1、礦山環(huán)境保護,第四章 礦山噪聲污染及其防治,礦山噪聲污染及其防治,振動、聲波和噪聲噪聲的物理量度噪聲的主觀評價噪聲的危害、容許標準和測定技術噪聲的控制原理和方法礦山機械設備噪聲控制,礦山噪聲污染及其防治,§4-1 振動、聲波和噪聲,振動、聲波和噪聲,一、振動與聲波 振動的物體是聲音的來源。振動在彈性介質（氣體、固體和液體）中以波的形式進行傳播，這種彈性波稱為聲波。聲音在空氣中產(chǎn)生和傳播，如圖4-1所

2、示。,振動、聲波和噪聲,振動、聲波和噪聲,幾個概念：聲源：產(chǎn)生聲波的振動源。聲場：介質中有聲波存在的區(qū)域。聲線：聲波傳播方向。二、噪聲1.定義狹義（物理學）：是指聲強和頻率的變化都無規(guī)律、雜亂無章的聲音。,振動、聲波和噪聲,廣義：人們不需要的聲音。 這里所說的噪聲與個體所處的環(huán)境和主觀感覺反應有關，也就是說，判斷一個聲音是否屬于噪聲，主觀上的因素往往起著決定性的作用。2.噪聲的特點與受害人生理和心理因素有關；

3、局限性：指影響范圍；分散性：噪聲源；,振動、聲波和噪聲,暫時性：相對其它污染源的持久性。3.噪聲的分類按照產(chǎn)生的機理不同，可分為：機械性噪聲（球磨機、破碎機、電鋸）、空氣動力性噪聲（鑿巖機、扇風機、鼓風機、空氣壓縮機）和電磁性噪聲（電動機、變壓器）。按照頻率不同，可分為：低頻噪聲、中頻噪聲和高頻噪聲。,振動、聲波和噪聲,城市噪聲的分類：工廠生產(chǎn)噪聲：特別是地處居民區(qū)而沒有聲學防護措施或防護設施不好的工廠輻射出的噪聲，對居民的

4、日常生活干擾十分嚴重。 （資料）交通噪聲：城市噪聲主要來自交通運輸。 施工噪聲：隨著我國城市現(xiàn)代化建設，城市建筑施工噪聲越來越嚴重。 社會噪聲：社會噪聲主要是指社會人群活動時發(fā)出的噪聲。,礦山噪聲污染及其防治,§4-2 噪聲的物理量度,噪聲的物理量度,一、聲壓 在空氣中，由于聲波擾動，空氣壓強就在大氣壓的附近迅速起伏變化，出現(xiàn)壓強改變量稱為聲壓。單位是帕斯卡，用Pa表示。瞬時聲壓：是指某瞬時媒質中壓強相對

5、于無聲波時的壓強的改變量。有效聲壓：一段時間內瞬時聲壓的均方根值。聞閾聲壓：正常人耳剛可聽到的最小聲壓值。,噪聲的物理量度,痛閾聲壓：使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的界限聲壓。二、聲壓級 所謂聲壓級是測出聲音的有效聲壓與基準聲壓之比的常用對數(shù)乘以20，用Lp表示，單位為dB。 用聲壓級代替聲壓的好處：把聞閾聲壓與痛閾聲壓差值從數(shù)百萬倍范圍改為0～120dB的范圍。,噪聲的物理量度,三、聲強與聲強級聲強：是指垂直于聲波傳播

6、的指定面上，單位時間內通過單位面積的聲能，用I表示，單位為 。 聲強級：是指某點聲強與基準聲強的比值取常用對數(shù)再乘以10的數(shù)值，用LI表示，單位為dB。四、聲功率與聲功率級聲功率：表示聲源特性的物理量，是指聲源在單位時間內向外輻射出的總聲能，單位為W。,,噪聲的物理量度,聲功率級：是指聲源發(fā)射的聲功率與基準聲功率的比值取常用對數(shù)再乘以10的數(shù)值，用LW表示，單位為dB。,礦山噪聲污染及其防治,§4-5 噪聲

7、的主觀評價,噪聲的主觀評價,一、等響曲線、響度和響度級 當聲音的頻率發(fā)生變化時，就需要在各種頻率條件下進行人的聽力試驗，這種試驗得出的曲線稱為等響曲線，如圖4-8所示。,噪聲的主觀評價,噪聲的主觀評價,在等響曲線中，每一條曲線上的各點代表不同頻率和聲壓級的純音，但是人耳的主觀響度感覺是一樣的，即響度級是一樣的，所以稱為等響曲線。 響度級的單位為方，聞閾線為零方響度線，痛閾線為120方響度線。,噪聲的主觀評價,從

8、等響曲線中可以看出：人耳對高頻聲敏感，而對低頻聲不敏感。當聲壓級小和頻率低時，聲壓級值和響度級值的差別很大。當聲壓級高于100dB時，等響曲線已漸拉平。,噪聲的主觀評價,二、聲級計的計權網(wǎng)絡、A聲級和等效連續(xù)A聲級1.計權網(wǎng)絡和A聲級 噪聲可用聲級計測量。噪聲計能把聲音轉變成為電壓，經(jīng)過處理后用電表指示出分貝數(shù)。 通常采用A、B、C、D四套計權網(wǎng)絡。其中A網(wǎng)絡是為模擬等響曲線中40（phon）的曲線而

9、設計的，它對1000Hz以下的聲音有較大的衰減。 由A網(wǎng)絡測出的噪聲級稱為A計權聲級，簡稱A聲級，其單位為dB(A)，記作LA。,噪聲的主觀評價,2.等效連續(xù)A聲級 為了合理地比較、評價不同的、非連續(xù)噪聲源的噪聲強度，人們提出將一定時間內不連續(xù)的噪聲能量用總的發(fā)聲時間進行平均的方法來評價噪聲對人的影響。用這種方法計算出來的聲級稱為等效聲級或等效連續(xù)A聲級，用符號 Leq表示，單位仍為dB(A)。,

10、礦山噪聲污染及其防治,§4-6 噪聲的危害、容許標準和測 定技術,噪聲的危害、容許標準和測定技術,一、噪聲的危害 噪聲污染對人的影響不單決定于聲音的物理性質，而且與人的心理和生理狀態(tài)有關。吵鬧的噪聲使人討厭、煩惱，精神不宜集中，影響工作效率，妨礙休息和睡眠等。在強噪聲下暴露一段時間后，聽覺引起暫時性聽閾上移，聽力變遲鈍，稱為聽覺疲勞。如長期在強噪聲下工作，聽覺疲勞就不能恢復，內耳聽覺

11、器官發(fā)生病變，暫時性閾移變成永久性,噪聲的危害、容許標準和測定技術,閾移或耳聾，稱噪聲性耳聾，也叫職業(yè)性聽力損失。（大量統(tǒng)計資料表明，噪聲級在80dB以下時，能保證長期工作不致耳聾；在85dB的條件下，有10%的人可能產(chǎn)生職業(yè)性耳聾；在90dB的條件下，有20%的人可能產(chǎn)生職業(yè)性耳聾。）如果人們突然暴露在140～160dB的高強度噪聲下，就會使聽覺器官發(fā)生急性外傷，引起鼓膜破裂流血，雙耳完全失聽。長期在強噪聲下工作的工人，除了耳聾外，

12、還有頭昏、頭痛、神經(jīng)衰弱、消化不良等癥狀，往往導致高血壓和心血管病。（資料）,噪聲的危害、容許標準和測定技術,噪聲對胎兒造成危害。高強度的噪聲還能破壞機械設備及建筑物。研究證明，150dB以上的強噪聲，由于聲波振動，會使金屬疲勞，由于聲疲勞可造成飛機及導彈失事。,噪聲的危害、容許標準和測定技術,表4-5列出礦山噪聲的危害情況。,噪聲的危害、容許標準和測定技術,二、噪聲的容許標準1.工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準 該標準是聽力保護標準，

13、它所規(guī)定的噪聲標準是指人耳位置的穩(wěn)態(tài)A聲級或非穩(wěn)態(tài)噪聲的等效聲級，如表4-6所示。,噪聲的危害、容許標準和測定技術,噪聲的危害、容許標準和測定技術,2.環(huán)境噪聲標準 2008年10月1日起實施的《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12348-2008）中的工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放限值如表4-7所示。,噪聲的危害、容許標準和測定技術,3.噪聲暴露率 以噪聲級高于90dB(A)為標準，對于超過90dB(A)實際噪

14、聲暴露時間除以容許暴露時間，即為噪聲暴露率。,噪聲的危害、容許標準和測定技術,三、噪聲測定技術1.聲級計 聲級計不僅可以單獨用于聲級測量，還可以和相應的儀器配套，進行頻譜分析、振動測量等。 聲級計一般分為普通聲級計和精密聲級計兩種，精密聲級計又可分為用于測量穩(wěn)態(tài)噪聲和測量脈沖噪聲兩類，如圖4-13所示。,噪聲的危害、容許標準和測定技術,噪聲的危害、容許標準和測定技術,2.頻率分析儀 頻率分析儀是用來測量

15、噪聲頻譜的儀器，在礦山噪聲測量時，常用倍頻程帶通濾波器。3.噪聲測量方法進行測量時應將傳聲器盡量接近機械的輻射面，這樣可使噪聲的直達聲場足夠大，而其它噪聲源的干擾相對較?。粶y量前，應首先檢查聲級計的電池電壓是否滿足要求，并用活塞發(fā)聲器對聲級計進行校正；,噪聲的危害、容許標準和測定技術,測量噪聲要避免風、雨、雪的干擾，若風力在三級以上時，要在聲級計傳聲器上加防風罩，在五級以上時應停止測量；手持儀器進行測量，應盡可能使儀器離開身體

16、，傳聲器距離地面1.2～1.5m，離房屋或墻壁2～3m，以避免反射聲的影響；在測定時，若本底噪聲小于被測噪聲10dB以上，則本底噪聲的影響可忽略不計。,礦山噪聲污染及其防治,§4-7 噪聲的控制原理和方法,噪聲的控制原理和方法,一、噪聲控制的一般方法從聲源上根治噪聲：這是最根本的措施，包括降低激發(fā)力，減小系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對激發(fā)力的響應以及改變操作程序或改造工藝過程等。在噪聲傳播途徑上降低噪聲：這是噪聲控制中的普遍技術，常

17、用技術有吸音、隔聲、使用消聲器及隔振等。,噪聲的控制原理和方法,在噪聲接受點采取防護措施：在聲源和傳播途徑上采取控制措施有困難或無法進行時，接受噪聲的個人可以采取個人防護。,噪聲的控制原理和方法,二、吸聲處理 吸聲：吸聲降噪是一種在傳播途徑上控制噪聲強度的方法。當聲波入射到物體表面時，部分入射聲能被物體表面吸收而轉化成其它能量，這種現(xiàn)象叫做吸聲。在吸聲降噪過程中，常采用多孔性吸聲材料、板狀共振吸聲結構、穿孔板共振吸聲結構

18、和微穿孔板共振吸聲結構等技術 。,噪聲的控制原理和方法,1.多孔性吸聲材料 常用的吸聲材料分三種類型，即纖維型、泡沫型和顆粒型。 纖維型多孔吸聲材料有玻璃纖維、礦渣棉、毛氈、甘蔗纖維、木絲板等。 顆粒型吸聲材料有膨脹珍珠巖和微孔吸聲磚等。2.吸聲結構 a 單孔共振吸聲器：共振吸聲器是由腔體和頸口組成的共振結構，又稱亥姆霍茲共振器 (如圖),噪聲的控制原理和方法,這種吸聲器對頻率選擇性很強，因此吸聲的

19、頻帶較窄。,噪聲的控制原理和方法,b 穿孔板：穿孔板共振吸聲結構是噪聲控制中廣泛采用的一種吸聲裝置，它可以看作由許多單孔共振腔并聯(lián)組成。c 微穿孔板：普通穿孔板的厚度一般為1.5～l0mm，孔徑為2～15mm，穿孔率為0.5%～5%左右；而微穿孔板吸聲結構的板厚及孔徑均小于lmm，穿孔率為1%～3%，它與板后的空腔一起組成微穿孔板吸聲結構。這種結構具有較寬的吸聲頻帶。,噪聲的控制原理和方法,d 薄板吸聲結構：不穿孔的薄板如金屬板

20、、膠合板、石膏板、塑料板等，使它的周邊固定，其背后留一定厚度的空氣層，就構成了薄板共振吸聲結構，它對低頻聲有較好的吸聲性能。e 空間吸聲體：把吸聲材料或吸聲結構懸掛在室內離壁面一定距離的空間中，稱為空間吸聲體。,噪聲的控制原理和方法,空間吸聲體適用于大面積、多聲源、高噪聲車間,噪聲的控制原理和方法,三、隔聲 對于空氣傳聲的場合，可以在噪聲傳播途中，利用墻體、各種板材及其構件將接受者分隔開來，使噪聲在空氣中傳播受阻而不能順利

21、地通過，以減少噪聲對環(huán)境的影響，這種措施通稱為隔聲。隔聲是噪聲控制工程中常用的一種技術措施，常用的隔聲構件有各類隔聲罩、隔聲間及隔聲屏障等。,噪聲的控制原理和方法,a 隔聲間：由隔聲墻及隔聲門窗等構件組成的房間稱為隔聲間，它通常包括隔聲、吸聲、消聲器、阻尼和減振等幾種噪聲控制措施的綜合治理裝置，它是多種聲學構件組合。b 隔聲罩：當噪聲源比較集中或只有個別噪聲源時，可將噪聲源封閉在一個小的隔聲空間內，這種隔聲設備稱為隔聲罩。 c

22、 隔聲屏障：在聲源與接收點之間設置障板，阻斷聲波的直接傳播，以降低噪聲，這樣的結構稱聲屏障。,噪聲的控制原理和方法,四、消聲器 消聲器是一種既能使氣流通過又能有效地降低噪聲的設備，對于通風管道、排氣管道等噪聲源，在進行降噪處理時，需采用消聲技術。 消聲器種類很多，按其消聲機理，可以把它們分為六類，即阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合消聲器、微穿孔板消聲器以及小孔消聲器和有源消聲器。,噪聲的控制原理和方法,a 阻

23、性消聲器：阻性消聲器主要是利用多孔材料來降低噪聲的，把吸聲材料固定在氣流通道內壁上，或使之按照一定的方式在管道中排列，就構成了阻性消聲器。b 抗性消聲器：抗性消聲器與阻性消聲器機理完全不同，它沒有敷設吸聲材料，而是利用管道截面的變化(擴張或收縮)使聲波反射、干涉而達到消聲的目的。 c 阻抗復合消聲器,噪聲的控制原理和方法,d 擴散消聲器：擴撒消聲器是一種專門用來消除流速（或壓力）極高的排氣放空噪聲的消聲器，包括小孔噴注消聲器和節(jié)流減

24、壓消聲器。e 微穿孔板消聲器：微穿孔板消聲器是阻抗復合消聲器的一種特殊形式，微穿孔板吸聲結構本身就是一個既有阻性又有抗性的吸聲元件，把它們進行適合的組合排列，就構成了微穿孔板消聲器。,噪聲的控制原理和方法,f 小孔消聲器：工業(yè)生產(chǎn)中有許多小噴孔高壓排氣或放空現(xiàn)象，如各種空氣動力設備的排氣、高壓鍋爐排氣放風等，伴隨這些現(xiàn)象的是強烈的排氣噴流噪聲。小孔消聲器是一根直徑與排氣管直徑相等、末端封閉的管子，管壁上鉆有很多小孔，是降低氣體排放時產(chǎn)

25、生氣流噪聲的一種消聲器。 g 有源消聲器：有源消聲器也稱為電子消聲器，它是一套儀器裝置，主要由傳聲器、放大器、相移裝置、功率放大器和揚聲器等組成。,噪聲的控制原理和方法,補充：環(huán)境噪聲綜合防治一、立法、規(guī)劃 1996年10月正式頒布了《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》。 制定環(huán)境噪聲污染防治法的目的是為了保護和改善人們的生活環(huán)境，保障人體健康，促進經(jīng)濟和社會的發(fā)展。,噪聲的控制原理和方法,環(huán)境噪聲污染防治法對

26、污染防治的監(jiān)督管理、工業(yè)噪聲污染防治、建筑施工噪聲污染防治、交通運輸噪聲污染防治、社會生活噪聲污染防治這幾方面作出具體規(guī)定，并對違反其中各條規(guī)定所應受的處罰及所應承擔的法律責任作出明確規(guī)定。它是制定各種噪聲標準的基礎。,噪聲的控制原理和方法,二、綜合防治對策 目前，國內外綜合防治噪聲污染主要從兩個方面進行：一是從噪聲傳播分布的區(qū)域性控制角度出發(fā)，強化城市建設規(guī)劃中的環(huán)境管理，貫徹土地使用的合理布局，特別是工業(yè)區(qū)和

27、居民區(qū)分離的原則，即在噪聲污染的傳播影響上間接采取防治措施；二是從噪聲總能量控制出發(fā)，對各類噪聲源機電設備的制造、銷售和使用，即對污染源本身直接采取限制措施。具體應做到以下幾點：,噪聲的控制原理和方法,制定科學合理的城市規(guī)劃和城市區(qū)域環(huán)境規(guī)劃，劃分每個區(qū)域的社會功能。有組織有計劃地調整，搬遷噪聲污染擾民嚴重而就地改造又有困難的中小企業(yè)，嚴格執(zhí)行有關噪聲環(huán)境影響評價和“三同時”項目的審批制度，以避免產(chǎn)生新的噪聲污染。發(fā)展噪聲污

28、染現(xiàn)場實時監(jiān)測分析技術，對工業(yè)企業(yè)進行必要的污染跟蹤監(jiān)測監(jiān)督，及時有效地采取防治措施。,噪聲的控制原理和方法,對不同的噪聲源機械設備實施必要的產(chǎn)品噪聲限制標準和分級標準。建立有關研究和技術開發(fā)、技術咨詢的機構，為各類噪聲源設備制造商提供技術指導，以便在產(chǎn)品的設計、制造中實現(xiàn)有效的噪聲控制。 提高吸聲、消聲、隔聲、隔振等專用材料的性能。,礦山噪聲污染及其防治,§4-8 礦山機械設備噪聲控制,礦山機械設備噪聲控制,一、冶金礦

29、山機械設備噪聲源分析 礦山噪聲的特點是：聲源多、連續(xù)噪聲多、聲級高；噪聲頻譜特性呈高、中頻。 現(xiàn)場測定礦山機械設備的噪聲級范圍如圖4-27所示。,礦山機械設備噪聲控制,礦山機械設備噪聲控制,二、井下噪聲的特點、控制程序和處理原則1.井下噪聲的特點 井下噪聲與地面噪聲有差別，表現(xiàn)為井下工作面狹窄，反射面大，直達聲在巷道表面多次反射而形成混響聲場，使相同設備的井下噪聲比地面高5～6dB(A)。2.井下噪

30、聲控制程序 控制程序可按圖4-29進行。,礦山機械設備噪聲控制,礦山機械設備噪聲控制,3.在降低井下噪聲時必須遵循如下原則：首先要降低其最大干擾的噪聲源，這是獲得顯著效果的唯一途徑；一旦最響噪聲源已被降到比剩余噪聲源低5dB(A)時，再進一步降低該噪聲源對總噪聲量的降低不會產(chǎn)生明顯的作用；如果噪聲是由許多等響噪聲源組成，要使總噪聲有明顯降低，只有對其中全部噪聲源進行降噪處理；,礦山機械設備噪聲控制,盡管降低3dB(A)噪聲

31、級是很有限的，但是在感覺響度上則有明顯的差別，因為噪聲降低3dB(A)相當于聲功率減少一半。三、球磨機噪聲控制1.球磨機噪聲產(chǎn)生機理 球磨機的噪聲主要由筒體內的鋼球、物料與襯板之間的相互撞擊和研磨產(chǎn)生的噪聲，該噪聲由筒體表面向外輻射，屬于柱狀聲源。,礦山機械設備噪聲控制,圖4-38為火力電廠磨煤用的大型磨煤機和耐火材料廠用的球磨機的噪聲頻譜圖。,礦山機械設備噪聲控制,2.球磨機噪聲控制途徑確定合理的鋼球數(shù)。改變鋼球