李 偉

（內(nèi)蒙古電投能源股份有限公司 南露天煤礦，內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

《煤礦作業(yè)場所職業(yè)病危害防治規(guī)定》要求煤礦作業(yè)場所總粉塵和呼吸性粉塵濃度限值分別為≤4 mg/m3和≤2.5 mg/m3、總粉塵（矽塵）和呼吸性粉塵（矽塵）濃度限值分別為≤1 mg/m3和≤0.7 mg/m3，生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場粉塵濃度超限，會對環(huán)境帶來巨大影響，讓附近居民的健康受到威脅，讓設(shè)備部件使用壽命受到限制，也讓生產(chǎn)安全受到制約。造成露天礦粉塵污染的環(huán)節(jié)很多，如穿孔爆破、采裝工作、卸載工作、二次破碎等工作，但露天煤礦粉塵的來源主要為道路揚(yáng)塵，重中之重是運(yùn)輸環(huán)節(jié)的揚(yáng)塵抑制，而運(yùn)輸環(huán)節(jié)揚(yáng)塵抑制的難點(diǎn)在于冬季的抑塵措施。霍林河礦區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市西北，在霍林郭勒市和扎魯特旗境內(nèi)；海拔平均900 m 左右，夏季炎熱，冬季嚴(yán)寒，為溫帶半干旱大陸性氣候；年平均氣溫－0.5 ℃，極端最低－37.2 ℃，無霜期91～134 d；冬季常規(guī)灑水降塵方式無法達(dá)到露天礦的環(huán)保及生產(chǎn)安全的需求。

為了解決冬季降塵問題，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)規(guī)定采取了多種降低粉塵濃度的應(yīng)對措施，如鋪冰降塵、造雪降塵、抑塵劑降塵等。但實(shí)踐中弊端明顯，安全隱患、經(jīng)濟(jì)壓力、資源利用等因素束縛著推廣應(yīng)用的進(jìn)程。隨著裝備科學(xué)的現(xiàn)代化、制造工藝的日趨成熟，干式除塵逐步趕超了傳統(tǒng)的如灑水、鋪冰等濕式除塵工藝；為此，對比各種除塵方式的優(yōu)點(diǎn)和不足，綜合探究冬季除塵的新舉措[1-9]。

1 露天礦常規(guī)道路降塵方法

灑水降塵是露天礦普遍應(yīng)用的一種濕式降塵方式，利用罐車盛水，加壓成霧狀噴淋，定期在自卸車行走路面噴灑，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)靜態(tài)環(huán)境道路粉塵濃度為10 mg/m3，自卸車經(jīng)過瞬間揚(yáng)塵濃度可達(dá)40～60 mg/m3，過往車輛頻率增加路面揚(yáng)塵會形成霧霾，影響行車視線，定期灑水保持路面濕潤粉塵濃度能夠控制在3.25～6.86 mg/m3。在水資源能夠得到保障的前提下，1 800 萬t/a 能力的露天煤礦，10 臺60 t級灑水車，年灑水量120 萬t，基本可滿足灑水降塵的使用需求。目前，很多開采中期露天礦，水資源相對緊張，除大氣降水重復(fù)利用外，一定份額的水資源需要購買，購置費(fèi)用和排污費(fèi)成本很高。因此，降塵成本也隨著水資源枯竭，逐年攀升，甚至有些地區(qū)無水可用。

2 冬季道路濕式降塵的制約因素

灑水降塵雖然效果最好但是受天氣溫度影響較大。首先，溫度低于－10 ℃時(shí)無法作業(yè)，氣溫較低時(shí)灑水車出水口會被凍結(jié)，初步凍結(jié)造成灑水不均為，凍結(jié)嚴(yán)重時(shí)無法放水，為了解決出水口凍結(jié)問題，目前采用了抑塵劑、水箱加熱的方式解決，但是，二者產(chǎn)生的灑水費(fèi)用成倍增長，氣溫較低時(shí)灑水會在路面凍結(jié)，嚴(yán)重時(shí)形成冰面，對自卸車駕駛技術(shù)是一種考驗(yàn)，具有較大的行車安全風(fēng)險(xiǎn)。為了避免形成冰面，目前采用了鋪冰降塵和制雪降塵方式，但是，二者的降塵效率較低，不能形成大規(guī)模作業(yè)。其次，溫度介于0～－10 ℃之間時(shí)根據(jù)灰塵厚度采取選擇性灑水，根據(jù)溫度采取分時(shí)段性灑水對灰塵能夠得到一定程度的抑制，但是技術(shù)特點(diǎn)一旦掌握不準(zhǔn)確就會給安全行車帶來隱患。

3 冬季道路濕式降塵的幾種有效措施

1）鋪冰降塵。鋪冰降塵是將現(xiàn)場結(jié)冰位置利用工程設(shè)備刨碎運(yùn)輸至道路上鋪墊，利用碎冰不能形成冰面且可以慢慢融化的特點(diǎn)，起到降塵的效果。冬季集水池、出水點(diǎn)處會形成冰層，待冰層形成后，利用挖掘機(jī)、長臂挖掘機(jī)等適用設(shè)備進(jìn)行取冰，集中裝入自卸車運(yùn)輸至灰塵較大的主干運(yùn)輸線路卸載，鏈軌推土機(jī)將冰塊碾壓成細(xì)小冰塊，車輛反復(fù)通過時(shí)，車輪與地面摩擦產(chǎn)生熱量使冰塊融化，進(jìn)而與地面灰塵融合形成泥土混合物，利用黏結(jié)力在路面上部形成硬層，減少灰塵的產(chǎn)生達(dá)到降塵目的。缺點(diǎn)是產(chǎn)冰位置少，生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場只能依靠集水池、出水點(diǎn)等位置自然結(jié)冰后取冰，冰效率低，取冰位置考慮到安全問題，冰塊無法全面取出，只能在淺部區(qū)域取冰，不能發(fā)揮設(shè)備效率，鋪冰成本高，1 m3水降塵面積約1 920 m2，1 m3冰降塵面積約10 m2考慮時(shí)間效應(yīng)，鋪冰為灑水效率的1/10，鋪冰成本是灑水的10倍。因此，鋪冰降塵是一種有效的降塵方式，相比而言，無法達(dá)到全面利用的效果，適用于重點(diǎn)處理積灰較厚、地勢平坦位置效果顯著。

2）人工造雪或利用大氣降雪降塵。利用雪降塵的原理和鋪冰降塵基本相似，只是降塵的媒介略有區(qū)別。利用大氣降雪除塵效率要高于鋪冰除塵，但是，降雪的收集受氣溫和降雪量影響較大，如果采用人工造雪，造雪成本和造雪設(shè)備效率很低。

3）抑塵劑抑塵。環(huán)保抑塵劑抑塵是近年來針對冬季天氣露天礦山引進(jìn)的一種新型降塵方式，很多露天礦已經(jīng)投入使用，這種降塵方式采用的是新型生物基膜抑塵劑材料，具有吸濕、凝并、保濕和滲透作用。生產(chǎn)現(xiàn)場抑塵效率相比傳統(tǒng)灑水降塵高98%，且持續(xù)時(shí)間較長，噴灑1 次可達(dá)到7 d 抑塵效果。這種新型材料冰點(diǎn)低，可抵制－50 ℃氣溫，不會對噴灑區(qū)域形成結(jié)冰現(xiàn)象，并且對環(huán)境無污染，對動(dòng)植物無害，可自然降解。這種新材料的應(yīng)用無疑是對冬季礦山降塵的一大突破。抑塵劑在實(shí)際使用中需進(jìn)行加水稀釋，稀釋比例約1：50～100，抑塵劑的溶解速率非?？?，且無腐蝕作用，不會對車輛造成損傷。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，抑塵劑抑塵相比傳統(tǒng)灑水降塵增加了抑塵劑的費(fèi)用，抑塵劑抑塵全年投入費(fèi)用是傳統(tǒng)灑水降塵費(fèi)用的5 倍左右。

4）增加水箱加熱裝置實(shí)現(xiàn)冬季灑水降塵。增加水箱加熱裝置旨在解決水箱出水口凍結(jié)的問題和一定程度上緩解路面結(jié)冰問題，溫水在遇到低溫時(shí)刻會凝結(jié)成冰晶，從而緩解路面結(jié)冰問題，但是，濕式除塵在冬季終歸還是會受到路面結(jié)冰問題的制約，需要承擔(dān)一定的安全行車風(fēng)險(xiǎn)，并且在原有水車的基礎(chǔ)上加裝加熱裝置費(fèi)用為50 萬元/臺，后期運(yùn)營和維護(hù)成本費(fèi)用高昂。

4 冬季道路干式除塵

1）干式除塵技術(shù)的應(yīng)用。干式除塵在環(huán)境清潔方面應(yīng)用最廣泛的是城市街道的吸塵車，工作原理類似于吸塵器。工業(yè)應(yīng)用是隨著工業(yè)基礎(chǔ)的提升，干式除塵的吸附力達(dá)到14 級風(fēng)吸力，具備處理直徑3 cm 雜物的能力之后興起的，目前在水泥廠、鋼廠清渣等環(huán)境陸續(xù)投入使用，容積15 m3的吸塵車日清掃能力為6 萬m2。露天礦山道路由磨耗層、基層、墊層、基礎(chǔ)4 部分組成。冬季由于道路的磨耗層、基層甚至墊層會被低溫凍結(jié)，路面的堅(jiān)實(shí)度、平整度普遍要好于其他季節(jié)，因此，冬季路面灰塵來源由輪胎與路面摩擦產(chǎn)生的細(xì)小粉末和風(fēng)力作用帶來的浮灰2部分組成，采用干式除塵方法應(yīng)對，理論上能夠有效控制揚(yáng)塵出現(xiàn)。

2）干式除塵的特點(diǎn)。干式除塵是對比濕式除塵措施，在應(yīng)對低溫環(huán)境所凸顯的優(yōu)勢，但是，必須肯定干式除塵的效果要差于濕式除塵。因此，在常溫環(huán)境下首推濕式除塵，僅針對低溫環(huán)境探討，特點(diǎn)如下：①干式除塵路面不會結(jié)冰，對于運(yùn)輸安全有保障；②對于使用頻次較低的路面，除塵后大自然的風(fēng)力作用很難二次起塵；③吸塵車結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，駕駛操作簡單，后期保養(yǎng)維護(hù)方便，成本低廉；④相比水車吸塵車油耗與水車相當(dāng)，相對灑水降塵結(jié)余單一位置加水帶來的運(yùn)距浪費(fèi)，對于水資源匱乏的礦山節(jié)省水費(fèi)和排污費(fèi)用投入。

5 結(jié)語

在露天開采生產(chǎn)中做好粉塵治理的措施，科學(xué)選擇與規(guī)劃能夠有效提升粉塵污染防治效果，為露天礦生產(chǎn)綠色推進(jìn)提供保障。

1）在當(dāng)今“雙碳”時(shí)代的來臨，以及國家下發(fā)各方面環(huán)保政策的條件下，新材料、新設(shè)備、新能源將在礦山降塵領(lǐng)域廣泛推廣，也將會取代傳統(tǒng)、不合實(shí)際的降塵方式。

2）就露天煤礦現(xiàn)有道路除塵措施以及未來要引進(jìn)的新方法、新設(shè)備進(jìn)行研究分析，對比經(jīng)濟(jì)方面、適用條件、影響因素、達(dá)到效果、使用成本等多方面的優(yōu)勢與不足，理論認(rèn)為干式除塵有利于冬季道路降塵問題的解決。