《矿山环境与生态工程》课件-6矿山噪声污染控制

矿山环境与生态工程第六章矿山噪声污染控制第一节：矿山噪声源、特点及其危害第二节：噪声的控制原理和方法第三节：矿山机械设备噪声控制1、矿山噪声源的分类：（1）按噪声产生的地点矿山噪声源可分为矿山地面噪声源和井下噪声源，地面噪声源又可分为选场噪声源、露天采场噪声源和机修厂噪声源等。井下噪声源主要是由于凿岩、爆破、通风、运输、提升、排水等生产过程产生的。（2）按噪声产生的原因矿山噪声源可分为设备噪声源和非设备噪声源。（3）按噪声源的发生机理不同分类按噪声源的发生机理不同，矿山噪声源可分为机械噪声、空气动力噪声、电磁噪声。第一节：矿山噪声源、特点及其危害2、矿山噪声的特点：（1）矿山企业机械设备多，噪声源多，稳态声源多（2）声源量大且分散，超标严重（3）噪声频带宽，噪声源波动范围大（4）交通运输噪声多（5）地下噪声比地面噪声大，地下和地面噪声自然衰减不一样（6）矿山噪声源往往和粉尘发生源相伴生第一节：矿山噪声源、特点及其危害3、矿山噪声的危害：第一节：矿山噪声源、特点及其危害1、噪声控制的基本原理噪声的传播包括三个环节：声源、传播途径和接收者。（1）声源控制从声调处抑制噪声是噪声控制中最根本和最有效的手段。通过对声源性质和发声机理分析，采取降低激发力、减小系统各环节对激发力的响应以及改变操作程序或改造工艺过程等措施降低声源噪声。矿山的主要设备噪声源有扇风机、空气压缩机、凿岩设备、装卸设备、运输设备和破碎设备等。通过进风口元件结构合理设计、动叶叶尖与机壳间隙的减少、动叶上附加导叶及合理的动叶与静叶间的轴向间距可减少煤矿局部扇声噪声源。第二节：噪声的控制原理和方法1、噪声控制的基本原理（2）传播途径控制在声传播途径中的控制，即在传播途径上阻断或屏蔽声波的传播，或使声波能量充分随距离衰减。首先，在总体设计时应充分利用噪声传播随距离的衰减特性及有利的地形、地物（如山坡、深沟等）对噪声声源进行合理布局。将高噪声的车间、设备等与低噪声的车间、办公楼、生活区分开，将强噪声源设置在距厂区较偏远地区；利用声源的指向性，使噪声指向空旷无人区或者对安静要求不高的区域。也可以采用植树、绿化草坪等手段减少噪声的干扰。其次，如果上述措施仍达不到降噪的目的，还可以在噪声传播途径中采取局部的声学技术措施，如消声器、隔声、吸声、隔振、阻尼减振等进一步减弱噪声。第二节：噪声的控制原理和方法1、噪声控制的基本原理（3）接收者保护对接收者的防护。声源和传播途径上控制噪声难以达到标准时，或者工作过程中不可避免有噪声时，往往需要采取接收器防护措施。矿工可佩带耳塞、耳罩、消声头盔等。对于精密仪器设备，可将其安置在隔声间内或隔振台上。第二节：噪声的控制原理和方法2、噪声控制的基本程序第二节：噪声的控制原理和方法噪声控制基本程序应是从声源特性调查人手，通过传播途径分析、降噪量确定等一系列步骤再选定最佳方案，最后对噪声控制工程进行评价。矿山企业的一般工矿车间和矿井硐室内表面多是一些坚硬而密实的材料，如混凝土天花板、光滑的墙面和水泥地面，这些壁面很容易发生声波的反射。当室内声源辐射声波时，受声点除了接受到声源发出的直达声波外，还接受到经房间内壁表面多次反射形成的混响声。直达声和混响声的叠加，加强了室内噪声的强度。如果在房间的内壁面饰以吸声材料或安装吸声结构，或在房间内悬挂一些空间吸声体，吸收掉一部分混响声，则室内的噪声就会降低。这种利用吸声降低噪声的方法称为“吸声降噪”。3、噪声控制的基本方法（1）吸声吸声是一种最基本的减弱声传播的技术措施。吸声材料按其吸声机理可分成多孔性吸声材料及共振吸声结构两大类。吸声处理一般可使室内噪声降低约35dB(A)，使混响声很严重的车间降噪约6～10dB(A)。矿山设备噪声控制中，吸声材料和吸声结构主要用于消声器、隔声罩和管道内壁的衬垫以增加噪声的衰减量，以及用做室内壁的饰面层和吸声吊顶，以降低室内的噪声（混响声）。第二节：噪声的控制原理和方法3、噪声控制的基本方法（2）消声消声是利用消声器来降低空气动力性噪声传播的措施。消声器主要用于矿山通风设备。消声器是一种既能允许气流顺利通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。消声器只能用来降低空气动力设备的进、排气口的噪声或沿管道传播的噪声，而不能降低空气动力设备本身所辐射的噪声。消声器的种类和结构形式很多，根据其消声原理和结构的不同大致可分为六类：一是阻性消声器；二是抗性消声器；三是阻抗复合式消声器；四是微穿孔板消声器；五是扩散式消声器；六是有源消声器。一个合适的消声器，可以使气流声降低20～40dB(A)，响度相应降低75%～93%。第二节：噪声的控制原理和方法3、噪声控制的基本方法（3）隔声第二节：噪声的控制原理和方法隔声是噪声控制最常用的技术之一。声波在空气中传播时，使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施，称为隔声。具有隔声能力的屏蔽物称做隔声构件或隔声结构。常用的隔声结构有隔声墙、隔声罩、隔声间和声屏障等。3、噪声控制的基本方法（4）隔振及阻尼减振物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声（空气声）外，还能以弹性波的形式在基础、地板和墙壁中传播，并在传播过程中向外辐射噪声，这种通过固体传播的声波称为固体声。振动控制的常用措施：一是控制振动源振动，即消振；二是在振动传播路径上采取隔振措施，或在受控对象上附加阻尼材料或阻尼元件，通过减弱振动传递或加大能量消耗减小受控对象对振源激励的响应。可以采用大型基础、在机械振动基础周围开设防振沟等方法实现隔振，还可以在振动设备下安装隔振器如隔振弹簧、橡胶垫等，使设备与基础之间的刚性连接变成弹性支撑。第二节：噪声的控制原理和方法3、噪声控制的基本方法第二节：噪声的控制原理和方法1、风机噪声控制（1）风机噪声源分析主要通风机在运转过程中产生强烈的噪声。按噪声产生的机理，主要通风机噪声包括空气动力性噪声、机械噪声和电磁噪声；按噪声产生的部位，主要通风机噪声包括进气噪声、排气噪声、机壳噪声、电动机噪声和风机振动通过基础辐射的固体声。在这些噪声中，一般以进、排气口的空气动力性噪声最强，具有噪声频带宽、噪声声级高、传播远等特点。根据对风机的实测分析表明风机的空气动力性噪声约比其他部分的噪声高出10～20dB(A)，因此对风机采取噪声控制首先应考虑空气动力性噪声。第三节：矿山机械设备噪声控制1、风机噪声控制（2）

风机噪声频谱特性分类通过对风机产生噪声的机理分析和大量的现场实测表明，风机噪声频谱可适当地分类。如常见的离心风机，其叶片数为10～12片，转数为250～1450/min时，基频落在倍频程中心频率63～125Hz的范围内，主要频率范围为125～2000Hz；当转数为1450～2900r/min时，基频落在250～500Hz，重要频带250～4000Hz。离心风机的峰值一般在500Hz以上，重要频带范围在125～4000Hz或250～8000Hz，呈宽频带噪声。这样按倍频程最大声压级的分布特性，可将风机噪声分为五类：特低频、低频、中频、高频、宽频。第三节：矿山机械设备噪声控制1、风机噪声控制（2）

风机噪声频谱特性分类第三节：矿山机械设备噪声控制1、风机噪声控制（3）通风机噪声控制方法如前述，风机噪声最强的是空气动力性噪声，其次是机械噪声和电磁噪声等。控制扇风机噪声的根本性措施是：改进风机的结构参数，提高风机的加工精度，从研制低噪声、高效率的新型风机入手，从声源上控制噪声。现主要阐述风机噪声在传播途径上的控制即被动控制。根据风机噪声的大小、现场条件、噪声控制的要求，可选择不同的噪声控制措施。通常国内通风机噪声综合治理可以通过以下几个途径：采用隔声方法降低通风机机体和电机噪声；采用饰面吸声或悬吊吸声体的方法降低机房噪声；通风机机组装设在地下建筑物内，以使机械噪声和电机噪声与外界环境隔离；采用扩散塔消声结构降低通风机气流噪声。第三节：矿山机械设备噪声控制2、气动凿岩机噪声控制（1)气动凿岩机噪声源分析气动凿岩机噪声源有：废气排出的空气动力性噪声，活塞对钎杆冲击噪声，凿岩机外壳和零件振动的机械噪声，钎杆和被凿岩石振动的反射噪声。风动凿岩机总噪声频谱较宽，是属于具有低频、中频和高频成分的广谱声。同时，测得它的声功率级为123dB（A）。在对凿岩机噪声源的分析中可知，凿岩机的噪声源主要是排气动力性噪声和钎杆的振动噪声。在1500Hz频率以下的噪声，排气动力性噪声是主要的噪声源，而在1500Hz频率以上，钎杆的振动噪声则成为主要噪声源。因此风动凿岩机噪声控制要对排气噪声和钎杆噪声采取措施。第三节：矿山机械设备噪声控制2、气动凿岩机噪声控制(2)气动凿岩机噪声控制方法·降低排气噪声方法风动凿岩机噪声的主要声源是排气噪声。废气经排气口以高速气流冲击和剪切周围静止的大气，引起剧烈的气体扰动，在废气和大气混合区排气速度降低引起元规则的旋涡，旋涡以同样无规则的方式运动、消散，出现许多频带不规则的噪声；活塞往复一次，压气从气缸排出两次，产生周期性脉动噪声；排气本身就是凿岩机内部机械噪声的传播介质。上述过程产生噪声概括称为“空气动力性噪声”。排气的流速越大，排气管直径越细，则产生的噪声峰值频率越高，越趋于尖叫刺耳。在凿岩机排气口安装消声器，是控制排气噪声的有效方法。第三节：矿山机械设备噪声控制2、气动凿岩机噪声控制(2)气动凿岩机噪声控制方法·降低针杆冲击噪声方法钎杆噪声主要是活塞撞针撞击作用产生的。通过理论分析和实验研究，欲降低钎杆噪声，可从以下几点考虑：一是增加活塞撞针与钎杆撞击持续时间，当撞击时间增加一倍时，声功率级约减少12dB；二是减小活塞撞针直径，同时增加长度也可使持续时间提高；三是增大钎杆直径，比如，钎杆直径增大0.5倍时，高频噪声可以减少8dB；四是钎杆减振可有效地降低噪声，当钎杆材料的阻尼系数增加1～2倍，钎杆的声功率级噪声约减少3～5dB。第三节：矿山机械设备噪声控制3、空压机噪声控制（1）空压机噪声源分析空压机是矿山主要机电设备，同时也是矿山主要噪声源，噪声级高达100dB以上。空压机按其工作原理可分为容积式和叶片式两类。容积式压缩机又分往复式（亦称活塞式）和回转式，一般使用最为广泛的是往复式压缩机。空压机是个综合噪声源，空压机噪声是由进、出口辐射的空气动力性噪声、机械运动部件产生机械性噪声和驱动机（电动机或柴油机）噪声组成的。从空压机组噪声频谱可看出：声压级由低频到高频逐渐降低，呈现为低频强、频带宽、总声级高的特点。由于矿井空压机房多建在副井口附近，噪声掩蔽运输和提升信号，容易造成井口地面的运输工伤事故。第三节：矿山机械设备噪声控制3、空压机噪声控制（2）空压机噪声控制方法·进气口安装消声器进气口辐射的空气动力性噪声是整个空压机组中最强的噪声，控制噪声应安装进气消声器。对一些进气口在空压机机房里的场合，可先将进气口由车间引出厂房外，然后再加消声器。这样消声器的效果会更好。由于进气噪声呈低频特性，所以一般加装阻抗复合式消声器。由图6-15所示为两截不同长度的扩张室与一节微穿孔板组成的复合式消声器，用于进气口消声。它的消声原理为：当气流通过消声器的插入管进入扩张室，由于体积膨胀，起到缓冲器的作用，从而使气体脉动压力降低、强度减弱，达到其阵噪的目的；微穿孔板的使用可展宽消声频带，以提高其消声效果。第三节：矿山机械设备噪声控制3、空压机噪声控制（2）空压机噪声控制方法·空压机装隔声罩在环境噪声标准要求较高的场合，不仅要对空压机进气口噪声加以控制，还必须对机壳即机械构建辐射的噪声采取措施，才能满足降噪要求，为此对整个机组加装隔声罩，如图6-16所示。为获得良好的隔声效果，隔声罩的设计要保证其密闭性。为了便于检修和拆装，隔声罩常设计成可拆式，留检修阀门及观察窗。第三节：矿山机械设备噪声控制3、空压机噪声控制（2）空压机噪声控制方法·空压机管道的防振降噪空压机的排气至贮气罐的管道，由于受排气的压力脉动作用而产生振动并辐射出噪声。它不仅会造成管道和支架的疲劳破坏，还会影响周围操作人员的身心健康，因此，对管道可采用下列方法防振降噪。第三节：矿山机械设备噪声控制3、空压机噪声控制（2）空压机噪声控制方法·贮气罐的噪声控制空压机不断地将压缩气体输送到贮气罐内，罐内的压缩空气在气流脉动的作用下，产生激发振动，从而伴随强烈的噪声，同时激励壳体振动辐射噪声。这种噪声，除采取隔声方法外，也可以在贮气罐内悬挂吸声体，利用吸声体的吸声作用，阻碍罐内驻波形成，从而达到吸声降噪的目的。第三节：矿山机械设备噪声控制3、空压机噪声控制（2）空压机噪声控制方法·空压机站噪声综合治理一般矿山企业内空压机站均有数台空压机运转，对每台空压机安装消声器，虽能取得一定的降噪效果，但整个厂房噪声水平并不能取得根本改善，可采取如下措施：根据空压机站运行人员的工作性质要求，建造隔声间作为值班人员的停留场所，隔声间噪声可降低到60～65dB(A)以下。也可在空压机站的顶棚或墙壁上悬挂吸声体，噪声可降低4～10dB(A)。第三节：矿山机械设备噪声控制4、电机噪声控制（1）电机噪声源分析电机（包括发电机和电动机）是使用量大面广的动力设备，是空压机、风机、球磨机等的驱动设备。目前国产的中小型电机噪声多在90～100dB(A)之间，大型电机噪声均高达100dB(A)以上，声能分布在125～500Hz之间（个别的达1000Hz）。其噪声为低、中频性。电动机噪声一般由三部分组成：空气动力性噪声、机械性噪声和电磁噪声。第三节：矿山机械设备噪声控制4、电机噪声控制（1）电机噪声源分析·空气动力性噪声空气动力性噪声是电机的主要噪声源，它的产生机理与风机的空气动力性噪声机理相似，噪声的强度与叶片的数量、尺寸、形状及转速有关。·械性噪声机械性噪声包括电机转子不平衡引起的低频声、轴承摩擦和装配误差引起的高频噪声、结构共振产生的噪声等。它对电机噪声的影响仅次于空气动力性噪声。第三节：矿山机械设备噪声控制4、电机噪声控制（1）电机噪声源分析·电磁噪声电磁噪声是由于电机空隙中磁场脉动、定子与转子之间交变电磁引力、磁致伸缩引起电机结构振动而产生的倍频声。电磁噪声的大小与电机的功率及极数有关。对于一般功率不大的小型电机，电磁噪声并不突出。但对于大型电机，功率很大，电磁噪声在电机噪声中占有一定分量。综上所述，在电机的噪声中，空气