我国金属矿山采—装—运过程中粉尘职业危害防控技术进展与展望

在高温、噪声、粉尘、有毒有害气体等金属矿山主要的职业病危害因素中,由粉尘引起的尘肺病在职业病病例中占比最大,为不断推进粉尘职业健康防护研究,保障金属矿山人员、生产与环境安全,概述了金属矿山尘源与扩散理论以及粉尘职业健康职业防护研究现状,基于安全工程系统性原理,分别从源头治理、过程控制以及个体防护3个维度分析了我国金属矿山采—装—运过程中粉尘职业危害防控技术进展。在此基础上,剖析了目前存在的不足,并展望了未来发展方向。认为现阶段存在的不足在于金属矿山粉尘控制理论体系尚未成熟,金属矿山粉尘智能化监测预警技术研究有待加强,不同粉尘治理技术交叉性、协同性研究与应用较薄弱,以及以现场人员舒适性为导向的个体呼吸防护设备研发需要进一步加强,未来可从完善金属矿山粉尘控制理论体系,开发适用于金属矿山产尘特性的智能化防尘监测预警技术,注重粉尘治理技术的交叉性、协同性研究与应用,以及研发更符合人体工程学的个体防护设备等方面进一步开展工作。

地下金属矿山袋式除尘器捕尘材料研究现状及展望

袋式除尘器作为一种高效且适应性强的除尘设备而被广泛应用,但在地下金属矿山的实际应用中容易出现滤袋黏结,接口处易破坏及滤灰、清灰效果不佳等问题,且存在整体设备体积大、不易移动的弊端。研究重点从地下金属矿山环境特性,捕尘材料及其改良技术与评价标准进行阐述。结果表明:地下金属矿山作业环境及粉尘特性与其他工业场所差异较大;捕尘材料未来的主要研究方向为利用还原氧化石墨烯喷涂技术对PPS(聚苯硫醚)捕尘材料进行改良,以及研发适用于地下金属矿山的方法简单、成本低的新型可重复的袋式捕尘材料;进一步完善捕尘材料的综合性能及实际应用中的评价标准。研究为解决金属矿山粉尘问题提供了更为切实可行的方案。

金属矿山悬臂式掘进机采掘配套设备选型分析

文章提出了一整套金属矿山悬臂式掘进机及配套设备的选型方案,通过工程条件筛选,建立岩石强度与截割力模型,引入富余系数,选出性能优越的机型。同时,计算通风除尘与供电系统关键参数,确保选型精准。应用实证表明,EBZ160型掘进机满足破岩要求,富余系数为209%,与传统的钻爆法相比,其单日出矿量提高了3.56倍,通风供电系统性能达标。

金属矿山深开采近掘进面水幕降尘喷嘴位置选择与优化应用

随着金属矿山开采深度的不断增加,井下粉尘污染问题愈发严重,如何有效降低金属矿尘的浓度,改善井下工人的作业环境成为矿山行业亟待解决的技术性问题。借助Fluent软件进行CFD仿真模拟,基于Realizable k-ε湍流模型、欧拉-拉格朗日离散相模型,模拟研究在一定通风条件下金属矿山深开采近掘进面的粉尘浓度分布规律,并根据粉尘的运移规律确定水幕喷嘴的最佳布设位置,通过将模拟结果与现场实测数据进行对比分析,最终确定水幕系统的最佳布设位置为距掘进面约20 m的巷道断面处;在调整了常规水幕喷嘴的布置方式和设置水幕用水净水装置后,将优化后的水幕系统应用于大柳行金矿井下,通过现场测定水幕系统开启前后掘进巷道内粉尘浓度的变化,结果表明优化后的水幕降尘技术对全尘的降尘效率为64.1%,对呼吸性粉尘的降尘效率为41.9%。水幕喷嘴布置方式及优化有效地改善了金属矿山巷道近掘进面的工作环境,可为完善金属矿山深井水幕降尘技术提供理论与实践依据。

地下矿山防尘与除尘技术探究

粉尘是金属非金属地下矿山施工作业过程中严重威胁井下作业人员职业健康的重要因素之一。阐述了对地下矿山采掘施工过程中产生的粉尘危害进行的全面分析,有针对性地采取了积极的降尘抑尘措施和除尘治理措施,对改善施工作业人员的工作环境具有重要意义。

铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估

以典型有色金属矿山城市铜陵市为对象,从工业用地、居住用地、商贸用地、文教用地、交通用地和城市广场等6种主要用地类型中,选择64个采样点位,采集表土和不透水地面灰尘样.在对Pb、Cu、Cr、Zn、Ni、As和Cd含量分析测试的基础上,利用美国国家环保局（US EPA）推荐的健康风险评价模型,就儿童和成人群体在不同功能用地、不同暴露途径下的重金属致癌和非致癌风险进行分析和评估,并对表土与灰尘的健康风险效应进行比较.结果表明：铜陵市表土与灰尘重金属含量显著高于该市土壤背景值,意味着铜陵城区土壤和地表灰尘已遭受较为严重的重金属污染;重金属Cr、Ni、As和Cd的致癌风险均值分别为4.30 ×10^-7、7.18 ×10^-9、4.26 ×10^-4和7.58 ×10^-8,不同功能用地的致癌风险均显著超过US EPA推荐的可接受风险阈值范围10^-6--10^-4和国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险值5.0× 10^-5;表土与灰尘的儿童非致癌风险分别高达5.20和16.58,灰尘对成人的非致癌风险达2.80,都远高于安全阈值1.0,表明铜陵市表土与地表灰尘已对公众身体健康构成危害;主导致癌与非致癌风险效应的主要污染因子是As,主要暴露途径是手-口摄入途径.

金属矿山爆破微细粉尘云雾除尘机理及试验研究

为降低金属矿山爆破微细粉尘浓度,提出了巷道全断面云雾除尘技术,净化回风流中的粉尘。利用自行设计的雾化实验平台,分析了云雾喷嘴的雾化效果及气压、水压对雾化效果的影响,获得气流量、水流量随气压的变化规律,认为当气压为0.5 MPa,水压为0.2 MPa,水流量为35 L/h,气流量为2.65 m^3/h时,云雾雾滴中值粒径D50最小,约6.0μm。基于云雾喷嘴雾化特性及最佳工况条件,以云雾除尘主机和气水源处置为主体,研发了巷道全断面云雾除尘技术,并在梅山铁矿进行了现场试验。结果表明:爆破落矿后,经云雾除尘装置净化后,回风流中全尘、呼吸尘的降尘效率分别为96.89%、96.04%,表明云雾与粉尘粒径匹配效果好,可有效降低沿风流方向的微细粉尘浓度,提高降尘效率,取得较好经济效益和社会效益。

金属矿山采场爆破尘毒防控技术研究进展及展望

金属矿山爆破尘毒防控是加强企业环保意识与构建绿色矿山的重要途径,是实现矿业高质量发展的必然要求。为了系统研究金属矿山采场爆破尘毒污染问题与防控措施,从粉尘理化特性、水炮泥降尘、在线监测系统、云雾除尘等方面进行了综合评述。认为现阶段该领域研究存在的不足为:金属矿山尘毒基础研究投入不足,受重视程度不够;尘毒防控机理不完善;尘毒防控技术手段贫乏;尘毒危害分级监管、接触限值、检测方法等标准落后;矿尘监测设备精度不高;尘毒防控新技术、新装备推广应用力度不足。据此指出加强水炮泥降尘、云雾除尘、尘毒在线监测等技术研究,是现阶段缓解金属矿山爆破尘毒污染的有效措施。同时指出,今后研究的重点方向有:①开展典型金属矿尘理化特性与其润湿性之间的关系研究,为物理化学方法降解尘毒提供基础数据及技术支撑;②多组份水炮泥降尘消毒机理及配方优化研究,从源头上减少尘毒产生量;③巷道云雾除尘机理与参数优化研究,净化污染风流中的尘毒,减少排向地面的空气污染物;④研制高精度、多点连续测量、耐污染、使用寿命长的粉尘浓度检测技术和在线浓度监测装备,研发适用于工矿潮湿、冲击等复杂环境的高精度粉尘监控体系,实现粉尘监控自动化、智能化;⑤开展标准顶层设计与发展规划,完善粉尘监管强制性标准体系,加快标准的整合精减和"立、改、废"工作,提高标准的针对性和适用性;⑥注重一线作业人员实操技术培养,加强新技术、新装备在一线的适用性研究,加大新技术、新装备的推广应用,改善金属矿山的作业环境。

有色金属矿区典型尘源污染机制与研究策略

有色金属矿区粉尘污染过程往往伴随着重金属污染,而引起该污染的一个显著原因就是含重金属元素粉尘。针对有色金属矿山总回风井排尘、汽车运送精矿沿途零星散落粉矿扬尘、大面积尾矿库干滩刮风扬尘这三类典型含重金属元素尘源,详细阐述了有色金属矿区典型尘源污染机制课题的研究意义和应用前景、国内外研究现状和发展动态及存在的问题、研究的具体内容和需解决的关键难题、研究方法和技术路线及实验手段,通过层层深入研究,可以为有色金属矿区含重金属元素粉尘污染周边土壤的评价、控制和治理提供新的理论与方法。

我国金属矿山采运过程典型作业场所粉尘污染控制研究现状与展望

金属矿山粉尘污染对现场作业人员的身心健康影响较大,为进一步提高金属矿山粉尘污染治理技术,满足对粉尘控制更高层次的要求,保证一线作业人员与机械设备的安全,对金属矿山近年来粉尘危害现状及治理技术发展进行了评述。全面分析了金属矿山粉尘职业病自2001年以来的发展状况及主要粉尘来源,并对现阶段粉尘治理技术中的通风除尘、喷雾降尘、泡沫及抑尘剂抑尘的机理和工作原理进行了分析。分析可知:现阶段金属矿山粉尘治理技术尚不完善,主要表现为对粉尘物化性质掌握不清晰、除尘设备智能性差、除尘系统不完善、除尘方式不环保等。针对典型作业场所粉尘污染控制技术研究现状存在的问题,从建立金属矿山粉尘理化性质数据库,构建机械化、自动化、智能化联合防尘控尘体系,研发粉尘防治新型装备以及研制高效、环保、经济的水炮泥与抑尘剂配方等4个方面对金属矿山污染治理技术的发展方向进行了展望,以实现对金属矿山粉尘污染的有效控制。

某金属矿山除尘系统现状分析与改造设计

粉尘防治一直是金属矿山采选过程中所面临的安全、健康与环保难题。以某金属矿山除尘系统为研究对象,通过对生产过程主要产尘点和除尘系统进行调查,提出了除尘系统改造方案,并指出了金属矿山除尘系统未来发展方向,对改善金属矿山作业环境,保护矿工安全与健康,促进安全清洁生产,降低生产成本等均具有重要价值与意义。

金川龙首矿长距离掘进巷道爆破粉尘分布分析

为了解掘进爆破后粉尘粒子的空间运移规律,确定除尘技术参数,改善除尘效果,实测金川龙首矿1100斜坡道沿程粉尘沉降、空间粒度分布情况,定点监测爆破过程粉尘浓度随时间变化,研究掘进面爆破粉尘运移及粉尘浓度随时间的变化规律。结果表明,随距工作面的距离增加,不同粒径粉尘颗粒比例、沉降及空间分布显现不同的变化趋势。粉尘浓度在爆破后经历50 min仍远远超过规定的粉尘浓度,颗粒比例随粒径增大而减小,悬浮在空间的粉尘分散度分布较为一致。根据试验结果确定工作面喷雾降尘技术参数,全尘和呼尘降尘率分别高达95.77%和96.40%。

大同市矿区中学地表灰尘重金属粒级效应及健康风险评估

以大同市矿区6所中学的地表灰尘样品为研究对象,分析不分粒径的混合样品中Pb、Cd、Cu和Zn的总量,并分别测定其>0.25mm,0.25～0.15mm,<0.15mm团聚体中4种重金属含量,采用EF法和HI法探讨灰尘重金属富集特征和评估中学生的健康风险。结果表明,灰尘中Cu、Zn、Pb和Cd含量的平均值分别为74.67,401.19,68.16,9.46mg/kg,均超过山西省土壤背景值及全国表层土壤背景值;Cu、Zn主要富集在粗颗粒中,而Pd和Cd在不同粒级上的富集无明显差别,4种重金属在不同粒级中富集的质量百分数均不相同;手-口摄入灰尘是重金属暴露的主要途径,4种重金属的健康风险大小顺序为Cu>Pb>Cd>Zn,大同市矿区不同功能区的6所中学的地表灰尘均不存在重金属健康风险。

高硫金属矿井矿尘爆炸防治关键技术及工程应用

阐述了金属矿井中硫化矿尘的爆炸条件,揭示了平底式或堑沟式底部结构出矿时硫化矿尘爆炸主要发生在楣线(出矿口)的机理,提出了防治硫化矿尘爆炸的关键是防止高硫矿石氧化自燃点火源和控制矿尘浓度小于下限值。工程应用表明:通风降温降尘、喷雾洒水降温降尘、黄泥灌浆覆盖、FB-H防爆抑制剂等技术措施,可有效防治硫化矿尘爆炸的发生。

金属矿山主井进风流空气净化新装置研制

结合某矿山主井进风流含尘空气净化实例,设计开发了以波形板为主材的净化除尘装置。本装置汇集了湿式粘附、凝并、碰撞、惯性、重力等复合除尘原理,具有阻力小、过风量大、粉尘净化效率较高、管理维护方便、运行成本低的特点。该装置采用模块化设计思路,针对矿山环境具有较强的灵活性和适应性,具有广泛的推广应用价值。

煤矿粉尘成分与煤工尘肺的关系

目的监测煤矿井下粉尘浓度及组成成分,研究其与煤工尘肺的发病关系,为尘肺病防制提供科学依据。方法采取整群随机抽样的方法,选择情况相似的二个煤矿进行粉尘测定和成分分析;同时对二矿的井下接尘在岗作业工人进行职业健康监护。结果①甲、乙二矿PC-STEL分别为(13.61±17.65)mg/m3、(39.35±148.10)mg/m3,超过国家标准,样本超标率分别为52.9%、55.8%;PC-TWA分别为(3.20±8.42)mg/m3、(2.15±2.07)mg/m3,超标率分别17.5%和30.2%。②游离二氧化硅含量平均为9.60mg/m3,乙矿显著高于甲矿(P<0.05),岩巷作业显著高于其他各组(P<0.05)。③粉尘中Ni、Pb、Mn、As、Cd、Fe、Ca、Mg、Zn、Cu等金属与类金属元素的含量分别为(16.2±6.5)μg/g、(50.6±36.1)μg/g、(103.4±54.7)μg/g、(37.5±44.4)μg/g、(235.9±292.4)ng/ml、(6224.6±4295.5)μg/g、(12715.8±26930.8)μg/g、(919.7±915.4)μg/g、(656.7±774.5)μg/g和(28.2±12.8)μg/g;不同煤矿粉尘中金属与类金属元素的含量显著不同,同一煤矿不同采样点(工种)间亦有差异。④煤工尘肺检出率:甲矿0.72%、乙矿1.39%(P<0.05)。结论煤矿作业场所粉尘超标比较严重,煤尘成分中10种金属与类金属元素的含量占总粉尘的2.1%,粉尘浓度及金属与类金属元素含量高的矿,煤工尘肺的发病率较高,提示我们应进一步加强综合防尘措施,完善防、降尘体系,降低煤矿粉尘浓度,降低和控制煤工尘肺的发生。

基于SOFM神经网络的铅锌矿井下粉尘来源分析

针对金属矿山井下粉尘来源分析中指标参数的不确定性,为提高算法收敛速度和准确度,提出了基于SOFM神经网络的方法;以铅锌矿为例,据此建立了铅锌矿井下粉尘来源状态的神经网络模型。采用收集到的铅锌矿井下粉尘样本进行实例分析,运用Matlab软件对该模型进行了训练和检验,并与其他竞争型神经网络进行了对比分析。其分析结果表明:与竞争型神经网络相比,SOFM神经网络的性能更优、泛化能力更强、预测精度更高,是金属矿山井下粉尘来源可靠性分析的一种有效方法。

我国金属矿山粉尘防治技术研究现状及展望

粉尘危害已经成为制约金属矿山生产安全、职业健康与环境的突出问题,金属矿山除尘大多采用湿式除尘和袋式除尘技术,现有的除尘技术虽然具有较高的除尘效率,但仍然存在阻力大、能耗高和应用效果不佳的不足,因而有必要对金属矿山粉尘防治技术进行深入思考。为了进一步改善矿山作业环境,提高安全清洁生产和职业健康水平,对国内外金属矿山粉尘防治技术进行了系统归纳和梳理,从通风排尘、密闭控尘、喷雾除尘、抑尘剂降尘、除尘器捕尘、幕帘隔尘等6个方面,综合分析了金属矿山粉尘防治技术的研究现状及其适用场所,同时指出了现阶段金属矿山粉尘防治技术存在的主要问题,并阐述了金属矿山粉尘防治技术研究的发展方向。研究表明:我国金属矿山粉尘职业危害治理和防尘技术研究方面已经取得了显著进展,未来应结合金属矿山粉尘分散度高、粒径小以及高湿、高浓度等特点,以高效率、低能耗、小型化、智能化为要求,采取集有效控尘、雾化凝集抑尘、过滤除尘等于一体的综合防尘控尘技术手段,实现金属矿山特殊环境空间微细粉尘有效通风控尘除尘技术和装备研发的突破,为未来金属矿山粉尘的科学防治提供思路,为实现科学采矿、加快绿色矿山建设进程提供重要的理论和技术支撑。

金属矿山和陶瓷厂生产性粉尘的致炎性反应

目的比较金属矿山和陶瓷厂生产性粉尘刺激巨噬细胞引发炎性反应及炎性因子释放情况,为早期发现粉尘对健康损害的作用提供依据。方法以佛波酯(PMA)诱导人单核细胞株(THP-1细胞)分化的巨噬细胞为靶细胞,选取瓷厂、钨矿、锡矿3种厂矿作业点采集的呼吸性生产性粉尘样为实验组,以标准石英为对照组,按37.5、75、150、300μg/mL浓度组染毒细胞6h,测定细胞活力(MTT法)、活性氧(ROS)释放量及细胞因子(IL-1β、TNF-α、IL-6、TGF-β1、IL-18)的水平。结果瓷厂、钨矿及锡矿粉尘均导致巨噬细胞的存活率下降,释放炎性细胞因子(IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-18)及抗炎细胞因子(TGF-β1),并随粉尘浓度的升高呈现明显的剂量反应关系。瓷厂粉尘导致巨噬细胞活力下降的能力最强,锡矿粉尘次之,钨矿粉尘最弱;钨矿和锡矿粉尘诱导巨噬细胞产生前炎性细胞因子(IL-1β、TNF-α和IL-6)的能力强于瓷厂粉尘,在低浓度组(37.5、75μg/mL),钨矿和锡矿粉尘诱导巨噬细胞产生IL-1β的能力显著强于标准石英,而在最高浓度组(300μg/mL),标准石英诱导产生IL-1β的能力显著强于瓷厂、钨矿及锡矿粉尘。钨矿和锡矿粉尘在各浓度组诱导巨噬细胞产生TNF-α的能力均显著强于标准石英。但钨矿粉尘未能影响巨噬细胞产生TGF-β1的水平,锡矿粉尘未能诱导巨噬细胞产生IL-18。结论不同来源生产性粉尘可引发不同程度的炎性反应,其严重程度与前期报道的人群尘肺发病危险度相一致,炎性细胞因子(IL-1β、TNF-α和IL-6)可作为早期预测粉尘对人体健康损害程度的参考指标。

某铅锌矿周边地区室内灰尘中重金属的生态风险评价

该研究采集了广东某铅锌矿区37个室内积尘样品,用四酸消解-ICP-AES分析法分析了积尘中Pb、Zn、Cd、Cr等重金属元素的含量,并用地累积指数、富集因子法和潜在生态危害法评价了重金属的污染特征和生态风险。结果表明,当地室内积尘中镉、锌的污染最为严重,平均含量分别是背景值的356.2和139.6倍,各评价方法均显示为极强或极度污染,铅的平均含量是背景值的19.83倍,为中强至极强污染或显著至高度污染,铬的平均含量与背景值相差不大,基本上为无污染至中污染或弱污染,4种重金属的潜在生态危害指数显示为极强的生态危害,以Cd的生态危害指数最高。