紫金矿业集团股份有限公司 福建上杭 364200
摘要：传统电机车驾驶因密闭性能不良，内部无法形成正压力，当外部环境粉尘浓度超出职业健康标准时，容易导致内部粉尘浓度超标，严重影响职工的职业健康安全。本文阐述某矿轨道运输系统粉尘产生的原因，新风机的工作原理，利用于电机车驾驶室，可实现内部粉尘浓度达到职业健康标准，确保作业人员的职业健康安全。
关键词：新风机；粉尘浓度；职业健康
前言：福建省某矿山是一座已探明的属含砷低品位大型铜矿床，该矿床为上部金矿下部铜矿，该矿湿法炼铜工艺的采矿部分采取溜井－电机车轨道运输方式。在电机车运行作业过程中，机车运行及放矿作业过程中产生大量粉尘。为改善作业环境，该矿采取了多种措施，安装了溜井喷雾除尘，但使用效果并不好，该矿职业健康科日常监测的数据表明，放矿溜井硐室粉尘浓度达3-5mg/m3 ，驾驶室粉尘达1.5-2mg/m3 ，给职工的职业健康带来严重影响。为改变此状况，从该矿从2015年开始，研究利用矿用新风机，安装于电机车驾驶室进行除尘，2016年4月完成试验，并成功实现驾驶室内粉尘浓度达到国家职业健康标准。
1 轨道运输系统粉尘状况及产生的原因
该矿轨道运输系统粉尘主要产生于溜井放矿硐室和机车正反方向通行的直线段。溜井放矿硐室的产尘，主要为矿石经高位溜井壁的自然破碎，下落过程类似于活塞运动，而溜井无粉尘排放口，所有碎石粉直接掉入井硐和溜井矿仓内。在卸矿过程中，溜井放矿台板和矿车车厢存在一定的高低差，矿石和粉矿直接和车厢冲击碰撞，扬起大量的粉尘，飘逸于放矿硐室，小部分被机车运动的风流带走，大部分残存于放矿硐室内，造成该相对密闭的空间内，粉尘大量聚集达3-5mg/m3 而超标。
平硐巷道粉尘产生主要为平硐直线段，直线段长1900米，断面为5m×4 m，产生粉尘主要为两部分：一是重车出硐时，运行方向和溜井风流方向相反，进入主平硐的风流将车厢顶层的粉矿吹杨起来，粉尘被逆向风吹入硐内，造成直线段巷道粉尘聚集。二是机车运行过程中，车厢内存留的矿石粉矿掉入轨道，同时机车运行产生的风流夹带着轨道周边的粉尘，飘扬于巷道，造成直线段粉尘聚集。两股粉尘流导致硐内直线段巷道粉尘超出2.0 mg/m3 ，未能达到国家卫生标准。
2 矿用新风机的除尘原理
2.1除尘基本原理
将电机车驾驶室内大部分孔洞封闭，驾驶室底部预留一出风口。利用新风机，使驾驶室保持一定的风压，确保外部粉尘无法侵入，通过双过滤网，后置的高效过滤网对气体中的粉尘粒子进行有效拦截，使过滤后的0.5微米的粉尘粒子浓度降低95%以上；前置的初效过滤网主要拦截大颗粒的粉尘粒子，过滤效率为50%，主要起保护高效过滤网的作用。将通过双过滤网的除尘，将新鲜风流输送至驾驶室内，强化驾驶室通风的同时，过滤有害粉尘，确保驾驶室内的空气质量符合职业健康标准。
2.2矿用新风机核心部件
矿用新风机的为高效空气过滤器，HEPA(High efficiency particulate air Filter)，高效过滤网过滤效率95%-99.99%，过滤等级为：H11-H14、U15、U16，根据具体效率又分为超HEPA高效过滤网，能做得到净化99.9995%；抗菌型无隔板高效空气过滤器，具有抗菌作用，阻止细菌进入洁净空间；HEPA标准的过滤网，对于0.3微米的有效率达到99.7%，是烟雾、灰尘以及细菌等污染物最有效的过滤媒介；亚HEPA高效过滤网，价格便宜，多用于要求不高的净化空间。
根据现场条件实际，选型为PP滤纸、过滤等级为H11的亚HEPA高效过滤网，理论过滤效率为99.5%。
2.3矿用新风机功率的选型
矿用新风机功率的选型的核心：风量和风压。风量主要解决给氧和换气问题；风压主要解决风阻问题。
风量的计算：根据处理的空间体积，按6-8倍的循环处理能力计算出理论供风量，再按过滤网的终阻力（为初阻力70%时）的风量反推算出风机总风量。例：密闭操作室体积为8立方，则理论需要稳定供风量为48-64立方，通过反推算（48÷（1-70%）=160，64÷（1-70%）=213），则需要160-213立方/小时。
根据160-213立方/小时的所需风量，计算出HEPA高效过滤网的过滤面积，HEPA高效过滤网面积宜选大不宜选小。
初效过滤网理论上也应该作为矿用新风机风量和功率选型要素，但考虑电机车空间较小，在此前选型时将它合并在出风口等风阻因素上。同时，初效过滤网主要大幅度增加容易尘量，起保护高效过滤网，延长高效过滤网寿命的作用，在矿用新风机的设计上没作太多的考虑。
3 矿用新风机的除尘效果
经过近1年多的试验，调试，2016年4月份，该矿完成电机车驾驶室的除尘风机安装，运行8个月，除尘效果十分明显，最直观的体现为作业人员佩戴防尘口罩的颜色，原未安装之前，作业人员佩戴防尘口罩4小时外表面粘满粉尘，安装风机除尘后，8小时外表面仍然洁净，经过粉尘测试仪检测结果，该风机除尘效率达85%以上。以下为监测结果对比：
图1 电机车安装新风机改造前后粉尘浓度对比图
4结论
矿用新风机的安装使用，可实现机车驾驶员作业环境粉尘浓度低于0.4mg/m3，指标远低于职业健康标准1.0mg/m3，可有效防止尘肺，且运行管理费用低，吨矿成本为0.038元/吨，有利于职业健康的管理，值得类似企业推广使用。
参考文献：
[1]亓慧超.新风净化器去除空气中颗粒物的新能研究[J]. 洁净与空调技术,2018(02):11-13.
[2]李芳，尹建平，刘建明.PVC生产中空气过滤系统的优化[J].聚氯乙烯,2018,46(04),26-28+42.
论文作者:朱德才,谢桂芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/27
标签：粉尘论文; 过滤网论文; 风机论文; 高效论文; 风量论文; 浓度论文; 作业论文; 《防护工程》2018年第33期论文;