曹 健

（中國葛洲壩集團易普力股份有限公司，重慶 401120）

礦山產(chǎn)業(yè)在業(yè)務(wù)發(fā)展中，常會進行爆破作業(yè)，來維持后續(xù)開采效率。但對于露天礦山來說，其爆破作業(yè)相當(dāng)于在開敞空間內(nèi)進行，此時產(chǎn)生的粉塵物質(zhì)將會有更廣闊的漂浮、流動空間，該作業(yè)類型若不采取適當(dāng)?shù)慕祲m把控措施，將難以符合綠色礦山的建設(shè)需求。由礦山爆破所產(chǎn)生粉塵的物質(zhì)內(nèi)部組成較為復(fù)雜，主要成分為礦巖的殘渣，爆破所產(chǎn)生的沖擊波將會直接將粉塵擴散，由此增大污染面積。對此，使用適當(dāng)?shù)慕祲m技術(shù)，可有效降低粉塵危害程度。

1 露天礦山在爆破降塵時的原理分析

1.1 水降塵原理

露天礦山在其爆破期間，將產(chǎn)生較大規(guī)模揚塵現(xiàn)象，若此時外環(huán)境有風(fēng)力因素影響，則粉塵危害范圍進一步擴張，不利于礦山產(chǎn)業(yè)完成較高水準的爆破目標，污染環(huán)境。使用水降塵的技術(shù)，能根據(jù)揚塵粒度指標，來將塵粒運動模式做以分析，進而起到降塵目的。首先，塵粒會因為爆破沖擊波強度而產(chǎn)生不同粒徑數(shù)值，分析不同粒徑的存在、分布趨勢，能較直觀展示水降塵原理。比如使用鉆孔爆破形式，該類爆破作業(yè)產(chǎn)生的塵粒多為氣體、粉塵，因此該粒徑的塵粒結(jié)構(gòu)會在爆破后的一段時間內(nèi)長期存在于空氣中，對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響性較大。

其次，要分析單顆塵粒的運行模式，大氣中的塵粒通常會存在兩類運動狀態(tài)，其一為風(fēng)力影響塵粒飄動，其二為僅受自身重力（無外力干擾）的飄動。因此水降塵技術(shù)應(yīng)用到的原理便是使粉塵顆粒大范圍聚集，由此靠重力因素將其下墜到礦山地表，縮減粉塵在空中的擴散范圍。

1.2 塵粒作用力

爆破后產(chǎn)生的粉塵，將在空中漂浮，但此時會受到風(fēng)力等外力影響，所以粉塵顆粒運動不僅要考慮單顆影響，更要結(jié)合實際情況，分析不同顆粒之間的碰撞問題，以便優(yōu)化得到性能顯著的降塵技術(shù)原理。首先，塵土?xí)艿椒兜氯A力影響，該種作用力能較好解釋粉塵在空氣中的運動軌跡，且從微觀視角來看，該種力的作用是塵土自身原子核帶來的，不能被抹去。其次，塵粒將會受到靜電力影響，塵粒作為一類非最小結(jié)構(gòu)物質(zhì)，它即便處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，其內(nèi)部也將因各粒子間電位差的存在，產(chǎn)生庫侖力。最后，塵粒運動中會存在液體橋聯(lián)力，多數(shù)塵粒外表面為不規(guī)則形態(tài)，則含有曲面結(jié)構(gòu)的塵粒，在曲面位置上將會對塵粒自身產(chǎn)生一定壓力，并且會受到表面張力的影響，從而構(gòu)成了液體橋聯(lián)力。

因塵粒自身會存在以上三類力的作用形式，所以爆破瞬間及之后的一段時間內(nèi)，粉塵顆粒會發(fā)生彼此間的碰撞，此時可借助較強勢的凝聚性降塵原理，使粉塵能夠大規(guī)模集聚，進而沉降到地表。經(jīng)分析，塵粒在碰撞中受到的這三類作用力，將會因塵粒體積的增大而呈現(xiàn)線性增大關(guān)系，即當(dāng)塵粒碰撞到一起并集聚后，塵粒所產(chǎn)生的凝聚力將相應(yīng)增大，沉降規(guī)模由此變大，這也為水降塵原理提供了更為充分的技術(shù)支持。

2 水炮車設(shè)備的技術(shù)分析

使用水炮車移動設(shè)備，可以在爆破區(qū)作業(yè)前，由爆破技術(shù)員與運礦車間水車司機共同完成噴水操作，水車由爆區(qū)負責(zé)技術(shù)員與調(diào)度室預(yù)定，預(yù)定時說明爆區(qū)地點和水車到達爆區(qū)的時間和需要的水量，一般爆破方量1萬噸以下使用20噸水，方量1～3萬噸，使用40噸水，能達到很好的降塵效果[1]。在爆破前，技術(shù)人員應(yīng)規(guī)劃出合理的行車及噴水軌跡，此時所設(shè)置的噴水量要按照爆破區(qū)域預(yù)估產(chǎn)生粉塵量計算，噴水時應(yīng)格外關(guān)注爆破區(qū)地形，低洼處要存有一定水量，高處則應(yīng)保持表面濕潤，以便粉塵在沉降后能與濕潤土地產(chǎn)生作用力，不易再次被風(fēng)力等原因擴散至周邊范圍。

噴水操作在不同位置有著具體規(guī)劃，首先在正常爆區(qū)噴水，為節(jié)省爆破過程時間，一般先噴臺階根部4m～5m處，水車與臺階根部保持一定安全距離，防止噴水時落石砸水車，然后噴射爆堆前撲的30m～40m范圍然后噴爆區(qū)表面，噴水時先噴巖粉最細的渣面，最后大范圍掃噴。其次在邊幫部位進行噴水操作，要考慮到該位置上可能會存在滾石危害，噴水順序要按照危險程度由高到低依次排布，然后在連接起爆網(wǎng)絡(luò)后，保護導(dǎo)爆管設(shè)備，謹防滾石砸傷。

水炮車設(shè)備在應(yīng)用時，為保持作業(yè)安全，有需要注意的情況。比如該露天礦區(qū)在冬季進行爆破作業(yè)，應(yīng)參照該地區(qū)歷年室外作業(yè)溫度數(shù)據(jù)，避免因結(jié)冰問題，導(dǎo)致噴水降塵作用失效，冬季噴水應(yīng)先將起爆網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、接連完畢后，再噴水操作，保護起爆網(wǎng)絡(luò)安全。另外，在對碎石較多位置進行噴水前，需要將導(dǎo)爆管設(shè)備位置進行合理規(guī)劃，避免發(fā)生在噴水時直接噴射到導(dǎo)爆管的不良操作行為，正確操作應(yīng)是向上噴水，保證噴射出的水柱能以自然下落形態(tài)，完成噴水作業(yè)。

3 水霧抑塵車設(shè)備技術(shù)分析

采用水霧抑塵車來進行爆破降塵處理，該設(shè)備能在爆破瞬間借助內(nèi)部高壓氣體作用力，使水能以霧態(tài)形式高速噴射而出，在大范圍內(nèi)的水霧與爆破粉塵接觸后，將粉塵集聚到一起，從而將大塊的粉塵沉降落地，完成抑塵結(jié)果。水霧抑制粉塵的原理較為簡單，但其應(yīng)用效果較顯著，從抑塵車內(nèi)噴出的水霧范圍及時間由車內(nèi)載水量決定，現(xiàn)階段市面上常用的抑塵車載水量規(guī)格為8噸，而配置的制備高壓氣體設(shè)備在工作中所能產(chǎn)生的風(fēng)壓約為17兆帕，所以經(jīng)計算，該類設(shè)備噴出水霧能達到的時間在20秒左右，有效噴出射程在50m上下。

使用水霧抑塵車應(yīng)注意的是要把控好它的入場作業(yè)時間，因為水霧在有效噴射時的持續(xù)時間不夠長，無論抑塵車工作開始的偏早或偏晚，都將影響實際降塵效果，所以在該技術(shù)實踐時，應(yīng)注意保證時效性。通常情況下，水霧抑塵車所在位置一般距離主爆區(qū)最后排孔約14m，在起爆指令發(fā)出后，利用遠程遙控水霧噴出7秒左右后，爆區(qū)再執(zhí)行起爆命令[2]。

4 水袋封堵降塵的技術(shù)分析

4.1 應(yīng)用步驟

首先選擇適宜形制的水袋設(shè)備。該技術(shù)降塵效果是由水袋本身尺寸、安置位置等因素決定的，因此選擇適宜的水袋事半功倍，現(xiàn)階段市面上所流通的水袋材質(zhì)多為塑料、乳膠等，當(dāng)該類型材質(zhì)受到爆破影響后將分解成有毒有害或難降解物質(zhì)，因此爆破降塵作業(yè)不能選擇該類型水袋。為達成綠色礦山建設(shè)目標，選擇ldp材質(zhì)制造降塵水袋，能在起到較高環(huán)保優(yōu)勢之余，具備更好的抗壓性能，在爆破作業(yè)影響其完整性時，能在分解中生成優(yōu)質(zhì)的可降解物質(zhì)。

其次，水袋袋厚因素的良好選擇能充分抑制水霧擴散，從而起到更高效的降塵效果，防止粉塵隨水霧大規(guī)模擴散。目前部分礦山產(chǎn)業(yè)多選用的水袋袋厚在0.03mm～0.055mm之間，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，最具應(yīng)用經(jīng)濟效益的厚度指標應(yīng)在此基礎(chǔ)上還要增加約0.033mm，以便獲得最大降塵功效。

再次，應(yīng)將水袋外形進行科學(xué)設(shè)計。不同形制水袋的儲水量有所差異，水袋長徑應(yīng)和鉆孔的實際直接一致，將爆破損壞水袋時產(chǎn)生的沖擊力最小化，保證水袋降塵方式的應(yīng)用原理能有效發(fā)揮。并且水袋形制上還需注意注水操作應(yīng)將蓄水設(shè)備和設(shè)計鉆孔的直徑相符合，減少注水損失，降低降塵技術(shù)的實際投入。使用良好的水袋外形作為實際所用降塵設(shè)備，能將爆炸時的沖擊力有效吸收，確保產(chǎn)生的粉塵可以和水霧相結(jié)合，最終完成高效降塵目標。經(jīng)計算，鉆孔直徑設(shè)計為120mm時，相應(yīng)的水袋長度要達到1200mm，具體選用何種長徑比，應(yīng)結(jié)合爆破降塵需求而定。

然后，水袋設(shè)備應(yīng)在降塵效果最優(yōu)位置擺放，所分析的主要參數(shù)為堵塞長度，堵塞長度需要與水袋的數(shù)量相協(xié)調(diào)，由此便可得出雙水袋比單水袋的經(jīng)濟成本效益更高。并且，分析降塵效果的最佳作用位置，需要考慮爆破鉆孔所選擇的位置，在鉆孔周邊產(chǎn)生的粉塵危害最為嚴重，且水袋降塵技術(shù)原理是通過水霧形態(tài)完成，因此將水袋布置在粉塵的生成源頭上，能有效利用降塵原理完成綠色礦山建設(shè)。

最后，水袋應(yīng)發(fā)揮的最大化效果中要將爆破鉆孔位置做以粉塵處理。水袋排布位置在炮孔口附近，該位置經(jīng)分析是產(chǎn)生粉塵數(shù)量最大的爆破部分，因此將水袋放置在這里，可借助爆破沖擊影響，將水袋內(nèi)經(jīng)振蕩產(chǎn)生的水霧有效揚起一定范圍，確保被爆物體產(chǎn)生的粉塵充分濕潤，以此便阻礙了揚塵情況的產(chǎn)生。

4.2 案例分析

某露天礦山選擇使用水袋降塵技術(shù)來減少粉塵危害范圍，該爆破項目借助臺階式深孔毫秒延時松動技術(shù)完成作業(yè)，一段爆破長度內(nèi)設(shè)置2孔，孔內(nèi)裝有MS15起爆雷管設(shè)備，與孔外雷管網(wǎng)絡(luò)相連[3]。分別測試水袋有無及水袋數(shù)量等參數(shù)下的因素，對降塵效果的影響，每個參數(shù)的項目爆破共三次，取三次結(jié)果的平均值后，由此得出了不同水袋參數(shù)的降塵效果，見表1所示。

表1 粉塵濃度數(shù)據(jù)

從表中數(shù)據(jù)明顯可知，水袋降塵技術(shù)要比無防護爆破的粉塵濃度低很多，且雙水袋比單水袋的粉塵降低率更高。以孔徑120mm水袋形制、雙水袋數(shù)量作為分析對象，其堵塞長度與鉆孔可塞長度保持一致，降塵效率可達到76%。

5 結(jié)論

綜上，隨著礦山產(chǎn)業(yè)開采技術(shù)的發(fā)展，在爆破中所用到的降塵技術(shù)也應(yīng)受到管理人員重視。有效降低粉塵危害，能提高各崗位職工的作業(yè)效率，側(cè)面影響產(chǎn)業(yè)收益?，F(xiàn)有降塵技術(shù)呈多元發(fā)展趨勢，各礦山產(chǎn)業(yè)需結(jié)合所用爆破形式，來選擇最具經(jīng)濟效益的技術(shù)，比如使用噴水降塵方法便要考慮水資源成本。另外，將多類降塵技術(shù)結(jié)合使用，也可產(chǎn)生較高應(yīng)用成效，管理人員需協(xié)調(diào)配合各類作業(yè)形式，將產(chǎn)業(yè)損害降到最低，贏得更高作業(yè)收益。