關(guān)于礦山總圖布置中節(jié)能環(huán)保的探討

楊洪偉

摘要： 礦山企業(yè)節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的實(shí)施，涉及到每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括礦山總圖布置工作。論文以總圖專業(yè)為視角，對礦山總圖布置環(huán)節(jié)中工藝設(shè)備對四周生態(tài)環(huán)境條件的需求、空氣運(yùn)動(dòng)對企業(yè)廠房建筑的作用、企業(yè)占地范圍內(nèi)綠化帶和防護(hù)林的建設(shè)等幾個(gè)方面進(jìn)行了論述。在此基礎(chǔ)上，以實(shí)踐工作為依據(jù)，提出了節(jié)能環(huán)保的相關(guān)意見建議。論文旨在為礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。

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.

關(guān)鍵詞： 礦山總圖；節(jié)能環(huán)保；風(fēng)洞；可持續(xù)發(fā)展

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

中圖分類號：TD21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0199-03

0 引言

由于生產(chǎn)特殊性，以大型機(jī)械地表規(guī)?；鳂I(yè)為特點(diǎn)的國內(nèi)礦山企業(yè)生產(chǎn)普遍存在的一個(gè)問題就是露天開采過程揚(yáng)塵嚴(yán)重、排土場占地面積大，堆積高度大、尾礦庫尾砂的隨意堆放等，嚴(yán)重影響了地表植被的生長，不利于生態(tài)平衡；礦物開采過程中的井下爆破處理、充填等會對水文地質(zhì)環(huán)境造成影響。冶煉廠會打亂附近村民的生活，造成水土污染等各種問題。污染仍然存在，在城市發(fā)展的過程中，節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越大，企業(yè)必須從一開始就遵循節(jié)能環(huán)保的具體要求，從設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)出發(fā)體現(xiàn)生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保性。

1 能耗與距離關(guān)系

能量的消耗與研究地點(diǎn)距離之間產(chǎn)生的關(guān)系式如下：

EL損←→？駐r·E·L

上述關(guān)系式中：EL損代表和研究距離L有關(guān)的能量消耗；←→代表兩種數(shù)據(jù)中間相互對應(yīng)的關(guān)系；？駐r代表損失參數(shù)值；E代表研究目標(biāo)（能量源）可以提供的能量總額； L代表研究位置與能量源的間隔長度。從該公式中我們可以看到，隨著間隔距離的加大，能量的消耗發(fā)生了線形變化。在這一前提下，本研究以一種極限情況為前提，也就是在間隔距離L=0的情況下，與間隔距離相符合的能量消耗也是0。所以，在總圖布置中必須要注意能量運(yùn)輸距離的控制，以達(dá)到節(jié)約能耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境不受影響的目的。詳情見圖1。

在圖1中，（a）、（b）代表了兩個(gè)不同的總圖布置規(guī)劃方案，為A礦山企業(yè)選礦廠提供多個(gè)選擇。方案中的①指的是磨礦車間，該車間是整個(gè)生產(chǎn)線上耗能最大的環(huán)節(jié)[2]，在企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到最大水平的時(shí)候，該車間平均每天的能源消耗總量達(dá)到最大，不僅包括燃料，還有水、電、氣、人力等等。論文以②配電室和③輔助物資材料室（論文特指鋼球）作為主要能量供給車間作為案例，對（a）（b）所代表的的總平面布置規(guī)劃方案進(jìn)行對比性分析：

方案（a）中，選礦廠的配電工作室和輔助物資材料工作室與磨礦車間相鄰，2個(gè)工作室與磨礦車間的能量運(yùn)輸間隔距離（圖中用虛線表示）在公式中分別用L1、L2代替，在這種情況下，總能量運(yùn)輸間隔距離的公式為：

L=L1+L2=2463m。

方案 （b），磨礦車間與別的車間共同使用配電工作室和其他工作室，這樣工作室的建設(shè)位置要分布在車間之間，使得車間能夠綜合利用各類資源，提高管理與運(yùn)輸?shù)男?。在廠區(qū)進(jìn)出口位置，屬于總倉庫管轄范圍。在方案（b）中，能量在2個(gè)工作室到磨礦車間的運(yùn)送距離公式如下所示：

L=L1+L2=913m

從上述兩個(gè)計(jì)算公式所得的最終結(jié)果可以看到，方案（a）在能量輸送過程中所產(chǎn)生的能耗是方案（b）的2/3。經(jīng)過對比，我們可以看到，為了確保節(jié)能降耗戰(zhàn)略的有效實(shí)施，方案（1）更適合選礦企業(yè)的發(fā)展。

2 工藝設(shè)備對周圍環(huán)境要求

在礦山選礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，特殊作業(yè)的開展離不開工藝車間的每一個(gè)關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備。由于這些機(jī)械設(shè)備在運(yùn)作過程中容易產(chǎn)生高溫散熱的物理反應(yīng)，所以在礦山總平面布置環(huán)節(jié)首先應(yīng)該注意的一點(diǎn)就是要確保廠房車間具有良好的通風(fēng)性能，同時(shí)應(yīng)該讓廠房車間避開陽光的垂直照射，提高機(jī)械設(shè)備的自主散熱性性得到充分發(fā)揮，增加機(jī)械設(shè)備的使用年限。為了確保廠房車間具有良好的通風(fēng)性能，必須要實(shí)現(xiàn)以下兩點(diǎn)要求：第一是空氣的對流；第二是陽光射進(jìn)去的角度，論文提出的研究建議是礦山廠房車間的長軸方向和所在地理區(qū)域內(nèi)主要風(fēng)向的夾角α大小在90°最佳。選礦企業(yè)的建設(shè)位置大多集中在一些偏遠(yuǎn)的山區(qū)。選礦企業(yè)地理位置多分布在偏僻的山地，面對這一地形特點(diǎn)，何以節(jié)能環(huán)保的觀念為依據(jù)選擇合適的辦廠地址，論文以某地區(qū)空壓機(jī)站的地理布置位例子（圖2、圖 3）進(jìn)行探討。

從圖2、3可以看到，A礦山選礦企業(yè)所在地屬于兩山之間的狹窄地帶，這個(gè)地方常年盛行西北風(fēng)，風(fēng)穿過山埡口，在大山的另一側(cè)受到阻擋發(fā)生回旋，影響整個(gè)廠區(qū)通風(fēng)性。當(dāng)其它因素處于穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)候，圖3中空壓機(jī)站廠址是方案（b），企業(yè)廠區(qū)B在大山的陰面，有效地避免了太陽光的垂直照射，起到了節(jié)能環(huán)保的效果。

3 空氣流動(dòng)對場地建構(gòu)筑物的影響

由于不同地質(zhì)地貌、水文氣候的影響，不同的地區(qū)，大氣流動(dòng)的特點(diǎn)也會各不相同。以X地為研究案例，對不同時(shí)間點(diǎn)上吹來的風(fēng)量的大小、風(fēng)向以及吹動(dòng)頻率用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并用風(fēng)玫瑰圖展現(xiàn)出來。礦山企業(yè)在選址以及廠房車間等建筑物建設(shè)的過程中，建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建筑的高度、建筑物之間的距離、所使用的物資材料等各具特色，在這種情況下，不同企業(yè)廠區(qū)范圍內(nèi)大氣流動(dòng)的形式也會有所不同。主要是空氣的流動(dòng)會受大型建筑物布局結(jié)構(gòu)的影響，完全有可能會與風(fēng)玫瑰圖所表示的風(fēng)力的大小和風(fēng)的流動(dòng)方向相反。另外，由于空氣流動(dòng)，廠區(qū)一些能量以及具有污染性的物質(zhì)都會發(fā)生流動(dòng)，在廠區(qū)建筑物體之間來回穿梭，互相作用、發(fā)生沉淀堆積。隨意空氣流動(dòng)也會產(chǎn)生能源的消耗與生態(tài)環(huán)境的污染。在這種情況下，礦山總圖布置環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作就不能將風(fēng)玫瑰作為唯一的參考標(biāo)準(zhǔn)。而是應(yīng)該將容易產(chǎn)生污染物質(zhì)以及能源供給車間建設(shè)在風(fēng)頻最低的區(qū)域內(nèi)。為此，礦山企業(yè)在總圖布置環(huán)節(jié)應(yīng)該引入“風(fēng)洞”理念，對廠區(qū)內(nèi)空氣流動(dòng)方向和不同方向上風(fēng)力的大小進(jìn)行估算，對廠房、車間等建筑物進(jìn)行合理的布局。

論文中所述的風(fēng)洞是結(jié)合幾何相似原理，把地形地貌進(jìn)行同比例縮小處理，然后將所得模型放在風(fēng)洞中，借助先進(jìn)的儀器設(shè)備對影響模型的風(fēng)力情況進(jìn)行測量，包括風(fēng)速、風(fēng)力以及風(fēng)頻等信息。風(fēng)洞測量的結(jié)果與實(shí)地風(fēng)力情況的測量情況結(jié)果相同。因此風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是風(fēng)力探究中最常使用的措施。個(gè)別高校對小規(guī)模風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究，還有一些企業(yè)為風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的有效開展研發(fā)了專門的模擬軟件。礦山企業(yè)在進(jìn)行廠房建設(shè)設(shè)計(jì)的過程應(yīng)該加強(qiáng)與這些軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)企業(yè)的合作，在總圖布置設(shè)計(jì)中有效利用這些軟件，必將開辟工業(yè)總圖的新天地，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，走節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展的路線。

4 廠區(qū)綠化和防護(hù)林的布置

要合理規(guī)劃和利用廠區(qū)綠化用地及閑散空地，在圍墻及道路兩邊種植綠化帶，保證綠化面積。在進(jìn)行綠化帶布置時(shí)應(yīng)遵循點(diǎn)、線、面結(jié)合原則，使整個(gè)廠區(qū)的綠化緊密地聯(lián)系在一起。在進(jìn)行綠化帶種植的過程中要注意防護(hù)地帶的防護(hù)林和建設(shè)區(qū)域的綠化。綠化帶所選的植物要具有吸毒降塵、凈化空氣、美化環(huán)境、防沙保濕等功能。生產(chǎn)范圍內(nèi)建筑物的規(guī)劃布局既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，不但要特別注意不同廠區(qū)排出的污染物質(zhì)有什么樣的不同，更要充分考慮排出物對周圍生態(tài)環(huán)境的影響。為了降低噪音污染的影響，可在預(yù)留區(qū)域種植喬木防護(hù)林。為了降低粉塵污染的影響，可在廠房車間四周終止子灌木叢，形成綠化帶。

5 其他說明

礦山廠礦生產(chǎn)的噪聲污染主要是由礦井扇風(fēng)設(shè)備、鍋爐鼓風(fēng)設(shè)備、壓風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)械、洗選機(jī)械等的運(yùn)行產(chǎn)生的，聲壓等級大概在85到110分貝之間。在總圖布置環(huán)節(jié)，要注意這些機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行區(qū)域與辦公建筑與居住建筑集中區(qū)域之間的距離，將生產(chǎn)廠區(qū)設(shè)置在聲環(huán)境敏感區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)處。

嚴(yán)格按照相關(guān)法律的規(guī)范要求，將廠區(qū)車間建設(shè)在生態(tài)環(huán)境自我恢復(fù)能力較強(qiáng)的位置。廠址必須遠(yuǎn)離居民生活區(qū)、文教區(qū)、名勝古跡及其它一些功能保護(hù)區(qū)內(nèi)，嚴(yán)禁任何對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生嚴(yán)重影響的建筑項(xiàng)目。礦產(chǎn)企業(yè)的布置必須嚴(yán)格遵守國家環(huán)保法律、法規(guī)和準(zhǔn)則，合理選擇地址，科學(xué)地進(jìn)行總圖布置，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，做到節(jié)能環(huán)保。

對于辦公建筑區(qū)的布置和設(shè)計(jì)，應(yīng)該將空調(diào)送風(fēng)口裝在在房間底端，引導(dǎo)冷空氣從下而上的流動(dòng)。制冷系統(tǒng)可以采用冷水管吊頂?shù)男问竭M(jìn)行裝置。除了上文提到的，從礦山總圖布置中產(chǎn)生的能耗與距離之間的關(guān)系能夠看出，伴隨著距離的加大，能量的消耗呈線形變動(dòng)，所以，在進(jìn)行總圖布置過程中，要最大限度地縮短能量運(yùn)輸距離，節(jié)約能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

6 結(jié)論

經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，使得機(jī)械設(shè)備更新?lián)Q代的速度不斷加快。礦山開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在確保經(jīng)濟(jì)效益得以提高的同時(shí)也造成了巨大的能源浪費(fèi)與環(huán)境污染。作為總圖專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，必須將節(jié)能環(huán)保的理念融入到總圖布置環(huán)節(jié)，以推動(dòng)礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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