关于矿山总图布置中节能环保的探讨

杨洪伟

摘要： 矿山企业节能环保战略的实施，涉及到每一个生产环节，包括矿山总图布置工作。论文以总图专业为视角，对矿山总图布置环节中工艺设备对四周生态环境条件的需求、空气运动对企业厂房建筑的作用、企业占地范围内绿化带和防护林的建设等几个方面进行了论述。在此基础上，以实践工作为依据，提出了节能环保的相关意见建议。论文旨在为矿山企业的可持续发展提供参考，实现资源的有效利用。

Abstract： The implementation of the energy conservation and environmental protection strategy of mining enterprises involves every production process， including the layout of mines' general plans. From the perspective of the general plan profession， the paper conducts research on the requirements for the surrounding ecological environment conditions of the process equipment in the layout of the general map of the mine， the effect of the air movement on the building of the company's factory buildings， and the construction of green belts and shelter forests within the company's land area. Based on practical work， related suggestions for energy conservation and environmental protection were proposed. The paper aims to provide reference for the sustainable development of mining enterprises and realize the effective use of resources.

关键词： 矿山总图；节能环保；风洞；可持续发展

Key words： general mine map；energy conservation and environmental protection；wind tunnel；sustainable development

中圖分类号：TD21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）12-0199-03

0 引言

由于生产特殊性，以大型机械地表规模化作业为特点的国内矿山企业生产普遍存在的一个问题就是露天开采过程扬尘严重、排土场占地面积大，堆积高度大、尾矿库尾砂的随意堆放等，严重影响了地表植被的生长，不利于生态平衡；矿物开采过程中的井下爆破处理、充填等会对水文地质环境造成影响。冶炼厂会打乱附近村民的生活，造成水土污染等各种问题。污染仍然存在，在城市发展的过程中，节能环保的呼声越来越大，企业必须从一开始就遵循节能环保的具体要求，从设计的环节出发体现生产的节能环保性。

1 能耗与距离关系

能量的消耗与研究地点距离之间产生的关系式如下：

EL损←→？驻r·E·L

上述关系式中：EL损代表和研究距离L有关的能量消耗；←→代表两种数据中间相互对应的关系；？驻r代表损失参数值；E代表研究目标（能量源）可以提供的能量总额； L代表研究位置与能量源的间隔长度。从该公式中我们可以看到，随着间隔距离的加大，能量的消耗发生了线形变化。在这一前提下，本研究以一种极限情况为前提，也就是在间隔距离L=0的情况下，与间隔距离相符合的能量消耗也是0。所以，在总图布置中必须要注意能量运输距离的控制，以达到节约能耗，保护生态环境不受影响的目的。详情见图1。

在图1中，（a）、（b）代表了两个不同的总图布置规划方案，为A矿山企业选矿厂提供多个选择。方案中的①指的是磨矿车间，该车间是整个生产线上耗能最大的环节[2]，在企业生产规模达到最大水平的时候，该车间平均每天的能源消耗总量达到最大，不仅包括燃料，还有水、电、气、人力等等。论文以②配电室和③辅助物资材料室（论文特指钢球）作为主要能量供给车间作为案例，对（a）（b）所代表的的总平面布置规划方案进行对比性分析：

方案（a）中，选矿厂的配电工作室和辅助物资材料工作室与磨矿车间相邻，2个工作室与磨矿车间的能量运输间隔距离（图中用虚线表示）在公式中分别用L1、L2代替，在这种情况下，总能量运输间隔距离的公式为：

L=L1+L2=2463m。

方案 （b），磨矿车间与别的车间共同使用配电工作室和其他工作室，这样工作室的建设位置要分布在车间之间，使得车间能够综合利用各类资源，提高管理与运输的效率。在厂区进出口位置，属于总仓库管辖范围。在方案（b）中，能量在2个工作室到磨矿车间的运送距离公式如下所示：

L=L1+L2=913m

从上述两个计算公式所得的最终结果可以看到，方案（a）在能量输送过程中所产生的能耗是方案（b）的2/3。经过对比，我们可以看到，为了确保节能降耗战略的有效实施，方案（1）更适合选矿企业的发展。

2 工艺设备对周围环境要求

在矿山选矿产业发展过程中，特殊作业的开展离不开工艺车间的每一个关键的机械设备。由于这些机械设备在运作过程中容易产生高温散热的物理反应，所以在矿山总平面布置环节首先应该注意的一点就是要确保厂房车间具有良好的通风性能，同时应该让厂房车间避开阳光的垂直照射，提高机械设备的自主散热性性得到充分发挥，增加机械设备的使用年限。为了确保厂房车间具有良好的通风性能，必须要实现以下两点要求：第一是空气的对流；第二是阳光射进去的角度，论文提出的研究建议是矿山厂房车间的长轴方向和所在地理区域内主要风向的夹角α大小在90°最佳。选矿企业的建设位置大多集中在一些偏远的山区。选矿企业地理位置多分布在偏僻的山地，面对这一地形特点，何以节能环保的观念为依据选择合适的办厂地址，论文以某地区空压机站的地理布置位例子（图2、图 3）进行探讨。

从图2、3可以看到，A矿山选矿企业所在地属于两山之间的狭窄地带，这个地方常年盛行西北风，风穿过山垭口，在大山的另一侧受到阻挡发生回旋，影响整个厂区通风性。当其它因素处于稳定状态的时候，图3中空压机站厂址是方案（b），企业厂区B在大山的阴面，有效地避免了太阳光的垂直照射，起到了节能环保的效果。

3 空气流动对场地建构筑物的影响

由于不同地质地貌、水文气候的影响，不同的地区，大气流动的特点也会各不相同。以X地为研究案例，对不同时间点上吹来的风量的大小、风向以及吹动频率用数据进行分析，并用风玫瑰图展现出来。矿山企业在选址以及厂房车间等建筑物建设的过程中，建构筑物结构特点、建筑的高度、建筑物之间的距离、所使用的物资材料等各具特色，在这种情况下，不同企业厂区范围内大气流动的形式也会有所不同。主要是空气的流动会受大型建筑物布局结构的影响，完全有可能会与风玫瑰图所表示的风力的大小和风的流动方向相反。另外，由于空气流动，厂区一些能量以及具有污染性的物质都会发生流动，在厂区建筑物体之间来回穿梭，互相作用、发生沉淀堆积。随意空气流动也会产生能源的消耗与生态环境的污染。在这种情况下，矿山总图布置环节的设计工作就不能将风玫瑰作为唯一的参考标准。而是应该将容易产生污染物质以及能源供给车间建设在风频最低的区域内。为此，矿山企业在总图布置环节应该引入“风洞”理念，对厂区内空气流动方向和不同方向上风力的大小进行估算，对厂房、车间等建筑物进行合理的布局。

論文中所述的风洞是结合几何相似原理，把地形地貌进行同比例缩小处理，然后将所得模型放在风洞中，借助先进的仪器设备对影响模型的风力情况进行测量，包括风速、风力以及风频等信息。风洞测量的结果与实地风力情况的测量情况结果相同。因此风洞实验是风力探究中最常使用的措施。个别高校对小规模风洞实验进行了研究，还有一些企业为风洞实验的有效开展研发了专门的模拟软件。矿山企业在进行厂房建设设计的过程应该加强与这些软件设计、开发企业的合作，在总图布置设计中有效利用这些软件，必将开辟工业总图的新天地，提高设计质量，走节能环保，可持续发展的路线。

4 厂区绿化和防护林的布置

要合理规划和利用厂区绿化用地及闲散空地，在围墙及道路两边种植绿化带，保证绿化面积。在进行绿化带布置时应遵循点、线、面结合原则，使整个厂区的绿化紧密地联系在一起。在进行绿化带种植的过程中要注意防护地带的防护林和建设区域的绿化。绿化带所选的植物要具有吸毒降尘、净化空气、美化环境、防沙保湿等功能。生产范围内建筑物的规划布局既是重点又是难点，不但要特别注意不同厂区排出的污染物质有什么样的不同，更要充分考虑排出物对周围生态环境的影响。为了降低噪音污染的影响，可在预留区域种植乔木防护林。为了降低粉尘污染的影响，可在厂房车间四周终止子灌木丛，形成绿化带。

5 其他说明

矿山厂矿生产的噪声污染主要是由矿井扇风设备、锅炉鼓风设备、压风机、破碎机械、洗选机械等的运行产生的，声压等级大概在85到110分贝之间。在总图布置环节，要注意这些机械设备的运行区域与办公建筑与居住建筑集中区域之间的距离，将生产厂区设置在声环境敏感区全年最小频率风向的上风处。

严格按照相关法律的规范要求，将厂区车间建设在生态环境自我恢复能力较强的位置。厂址必须远离居民生活区、文教区、名胜古迹及其它一些功能保护区内，严禁任何对生态环境会产生严重影响的建筑项目。矿产企业的布置必须严格遵守国家环保法律、法规和准则，合理选择地址，科学地进行总图布置，在提高生产效率的同时，做到节能环保。

对于办公建筑区的布置和设计，应该将空调送风口装在在房间底端，引导冷空气从下而上的流动。制冷系统可以采用冷水管吊顶的形式进行装置。除了上文提到的，从矿山总图布置中产生的能耗与距离之间的关系能够看出，伴随着距离的加大，能量的消耗呈线形变动，所以，在进行总图布置过程中，要最大限度地缩短能量运输距离，节约能源，保护生态环境。

6 结论

经济的不断发展，科学技术水平的不断提高，使得机械设备更新换代的速度不断加快。矿山开采规模的不断扩大，在确保经济效益得以提高的同时也造成了巨大的能源浪费与环境污染。作为总图专业的设计人员，必须将节能环保的理念融入到总图布置环节，以推动矿山企业的可持续发展。

参考文献：

[1]周丽娜.矿山总图布置中关于节能环保的几点建议[J].有色冶金设计与研究，2014，35（05）：15-16.

[2]冯娟，周铭，薛光洁. 矿山开采过程中环保节能方法概述[J].有色金属设计，2016，43（04）：1-5.

[3]杨茂松.冶金矿山矿井安全现状模糊综合评价研究[D].中南大学，2016.