露天爆破降尘技术要点及研究

露天爆破降尘技术要点及研究

解腾

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司  湖北省宜昌市  443000

摘要：露天爆破是矿山开采的重要内容，但会不可避免的产生粉尘，受外力影响粉尘会随机扩散，对人体健康和生态环境产生很大影响，必须采取措施对粉尘进行处理。本文对露天爆破降尘技术要点及研究进行分析，希望有一定的借鉴意义。

关键词：露天矿山；爆破降尘技术；水袋

前言：露天爆破常在开放空间内进行，这就使得粉尘能在大范围空间内进行扩散。爆破粉尘的产生因素较多，并且会随着岩体性质不同呈现出差异性，但无论哪种形式的粉尘都会对危害人体和环境健康，必须采取爆破降尘技术减少粉尘产生。

一、粉尘颗粒概述

矿山最常使用的爆破方式是钻孔爆破，比较容易产生粉尘和气体，跟着风漂浮在空中可能会污染周围的环境健康[1]。当粉尘进入空气中后，一方面会随风力作用进行移动；另一方面因自身质量较轻，会悬浮在空中。若不采取降尘措施很难自动下落，最终影响人体健康。

风力和重力使得粉尘漂浮在空中，而粉尘颗粒之间或与其他微观颗粒之间存在一些微观力，如范德华力、液体桥联力、静电力等，这些力的相互作用会使粉尘自动沉降，因此降尘工作可以从这些力的角度出发进行。

二、露天爆破降尘技术介绍

（一）水袋封堵降尘技术

就目前来看，矿山露天爆破降尘技术分为湿式、干式、干湿结合式三种，其中，水袋封堵降尘技术属于湿式降尘[2]。其降尘原理大致如下：露天爆破开始前在爆破区域放置装满水的水袋，利用爆炸产生的冲击波让水袋破碎；同时在高温、高压的环境下，水袋中的水会以水雾的形式覆盖在爆破区域的岩石表面及缝隙中，之后与粉尘结合形成较大颗粒达到降尘的目的。

利用该方法进行降尘时，降尘效果受水雾液滴大小与水雾和粉尘之间的相对速度的影响：在液滴大小上，当水雾与粉尘粒径大小相差不大时降尘效果最好；在相对速度上，应将二者的相对速度控制在合理范围之内以提高降尘效率。此外，降尘效果还受水量的影响，为达到降尘效果，应尽量提高水量。

在使用水袋封堵降尘技术时，需要格外注意水袋的用法：

1. 水袋选择

水袋的选择关系到爆破时对环境的污染程度。通常情况下，为降低成本的投入，矿山企业会选择塑料或者乳胶水袋，在爆破产生的高温环境下水袋会发生燃烧并产生有毒气体与大颗粒污染物，进一步加剧对周围环境的损害。随着国家环保政策的不断落实，目前的水袋多选择LDP材料，不仅保留以往水袋的性能，而且燃烧时对环境的影响小，形成的残留物也更易自然分解，有效贯彻了环保原则。

2. 水袋壁厚的确定

水袋壁厚会直接影响水袋破裂后水雾的扩散：若水袋壁厚过大，会导致水袋破裂时吸收较多的能量，降低水雾扩散速度和范围；若水袋壁厚过小，会降低水袋的抗压能力，很容易受外在因素的影响导致提前漏水。因此，需要科学的确定水袋的壁厚，具体的确定方式可通过以下公式算得：

其中，为水雾的扩散速度（cm/s）；D是水袋的直径（cm）；为水的密度，取1.0103kg/m3；L为水袋的放置高度（cm）；d是水袋的壁厚（cm）；K为固定值，取2.7103。通过公式也可以看出，水雾的扩散速度与水袋壁厚呈负相关。

就目前来看，市场上的水袋壁厚大多为0.03-0.055mm，但对于某些矿山的露天爆破来说，这个厚度达不到规定的要求，因此需要根据具体的情况选择水袋厚度。经研究发现，水袋厚度在0.07±0.01mm时性能最佳，不仅抗性好，而且水雾扩散速度与范围符合规定要求。

3. 水袋长径比设计

水袋的长径比也是影响降尘效果的关键因素之一。其中，水袋的直径需要依据钻孔直径来确定：把水袋放入钻孔中，注水完成后水袋会自动填充钻孔并紧贴钻孔内壁，受钻孔空间的限制，水袋的直径与钻孔的直径相同。而水袋的长度需要在钻孔直径一定的前提下，根据具体需水量来确定，需水量越大，水袋的长度就应该越长。

通过研究发现：水袋的长径比越小，其总体长度就会越短，爆炸后冲击力的作用面积就越小，导致水袋破裂后水分颗粒速度过大无法形成水雾，起不到降尘效果；水袋长径比越大，其总体长度就会越长，爆炸后冲击力的作用面积就越大，导致水袋破裂后水雾的速度较慢，扩散能力也较弱，达不到理想的降尘效果。因此，需要根据实际情况设计水袋的长径比，通常将长径比控制在10：1时降尘效果比较理想。

4. 水袋参数的确定

为了明确不同水袋长度和放置位置在降尘效果方面的差别，需要在固定填塞长度的前提下确定水袋的参数。通常情况下，固定填塞长度会选择4米，之后通过实验确定出降尘效果最好的水袋参数并应用到具体的露天爆破中，可有效抑制粉尘的扩散。

5. 爆破前的粉尘处理

在进行钻孔时会产生粉尘，由于缺乏足够的外力影响这部分粉尘不会大量扩散，通常会堆聚在炮孔口周围，当进行露天爆破时，冲击波给这部分粉尘的扩散提供了条件，伴随着爆破过程中的粉尘加大了污染力度。因此，需要在露天爆破之前及时清理钻孔周围的粉尘，并对钻孔和岩石表面洒水湿润，通过这种方式抑制粉尘的扩散，也减少了后期降尘的工作量。

（二）水炮车喷水技术

所谓水炮车喷水技术，指的是在露天爆破之前组织爆破人员与运水人员共同进行的对爆破区域喷水处理的一项技术。在正式喷水之前，爆破人员需要联系矿山企业管理部门安排水炮车，并明确说明喷水地点、运水时间以及需水总量；之后由爆破人员指挥水炮车行驶线路和喷水方向，每次的喷水量需要根据爆破区域的情况以及爆破量而定；并且喷水标准是要确保低地势处有积水，高地势处之下的一段距离保持湿润。

在上述的基础上，需要根据不同爆破区域采取不同的喷水措施：

在正常的露天爆破区域进行喷水时，应本着提高爆破效率的原则先从台阶的根部进行喷水，在这个过程中要保障水炮车与台阶根部始终保持合理的距离，这样，当喷水导致岩石掉落时不会危及水炮车的安全；在对爆破区表面进行喷水时，应先喷岩石比较细的渣面，之后再进行全面喷洒可降低粉尘扩散的概率。

在边坡露天爆破区域进行喷水时，需要首先喷洒边坡区域，尤其是对边坡土或岩石较细的区域应重点喷洒，并且一定要保障水量充足，具体来说分为以下两方面：一方面，对易落石的边帮区域先喷水，之后需要连接起爆网络，这样可以有效防止落石破坏引爆装置；另一方面，在对塌陷区域进行喷水时需要避开孔口并严格控制喷水量，这样可避免孔口塌陷与引爆装置渗水。

此外，在使用水炮车喷水技术时需要注意以下几点：首先，喷水时需要时刻与水炮车司机进行联系，保障喷水位置与喷水量均符合规定要求；其次，在冬季易结冰的地区使用该技术时，需要先将起爆网络连接好后再进行喷水，避免结冰后的引爆故障问题；最后，当喷洒区域的碎石比较多时，需要避开引爆装置的位置，通过向上喷射的方式自然将引爆装置周围浸湿，避免落实对引爆装置的损坏。

（三）水雾抑尘车技术

水雾抑尘车应用主要是指爆破过程中，利用高压气体在极短的时间内将水从水罐内喷出形成水雾降低爆破过程形成的粉尘[3]。通常情况下，水雾抑尘车可装载8立方米的水，喷水压力为17兆帕，喷出的水雾可在爆破区域停留20秒，水雾扩散的范围为50米；同时，由于水雾抑尘车的喷洒压力大，需要注意落石对车辆的破坏，通常需要在距离爆破区域14米的范围内喷水，喷洒7秒左右的水后就可进行露天爆破。

结束语：为了降低矿山露天爆破粉尘的影响，人们对爆破降尘技术的重视程度不断提升，由此产生了水袋封堵降尘技术、水炮车喷水技术以及水雾抑尘技术等，有效地减少了粉尘的产生与扩散，保障了矿山周围的人体健康与生态环境的稳定。

参考文献：

[1]宋士博.露天矿山爆破降尘技术的实践分析[J].世界有色金属,2021(15):146-147.

[2]李文军,张晓华,孟永旺,等.露天石灰石矿山爆破降尘技术应用研究[J].工程爆破,2018,24(05):72-77.

[3]刘铁亮,葛树利,闫寒,等.露天矿山爆破降尘技术应用研究[J].世界有色金属,2020(03):161+163.