关于改善矿山机械的作业环境研究

2012-01-26汪秋凌

装备制造技术 2012年11期

汪秋凌

（湖北省大冶有色金属有限责任公司，湖北黄石 435232）

1 矿山机械作业环境问题

（1）化学介质的腐蚀问题

矿山机械面临的化学介质腐蚀，一方面是指地理气候环境对矿山机械设备的腐蚀破坏。根据我国矿山机械工业部对全国铜矿矿井的调查报告显示，沿海地区的井筒支架平均年腐蚀量高达0.6 mm。这意味着我国沿海地区每年钢材损失占到总安装量的3.5%，约有1.9万多吨钢材遭受腐蚀损害。究其原因在于沿海地区气候潮湿，特别是一些有色金属的矿厂设备在尚未投产使用前便受到海水侵蚀破坏，其经济损失不可估量，而矿山机械作业环境的粉尘，以及与机械设备表面接触的化学介质（如：雨水）也是腐蚀矿山机械的重要因素。另一方面，矿山机械面临的化学介质腐蚀还指矿山机械工作介质的污染，矿山机械的液压系统往往造成油液污染，当油温过高时，装配不良会引起管路破裂，液压系统泄露现象，流失的液压油会构成矿山机械作业环境的火灾隐患，严重损害环境安全。

（2）机械振动与噪音问题

矿山机械多为大功率的粗重型设备，设备作业过程中的采掘、运输、提升、支护、转载等机械振动与噪音成为矿山机械作业环境最突出的特征。首先，矿山机械振动所带来的设备磨损问题显著，如钻头、挖掘机头齿的振动冲击，破碎机锤头、磨矿机衬板的摩擦及疲劳破坏等，磨损问题使矿山机械零部件过早失效，工作性能降低，设备寿命减短。其次，矿山机械的噪音环境是影响矿工身心健康的首要因素，矿山机械噪音主要包括机械振动噪音、撞击噪音、流体噪音三种类型。机械振动噪音是由于机械运动部件间的不平衡以及间歇调整不当造成的，比如破损机在进行截割时即是多个零部件因为直径、转速与阻抗力的不同，相互摩擦而生成的综合性噪音系统；机械撞击噪音则存在于以冲击碰撞为能量的机械设备中，比如凿岩机作业机理中的回转噪音仅比其管路冲击噪音低20 dB(A)；机械流体噪音是机械流体运动速度与受压变化引起的噪音，比如，矿井通风系统的运转速度极高，强烈的空气流动致使动力性噪音产生。这三类噪音不仅在矿山机械作业中频繁发生，还具有强度大、持续性长、叠加性广的特征。

（3）设备的回收利用问题

我国矿山机械设计制造理念落后，报废的机械设备回收利用率极低，形成矿山机械作业环境的卫生污染、空间侵占以及安全隐患问题。首先，我国矿山机械设备在报废后便成为无用的废铁垃圾，废旧的机械部件含有各种有害物质，比如铅、汞等，不仅会造成环境污染，还会对人体健康成为威胁。其次，矿山机械多为体积大的粗重型设备，若不及时处理，随意堆弃，会致使矿山机械作业空间紧缩，且影响正常机械设备运转。最后，废旧的机械设备通过二手渠道进入小型乡镇矿厂，这种缺乏品质检测与安全控制的设备，其重复滥用是造成矿山机械作业能源浪费与人身安全事故的重要源头。

2 改善矿山机械作业环境的必要性

（1）符合我国绿色矿山建设的基本要求

中国矿业发展一贯坚持科学发展观，重视矿山勘察与规划的科学性，走矿山资源开发与利用的集约化道路。同时，立足于安全生产与环境保护两个基本点，推进绿色矿业建设工作，构建环境友好型产业发展模式。改善矿山机械作业环境既保障了矿山安全生产，又促进了资源的综合利用与自然生态环境协调发展，符合我国绿色矿山建设的基本要求。

（二）推动矿山机械科技技术的持续发展

随着我国工业化进程加快，矿山资源的刚性需求也逐渐上升，传统矿山机械作业环境的粗放特征已无法适应经济社会发展的新趋势，要改善矿山机械作业环境，即转变传统矿业的消耗型开发方式，切实落实我国节约能源的基本国策，不断进行科技创新，优化工艺流程，实现节能减排，提升资源利用效率，力争矿山开发利用技术达到或超过国家规定标准，引领行业先进水平。因此，改善矿山机械作业环境是推动矿山机械科技技术持续发展的根本动力。

（三）提升矿山机械经济效益与社会效益

我国可持续发展战略思想促进了低碳经济热潮的兴起，建立矿山机械作业环境的生态工业模式，有利于我国矿业逐渐摆脱对资源的依赖，形成矿业经济效益与生态效益的有机统一，进一步推动矿山产业结构的转型，是发展矿山低碳循环经济的重要手段。同时，改善矿山机械作业环境，有赖于机械工业技术的成熟，其表现为：大型机械设备应用的数字化、智能化、生态化，励精图治的技术研发，致力于将生态理念贯穿矿山开发利用的全过程，引领社会发展的新方向，不断推动社会进步。因此，改善矿山机械作业环境，有利于矿山机械经济效益与社会效益的同步提升。

3 改善矿山机械作业环境的有效措施

（1）确保工作介质低污染与应用耐腐蚀材料

针对化学介质的腐蚀问题：

一是，要确保矿山机械工作介质的低污染，虽然矿山机械泄露不可避免，但液压系统工作介质却可以改变。比如对于液压系统中的密封材料，可考虑特种工程弹性体取代低性能耐油橡胶，实现液压的低泄露。同时，大力发展水液压传动的矿山机械，以天然水作为液压介质，或者使用可生物降解的液压液，比如植物油、合成酯、聚乙二醇类基础油，这样既节省能源，又能有效的降低矿山机械的环境污染。

二是，选择耐腐蚀的非金属材料，防止气候环境对设备的侵害，如橡胶筛板、胶带运输机上的强化玻璃钢溜槽，井下环境可采用含铜的低合金钢，提高设备的耐腐蚀性能，还可以根据水质在设备表面涂抹保护机件的酚醛类涂料、防锈漆等，而井下废水排放应使用药物进行酸碱中和，使其PH值达到排放标准，并改进矿山机械环境的通风条件，稀释有害气体，避免机电杂散电流引起的化学腐蚀。

（二）改进针对机械振动与噪音问题机械结构材质与研发噪音控制技术

一是，改进机械设计结构。比如加强挖掘机斗杠的薄弱环节，使其承力负荷量增高；对于汽车车架应采用锻焊结构，减少应力集中等。此外，合理选用材质也可防止冲击磨损对矿山机械设备的影响，比如对于高强度抗冷脆裂钢的使用，因为其强度与韧性优良，可以增强机械设备的耐磨性。

二是，积极研发噪音控制技术。在控制机械振动噪音方面，可采用聚氨酯筛板或弹性减震块，避免机械振动体与机本的硬接触；在控制机械流体噪音方面，需要重点注意环境的通风能力，因此，具备腔体充填式消声结构的通风机应用是关键；在控制机械撞击噪音方面，选择性能平稳的电磁阀、节流阀，合理设计补油阀，抑制管道传力变化造成了流体压力脉动都可以有效的降低机械碰撞噪音。