關于改善礦山機械的作業環境研究

汪秋凌

（湖北省大冶有色金屬有限責任公司，湖北 黃石 435232）

1 礦山機械作業環境問題

（1）化學介質的腐蝕問題

礦山機械面臨的化學介質腐蝕，一方面是指地理氣候環境對礦山機械設備的腐蝕破壞。根據我國礦山機械工業部對全國銅礦礦井的調查報告顯示，沿海地區的井筒支架平均年腐蝕量高達0.6 mm。這意味著我國沿海地區每年鋼材損失占到總安裝量的3.5%，約有1.9萬多噸鋼材遭受腐蝕損害。究其原因在于沿海地區氣候潮濕，特別是一些有色金屬的礦廠設備在尚未投產使用前便受到海水侵蝕破壞，其經濟損失不可估量，而礦山機械作業環境的粉塵，以及與機械設備表面接觸的化學介質（如：雨水）也是腐蝕礦山機械的重要因素。另一方面，礦山機械面臨的化學介質腐蝕還指礦山機械工作介質的污染，礦山機械的液壓系統往往造成油液污染，當油溫過高時，裝配不良會引起管路破裂，液壓系統泄露現象，流失的液壓油會構成礦山機械作業環境的火災隱患，嚴重損害環境安全。

（2）機械振動與噪音問題

礦山機械多為大功率的粗重型設備，設備作業過程中的采掘、運輸、提升、支護、轉載等機械振動與噪音成為礦山機械作業環境最突出的特征。首先，礦山機械振動所帶來的設備磨損問題顯著，如鉆頭、挖掘機頭齒的振動沖擊，破碎機錘頭、磨礦機襯板的摩擦及疲勞破壞等，磨損問題使礦山機械零部件過早失效，工作性能降低，設備壽命減短。其次，礦山機械的噪音環境是影響礦工身心健康的首要因素，礦山機械噪音主要包括機械振動噪音、撞擊噪音、流體噪音三種類型。機械振動噪音是由于機械運動部件間的不平衡以及間歇調整不當造成的，比如破損機在進行截割時即是多個零部件因為直徑、轉速與阻抗力的不同，相互摩擦而生成的綜合性噪音系統；機械撞擊噪音則存在于以沖擊碰撞為能量的機械設備中，比如鑿巖機作業機理中的回轉噪音僅比其管路沖擊噪音低20 dB(A)；機械流體噪音是機械流體運動速度與受壓變化引起的噪音，比如，礦井通風系統的運轉速度極高，強烈的空氣流動致使動力性噪音產生。這三類噪音不僅在礦山機械作業中頻繁發生，還具有強度大、持續性長、疊加性廣的特征。

（3）設備的回收利用問題

我國礦山機械設計制造理念落后，報廢的機械設備回收利用率極低，形成礦山機械作業環境的衛生污染、空間侵占以及安全隱患問題。首先，我國礦山機械設備在報廢后便成為無用的廢鐵垃圾，廢舊的機械部件含有各種有害物質，比如鉛、汞等，不僅會造成環境污染，還會對人體健康成為威脅。其次，礦山機械多為體積大的粗重型設備，若不及時處理，隨意堆棄，會致使礦山機械作業空間緊縮，且影響正常機械設備運轉。最后，廢舊的機械設備通過二手渠道進入小型鄉鎮礦廠，這種缺乏品質檢測與安全控制的設備，其重復濫用是造成礦山機械作業能源浪費與人身安全事故的重要源頭。

2 改善礦山機械作業環境的必要性

（1）符合我國綠色礦山建設的基本要求

中國礦業發展一貫堅持科學發展觀，重視礦山勘察與規劃的科學性，走礦山資源開發與利用的集約化道路。同時，立足于安全生產與環境保護兩個基本點，推進綠色礦業建設工作，構建環境友好型產業發展模式。改善礦山機械作業環境既保障了礦山安全生產，又促進了資源的綜合利用與自然生態環境協調發展，符合我國綠色礦山建設的基本要求。

（二）推動礦山機械科技技術的持續發展

隨著我國工業化進程加快，礦山資源的剛性需求也逐漸上升，傳統礦山機械作業環境的粗放特征已無法適應經濟社會發展的新趨勢，要改善礦山機械作業環境，即轉變傳統礦業的消耗型開發方式，切實落實我國節約能源的基本國策，不斷進行科技創新，優化工藝流程，實現節能減排，提升資源利用效率，力爭礦山開發利用技術達到或超過國家規定標準，引領行業先進水平。因此，改善礦山機械作業環境是推動礦山機械科技技術持續發展的根本動力。

（三）提升礦山機械經濟效益與社會效益

我國可持續發展戰略思想促進了低碳經濟熱潮的興起，建立礦山機械作業環境的生態工業模式，有利于我國礦業逐漸擺脫對資源的依賴，形成礦業經濟效益與生態效益的有機統一，進一步推動礦山產業結構的轉型，是發展礦山低碳循環經濟的重要手段。同時，改善礦山機械作業環境，有賴于機械工業技術的成熟，其表現為：大型機械設備應用的數字化、智能化、生態化，勵精圖治的技術研發，致力于將生態理念貫穿礦山開發利用的全過程，引領社會發展的新方向，不斷推動社會進步。因此，改善礦山機械作業環境，有利于礦山機械經濟效益與社會效益的同步提升。

3 改善礦山機械作業環境的有效措施

（1）確保工作介質低污染與應用耐腐蝕材料

針對化學介質的腐蝕問題：

一是，要確保礦山機械工作介質的低污染，雖然礦山機械泄露不可避免，但液壓系統工作介質卻可以改變。比如對于液壓系統中的密封材料，可考慮特種工程彈性體取代低性能耐油橡膠，實現液壓的低泄露。同時，大力發展水液壓傳動的礦山機械，以天然水作為液壓介質，或者使用可生物降解的液壓液，比如植物油、合成酯、聚乙二醇類基礎油，這樣既節省能源，又能有效的降低礦山機械的環境污染。

二是，選擇耐腐蝕的非金屬材料，防止氣候環境對設備的侵害，如橡膠篩板、膠帶運輸機上的強化玻璃鋼溜槽，井下環境可采用含銅的低合金鋼，提高設備的耐腐蝕性能，還可以根據水質在設備表面涂抹保護機件的酚醛類涂料、防銹漆等，而井下廢水排放應使用藥物進行酸堿中和，使其PH值達到排放標準，并改進礦山機械環境的通風條件，稀釋有害氣體，避免機電雜散電流引起的化學腐蝕。

（二）改進針對機械振動與噪音問題機械結構材質與研發噪音控制技術

一是，改進機械設計結構。比如加強挖掘機斗杠的薄弱環節，使其承力負荷量增高；對于汽車車架應采用鍛焊結構，減少應力集中等。此外，合理選用材質也可防止沖擊磨損對礦山機械設備的影響，比如對于高強度抗冷脆裂鋼的使用，因為其強度與韌性優良，可以增強機械設備的耐磨性。

二是，積極研發噪音控制技術。在控制機械振動噪音方面，可采用聚氨酯篩板或彈性減震塊，避免機械振動體與機本的硬接觸；在控制機械流體噪音方面，需要重點注意環境的通風能力，因此，具備腔體充填式消聲結構的通風機應用是關鍵；在控制機械撞擊噪音方面，選擇性能平穩的電磁閥、節流閥，合理設計補油閥，抑制管道傳力變化造成了流體壓力脈動都可以有效的降低機械碰撞噪音。

（3）大力發展節能環保型礦山機械再制造業

針對設備的回收利用問題，應大力發展節能環保型礦山機械再制造業。再制造業是以保全產品或設備壽命周期為目的的新興產業，再制造業的重要優勢是：通過對廢舊產品性能的改造，實現再利用，有效的節約能源與保護環境。發展礦山機械再制造業的好處有：

一是，促進對礦山機械作業環境的嚴格監管，避免廢舊設備對環境造成二次污染。

二是，通過及時的設備回收，嚴防機電老、舊、雜、病現象，解決礦山機械作業環境的安全隱患。

三是，對于廢舊機械設備的“再制造”，可以節約能源與珍貴材料，緩解我國資源緊缺，實現礦山產業結構的升級。因此，大力發展節能環保型礦山機械再制造業，對改善礦山機械作業環境具有重要作用。

4 結束語

礦山機械作業環境屬于機械科學技術應用環境范疇，它的改善可以對提升機械科學技術應用的合理性與安全性具有深遠意義。其不但符合建設綠色礦山的基本要求，而且可以有效推動礦山機械科技技術的持續發展，以及能夠提升經濟效益與社會效益。

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