黎方潛 吳其榮 袁 亮 周 川

（國(guó)家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程公司重慶科技分公司 重慶 401120）

1 背景

我國(guó)的煤礦資源非常豐富，國(guó)家能源結(jié)構(gòu)以燃煤發(fā)電為主，因此，隨著國(guó)家的發(fā)展，眾多煤炭企業(yè)對(duì)煤礦資源進(jìn)行了大力的開發(fā)，煤炭行業(yè)對(duì)我國(guó)能源發(fā)展有著重要作用。露天采煤技術(shù)，因?yàn)槠渥鳂I(yè)環(huán)境和技術(shù)，在采礦過程不存在透水、瓦斯等問題，安全系數(shù)較高[1]；同時(shí)采用露天煤礦開采技術(shù)，可有效降低煤礦企業(yè)成本。但是制約著我國(guó)露天煤礦發(fā)展的主要原因是煤礦揚(yáng)塵問題，一方面煤礦企業(yè)在生產(chǎn)、加工產(chǎn)品過程中會(huì)形成粉塵，另一方面因?yàn)槁短扉_采導(dǎo)致水土流失產(chǎn)生的自然粉塵，都會(huì)嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境以及煤礦企業(yè)員工身體健康[2]。

目前各地方在加強(qiáng)對(duì)露天煤礦治理力度，2017年9月，山東省落實(shí)《京津冀及周邊地區(qū)2017—2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》實(shí)施細(xì)則，表明要嚴(yán)格推進(jìn)露天煤礦環(huán)境綜合治理。

因此，目前露天煤礦揚(yáng)塵的綜合治理刻不容緩。

1.1 我國(guó)露天煤礦揚(yáng)塵現(xiàn)狀

露天煤礦粉塵的產(chǎn)生主要分為，自然粉塵和生產(chǎn)作業(yè)粉塵。

自然粉塵的產(chǎn)生：由于露天開挖作業(yè)面積很大，一般10平方公里是中型露采煤礦占地面積，而一個(gè)大型露天煤礦則有上百平方公里占地面積。同時(shí)在開采過程中，穿孔爆破等工序，對(duì)土地結(jié)構(gòu)造成損害；在露天采煤礦排土場(chǎng)，粉塵量會(huì)隨著日積月累的風(fēng)蝕和缺水問題越來越大，這些危害都會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境有著巨大影響。

生產(chǎn)作業(yè)粉塵：主要是產(chǎn)生在巖土剝離作業(yè)與毛煤生產(chǎn)過程中，具體過程如下：巖土、煤層穿孔揚(yáng)塵，礦山爆破揚(yáng)塵，巖土、毛煤裝卸以及對(duì)其運(yùn)輸過程中的揚(yáng)塵，毛煤破碎及轉(zhuǎn)載揚(yáng)塵等。

所以露天煤礦的揚(yáng)塵主要特點(diǎn)是：粉塵源分散，粉塵產(chǎn)生量大，影響范圍廣，治理難度大。

2 露天煤礦揚(yáng)塵治理措施

2.1 露天煤礦自然粉塵治理

首先，應(yīng)針對(duì)開采礦區(qū)，進(jìn)行前期規(guī)劃，合理有效的利用土地，對(duì)開采和復(fù)墾地區(qū)合理分配，種植適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境的花草樹木，防止礦區(qū)土地沙漠化；開采分時(shí)段，有效避免天氣、風(fēng)力等自然因素，加重粉塵危害。科學(xué)利用煤礦的復(fù)墾土地，雖然此方法前期投入較大，但項(xiàng)目進(jìn)行后，可使土地資源得到高效的利用，減少粉塵對(duì)設(shè)備的磨損，降低場(chǎng)地及設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

其次，我國(guó)是一個(gè)水資源短缺國(guó)家，在煤礦開采區(qū)水資源短缺問題更加普遍，而水資源對(duì)于揚(yáng)塵治理有著重要作用，一方面水分可以促進(jìn)植被生長(zhǎng)減少水土流失，另一方面水分是抑制揚(yáng)塵的重要原料。如果煤礦企業(yè)對(duì)礦區(qū)用水未經(jīng)處理直接排放，不僅對(duì)當(dāng)?shù)厮w造成污染，還會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。對(duì)此，煤礦企業(yè)要積極制定水資源綜合利用方案，提高水資源的重復(fù)利用效率，增強(qiáng)節(jié)約用水意識(shí)，比如加強(qiáng)礦區(qū)用水和生活污水處理站的建設(shè)，增加廢水處理設(shè)施[3]。

以上措施都可以有效減少自然粉塵的產(chǎn)生。

2.2 露天煤礦生產(chǎn)作業(yè)粉塵治理

針對(duì)露天煤礦具體生產(chǎn)過程的揚(yáng)塵治理如下：

（1）采掘場(chǎng)：鉆孔爆破的生產(chǎn)過程就是鉆頭穿鑿巖土，然后加壓氣體吹散穿鑿孔中粉塵形成爆破孔，因此在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)要粉碎大量的巖土，產(chǎn)生大量的粉塵，是露天煤礦揚(yáng)塵主要污染源之一。抑塵的有效措施有干法除塵、濕式除塵，當(dāng)前兩種方式效果不佳時(shí)，可以使用干式、濕式復(fù)合除塵方式進(jìn)一步加強(qiáng)除塵效果[4]。同時(shí)需要因地制宜，比如在北方由于寒冷地區(qū)濕式除塵方式受到氣候限制，因此采用干式除塵系統(tǒng)較多，但需要注意及時(shí)維護(hù)和更換捕塵袋。

（2）爆破：在爆破作業(yè)過程中，因?yàn)槠浔泼娣e較大，大量的粉塵由于沖擊波吹散于空氣中，空氣中的粉塵含量在短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重超標(biāo)，為降低爆破時(shí)粉塵的產(chǎn)生量，可采用多排垂直深孔松動(dòng)爆破方式，在爆破區(qū)域合理設(shè)計(jì)孔網(wǎng)間距和數(shù)量，并向巖土灑水，提高巖土濕度，使巖土粉塵團(tuán)聚為大顆粒，可有效降低40%～70%含塵量；或采用環(huán)保抑塵噴霧機(jī)，其原理是水分通過高壓噴槍霧化為與粉塵粒徑大小相當(dāng)?shù)念w粒，水霧在風(fēng)機(jī)作用下噴射覆蓋粉塵區(qū)，在塵源處的上方或周邊形成霧化層。粉塵顆粒與水霧顆粒相互碰撞而團(tuán)聚，水霧顆粒在粉塵顆粒表面形成濕潤(rùn)層，被濕潤(rùn)的粉塵顆粒繼續(xù)吸附其他粉塵顆粒，逐漸凝聚為大顆粒球團(tuán)，在重力作用下而沉降，從而達(dá)到降塵的目的。

（3）裝卸：鏟斗在進(jìn)行裝卸操作時(shí)，粉塵的產(chǎn)生量會(huì)隨著物料降落高度升高以及物料濕度的減小而增加。因此降低該過程揚(yáng)塵量的有效方法為：在進(jìn)行裝卸時(shí)，鏟斗與車輛等裝載工具盡量靠近，減少物料落差，同時(shí)在該作業(yè)區(qū)域配備增濕噴水裝置，定時(shí)定量進(jìn)行灑水作業(yè)，增大物料的濕度和粘結(jié)性，達(dá)到降塵的目的；或者在電鏟大臂下部和司機(jī)室前部安裝風(fēng)水混合噴霧裝置的辦法，向裝載的物料噴霧降塵，使司機(jī)室前方空氣中的粉塵顆粒濕潤(rùn)，保持司機(jī)良好的操作視野，既能防止作業(yè)事故，又能有效降低粉塵。

（4）地面生產(chǎn)系統(tǒng)揚(yáng)塵防治措施：①在轉(zhuǎn)載站和裝車站配備灑水抑塵裝置，比如灑水噴頭、抑塵檔網(wǎng)等；汽車運(yùn)輸渣土、砂石等易揚(yáng)塵材料時(shí)進(jìn)行遮蓋，有其他嚴(yán)格要求時(shí)采用密閉專用車輛[5]，帶式輸送機(jī)裸露部分加設(shè)皮帶罩；二次破碎車間配備布袋除塵器。②在主要的運(yùn)輸路線上鋪設(shè)適當(dāng)規(guī)格的路料，通過灑水樁或?yàn)⑺嚩ㄆ趯?duì)路面進(jìn)行灑水，保持路面的濕度，抑制運(yùn)輸路面揚(yáng)塵。

（5）排土場(chǎng)揚(yáng)塵治理：在排土階段，一是在排土場(chǎng)邊坡上覆蓋防風(fēng)固塵網(wǎng)，根據(jù)排土場(chǎng)情況，適量灑水，二是當(dāng)排土達(dá)到最終標(biāo)高時(shí)，在不影響排土作業(yè)情況下及時(shí)對(duì)排土平盤進(jìn)行綠化和部分覆土造田。當(dāng)排土場(chǎng)達(dá)到服務(wù)年限后，全面地對(duì)排土場(chǎng)進(jìn)行綠化，并分區(qū)塊覆土造田，可以在覆土層進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕種[6]。

2.2 二次揚(yáng)塵的治理

在煤場(chǎng)作業(yè)過程中，遭遇大風(fēng)天氣易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，不僅影響工作和生活環(huán)境，也會(huì)造成煤礦資源的損失。為此，可以采用如下措施，進(jìn)行治理。

（1）采用擋風(fēng)抑塵墻技術(shù)：擋風(fēng)抑塵墻根據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等綜合研究，設(shè)計(jì)、加工成具有開孔結(jié)構(gòu)的抑風(fēng)板，通過金屬支架，在揚(yáng)塵現(xiàn)場(chǎng)組裝合成為擋風(fēng)抑塵墻。其原理是當(dāng)風(fēng)沙通過具有開孔結(jié)構(gòu)的擋風(fēng)抑塵墻時(shí)，墻后形成高速區(qū)和低速渦旋區(qū)，產(chǎn)生上、下干擾氣流，以降低風(fēng)速，減小氣流含塵量，從而達(dá)到高效抑塵的目的[7]。

（2）在二次揚(yáng)塵點(diǎn)，噴灑含有鈉、鎂等離子的鹽溶液，延長(zhǎng)水分蒸發(fā)時(shí)間，增強(qiáng)灑水降塵的作用效果；在揚(yáng)塵物料表面噴灑結(jié)殼覆蓋劑，結(jié)殼覆蓋劑和粉塵顆粒間具有粘結(jié)力，它們互相滲透擴(kuò)散，粉塵表面會(huì)形成薄層硬殼，以此減少揚(yáng)塵。

2.3 構(gòu)建企業(yè)職業(yè)健康管理體系

構(gòu)建全面的煤礦企業(yè)職業(yè)健康管理體系，開展以粉塵危害為主題的職業(yè)健康教育培訓(xùn)，在員工心中樹立起粉塵危害意識(shí)，定期對(duì)員工進(jìn)行健康體檢；積極引進(jìn)先進(jìn)、高效的粉塵治理技術(shù)，提高對(duì)粉塵源的監(jiān)測(cè)力度，建立全方位的防塵體系，為員工的身心健康建立起一個(gè)全面、有效的屏障[8]。

3 露天煤礦揚(yáng)塵治理市場(chǎng)規(guī)模

截至2014年底，我國(guó)有生產(chǎn)和在建露天煤礦400多座，總產(chǎn)能約6.5億t/a。其中大型露天煤礦30多座，設(shè)計(jì)產(chǎn)能3.6億t/a；中型露天煤礦90多座，其余為小型露天煤礦。大型煤礦中，產(chǎn)能10Mt/a及以上的露天煤礦有15處，總產(chǎn)能約2.9億t/a，產(chǎn)能20Mt/a及以上的露天煤礦7座，總產(chǎn)能約1.88億t/a[9]。

其中僅針對(duì)我國(guó)大型煤礦每年生產(chǎn)能力總共有2.9億t/a，其露天堆煤場(chǎng)儲(chǔ)煤量約為1.45億噸t/a（估算為總量的50%），露天堆煤場(chǎng)的揚(yáng)塵風(fēng)損失因子大致在3%～5%，按照3%計(jì)算，煤炭?jī)r(jià)格約200-700元/t，按均價(jià)450元/t計(jì)算，煤炭揚(yáng)塵風(fēng)損失估值為19.575億元，如表1所示[10]。

表1 煤炭揚(yáng)塵風(fēng)損失估值

從上表可以看出，僅大型露天煤礦揚(yáng)塵損失每年約19.575億的市場(chǎng)，因此對(duì)于煤礦企業(yè)具有較強(qiáng)的治理需求，同時(shí)又由于環(huán)保治理壓力，露天煤礦揚(yáng)塵治理具有巨大市場(chǎng)潛力。

結(jié)語(yǔ)

中國(guó)露天煤礦在規(guī)模、數(shù)量、開采技術(shù)和工藝等方面，經(jīng)過近些年的發(fā)展都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，煤礦資源也為我國(guó)跨越式發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。但是，目前提倡環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)，我們要更加重視露天煤礦的揚(yáng)塵治理。

因此，按照十三五發(fā)展規(guī)劃中的要求，加強(qiáng)落實(shí)粉塵防控體系落到實(shí)處，完善粉塵監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)，綜合利用各種除塵設(shè)施，實(shí)施嚴(yán)格的粉塵防控方案，完善工藝過程，革新生產(chǎn)設(shè)備，達(dá)到消除粉塵危害的目的。