，前期采取抽风外排除尘方式，效果一直不理想。该如何采取有效的防治措施降低卸矿过程中产生的冲击性粉尘浓度，对该矿山来说已是迫在眉睫的问题。本文主要研究了矿山开采过程中，卸矿溜井中冲击性粉尘产生的主要机理,并结合矿山实际给出了防尘综合措施，为矿山溜矿井粉尘治理提供参考。

2矿石溜井冲击性粉尘产生机理

利用溜井下放矿石是矿山的一种节能运输方式，已在金属矿山得到广泛应用。

在矿山生产过程中，尤其是装、卸矿石时，由于受到溜井壁的限制，破碎的矿石在下落过程中将压缩溜井内的空气，形成类似于活塞的运动。同时随着矿井开采深度的增加，部分溜井在卸矿过程中放矿落差可以达到几百米。此时如果没有任何降尘措施，会使主溜井内的空气急剧压缩并产生相当大的动压，进而生成强大的冲击风流，风流夹带着粉尘通过支岔溜井和卸矿硐室溢出井外，造成空气污染，见图１。溢出卸矿硐室的气流携带大量的冲击性粉尘，造成卸矿硐室附近区域空气严重污染，同时由于巷道内通风风向问题，时常会有部分污风随风流窜入生产巷道，造成井下生产区域内空气污染。因此，溜矿井粉尘也成为井下尘源之一[1]。

3防尘措施探讨研究

3.1风机抽尘捕尘

该系统在设计时，采取矿石溜井卸矿站矿仓内设置风道，卸矿站周边设置轴流风机-旋风除尘器抽尘捕尘的方式，效果极不理想。矿石在卸矿过程中，只有极少部分粉尘经风道被轴流风机捕作，大部分粉尘随矿石溜井气流返喷，从卸矿站周围喷射，瞬间造成卸矿站周围聚集大量粉尘，瞬时浓度达40mg/m3。

该矿也曾考虑在车厢上方加装吸尘罩、吸尘风管，吸尘罩内装干雾喷嘴，除尘室内安装一套干雾抑尘系统、云式除尘系统，将扬起的粉尘抑制在吸尘罩内，并引至云式除尘器内沉降的综合方案。主要方案内容：1)在卸矿坑上方搭起吸尘罩，尺寸略大于车厢；2)吸尘罩内部布置一圈干雾抑尘喷嘴；3)吸尘罩与车厢的空隙布满橡胶挡帘；4)由吸尘罩上方引吸尘风管到云式除尘器入口；5)安装干雾抑尘设备、云式除尘器、风机，连接管路；6)安装控制系统。

但该方案投入预算260万元，现场空间受限，安装难度大，且轴流风机功率达160KW，风流达6万立方/小时，运行能耗太大，运行过程中噪音太大等等。

3.2减少冲击气流

由于溜井高差达450米，在生产过程中发现，一旦井存较低，冲击粉尘瞬时达60-100mg/m3。为减少卸矿冲击气流的影响，在确保正常生产的情况下，可以适当提高主溜井的贮矿高度，一般为溜井深度的2/3-4/5。此措施可大量减少冲击气流量，大幅减少气流返喷。

运行过程中也可控制每次卸矿量，减少每次连续卸矿量或者延长每次卸矿所用时间，也可减少冲击气流的强度，减小粉尘污染。

该措施有一定的效果，但要求井存较高，生产中控制难度较大。可实现粉尘浓度在5-10mg/m3，但仍然无法实现现场粉尘浓度达到职业卫生健康的要求。

3.3卸矿过程补充水雾及巷道强化通风联合措施

由于细水雾在除尘领域应用广泛，因此其技术成熟，实施难度较小；同时细水雾相比洒水除尘，所用水量小，可以节约水资源，同时减小矿石因水而增加的黏度，利于矿石转运；细水雾粒径小，与空气接触面积大，蒸发率高，能使含尘区水汽迅速达到饱和，吸尘能力强。因此采用细水雾能满足改善粉尘湿润性所必需的水蒸汽条件，并完成对粒径10μｍ以下的呼吸性粉尘的迅速捕集。

生产过程中产生的冲击性粉尘的粒径各不不同。对于呼吸性粉尘，通过细水雾可以实现控制，但是对于粒径较大的粉尘，细水雾降尘效果不良。实践证明，在卸矿站内部安装不同角度的细水雾补水喷头，水雾压力控制在5MPa，喷头孔径控制在0.15mm-0.2mm，可实良好除尘效果，方案示意图见图3。水雾在卸矿过程中打开，初期水雾随矿石一同被吸入井筒内部，相互混合，后期水雾被冲击气流返喷，湿润冲击粉尘，粉尘被水雾包裹后，迅速沉降。

该方案水泵投资10.5万元，其它配套设施投资0.8万元。

单一的补充水雾，可加强粉尘的沉降，可将粉尘浓度抑制在5-6mg/m3。但若巷道通风不良，卸矿过程中类似活塞运动，不停搅动巷道内沉积的粉尘，导致巷道风流紊乱，仍然无法实现粉尘浓度低于2mg/m3的目标。

为保证风流稳定，巷道末端应有通风措施，风流强度控制在1.0-1.5m/s。可有序地将风流稳定交换，实现新鲜风流补充进卸矿站，并排出巷道内水雾包裹的粉尘。如此补充水雾及排风措施联合，可迅速实现卸矿站粉尘浓度在5分钟之内低于2mg/m3的目标。

4结论

针对类似作业模式的矿山，在溜矿卸载站除尘中可以采用以下技术措施：

１）尽可能提高主溜井的贮矿高度，降低矿石冲击高度，能极大地减少冲击气流，降低粉尘浓度。

２）采用在卸矿口安装细水雾喷雾系统进行降尘，可以节约水资源，同时降低

增加粉尘湿度，能使粉尘迅速沉降。

３）机车通行巷道必须要求较好的通风条件，风流达1.0-1.5m/s，可迅速置换气流，实现卸矿站粉尘浓度5分钟之内低于2mg/m3的目标。

参考文献：

[1]杨凯，吕淑然.铜兴公司卸矿溜井冲击性粉尘治理研究[J].有色金属（矿山部分）,2013,65(02):68-70.

[2]刘伟强，姚银佩，王志，李印洪，谭浪浪.深溜井卸矿高压气流粉尘治理技术研究[J].科技创新与应用，2016,7:144.

[3]张晓铜，贾安民.冬瓜山铜矿井下卸矿站综合防尘研究[J].现代矿业，2010,492（04）：92-93.

[4]宫锐，石长岩，康国朋.红透山铜锌矿多中段高溜井卸矿粉尘治理工艺[J].有色金属（矿山部分）,2012,64(06):92-95.