露天矿山爆破降尘技术的实践分析

露天矿山爆破降尘技术的实践分析

周景国

葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司 四川 成都 610000

摘要：在不同地区的露天矿山工程项目中，爆破作业所产生的扬尘粉尘等环境污染源不容小觑，施工单位则需要根据爆破作业的总粉尘量，采取科学环保的降尘技术措施。露天矿山的采煤区和采空区中普遍存在较为复杂的地质条件，对降尘技术措施的应用产生一定限制，并需要对粉尘量进行重点监测。本文将着重分析露天矿山的爆破降尘技术实践要点。

关键词：露天矿山；爆破；降尘技术

在部分地区的露天矿山作业环境中，穿孔和爆破施工活动普遍产生了非常可观的粉尘量，与露天采矿作业区域内的爆破技术、装药量、矿岩性质等客观因素密切相关。相关企业单位则需要在露天矿山的爆破作业阶段内采取科学合理的降尘技术措施，对捕尘、粉尘量监测设备等资源进行优化配置，避免影响露天矿山的正常采矿作业进度和环境安全。

1 露天矿山的爆破施工特点

在不同地区的露天矿山中，采矿工程的施工技术会直接影响爆破粉尘量的变化趋势，因此在爆破作业的产尘阶段内，岩石爆破所产生的巨大破碎压力，会随着爆炸能量波向外部扩散，粉尘浓度相对较高，扩散速度也非常快[1]。但是在不同矿山岩石层的爆破作业区域内，粉尘扩散时间过长会直接影响现场人员和机械设备的整体安全稳定性。尤其在露天矿山的采煤坑中，爆破作业瞬间会产生数十米高的尘柱，还会掺杂较多有毒有害物质，严重威胁现场人员的人身安全。露天矿山的爆破作业频次和岩石层结构密切相关，其中爆破粉尘的主要成分有二氧化硅、硅酸盐类物质以及黏土等化学物质，其亲水性相对较强。在对露天矿山进行地质环境监测和粉尘监测工作的过程中，现场施工技术人员需要如实记录分析各项数据参数，对爆破技术方法、装药量、炮孔布网方式、矿岩性质、天气气候条件等客观影响因素进行对比分析[2]。根据经验公式和矿山粉尘监测系统设备的数据采集结果，爆破作业全过程所产生的粉尘量是岩石量的千万分之一。

2 粉尘颗粒的运动特性及相互作用

2.1 运动特性

在不同地区的露天矿山中，爆破作业阶段内的粉尘颗粒，非常容易在自然风的影响之下漂浮在空气之中，不利于露天矿山周边地区的自然生态环境稳定性和人员设备安全性。粉尘颗粒的粒径和扩散速度普遍成反比，其受到重力作用，在不同气流的影响之下漂浮在大气层之中，还会对周边区域内的土壤和水源造成一定污染[3]。在有风条件下，粉尘颗粒普遍呈现出较快的扩散速度，在无风条件下，粉尘颗粒则会受到重力的作用沉降到地表面上。在露天矿山的不同爆破作业区域内，普遍受到地质环境、水文环境和气象条件的影响和限制，粉尘颗粒的沉降和扩散速度存在一定差异，因此会直接影响后续爆破作业和降尘作业措施的有效性、准确性。不同爆破作业区域内的空气气流分布情况存在一定差异，需要从抑制扩散和快速沉降等多个角度，对爆破粉尘颗粒进行快速收集和处理。粉尘颗粒的运动特性，与其组成成分的亲水性和重力等技术指标密切相关，硅酸盐类物质和二氧化硅类物质受到重力作用沉降到地表，并能够将其收集到特定区域。

2.2 相互作用

在众多露天矿山中，爆破作业过程中产生的粉尘颗粒，在相互作用力的影响之下，产生较多环境污染事件和安全生产事故等问题，严重影响矿采作业进度和环境安全。不同类型粉尘颗粒在空气中处于漂浮状态时，会受到范德华力、静电力和液体侨联力的影响，颗粒之间的相互碰撞作用会对周边自然生态环境的安全稳定性造成负面影响。在构建粉尘颗粒的力学模型过程中，范德华力是描述颗粒之间相对运动状态的关键力学指标，从宏观转换到微观层面之后，与粉尘颗粒中原子核周边电子云形成原理密切相关。在不同类型粉尘颗粒的相互作用力中，静电力是影响露天煤矿作业进度和环境安全的主要原因，并在现场施工技术人员身体表面形成静电，非常容易产生突发安全生产事故等问题。静电力是由于库仑力以及颗粒表面电位差等因素所产生的相互作用力。液体侨联力在亲水性较强的粉尘颗粒中比较常见，其在曲面上产生压力和表面张力，从而影响粉尘颗粒的沉降和收集速度。

3 露天矿山爆破降尘技术的实践应用

3.1 水袋降尘

在对不同地区的露天矿山爆破作业过程进行降尘处理的过程中，水袋、泡沫以及喷雾喷水等具体技术措施的实际应用效果普遍依赖于爆破作业规模等施工条件，因此相关企业部门需要因地制宜采取节能低碳的爆破降尘技术方案。水袋降尘技术措施比较适用于爆破能量扩散速度相对较快的露天矿山采矿区域，并逐步提升水资源的实际利用率，实际除尘成本相对较低，但是需要对粉尘颗粒的沉降比例、扩散速度等技术指标进行重点监测和数据统计分析。相关企业单位可以采用表面活性剂溶液作为炮孔填料，逐步减少爆破作业的总粉尘量。部分采矿企业能够从炮孔炸药布置、装填工艺技术等多个角度采取行之有效的降尘措施，但是需要对矿岩性质、气象条件等客观因素进行重点监测，合理布置水袋材料资源，严格检查聚乙烯产品的实际应用质量是否达标。在实际应用水袋降尘技术措施的过程中，采矿企业需要优化布置炸药材料和装填顺序，避免影响水袋除尘效果。

3.2 泡沫降尘

在对露天矿山不同采矿作业区域进行爆破降尘处理之前，需要对矿岩性质和地质环境条件进行全面勘测和数据统计分析，并将降尘药剂和水按比例混合之后，制成气液两相泡沫，并向爆堆处喷洒一定厚度的爆破层，并对爆破粉尘量的扩散速度等技术指标进行全时段监测。不同类型矿岩在爆破作业阶段内实际产生的粉尘量，与矿岩性质等环境影响因素有关，因此需要在采取泡沫降尘技术措施的过程中，对湿润吸收、黏附沉降的粉尘量进行重点观测分析。泡沫降尘技术措施的用水量相对较低，避免对露天矿山周边采矿作业区域产生负面影响。泡沫降尘技术方法能够呈现出隔绝性能良好等特征，但是需要重点筛选发泡剂、稳泡剂等材料产品，避免影响爆堆处粉尘颗粒的沉降处理进度。泡沫降尘技术措施对露天矿山的地质环境和土壤水源环境并未造成污染，还能够在节约大量水资源的基础之上，有效提升粉尘沉降和吸附处理效率。泡沫降尘技术措施对发泡器等仪器设备的安全质量要求比较高，施工单位需要结合实际情况制备气液两相泡沫。

3.3 高压喷雾和喷水降尘

在对露天矿山的不同爆破作业区域进行降尘处理的过程中，相关企业单位需要合理运用高压喷雾或者高温喷水等具体降尘技术措施，并需要充分考虑水资源的实际利用率以及是否存在二次环境污染等风险因素。高压喷雾降尘方案需要以高压水泵、水质过滤器和不锈钢管道等技术资源为主，并在确定喷射压力等数据指标之后，整体覆盖露天矿山的实际爆破作业区域，避免爆破扬尘和粉尘颗粒扩散到大气层中。在运用高压喷水降尘技术方案的过程中，需要以吸引周边含尘空气为主要应用目标，但是与高压喷雾降尘技术措施相比，对水质的要求并不高，可以选用过滤之后的采煤坑内水，并能够适应大多数露天矿山的地质环境条件。高压喷雾和喷水降尘技术措施，均会快速沉降集聚爆破粉尘颗粒，整体覆盖爆破作业区域，对水资源的综合利用率提出了更高的要求。

结束语

综上所述，在不同地区的露天矿山爆破作业区域内，不同的矿岩性质和地质环境条件，会直接影响爆破粉尘的吸附沉降效果，因此相关企业单位需要及时采取爆破降尘技术方案，将水袋、泡沫、高压喷雾喷水等降尘技术措施的可行性进行研讨分析，结合爆破作业区域的实际情况选用其中1-2种降尘技术方法。

参考文献

[1]赵永岗,王德胜,秦鹏渊等.露天矿爆破(烟)粉尘的爆炸水雾降尘技术研究[J].金属矿山,2022(10):204-208.

[2]王爱爱.露天爆破作业降尘方案比选[J].露天采矿技术,2022,37(04):108-110.

[3]黄毅伟,王德胜,郭宾等.露天矿掘沟爆破的爆炸水雾场降尘技术研究[J].金属矿山,2022(07):151-157.