摘要：目前，露天矿山台阶爆破是粉尘污染问题的重要根源之一，降低爆破粉尘成为当今矿山生产环境保护面临的重要课题。粉尘是固体颗粒扬起从而悬浮在空气中且难以自然沉降的物质。露天石灰石矿山基建量大，爆破作业多，选用合适的降尘技术尤为关键。本文就露天石灰石矿山爆破降尘技术进行了分析。
关键词：露天石灰石矿山；爆破降尘；水袋降尘
引言
露天石灰石矿山爆破过程中表现出基建量大、出产量低、环境影响范围变大等特征，爆破次数和器材消耗量也高于正常推进时期。同时，国家和地方在环保领域的投入越来越大，对矿山粉尘控制的要求越来越高，采用传统爆破方法、洒水车降尘的露天石灰石矿山难以跟上要求。
1 爆破扬尘的危害
除运输作业扬尘外，露天石灰石矿山爆破产生的粉尘主要来源有: 表面覆土和积尘起尘，爆破开始前准备过程中钻孔、切割等行为形成的粉尘，爆破发生后岩体破碎产生的粉尘以及破碎岩土坍塌至地面扬起的粉尘等。露天石灰石矿山开发爆破过程中，粉径不足10μm 的粉尘具备极强的吸附能力，有害气体、液体及某些金属元素等都能吸附在上面。吸入此类受污染的空气后，将会患各种呼吸系统疾病，其中最常见的就是尘肺病。
2降尘技术分类
2.1湿式降尘
在干燥情况下，尘粒间不存在液桥力，起主导作用的是范德华力; 在湿润情况下，液桥力起主导作用，并且比静电力和范德华力要大得多。湿式降尘分为爆破前洒水和爆破后洒水。爆破前洒水是在爆破前用水润湿矿山表面覆土和积尘，爆破后洒水是在爆破后，覆盖矿山爆破区域的情况下安装喷雾设备，形成水雾隔离带，对爆破后的区域全面喷水，控制粉尘。在露天石灰石矿山爆破降尘中，它的优点在于: ①在爆破前后均进行洒水，降尘和消除烟雾同时进行; ②降尘手段简单方便。缺点是: ①水很难完全渗入山体内部; ②无法很好地捕捉细微粉尘;③增加了矿区的湿度，恶化了工作环境，对石灰石的质量有副作用; ④直接喷洒水效果不好。
2.2水炮泥降尘
水炮泥降尘是通过将水袋和炸药充填于炮眼中，在引爆后推力将水袋抛向高空，水在高温下发生汽化现象，产生的水雾颗粒与粉尘接触，对粉尘进行润湿和吸附，从而达到降尘效果。水炮泥降尘在井下爆破作业中应用广泛，但一定程度的疏水性必定会存在于岩尘、石灰石尘中，无法达到安全生产所允许的粉尘浓度。水炮泥降尘技术简单有效，成本低，劳动强度低，在矿井爆破中广泛应用。
2.3泡沫降尘
泡沫降尘具有自身捕捉和液滴捕捉的双重机理。通过气泡将粉尘吸附在气泡的内壁，从而完成降尘。在泡沫能够维持自身形态时，其降尘效率可观; 当泡沫破裂后，泡沫化为大量的液滴，会形成密集水雾，保持降尘效果。泡沫降尘的优势在露天石灰石矿山爆破降尘中尤为明显: ①泡沫液膜中有添加剂，增加了其润湿能力，降低了爆破提前润湿带来的工作量; ②泡沫具有高黏性的特点，有利于吸附粉尘; ③耗水量小，设备安装方便。缺点是: ①受地形限制影响大; ②成本较高。
3露天石灰石矿山爆破降尘技术应用
国内外爆破工程人员对粉尘运动规律及降尘措施进行了大量研究。其中，利用水袋爆炸产生水雾除尘是一种相对方便且行之有效的降尘方式，被称为低尘爆破技术。由液体爆炸抛撒成雾机理可知，影响爆炸成雾的主要因素有比药量（起爆药量与水量比值）、水袋参数、起爆药包等参数。
水袋封堵法爆破降尘主要依据炮孔炸药爆炸，使水袋中的水形成水雾雾滴，水雾雾滴有一定大小，可对爆破粉尘进行捕捉而湿润尘粒。爆破后使水袋中水形成水雾雾滴粒径的大小及其水雾雾滴范围与其捕尘效率有很大关系，爆破后形成的水雾雾滴与尘粒粒径大小相当时捕尘效率最好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水雾雾滴太小，即使尘粒与其碰撞也难以使尘粒湿润；水雾雾滴太大，其抛撒速度低、面积小，只能与小范围的粉尘碰撞、胶结、凝聚使粉尘湿润，所以水雾雾滴过大或过小都会影响捕尘能力而影响降尘效果。
水雾雾滴与尘粒的相对速度会随着冲击能量提高而提高，同时雾滴的表面张力对粉尘的阻力会减小。相对速度不宜过高，过高会使尘粒与雾滴的接触时间缩短，捕尘效率降低。水量的大小是影响除尘效果的主要因素，水量增大可以有效提高除尘效率。在其他条件相同下，一定的水量对应一定的最大除尘量。
由液体爆炸抛撒成雾机理和爆炸水雾形成过程可知，水袋壁厚影响水雾雾滴向四周扩散的速度；水袋长径比（水袋高度与直径比值）影响水雾抛撒半径、水雾高度、抛撒初速度等；水袋安放位置及数量影响水雾雾滴对粉尘的作用时间。此外，爆破振动会造成扬尘，在起爆前需要进行湿润处理。爆炸后未燃烧殆尽的水袋残留物可能产生白色污染，在保证水袋环保高效使用的基础上，力求选择经济廉价的材料。
3.1选择水袋
传统水袋一般选用透明柔软、环保的乳胶或是聚乙烯塑料注塑而成，燃烧会产生一氧化碳等有毒气体，未燃烧殆尽的残留物难于被分解，造成白色污染。因此，采用ＬＤＰ—低密度聚乙烯，通过吹塑法加工而成的管状薄膜作为水袋材料。该材料环保实用，燃烧迅速。既保持了原有普通水袋的抗压、耐温和严实，其残留物相比传统水袋能够更快被分解。
3.2确定水袋壁厚
水袋壁厚会影响水雾雾滴向四周扩散。壁厚过大，对抛散负功越多，影响抛散速度及半径；壁厚过小，其抗压和抗磨能力小，容易在注水、水袋壁与钻孔壁面摩擦和填塞过程中破裂漏水，既影响炸药的爆破效果，又失去了降尘效果。
3.3水袋长径比设计
水袋直径受钻孔直径影响，水袋在注水后需要紧贴钻孔壁面，形成密封状态，其蓄水直径也就是钻孔直径。水袋长径比的大小实际反映的就是在一定钻孔直径储水量的多少。因为水袋和水袋中的水受到炸药爆炸后瞬间冲击力的作用，水袋瞬间破裂，而水形成水雾水滴而向四周抛撒，所以一定的水量对应一定的降尘量。水袋长径比小，储水量小，炸药爆炸后产生的冲击力都加在微小的水量上，速度过大瞬间形成烟雾而消失，不可能形成水雾雾滴去捕集爆破所产生的粉尘，起不到降尘效果；水袋长径比增大，水雾雾滴抛撒的初始阶段的半径随着长径比的增大而增大，之后变化不大。而水雾雾滴的径向抛撒速度随着长径比的增大而增大，当水袋长径比较大时，形成水雾雾滴在空间排列比较均匀，速度增大快，同时减小也快，但水雾雾滴的抛撒高度达到一定高度后就不再变化。
3.4钻孔岩粉及被爆物体表面粉尘处理
钻孔岩粉经设备收尘后，堆积在炮孔口附近，与被爆物体表面粉尘在经历爆破振动及爆破冲击波作用后扬起，所以在起爆前需要用水将钻孔岩粉及被爆物体表面粉尘进行湿润，使其不能形成扬尘。
结束语
总的来说，选择新型水袋材料，可加快爆破后水袋残留物降解速度，对环境污染更小。水袋壁更薄，可增大水雾雾滴抛撒速度和水滴半径，提高雾化体积改善抛撒效果。一定的水量对应一定的除尘量。采用双水袋的降尘效果明显高于单水袋，采用双水袋要充分考虑水袋的安放位置，形成间隔的水雾。
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论文作者:李佩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/22
标签：水雾论文; 雾滴论文; 粉尘论文; 石灰石论文; 矿山论文; 露天论文; 长径论文; 《基层建设》2019年第5期论文;