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英國煤礦的噪音控制

文檔作者： JC、利海等文檔來源：英國英國煤管局采礦研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月27日
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英國煤礦的噪音控制
英國英國煤管局采礦研究院JC、利海等
一、背景
多年以來,作業(yè)場所的噪音,被人們認(rèn)為是造成工人聽覺損害的一個原因。早在1908年
以前,皇家工廠監(jiān)察局總監(jiān)在其年度報告中就對此引起關(guān)注。作業(yè)場所的環(huán)境噪音還能削
弱報警信號的可聽度和有聲通信聯(lián)絡(luò)的效果然而,僅僅從六十年代后期,通過一些重要的科
研活動,人們才能合理地估價噪音和對聽覺損傷之間的關(guān)系。特別是伯恩斯和魯濱遜創(chuàng)立了
有關(guān)模型,已在許多國家廣泛應(yīng)用,作為制定工業(yè)噪音限制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。引起聽覺損傷的噪
音的危險性,與噪音程度和接觸噪音的時間長短有關(guān)。通常在英國和歐洲,噪音接觸或承受
量的量度,以等聲能、等效持續(xù)水平或Leg為標(biāo)準(zhǔn)(eg指在規(guī)定的8小時作業(yè)時間內(nèi)總聲能的
平均值)等聲能原理指Leg的相等危險性,接觸噪音時間減半,允許噪音級別就可增加3dB。
上述理論給作業(yè)規(guī)程提供了一條簡明的物理根據(jù),但一些研究人員,如哈維斯等人認(rèn)為,正
+
濃度水平超限發(fā)出警告信號。在本項研究過程中引起的饒有意義的一個方面是,將觸媒式傳
感器與微型計算機(jī)結(jié)合使用,監(jiān)測可燃性氣體的鑒別水平有顯著提高。當(dāng)平時沼氣濃度為1%
的條件下,鑒別精度達(dá)100ppm以下。這是因?yàn)橛嬎銠C(jī)把三秒鐘取得的十個讀數(shù)平均起來。
這就消除了過去曾是限制此類傳感器鑒別能力的熱“噪聲”。這一點(diǎn)也許不是特別重要的,
但卻能成為一項指示“突出”條件的有益技術(shù)的基礎(chǔ)如果瓦斯突出事件發(fā)生之前,光有甲
烷釋放迅速加快跡象,則高度辨別能力就可在這一過程開始之時及早給出指示。
為了實(shí)行全面環(huán)境監(jiān)測,可在上述傳感器之外加設(shè)傳感器,或于脆取而代之。明顯需要
增加的是缺氧測量裝置,有了它能大為擴(kuò)大取得資料的范圍,并能顯示CO/O2欠缺比。此
外,還可極為簡便地增設(shè)溫度和濕度傳感器
到目前為止,研究工作僅限于設(shè)在地面的系統(tǒng)但長遠(yuǎn)目標(biāo)必然是使這樣的系統(tǒng)用于井
下,將取得的數(shù)據(jù)輸入礦井計算機(jī)控制系統(tǒng)為了建立完整的井下環(huán)境全貌,需要在若干關(guān)
鋁地點(diǎn)設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)費(fèi)用不應(yīng)過高,因?yàn)樗玫膫鞲衅骰蚩赡軗Q用的傳感器價
格都不高,與之聯(lián)用的電子器件和微機(jī)系統(tǒng)價格也不昂貴。費(fèi)用構(gòu)成的一個主要因素,可能
是安裝這套系統(tǒng)所必需的初期工作,即集取井內(nèi)某些特定地區(qū)的環(huán)境數(shù)據(jù)。
從測量須達(dá)何種準(zhǔn)確程度的角變上來看監(jiān)測的宗旨,與使用高度完整但準(zhǔn)確度或選擇能
力可能略差的傳感器一樣,都是必須考慮研究的命題。但后者可以給出變化趨勢與變化本身
的明晰指示。而且,還應(yīng)結(jié)合一些實(shí)際應(yīng)用的要求進(jìn)行考慮研究。也就是說,監(jiān)測需要的無
非是可能發(fā)生危險情況的一個明聽的指示,并不一定非要準(zhǔn)確度高選擇能力強(qiáng)的傳感器不
可。當(dāng)然,這并不排斥研制高質(zhì)量的傳感器。傳感器越好,可用的數(shù)據(jù)也越好,因而任何應(yīng)
用它們的系統(tǒng)的完整性也就越高。
參考文獻(xiàn)略
(黃盛初譯劉紹元校
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如許多采礦作業(yè)中的實(shí)例一樣,上述換算方法可能對周期性接觸高噪音環(huán)境的危險性估算過
高。這種觀點(diǎn)在美國的反映,就是使用不同的加權(quán)平均時間,接觸噪音時間減半,允許音
級別可加大dB。保健和安全局公布的下表(1981年)表明,估計聽覺損傷的危險性占一般
工業(yè)中作業(yè)人員的百分比。
估計噪音引起聽覺損傷的危險性
表1
接觸的水平
每10個接觸5dB噪的人中聽覺受損傷的人數(shù)
 dB() (8h)
終生接該噪
接觸音環(huán)境10年
10
32
17
90
1
80
3
在上表接觸50dB噪音環(huán)境的聽覺受損人員中,衛(wèi)生部測出其中20%屬傷殘性聽覺
損傷
二、安全和作業(yè)規(guī)程
1972年勞工部頒布了一條非強(qiáng)制性作業(yè)規(guī)程,推薦在8h/d中持續(xù)接觸噪音的限制為90
dB(A),或噪音有波動及間歇性噪音的等效Le值。該規(guī)程沒有法律意義,盡管其在滿足市
民們對減少聽覺損傷的要求方面,可能仍有考慮欠缺之處。
雖然1974年就頒布了木工、農(nóng)用拖拉機(jī)司機(jī)以及港口設(shè)施等的噪音限制法規(guī),但迄今為
止,英國仍沒有采礦業(yè)或一般工業(yè)的強(qiáng)制性噪音限制方面的法規(guī)。然而,保健和安全局已經(jīng)
公布一個征求意見(咨詢)文件,提出制定英國國家有關(guān)法規(guī)的根據(jù),和一項經(jīng)批準(zhǔn)生效的
作業(yè)規(guī)程,作為1972年推薦用的非強(qiáng)制性規(guī)程的法律依據(jù)。該草案中的主要條款如下
(1)工人接觸噪音的工作環(huán)境,噪音不得大于90d(a)leg(8h)
(2)作業(yè)場所的噪音必須降至合理可行的最低水平;
(3)只有當(dāng)所有控制噪音環(huán)境的措施都不合理時,才借助于聽覺保護(hù)裝置
(4)在所工人都可能處于噪音高于90dB(A)leg的作業(yè)環(huán)境的情況下,必須進(jìn)行實(shí)
地測量,以估算實(shí)際Leg值,并記載測量結(jié)果;
(5)當(dāng)所有工人都可能處于噪音高于105dB(A)Le的作業(yè)環(huán)境時,必須安裝聲音測量
計測試,并監(jiān)視每個人接觸的噪音強(qiáng)度并記載測量結(jié)果;
(6)設(shè)備的制造廠家和供應(yīng)商,應(yīng)當(dāng)查明設(shè)備噪音高于9db(a)eg限度的原因,并
應(yīng)使戶引起注意,以采取某種必要的措施,把噪音降至切實(shí)可行的最低水平
除了英國的上述噪音規(guī)定草案以外,1981年年底歐洲共同體已頒布草案指令,其中建議
噪音限制標(biāo)準(zhǔn)為85dB(A)eg然而目前預(yù)計由于工業(yè)部門的一致反對,至少在5年內(nèi),
該標(biāo)準(zhǔn)將放寬至90dB(A)
三、英國煤管局聽力保護(hù)規(guī)劃(大綱)
1972年,英國煤管局就制訂了一項決策,以千方百計做到遵守勞工部非強(qiáng)制性作業(yè)規(guī)程
中建議條款。每個礦區(qū)都建立了一個專門機(jī)構(gòu),以解決當(dāng)?shù)氐脑胍魡栴},研究和發(fā)展英國
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采礦研究院制定的噪音控制技術(shù)的課題,從而使英國整個煤炭工業(yè)逐漸對噪音的認(rèn)識越來越
深刻。
在法令規(guī)定頌布之前,1981年英國煤管局就與礦業(yè)工會共同磋商,制定出一個內(nèi)容廣泛
的聽力保護(hù)規(guī)劃大綱,使煤炭業(yè)能做好充分準(zhǔn)備,以滿足前述咨詢文件中預(yù)期的法規(guī)要求。
(1)制定測聲規(guī)劃,以確定處于高強(qiáng)度噪音條件下的工種和人員。
(2)優(yōu)先考慮噪音大于105dB(A)Leg的作業(yè)場所。要立即采取措施,確保作業(yè)人員受
到適宜的保護(hù),并制訂出可供現(xiàn)場使用的聲音測量監(jiān)視器。
(3)所有作業(yè)場所均建立聲測規(guī)程,以查明噪音超過9dB(A)的區(qū)域
(4)已建立一個全國范圍的計算機(jī)數(shù)據(jù)庫,存儲所有作業(yè)場所的噪音數(shù)據(jù),用于今后
的規(guī)劃和設(shè)計。在人員可能處于噪音大于90dB(A)場所,應(yīng)注意采取適用的補(bǔ)救措施
(5)與工會共同研究,考慮安全、健康和舒適等因素,確定最有可能適用于井下的聽
力保護(hù)器的類型。
(6)每個礦區(qū)都任命防噪音級職員,協(xié)同噪音控制工作,并匯報有關(guān)的情況
(7)嚴(yán)格要求設(shè)備制造廠家,生產(chǎn)噪音小的機(jī)械
四、噪音控制工作進(jìn)展的評論
(1)初步的噪音測量,確定了一些人員接觸噪音大于105dB(A)的場所。在連續(xù)5個
工班中,利用聲輻射劑量儀測定個體接觸噪音的強(qiáng)度。在所有測試人員中,查出約有854人
(占0.45%)接觸的噪音強(qiáng)度大于105dB(A)g上述人員主要是與壓氣設(shè)備作業(yè)有關(guān)的人
員,目前正盡可能用其他動力取代這種壓氣動力例如采用液壓驅(qū)動的懸臂鉆機(jī)(見巷道掘
進(jìn)部分)。
(2)查明噪音級90dB(A)帶的測量工作正在取得令人滿意的進(jìn)展。然而這種工作耗時
費(fèi)力,目前已經(jīng)開始研究和發(fā)展探測噪音的快速方法對許多可能有噪音問題的領(lǐng)域進(jìn)行
了探查,其中包括采煤機(jī)、巷道掘進(jìn)機(jī)、一些舊式柴油車輛的司機(jī)室和人車以及維修車間,
等等
(3)在噪音級大于90dB(A)區(qū)域,對相似工種Leg值的測量結(jié)果差別很大最初,用
連續(xù)5個工班測定Leg值。然而,后來通過指定一些工人,進(jìn)行了為期6個月以上的聲
量儀測量,結(jié)果表明,測量期間有效Leg值往往變化非常大因而可以斷定,8小時甚至5個
工班的Leg值都不能可靠度量采礦作業(yè)的長期噪音狀況(指接觸噪音的程度)原因可能由
于這種估算方法,沒有考慮作業(yè)人員的機(jī)動性接觸噪音的周期性以及作業(yè)場所噪音的局部
變化?？紤]到可能接觸噪音級90~94dB(A)工人人數(shù),估算中即使只有1~2dB的小誤差,
也可能具有極為重要的意義。
(4)從1964年開始,英國煤管局就在研究的基礎(chǔ)上開展測聽技術(shù)的研究由于Leg
值的量度標(biāo)準(zhǔn)問題,記錄的傷殘性聽力損害的范圍無法與表1所示的危險性預(yù)測百分比進(jìn)
行對比。
(5)對聽覺保護(hù)器適用性的研究表明,使用裝于礦工上的護(hù)耳套,優(yōu)于各種耳塞,
但是除非在噪音極大的條件,人們普遍不愿意佩戴任何種類的護(hù)耳器
(6)英國采礦研究院已經(jīng)提出適于多種采礦設(shè)備消除噪音的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)并可供制
造廠家使用。以下章節(jié)將對此詳加論述。前正在對煤管局聽力保護(hù)規(guī)劃大綱的所有部分進(jìn)
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行審查評論,計劃在許多章節(jié)要作補(bǔ)充修訂。
五、防噪音的補(bǔ)救辦法
毫無疑義,解決噪音問題最有效的辦法,是制造廠家從根本上(即設(shè)計上)將其消除,
否則,現(xiàn)有機(jī)械仍存在噪音問題。理想的是在安裝這類設(shè)備的設(shè)計階段,即找出完善的解決
方法。
°
根據(jù)新安裝的和原有設(shè)施的適用性程度不同,補(bǔ)救辦法可分為五種
(1)使操作人員遠(yuǎn)離噪聲源,而采用遙控或自動化操作法;
(2)采封閉或個體防護(hù)裝置,使操作人員與噪音隔離
(3)使噪音源或機(jī)器遠(yuǎn)離作業(yè)場所,比如局扇重新定位;
(4)噪音較小的機(jī)器或工藝方法,取代原有噪音較大的機(jī)器或工藝方法
(5)對機(jī)器或工序進(jìn)行強(qiáng)制消聲
可以在噪音源至接觸者的傳播途中任一點(diǎn),降低作業(yè)噪音。通常在噪音源控制噪音的效
果最好,但一般要求弄清產(chǎn)生噪音的內(nèi)力以及機(jī)器結(jié)構(gòu)對內(nèi)力的反應(yīng)然而,注意維護(hù)保養(yǎng)
機(jī)器,替換損壞的零部件和確保適當(dāng)?shù)臐櫥?也能消除配合間隙以及呼呼卡嗒的響聲,使機(jī)
器整個使用期間的噪音保持在較低水平圖1示出置換頁巖提升機(jī)上的壞軸承的影響?？?
以把防震裝置,比如彈簧或橡膠緩沖墊等嵌入機(jī)內(nèi),從結(jié)構(gòu)上使機(jī)器零部件與振動件隔離。
采用密封殼或屏蔽罩,阻斷噪音向作業(yè)人員的傳播通路,也能降低噪音。機(jī)器或作業(yè)人
員的防聲密封殼,應(yīng)由入口和道風(fēng)孔很少的薄鋼板或磚等重型材料建成,圖2示出一個典型
的鋼板密封殼模型。局部屏障如果非?？拷鳂I(yè)人員或機(jī)器,也可把噪音降低10dB
壞軸承
設(shè)備的
80
吸音屋頂通風(fēng)裝置
一松吸音材料
6
好軸
德封隔音門
雙層玻璃窗
50
40
3031.31225000K818
音(Hz
隔振器
圖1不合格軸承對機(jī)器噪音的影
圖2作業(yè)人員密封間模型
很明顯,當(dāng)局扇和發(fā)動機(jī)排氣時,我們不可能封閉空氣或煙氣使之不流動,但我們可以
在進(jìn)風(fēng)(氣)或排風(fēng)(氣)管中,置放消聲器,以降低這種擾動傳入大氣中。吸音器的效果
取決于多孔吸音板把聲能轉(zhuǎn)換為熱能的整體性質(zhì),音頻250H以上時效果最好。反應(yīng)式消聲
器的效果,取決于內(nèi)部的幾何形狀和回聲以及轉(zhuǎn)換聲源聲的較窄的音頻。無論如何,使用
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它可使音頻降到最低。
大多數(shù)機(jī)器都有一些不同的噪音聲源,并且音頻各異。必須注意下述兩個基本原則,才
能使噪音控制達(dá)到成本低、效果好的目的
(a)應(yīng)當(dāng)首先處理噪音最強(qiáng)的聲源或部件,因?yàn)樗鼘档驼麄€噪音程度起關(guān)鍵作用
(b)如果有幾個噪音源或部件的影響同等重大,則必須將其逐個全部解決,才能使降
噪效果明顯。
下面將詳述噪音控制的科研成果,在幾個重要領(lǐng)域的應(yīng)用。
1.礦井運(yùn)輸及車輛
1977年,保健和安全局頒布了修訂的測試規(guī)定,TM12條是用于審批英國煤礦的防爆車輛
的安全使用。其中包括司機(jī)室噪音級限制標(biāo)準(zhǔn)為90dB(A)初期用于井下的這類車輛,噪音
級約為100—108dB(A)。圖3示出一輛未進(jìn)行防噪處理的無軌車輛司機(jī)室的噪音聲譜。該車
輛的動力部,采用75kW的6缸間接噴油的MWM防爆柴油機(jī),目前英國煤礦中,機(jī)車和無
軌車輛都廣泛使用這種柴油機(jī)。經(jīng)鑒定發(fā)動機(jī)傳動箱和冷卻扇風(fēng)機(jī),是噪音級相等的聲源
(約101dB(A),因此都需要進(jìn)行防噪處理。改進(jìn)現(xiàn)有柴油機(jī)的燃油噪音的余地很小、小
法只有放慢燃油速度,比如采用間接噴燃油或減速噴油等措施。上述方法已用來減少礦內(nèi)柴
油機(jī)的CO排放量。
噪音
目前,噪音處理的成功性,取決于包括有dB18250
103d(A)
冷卻空氣和廢氣在內(nèi)的發(fā)動機(jī)室的密封效果10012554
薄鋼板或塑料鋼制成的密封板,應(yīng)嵌有防止90
815
傳噪音的橡膠密封邊。密封板應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單,80
維修發(fā)動機(jī)時便于拆卸。密封板的內(nèi)表面,應(yīng)70
襯有吸聲材料,如石棉或不可燃性塑料泡沫6001000150000
等,厚度至少25mm,以免產(chǎn)生內(nèi)部反射噪音。
音頻(Hz
吸聲劑應(yīng)防止油泥和污物的污染,如果配裝圖3距MWM柴油機(jī)1m處測得的噪音聲
一層不厚于50m的聚脂或聚氯乙烯薄膜,將
有一定效果。進(jìn)氣和排氣管應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離司機(jī)并且也應(yīng)襯有消聲材料,以降低噪音。
如果由于出入口和影響視野等問題,不能把司機(jī)室完全封閉,至少在司機(jī)室的司機(jī)頭部
附近安裝局部隔音板,作為附加保護(hù)設(shè)施。這種隔音板護(hù)罩也應(yīng)襯有消音材料司機(jī)室和發(fā)
動機(jī)室之間通孔,如電纜、控制纜線等的通道,應(yīng)當(dāng)用隔音材料填嚴(yán)。
采取上述措施以后,雖然外部環(huán)境噪音仍高于95dB(A),但也可使機(jī)車的司機(jī)室內(nèi)噪音
降至83~85dB(A)。由于一些新型無軌柴油車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加緊湊,不便使排氣道和發(fā)動
機(jī)距司機(jī)室的位置有足夠的距離,因而造成防噪音的困難目前正在深入研究制造效率更高的
翼型扇風(fēng)機(jī),和低速離心式及混合風(fēng)流的扇風(fēng)機(jī),使其從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上就具有噪音較小的特
點(diǎn)。試驗(yàn)室試驗(yàn)表明,串聯(lián)反轉(zhuǎn)成對扇風(fēng)機(jī)也具有增加效率、提高風(fēng)壓和降低噪音的
特點(diǎn)。
機(jī)車和有軌人車的車輪在軌道上滾動是產(chǎn)生又一種噪音的聲源滾動噪音按28×log(10)
速度值的幅度加大,速度為3m/s左右,噪音大于90dB()聲譜分析表明,在所有音頻中這種
噪音帶較寬,雖然車輪和軌道諧振時,可能出現(xiàn)某些其他音源,但仍可將其測出采用彈性輪
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箍可以控制車輪噪音,但這種輪箍在造嚴(yán)重噪音問題的3m/s的行速中,使用壽命不長。在
輪箍和輪體之間嵌入彈性橡膠墊進(jìn)行試驗(yàn)表明,這種辦法雖然能大大減振,但降噪音效果有
限。因而證明下述觀點(diǎn)的正確性:在輪箍和道軌的接觸帶,由于表面粗糙引起的振動,才是
產(chǎn)生這類噪音的真正聲源。目前我們已開始深入研究控制這類噪音的主要參數(shù)和可行技術(shù)
在此期間,還將認(rèn)真研究適用于所有全封閉式的高速車廂和司機(jī)室
日前運(yùn)輸煤炭的膠帶輸送機(jī)很少牽涉噪音問題,因?yàn)橥ǔＫ鼈兌疾挥萌藖碇苯硬倏v。在
個別情況下,比如轉(zhuǎn)載總司機(jī)可能受噪音影響,采取封閉驅(qū)動頭或建造司機(jī)隔音室等措施,一
般都能解決問題。
2.通風(fēng)系統(tǒng)
大型輔扇的噪音可達(dá)110dB(A),但極少安裝在作業(yè)場所附近,采用圓筒形或分解型消
聲器就能有效地控制噪音。
英國煤管局所屬礦井采用的許多輔扇,鑒于安全原因采用分支型機(jī)殼,使驅(qū)動電機(jī)可在新
鮮風(fēng)流中運(yùn)轉(zhuǎn)。與其他工業(yè)部門所用的風(fēng)機(jī)相比,這種型狀的風(fēng)機(jī)能產(chǎn)生湍流、降低空氣動力
效率并使噪音增大。噪音聲譜上葉片產(chǎn)生的噪音峰一般在250與500H的頻帶內(nèi),其后逐
漸衰減直至4KH2左右。在風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)端安裝筒形吸音消聲器,就能有效地解訣上
述音頻的噪音問題。圓筒形消聲器的長度L=2風(fēng)機(jī)直徑,一般可降低噪音10~15dB()
見表2)。然而這種消聲器易被污染,最好采用可替換元件,并定期更換。
B40型軸流式風(fēng)機(jī)的消聲器技術(shù)數(shù)據(jù)
表2
類型
消器長度
降噪度d
1.金屬
1(倍)×機(jī)直徑
7.0
風(fēng)機(jī)
10,5
2.可元作A
×風(fēng)徑
5.5
直徑
10.
3×機(jī)直徑
12.5
3.可替換元件B
1×機(jī)徑
7.0
2×風(fēng)機(jī)徑
140
3×機(jī)徑
18.0
裝于風(fēng)機(jī)上的導(dǎo)風(fēng)風(fēng)筒,對于通風(fēng)系統(tǒng)的噪音傳輸具有重大影響,在設(shè)計的初期階段必
須予以認(rèn)真考慮。水平布置的剛性風(fēng)筒幾乎不吸收噪音,實(shí)際上把風(fēng)機(jī)噪音完全輸出風(fēng)
口。在諸如進(jìn)頭等空間有限的通風(fēng)區(qū),礦工必須在靠風(fēng)筒頭的區(qū)域作業(yè),可能需要在風(fēng)
機(jī)的風(fēng)筒側(cè)安裝消聲器,以控制風(fēng)筒出風(fēng)口的噪音。另一方面,螺旋加固式半剛性風(fēng)筒由于
其表面的卷旋,吸聲效果較好。一節(jié)長度7~10m卷旋式風(fēng)筒,降噪效果相當(dāng)于長度1.5倍
風(fēng)機(jī)直徑的消聲器(見圖4)。而且防噪效果不受環(huán)境污染的影響因而如果通風(fēng)系統(tǒng)中包括
足長的卷旋型風(fēng),又允許有一定額外風(fēng)壓損失,就可以不必安裝消聲器。
在一般情況下,輔扇決不應(yīng)安裝在靠近長期有人作業(yè)的地點(diǎn),即使風(fēng)機(jī)全封閉或者裝有
消聲裝置,從機(jī)殼傳出的噪音在距風(fēng)機(jī)5~7m內(nèi)常也大于90dB(A)
250
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巷道掘進(jìn)
長期以來人們就利用擊沖式鑿巖和爆破法
掘進(jìn),即使在最堅硬的巖層中掘進(jìn),也是一種
高效、可靠和掘進(jìn)速度高的技術(shù)。然而,從井
下實(shí)測得知,風(fēng)動沖擊式鑿巖機(jī)是強(qiáng)噪音的一
區(qū)
個聲源,噪音級可達(dá)118dB(A)。研制有效的
排氣消聲器和機(jī)身隔音罩,雖然可降噪9~10
50m
dB(A),但這種機(jī)器的噪音級仍然太高,作業(yè)
0
人員需要佩戴聽覺保護(hù)裝置。
631252505001K2K4K8K
英國煤管局一直注意研究礦井開拓掘進(jìn)的
音頻(H)
其他動力系統(tǒng),以取代耗資巨大的壓氣動力。
圖半剛性風(fēng)內(nèi)噪音的衰減度
主要研究液壓操縱的懸臂式鑿巖機(jī)(掘進(jìn)機(jī)),
其中包括純旋轉(zhuǎn)、純沖擊和旋轉(zhuǎn)沖擊混合型液壓鑿巖機(jī)。鑿巖機(jī)的懸臂可使作業(yè)人員遠(yuǎn)離
掘進(jìn)頭2~3m,有助于減小礦工處于頂板露區(qū)的危險性。近期研制的遙控鉆車,更有助于
改進(jìn)安全和防噪。
石灰?guī)r卷道掘進(jìn)中實(shí)測的各類鑿巖機(jī)的噪音聲譜對比表明,純旋轉(zhuǎn)式鑿巖機(jī)噪音最小,
約86~93dB(A)。旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖機(jī)的噪音級為92~101dB(A)噪音級隨著穿透速度的加
快而降低(見圖5)。根據(jù)沖擊頻率和巖石硬度,分別調(diào)整轉(zhuǎn)速,就能使巖機(jī)達(dá)到最大的
穿透速度。在條件相同的情況下,裝有液壓旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的風(fēng)動沖擊式鑿巖機(jī),噪音級為100~
104dB(A)
目前可以采取使噪音直接從鉆桿
和巖面輻射擴(kuò)散的方法,使上述沖擊
100
式鑿巖機(jī)的噪音級降至約97dB(A)的
45mm十字鉆孔
45mm三刃鉆最低程度。纖座四周安裝橡膠緩沖
墊,雖然可把噪音再降低2~3dB,
45三旋轉(zhuǎn)鉆但由于內(nèi)熱橡膠墊很快就容易變型,
故為了提高降噪效果需加長橡膠墊。
88
美國對此進(jìn)行過試驗(yàn),在鉆桿外面
0
鉆速度(mmin
包一層吸收噪音的同心圓筒形金屬
殼,在大直徑鉆孔的條件下,有較大
圖5噪音級與巖機(jī)穿透速度的關(guān)
的空間,提供容納金屬殼外套墊的
間隙,這種降噪效果更好。
風(fēng)動裝巖機(jī)也是巷道進(jìn)中的一個主要噪音聲源。目前英國煤管局所屬并下礦井已逐漸
汰壓氣裝巖機(jī),代之以電動或電液型裝巖機(jī),噪音級可降低10dB
電動切割頭掘進(jìn)機(jī)的噪音低限,由截齒破巖過程控制,不可能把噪音級再降至低于這個
標(biāo)準(zhǔn)。然而采取提高截齒硬度、優(yōu)化驅(qū)動部和液壓系統(tǒng)的設(shè)計等改進(jìn)措施,似乎可以降低由
于切割力增大而引起整機(jī)振動的機(jī)械噪音,目前正努力進(jìn)行這方面的研究。
4.采煤工作面器
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采煤工作面噪音的主要聲源是工作面鎧裝輸送機(jī)和采煤機(jī)。在工作面端部工作面輸送機(jī)
驅(qū)動機(jī)頭的噪音主要?dú)w因于傳動齒輪箱,根據(jù)試驗(yàn)裝置測定噪音級在90~106dB(A)之間傳
動齒輪噪音主要受光潔度和配合誤差的影響。斜齒輪傳動比正齒輪傳動產(chǎn)生的噪音級小約
10dB(A),日前英國煤管局所展礦井的輸送機(jī)傳動齒輪箱一般都采用這種齒輪。
在輸送機(jī)的中部段,噪音起源于溜槽接頭處刮板的碰撞。表3示出在地面對一些類型不
同的鏈板輸送機(jī)的測試結(jié)果。通常,輸送機(jī)運(yùn)煤時,碰撞大為緩解,噪音級一般為90d(A)
以下。輸送機(jī)空載時,噪音隨著運(yùn)行部件(指鏈條、刮板)質(zhì)量和速度的增加,以及溜槽結(jié)
合的不正和不平的增加而加大。因而可以得出以下結(jié)論:
(1)在保持一定的運(yùn)輸能力前提下,應(yīng)選用最輕的鏈條和刮板;
(2)雙邊鏈比雙中鏈或單中鏈的噪音小
(3)222mm溜槽與老式的Ⅱf型槽對比,剛性高、重量大,產(chǎn)生的噪音較小
(4)鏈速應(yīng)與適當(dāng)?shù)慕o煤量保持最低程度的穩(wěn)定性。
工作面運(yùn)輸機(jī)刮板的碰撞噪音
表3
鏈環(huán)規(guī)格,毫米槽類型板狀
工作面中部每米內(nèi)的噪音級(dB
無煤(空
運(yùn)時
19
 190mmIf
雙邊鏈
91~95
84~94
22
222mm
雙邊
92
84
22
222mm
雙邊
95
84
22
222mm
雙邊
94
22
222mm
雙邊
103
93
26
222mm
單
101-109
90~93
目前還進(jìn)行過一些試驗(yàn),采用基板上加薄層緩沖層,使中部槽從結(jié)構(gòu)上起減振作用。這
種雙層基板的溜槽厚度20mm,上層厚度5mm。圖6示出地面空載輸送機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)時測得的
噪音聲譜。高頻諧振被大幅度降低,總降噪水平達(dá)6~7dB(A)
槽寬度=12.5Hz
聲能
=機(jī)功率
數(shù)也警
兩數(shù)據(jù)
真實(shí)煤
論假設(shè)
兩數(shù)據(jù)點(diǎn)
a
音頻()
5000
ogn截割功率消耗
圖6標(biāo)準(zhǔn)型與帶襯層的工作面輸送機(jī)酒聲譜
圖7采煤機(jī)截煤時機(jī)械功率與噪音對比
對比
252
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采煤機(jī)噪音是采礦機(jī)械防噪最難于解決的問題之一截煤的主要噪音是此處的制約因
素,美國已對此進(jìn)行過研究。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和分析研究的結(jié)果表明,噪音隨截齒速度和截深
增加而提高,并且與功率消耗也有關(guān)(圖7。還對一些點(diǎn)沖擊和面沖擊截齒進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)
長壁工作面使用的大型面沖擊刃型截齒的噪音最小,噪音級為89-102dB()
對旋轉(zhuǎn)截煤的滾筒進(jìn)行測試的有關(guān)結(jié)果證明,在具備寬齒距、大截齒和滾筒轉(zhuǎn)速慢的條
件下,有助于高效采煤、降低粉塵和噪音。
目前英國采礦研究院已經(jīng)備有相應(yīng)的軟件包,用來在臺式計算機(jī)上進(jìn)行截割滾筒的優(yōu)化
設(shè)計。使用可調(diào)高滾筒采煤機(jī)時,采煤機(jī)司機(jī)距截割滾筒有一定距離,實(shí)踐表明,從機(jī)內(nèi)傳
出的機(jī)械噪音,對司機(jī)有更大影響。英國目前的研究工作,旨在采取改進(jìn)機(jī)器設(shè)計和機(jī)身密
封殼技術(shù),降低采煤機(jī)的機(jī)械噪音。采煤機(jī)采用遙控或無線電控制,可以徹底解決司機(jī)受噪
音影響的問題。
6選煤
在露天場地、有回音的選煤廠房中,包含許多可產(chǎn)生噪音的機(jī)器和工序?qū)嶋H上各種機(jī)
器在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),工人接觸噪音的累加影響特別值得注意。
新選煤廠在設(shè)計階段,有可能避免許多噪音問題。
某些不需要長期看管的輔助機(jī)械,比如泵、風(fēng)機(jī)和離心機(jī)等,應(yīng)當(dāng)用磚墻將其與作業(yè)區(qū)
域隔離?？空駝幼鳂I(yè)的機(jī)械(篩子、裝載機(jī)和破碎機(jī)等),應(yīng)當(dāng)靠有效的彈性裝置與支承構(gòu)
件隔開。目前英國煤炭局的選煤廠已經(jīng)設(shè)計出使作業(yè)人員盡可能遠(yuǎn)離(或避開噪音機(jī)械的
辦法,比如遙控監(jiān)測、閉路電視以及最新
研究的選煤系統(tǒng)微處理機(jī)控制。
頻率(Hz)
工序噪音的主要聲源,是煤炭(待選
201k2345K
1001
原煤)撞擊大型金屬構(gòu)件所產(chǎn)生的,這些
鋼槽內(nèi)側(cè)(110/tda
構(gòu)件包括篩板、溜槽和斗倉等等。最有效9
的解決辦法,就是利用如橡膠或聚乙烯80
等彈性材料,在沖擊表面上加襯層,從而70
緩解沖擊力,把作用到構(gòu)件上的沖力降至60內(nèi)99BA
一定標(biāo)準(zhǔn),使這種噪音僅由原煤撞擊后自
圖8金屬和橡膠襯層槽的噪音聲譜
身產(chǎn)生。圖8示出在金屬構(gòu)件內(nèi)和橡膠溜
槽內(nèi)實(shí)測的噪音程度。
襯層材料的選擇及其形式很大程度上取決于用途篩板襯層可選用帶孔的加固橡膠
墊,以和生產(chǎn)能力最大的高速振動篩配套。這種橡膠墊可以任意懸置并拉緊,用于篩選較小
的上限粒度之煤炭;或者安在模件底座上,篩選原煤和粒度較大的煤炭。脫水時,選用模制
聚乙烯襯層可成功地取代楔形篩條。這種襯層可制成標(biāo)準(zhǔn)件,可單獨(dú)替換或調(diào)換位置以達(dá)到
等值磨損。在剛性方面,要求彈性襯層必須厚于相同篩孔規(guī)格的鋼制篩板,通常必須比標(biāo)定
篩選面積大10%左右,以保持足夠的篩選效率。在預(yù)計有局部高度磨損或沖撞的地點(diǎn),可以
在鋼槽和斗倉內(nèi)加襯耐磨橡膠作為粘固襯層或者作為金屬件之間的墊層。在篩選上限粒
度不大于50mm時,另外一種有效的方案,就是安裝帶有薄橡膠包層的空間構(gòu)架。因?yàn)橄鹉z
包層的柔韌性,減少了濕煤的腐蝕性,并有助于降低堵的危險。裝有橡膠墊層的槽和斗
倉角度,必須大于鋼板的角度以減小摩擦力,所需橡膠墊層的厚度取決于煤的上限粒變。表
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4示出各種應(yīng)用條件下的容許使用壽命和性能。雖然這種帶襯墊層的構(gòu)件之初期投資高干純
金屬件,但其耐磨性高,使用壽命長,減少停機(jī)時間,因而從長期看來投資效果好。
原煤粘度與橡膠墊(襯)層厚度和煤流角度的關(guān)系
表4
原煤粒度(mm)
橡膠襯厚度(mm)
煤(選物)流角度
>175
50~80(板
>30°
62.5~175
25~50(鋼板
>35
625
25(白白置放
>40°
6.聽必保護(hù)裝置
在某些特別困難的條件下,有時必須依靠個人聽力保護(hù)裝置。職業(yè)醫(yī)學(xué)研究所在這方面
的研究已取得進(jìn)展,確定出這種礦用保護(hù)裝置的理想特性。一般聽力保護(hù)器隨著音頻的增加,
降噪效果加大(衰減度加大),因而一般降低高頻話聲音、通訊和信號音頻噪音的效果,優(yōu)
于降低機(jī)器噪音。為確保保護(hù)器符合要求,一般制成密封(貼耳)的,并且重量大、佩戴
不舒適。研究結(jié)果表明,理想的聽力保護(hù)器應(yīng)能使整個聲譜帶降噪10~dB,并且質(zhì)量/壓
力比最小,佩戴舒適。目前正進(jìn)行幾種可行性研究,以試驗(yàn)這種裝置的定用性。
7目前的研究工作
預(yù)計將更加重視有關(guān)的法規(guī)規(guī)定,以解決在設(shè)計階段的防噪問題以及預(yù)測作業(yè)場所的實(shí)
際音級。目前,正進(jìn)行研究,以探明井下和地面作業(yè)場所的噪音特性,并研制出可預(yù)測作
業(yè)場所噪音的計算機(jī)模型。因而需要在地面測試機(jī)器時,利用標(biāo)準(zhǔn)化的測試程序,以確定基
本的機(jī)器噪音發(fā)散特性。
在控制聲源噪音方面,通過研究機(jī)器振動時,從機(jī)殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳出的噪音,探明其機(jī)
理。其中包括一些基本技術(shù)的應(yīng)用問題,比如設(shè)計用于機(jī)器驅(qū)動部、車輛機(jī)殼、煤巖截割和
地面機(jī)械的減振、隔離和屏蔽等。
鑒于經(jīng)濟(jì)和安全原因,目前正在研制采煤和巷道掘進(jìn)機(jī)械的遙控和自動化控制。這種研
究好處,就是使這類機(jī)器的司機(jī)能遠(yuǎn)離直接噪音源,雖然這對非這類機(jī)器的司機(jī)影響不大,
但至少使其他作業(yè)人員接觸的噪音級降低約3~5dB(A)
六、結(jié)
語
測聲計測量結(jié)果表明,短期聲量測量僅是一種eg值、不能精確指出采礦作業(yè)工人危險
性的。雖然某些機(jī)器的噪音級很高,但由于作業(yè)形式、人員的流動性以及環(huán)境的變動性,都
有可能大幅度降低噪音的危險程度。
目前英國在研究控制振源噪音的實(shí)用措施方面,已獲得很大進(jìn)展,特別是在地面機(jī)械和
井下運(yùn)輸方面尤為顯著。目前正在繼續(xù)研究工作面和巷道采掘機(jī)的各種降噪方法。
參考文獻(xiàn)略〕
孫茂遠(yuǎn)譯張廷賓校)
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