露天矿山爆破降尘技术应用研究

葛玉杰

（河北钢铁集团矿业有限公司承德柏泉铁矿，河北 承德 067000）

目前，爆破作业采用的干式抑尘措施对呼吸性粉尘效果并不理想，并伴有二次扬尘的问题;喷雾措施的抑尘效果相对较好，但是用水量过大导致成本过高，且作业区范围的粉尘浓度难以达到职业健康标准。水压爆破作为一种在孔中采用水作耦合介质的爆破方式，能够利用水介质高效传递爆炸能量及其产生的水雾进行降尘。但是，露天料场开挖爆破的炮孔孔壁与孔底大多难以防渗漏，传统水压爆破采用水袋作为堵塞介质费时费工，需要从爆破工艺进行改进[1-3]。

1 降尘技术原理介绍

（1）水降尘技术及其原理。爆破扬尘的粒度分布情况及尘粒运动特性：①爆破扬尘的尘粒粒径分布情况。根据调查显示，应用钻孔爆破方式来处理介质，有可能会在钻孔爆破使用的产生较多的气体和粉尘，这些粉尘在风里的作用下会漂浮在空气中，还可能会对周围的环境产生较大的影响。②单颗尘粒在气流中的运动情况[1]。通过调查研究得知，单颗尘粒大气中有两种不同的运动状态。第一种是受到风力作用在空气中自由飘动；第二种是排除风作用自身重力的作用下导致粉尘在空气中飘动。为有效减少空气中粉尘这时就要应用有效的方式让粉尘聚集并沉降。

（2）尘流中尘粒间的作用力。粉尘在空气中漂浮时不仅会受到风力的干扰，还有可能被其他力作用。除此之外，粉尘颗粒空气中悬浮时可能会发生碰撞，这种力也是不能忽视的。①第一种尘土的作用力范德华力FM。在物理学中，对范德华力进行分析能够对粉尘颗粒的运动分析有着一定的促进作用。站在微观角度上来说，范德华力是原子核周围的电子云造成的。②静电力FM。静电力FM大多数是由于电位差、库伦力造成。③液体桥联力FL。液桥力通常情况下是有曲面产生的压力以及表面张力共同构成的。通过对有关资料进行研究可知，上述三种力均有可能作用于粉尘颗粒中。这三种力能够让粉尘聚集到一起并沉降到地面中。通过有效分析得知这三种力的作用力和颗粒的大小有着线性关系。凝聚力会一直增大。

2 水袋封堵降尘技术的应用

在水袋封堵降尘技术中，要充分了解到水袋的重要性。水袋本身所具有的参数会影响着降尘的效率。水袋的厚度会对水雾的扩散造成一定的影响。除此之外，水袋的大小和安置的位置都会对降尘带来一定的影响。因此进行水袋封堵降尘时要严格把握水袋的用法[4]。

（1）选择水袋。进行水袋封堵降尘技术时，要注重对水袋的应用和选择。通常情况下，水袋所应用的原材料是塑料和乳胶。这些原材料会严重影响周边环境。现阶段，我国所用的爆破水袋是应用ldp制成，拥有一定的环保性，进行使用时能够像之前的水袋一样拥有抗压性，同时还具有可分解性减少了对自然环境的污染。

（2）确定水袋壁的厚度。水袋的厚度影响的是水雾的扩散，无论过厚还是过薄都很容易产生问题。目前，市场中销量较高的水袋厚度在0.03mm～0.055mm范围内，但是进行研究得知更为合适的厚度还要在上述基础上加上0.033mm才行。

（3）水袋长径比设计。为有效进行降尘，还需要注意水袋的长径比设计。在进行注水时，要保障蓄水直径和钻孔直径相等。另外，还要保障长径比和钻孔直径相当。这种做法主要是由于水袋在爆炸时会造成一定的冲击力。实际进行降尘时，水袋中的水以雾滴进行喷洒，这时要对雾滴的直径展开管理，有效加强降尘效率。进行实验得知，水大长径比和畜水量有着一定的线性关系，在水袋爆炸时，产生的冲击力被水吸收，进而形成水雾向空气中喷洒水雾和粉尘，有效融合达到降尘目的。除此之外，水雾雾滴的喷洒速度跟长径比也有着一定的关联。总之，要在合适的范围之内，对水大长径比进行有效的设计，保障水袋雾滴能够均匀喷洒和排列，以便达到更好的降尘效果。

（4）固有填塞长度下水袋的参数。在进行除尘时，为有效得到水袋参数和安装位置的降尘效率进行了有效的实验。在进行实验时，应用了不同的水袋参数，在不同位置的情况下对填塞长度进行了确认。

（5）钻孔岩粉及被爆物体表面粉尘的处理。在展开爆破前要做准备工作及对钻孔和被爆破物体展开有效的湿润处理，用水来缓解粉尘向大气中弥漫，这样也减少了后期的工作量，达到了很好降尘的效率。

3 水炮车喷水技术应用

水炮车喷水是指爆区爆前喷水由爆破技术员与运矿车间水车司机共同完成，水车由爆区负责技术员与调度室预定，预定时说明爆区地点和水车到达爆区的时间和需要的水量，一般方量1万t以下使用20t水，方量1万t～3万t使用40t水，方量3万t以上使用80t水，能达到很好的降尘效果。爆破技术员全程指挥水车的行进路线和喷水方向。喷水量根据爆破方量和爆区地质条件确定。喷水后采面做到低洼处有积水，高处地面以下10cm呈湿润状态。①正常爆区喷水。为节省爆破过程时间，一般先喷台阶根部4m～5m处，水车与台阶根部保持一定安全距离，防止喷水时落石砸水车，然后喷射爆堆前扑的30m～40m范围。然后喷爆区表面，喷水时先喷岩粉最细的渣面，最后大范围的扫射。②边坡爆区喷水。远景南帮喷水时，要先喷边坡区域，重点喷射山皮土与岩石夹生的位置，水量要足。③边帮爆区喷水。在有落石可能的边帮爆区时，要先喷水，后连接起爆网络，防止喷水时落石砸断导爆管。④塌陷区爆区喷水。塌陷区爆区喷水时，要尽量避开孔口。喷水量也要严格控制，防止孔口塌陷，挤压导爆管。同时防止有水渗入药柱，影响爆破效果，避免爆破产生大量黄烟。注意事项：①技术员指挥水车时随时与司机沟通，确保喷射位置到位、水量合适。②技术员指挥水车时，尽量站在风向的上风口。③冬季爆区喷水时注意喷后结冰的问题，应尽量起爆网络连接完好后喷水。④碎石较多的爆区喷水时，应避免直射导爆管位置，要向上喷射，使水柱自然下落，防止高速水流冲击碎石，砸断导爆管。⑤远景采区南帮明显位置爆破时，为防止烟尘腾起，可采取放挤压爆破方式。

4 水雾抑尘车技术应用

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将水从水罐内喷出形成水雾降低爆破过程中形成的烟尘。水雾抑尘车的载水量大概8t，空压机风压为17Mpa，经试验水雾喷出持续时间大约20s，水雾喷射有效距离50m左右，水雾抑尘车所在位置一般距离主爆区最后一排孔14m左右，在起爆指令发出后，利用远程遥控水雾喷出7s左右后，爆区在执行起爆命令[5-7]。

5 露天矿山开采安全生产技术分析

5.1 做好分层开采工作

露天矿山常常会发生塌方事故，带来巨大的人员伤亡和经济损失。采挖露天矿山过程中，将原有的岩层结构的应力平衡破坏，导致围岩应力分布不均或者重新分布。如果已经采空的位置，周围岩石难以承受地压，则可能发生塌方灾害。露天矿山的采矿方式不合理、露天矿山地质构造多变、露天矿山监管不严等问题也容易造成露天矿山地质灾害发生。开采露天矿山应遵循分层开采模式，从上到下开采是基本原则。开采露天矿山应根据不同的地质条件采用不同的作业方式。各种作业方式的技术要求、安全要求有着明确的规定。目前很多中小型露天矿山的开采简单粗暴，急功近利，极为原始，不遵守分层开采规程。部分露天矿山从高阶段开采，动辄数十米、上百米，开采高度超过相关规定，属于违规开采，导致露天矿山存在严重的安全隐患，重大事故时有发生。对于露天矿山，基本的分层开采原则应为煤矿最基础的规程，是整改露天矿山安全开采的首要任务。

5.2 完善运输系统

露天矿山开采中用到的各类机械设备是比较容易造成安全事故的因素。如果这些设备的安全防护措施不到位或者设备存在缺陷以及人员操作问题，都容易引发机械伤害。特别是在露天矿山运输设备中，如果设备维护不当或者操作原因导致翻车撞车，会对工作人员造成伤害。完善运输系统是保证露天矿山安全开采的重要因素。合理的运输方案能够帮助露天矿山获取较高经济效益。运输系统一旦确立，在开采过程中不易改变，必须在设计初期就将安全措施因素考虑进去。露天矿山的地质条件、地形条件、预计采用的开采方式、采矿规模、周边环境等各种因素，都对运输系统提出了要求。只有适应露天矿山的实际情况，满足运输方便快捷、系统安全稳定、劳动保护到位等各方面条件，才能保证后续开采有备无患。在分层开采原则下，选择便于开采运输使用、路线最短、安全性最好的方案，落实运输方案，验证可操作性，提高整个系统的安全性。

5.3 完善废石排弃

开采露天矿山时会产生大量废石，如果随意排弃，或者排弃场地设置不合理，就容易引发矿区泥石流。如果有人进入不合规的排弃场，也容易受到伤害。应不断完善露天矿山的废石排弃，在安全整改中予以重视。露天矿山建设中避免废石排弃对人们造成伤害，应该在排弃场设计选址时就考虑到。对排弃场发生泥石流的条件进行分析，避免此类条件起作用，使之不具备发生泥石流的条件。但是也要考虑到，一旦因为复杂因素发生泥石流，也要避免对露天矿山其他区域带来的重大影响，不能危及工人安全。排弃场的选择要从矿山的地质条件、地形条件、水温条件、工程条件等各方面入手，规避不利因素，选择建造在条件适宜的区域。

5.4 确定生产因素

大量的露天矿山开采经验以及研究表明，生产要素的确定是保证露天矿山开采规范程度的基础，是安全生产的保证。生产要素包括开采台阶的位置、高度、角度、工作平台宽度、工作线长度等，通过生产要素可以确定开采工作面如何布置，这些信息都会影响到开采安全，应依据规范来确定。目前很多露天矿山对生产要素的控制不够重视，随意开采，应该进行整改纠正，否则露天矿山安全问题仍然严重。生产要素的确定不够科学合理，则容易在开采期间就引发塌方、泥石流等问题，带来严重的安全隐患，并且通过谨慎操作严守操作规程也无法避免发生此类安全问题，属于露天矿山“先天性”问题。露天矿山生产因素的确定也和边坡稳定度有关。开采完成后的边坡稳定性体现在开采期间内。开采期内剥离量搬运越少，则安全性越好。如果帮坡角的选择是比较陡峭的，开采完成后要将坡顶不稳定的岩石土壤等剥离，避免留下安全隐患[8-10]。

6 结语

在露天矿山的爆破项目当中，充分利用数字化测绘，能够准确分析爆破区域具体情况，提高工程各项技术运用的科学性，为爆破工作顺利开展提供有力保障。因此，可结合露天矿山实际情况，合理应用数字化测绘，同时还需将爆破过程的安全问题考虑其中，明确主要安全问题，制订解决之策，依托数字化测绘，使爆破工作更加高效和安全。