浅析露天石料场开挖中深孔梯段水压爆破对粉尘的控制

浅析露天石料场开挖中深孔梯段水压爆破对粉尘的控制

宋庆 ,苏一波

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司  四川省阿坝州  624000

摘要：现阶段在国内外进行露天开采项目工作时通常采取常规爆破技术。由露天石料场爆破而形成的大量炮烟和粉尘会随着石料场中的气流四处飘动，进而对施工现场的工作人员以及周围居民身体和生活造成危害。随着近些年人们对绿色施工理念重视程度的增强，我国开始积极推动绿色施工概念，追求从根本上降低施工对周围环境造成的危害。深孔梯段水压爆破技术指的是在炮孔中利用水作耦合介质，通过水介质协助传递爆炸能量并运用其产生的水雾对粉尘进行控制。本文对深孔水压爆破技术的特点进行了简要概述，深入研究了露天石料场开挖过程中深孔梯段水压爆破对于粉尘的控制作用，旨在为后续相关施工工作提供参考借鉴。

关键词：露天石料开采；深孔梯段水压爆破；粉尘控制

引言

因为在爆破的瞬间就会产生爆破粉尘，所以若未能对炮烟以及粉尘开展防护处理工作，则施工人员很可能会受到爆燃所产生毒气的危害。爆破工作结束后，在高效、迅速且降低成本的同时减少粉尘污染是施工中所要面对的重点问题。现阶段干式抑尘措施在爆破作业中的使用对呼吸性粉尘的控制作用仍存在欠缺，其容易造成二次扬尘问题出现；喷雾措施的降尘效果相对理想，但是由于施工用水量大而使得成本过高，并且施工范围内的粉尘浓度很难符合职业健康标准要求。而水压爆破是利用水作为耦合介质的爆破方式，其能够通过水介质传递爆炸能量，并借助产生的水雾对粉尘进行控制。但是由于露天石料场开挖爆破中多数炮孔孔壁和孔底防渗漏能力低，以往的水压爆破主要是将水袋充当堵塞介质，这种方式既耗时又耗力，所以需要优化改良爆破工艺，进一步实现对爆破粉尘的有效控制。

一、深孔梯段水压爆破技术的特点

在进行露天深孔梯段水压爆破降尘工作之前，相关人员需要对爆破产生的粉尘和炮烟以及粉尘特性展开研究，结合露天料场梯段爆破的施工特点，提出露天料场深孔梯段降尘爆破的泥水混合介质装药结构这种经济适用的方法，使之成为了一种方便实用的爆破施工工艺。降低施工过程中的爆破成本，使爆破降尘措施性价比效果提升，进一步推动绿色爆破施工技术深度和广度向着更宽阔的领域发展。使用深孔梯段水压爆破技术进行降尘不但能够达到以往水压爆破降尘的目标，而且还能够使爆破后排烟时间缩短，进而简化施工工艺，使生产成本和爆破负面影响大幅降低。

二、露天石料场中深孔梯段水压爆破对粉尘的控制

（一）深孔梯段水压爆破技术降尘原理

以不可压缩液体传递爆破能量原理为基础，提出孔内泥水混合物的耦合介质、孔顶土石混合料的堵塞介质以及对被爆体表面进行湿化处理工艺。使用在爆破梯段表面和临空面积积尘都适用的表面活性泡沫抑尘剂进行喷洒工作，抑尘剂的液桥力能够使粉尘的起动风力增大，从而实现对积尘扬起强度降低的任务。采取水泥混合物能够在孔壁周围生成均匀一致的泥浆保护面，孔内的泥浆含有一定比重，能够有效预防因孔壁裂缝而产生的不耦合介质渗漏的情况，进一步实现爆炸能量的高效传递。该爆炸能量能够被爆岩体内部充分吸收，降低能量损失。此外，爆炸产生的水雾能迅速抛散，且抛散半径大、控制范围更宽广，水和粉尘之间的接触面积增大，进一步提升水的利用效率以及降尘效率。针对爆破台阶面和临空面的积尘，可以采取降尘剂溶液在爆破前做湿化处理工作，进而使爆破冲击波造成的扬尘减少。当加有降尘剂等表面活性剂的水溶液湿润的条件下，颗粒间的液桥力便成为核心工作点，其能够加快尘粒之间的凝聚速度，让小尘粒集聚成为大尘粒，进而加速尘粒沉降。与此同时，因为较大的液桥力使得经过液桥力而粘结成的粉尘起动风力大幅度增强，同干燥尘粒相对比，其更不容易被扬起。通过使用降尘剂促进液体颗粒和粉尘相融合，达成降尘目的。

（二）深孔梯段水压爆破控制粉尘的操作要点

1. 表面处理时的操作要点

在进行爆破工作之前，要利用降尘剂对爆破台阶梯段面以及临空面进行湿润处理，使爆破粉尘的凝聚力和捕捉能力得到增强，为绿色施工的环保目标的实现奠定基础。

2. 爆破的操作要点

合理利用毫米微差爆破技术能够有效减轻地震波，并减少二次爆破情况，以爆炸为基础进行顺序设计，先爆炸的炮孔为后爆炸的炮孔建立临时空面，进而使爆破效率提升，爆破网络图与常规爆破网络一致。在爆破工作实施之前，用降尘剂将爆破台阶面、临空面浸湿，通过利用粉尘颗粒之间形成的液桥力，实现有效降低因爆破破碎而产生的粉尘的目标。降尘剂配方拟定采用使水面表面活性增强的化学制剂以及质量分数0.3%的氯化钠电解质溶液等等，实现爆破粉尘的凝聚力和捕捉力的提高，为施工绿色环保提供保障。

3. 水压爆破材料选择要点

黏土：水=20~30:70~80是泥水混合物介质的配合质量份数的比例，黏土：砂：水=65~75:10~15:15~20是孔顶土石料堵塞介质配合质量份数的比例。降尘剂主要采用能够使水面张力降低的表面活性化学制剂同基料和水进行一定比例的混合而成。其中表面活性化学制剂是质量百分数0.05％的十二烷基苯磺酸钠溶液或者十二烷基硫酸钠溶液；此外，基料则为质量百分数0.3%的氯化钠电解质溶液。

（三）深孔梯段水压爆破对粉尘控制结果及分析

1. 深孔梯段水压爆破降尘结果

在爆破实施过程中，爆破区域内会产生深黑色的烟尘，烟尘产生量很小，并且扬尘很少，扬尘漂浮高度较低，且下落时间短、下落速度快。这得益于炮孔中水雾的射出和扬尘进行了融合，使得其凝结成泥而后迅速掉落。和常规的爆破区域之间进行比较，能够清晰的观察到常规爆破区域所产生的爆破粉尘量远超于深孔梯段水压爆破区域的粉尘量，这就证明利用水压爆破所产生的水雾能够很好的控制爆破粉尘的扩散。

2. 爆破粉尘尘粒径分析

通过利用BT-9300Z激光粒度分布仪对现场收集到的爆破粉尘进行分析研究，将其分为两部分，一部分是常规爆破，另一部分是水压爆破，每次爆破分为两次进行数据搜集。经过经验来看，水压爆破时产生的粉尘粒径远大于普通爆破，这意味着粉尘下落速度快，进一步使得降尘效果提升。综上所述，水压爆破的特征粒度均显著增大（例如中位径、体积平均径、长度平均径、面积平均径等），而粉尘的运移能力明显下降，其扩散能力也随之减小。另外，颗粒变大能够帮助爆炸水雾和水预湿抑制粉尘扩散，进一步展现出水压爆破能够提升降尘效果。与此同时，跨度显著降低证明了粉尘颗粒粒度是集中分布的，在同等外部环境下，其能更好的协助水雾捕捉颗粒，进一步佐证了水压爆破对降尘积极作用。

结束语

总而言之，深孔梯段水压爆破和传统常规爆破对比来看，其具有诸多优势，例如使炸药能量利用率、施工效率以及经济效益提升，更具环保性并且和土木工程可是续发展战略方针相吻合。通过利用深孔梯段水压爆破技术对露天石料场进行降尘工作，一方面能够有效控制爆破粉尘，使施工中翻渣粉尘大幅度降低，并减少了环境空气保护等环保水保的投入费用；另一方面，其在某种程度上使炸药消耗量得到了降低，提高了施工成效，并在经济效益以及社会效益中取得了较大的成效。

参考文献

[1]魏利.露天石料场开挖中深孔梯段水压爆破对粉尘的控制[J].四川水利,2021,42(05):68-71.

[2]蒋志强.露天深孔梯段降尘爆破技术研究与应用[J].四川水利,2019,40(06):89-91.

[3]何广沂,韩治龙.中型孔径小梯段露天石方深孔水压爆破[J].爆破,1996(01):39-43+52.