采矿施工过程中扬尘污染治理策略研究

李 辉，高维亚

（湖北鑫龙源矿业有限公司，湖北 黄冈 435300）

采矿施工扬尘污染对环境和空气质量带来了很大的危害，场地平整、临设搭建、钻孔爆破、巷道支护、渣土运输等施工活动都是粉尘的主要来源，详见图1。施工前要充分研究每一个环节中的扬尘成因，然后在其基础上采用科学合理的扬尘抑制技术予以支持，在具体实施时要先减少粉尘颗粒物的产生量，然后再去考虑扬尘治理。

图1 露天矿粉尘主要来源及危害

1 扬尘污染危害分析

1.1 污染工作环境和空气

采矿过程中总是伴随着大量的施工活动，路面的平整、巷道的开采、矿石的运输以及爆破作业等都会在空气中形成大量的扬尘污染，这些粉尘颗粒物飘浮在空气中，严重降低了空气质量和空气的能见度，车辆在此类环境中行驶时的安全风险也会进一步增加。另外，国家对生产制造过程中的环境保护提出了严格的要求，并且通过立法的形式予以落实，借助法律的强制力来降低各类工程活动的污染。而采矿施工中的扬尘污染是重要的空气污染源，因此，从环境保护的角度出发，必须对扬尘污染做出严格地控制[1]。

1.2 危害人体健康

矿山开采活动具有长期性的特点，通常一座矿山要经过多年的开采，直到矿山资源枯竭后才会将其封存起来。矿山施工活动中产生的扬尘可对人体产生危害，受其影响最大的部位是人体的呼吸系统，这些粉尘颗粒物会积累在人体的肺叶、鼻咽喉、气管以及支气管等部位，经过日积月累的作用，有可能引发尘肺病、慢性咽炎、慢性支气管炎等疾病。如果不能有效控制作业现场的扬尘，再加上矿上巷道内粉尘颗粒物的存在，人体的安全风险会进一步增加。国家法律规定，在各种作业场景下都应该为企业职工提供安全的工作环境，并严格控制和消除职业病，所以，矿山施工活动中的扬尘控制对职业安全管理意义重大，应该引起重视[2]。

1.3 损害工程设备

矿山施工中要使用到各种类型的机械车辆、机具以及设备，这些工程机械大多都会受到粉尘颗粒物的干扰，例如，车辆的排气孔、机具的散射孔都很容易吸附粉尘。有些机电设备带电运行，在电场的作用下容易对粉尘产生比较强烈的吸附作用，导致粉尘颗粒物在设备的特定位置不断积累，长期作用会严重损害设备的使用寿命、降低其可靠性，甚至还会引发安全生产事故。

2 采矿施工中的扬尘来源

2.1 场平及物资运输

矿山大多位于野外露天环境，周围的道路交通设施非常匮乏，矿山开采活动中通常要在作业环境内形成临时性的道路，并且平整出作业面、生活居住区、施工物资存储区，在此类施工活动中难免要进行大规模的动土作业，进而产生大量的扬尘。另一方面，矿石的运输、施工物资的运输基本上依靠大型车辆来完成，这些车辆在行驶的过程中也难免会产生一定量的扬尘，再加上作业现场的临时性道路没有得到充分硬化，车辆行驶时会因此而卷起大量的扬尘[3]。

2.2 爆破作业

矿山爆破技术在矿山开采和施工中应用广泛，虽然现代化施工技术层出不穷，但爆破技术凭借成本低、效率高的优势，依然没有被完全取代，而且爆破技术和方法也在不断地更新换代，依然发挥着重要的价值。例如，在露天矿的开采中就经常采用爆破技术来分化表面的岩层。矿山开采活动对巷道的依赖性非常高，在掘进巷道的作业中，有些部位存在坚硬的岩石层，机械作业的速度非常慢，此时可考虑采用爆破技术，一般是在岩石界面上钻孔，然后将爆破的装置设置在这些孔道内。在巷道掘进爆破的一瞬间，就会产生大量的扬尘，同时，在钻爆破孔的时候，钻机也会破碎岩层，产生扬尘。显然，爆破作业在粉碎岩层的同时也产生了大量的粉尘，并且在爆破形成的气浪冲击下，这些粉尘会形成大量的扬尘，其环境污染危害非常突出[4]。

2.3 具体的矿山开采活动

矿山开采活动中要使用大型机械将矿山岩层破碎成可运输的小块矿石，然后再通过皮带传输机将其从巷道内运输出来，矿石的破碎过程必然会产生一定量的粉尘颗粒物，一方面会污染巷道内的环境，另一方面还可能引发严重的安全生产事故，例如在煤矿开采中就存在粉尘爆炸的风险。因而还需要在巷道内设置专门的通风除尘装置，将粉尘颗粒物排放到露天环境内。显然，这类粉尘颗粒物也会引发扬尘污染。

2.4 巷道支护施工

在矿山施工作业中，巷道的支护是非常关键的一个环节，此类施工活动中一般要使用到打眼机械、锚杆、锚具等，受到巷道作业条件的限制，有时候不得不采用干式打眼，自然也就产生了大量的粉尘。

2.5 废弃物装载和运输

矿山施工中要将巷道掘进时产生的渣土、岩石碎屑等运输出作业环境，这一过程中会使用到装载机、挖掘机等大型机械设备，并会在作业环境内产生大量的扬尘。作业现场存在大量的粉土，车辆通过时会激起尘土，悬浮在空气中，形成污染物。

3 常用的除尘方法和技术

3.1 减少粉尘的生成量

要控制矿山施工现场的扬尘，一个最基本的思路是减少扬尘的生成量。这一点要求矿山施工单位根据实际需求，采用合理施工方案，例如，在巷道施工中可优先考虑机械掘进，避免爆破作业产生更多的粉尘。同样的，在钻孔作业中应该优先采用湿式作业，这种方式可通过水的润湿作用来减少扬尘的生成量。在道路修建、监舍修建等施工活动中也要采用相同的处理方式，以减少粉尘[5]。

3.2 利用技术措施抑制扬尘

3.2.1 布袋除尘法

在相对狭小或者密闭的空间内消除粉尘时，可采用布袋法，其基本原理是将含有粉尘的空气从布袋中通过，布袋本身是透气的，而粉尘在经过布袋时会被过滤掉，这种除尘技术在开阔空间内适应性较差，且整体的除尘效率也不高。

3.2.2 喷水除尘

这种除尘方式应用非常广泛，在道路除尘、煤矿施工现场除尘、建筑施工现场除尘中均可采用。其基本原理是将水从存在一定压力的机械装置中喷出，形成细密的水雾，空气中的粉尘颗粒物和这些水雾结合在一起，快速地沉降到地面，这种除尘方式成本低廉、效果显著。

3.2.3 泡沫除尘

严格来说，泡沫除尘和喷水除尘的原理非常相似，都是利用水分的润湿作用增加扬尘的重量，使其在重力作用下快速沉降到地面。但泡沫对扬尘的吸附作用远远强于水雾，因为泡沫的覆盖面更大，粉尘和泡沫结合之后，泡沫会在特定时刻破裂，此时粉尘也就落在了地面上。

4 采矿施工中的扬尘控制措施

4.1 道路硬化处理

由于矿山开采活动的长期性特点，再加上矿山大多位于野外露天环境，周围缺乏公共基础设施，且每天的作业过程中要有大量的渣土、矿石、工程物资进出场区，如果不对道路实施硬化处理，在车辆的碾压作用下，临时性道路上会产生大量的粉土，在风力作用、车辆作用下就会产生大量的扬尘，其污染非常严重。因此，道路硬化处理是非常有效的扬尘控制措施。施工单位可结合矿区特点、矿物存储量、预计开采年限等一系列因素，设计出合理的硬化方案。如果开采年限较久，那么建议采用较高等级的硬化技术，如水泥混凝土硬化技术，或者是沥青玛蹄脂硬化技术。在设计道路的过程中要考虑到其承载能力，矿区的运输车辆一般载重较大，并且运输作业非常频繁，如果道路承载力不足，在后期使用过程中容易出现各种病害。道路硬化处理后，可避免路面上产生大量的粉土，在日常管理中，要经常在进出矿区的路段洒水，将硬化的矿区道路和周边的公共道路连接起来[6]。

4.2 动土、排土施工中的防尘措施

矿山施工中存在大量的动工作业和排土作业，临时居住区平整、道路路基平整、物料存储区的平整等都会产生大量的扬尘。

4.2.1 动土作业中除尘措施

在动土作业中，可使用专门的喷雾设备向空气中洒水喷雾，在选择设备时要注意其覆盖半径，由于矿山施工作业面较大，应该配置各种类型的洒水喷雾设备，在巷道外的露天环境下使用覆盖范围较大的喷雾设备，在比较小的空间内使用小型喷雾设备。

4.2.2 排土施工中的除尘措施

排土施工是矿山工程中产生扬尘的主要场景之一，减少排土施工的扬尘可从以下方面来实施。一方面，在选择排土场时，要优先考虑周边植被较为茂密的场所，尤其是有高大的乔木的地方，可借助树冠抑制扬尘作用。另一方面，在排土作业中，采用喷洒氯化钠溶液或者喷水的方式控制二次扬尘问题，也可应用泡沫除尘的方式[7]。

4.3 爆破施工中的防尘措施

4.3.1 借助优化的爆破工艺除尘

随着工艺技术的进步，矿山爆破工程中可利用优化的工艺技术来减少粉尘的生成量，其具体的实施思路是合理设计炮孔深度、炮孔的分布位置以及装药量，通过爆炸产生的轰击波来控制爆破漏洞中产生的残留粉尘。深孔装药就是一种可有效减少爆破粉尘的工艺方法。

4.3.2 水力除尘

水分作用于矿体，可有效抑制粉尘的生成量，水分可沿着缝隙进入到矿体内部。在爆破作业中，可采用水塞爆破、冲水药室爆破的技术来抑制扬尘，或者在爆破作业完成之后，将水或者泡沫覆盖在爆破区域内。在实施爆破之前还要提前做好准备工作，利用严格的地质勘察活动来确定合适的洒水面积和洒水量，尤其要注意水量的控制，如果洒水量过大，后续的施工活动就会受到严重的干扰。现代化的爆破施工中可提前采用3D 技术模拟爆破范围和结果，施工单位可在这些技术的支持下做到有效的爆破控制，防止过度爆破，减少总体的粉尘量[8]。矿用泡沫抑尘技术的除尘效果非常优异，泡沫的产生依靠专门的添加剂来实现。

4.4 钻孔施工中的防尘措施

矿山爆破的炮孔成型、巷道掘进、巷道支护作业中都会涉及钻孔施工，钻机和岩石层的强烈摩擦作用会产生大量的粉尘颗粒物，钻孔施工中的除尘技术总体上分为三大类。第一种技术是干式扑尘，也就是在钻孔施工中不使用水力除尘，当产生扬尘之后，通过机械方式与过滤装置的配合，将空气中的粉尘颗粒物除去。第二种方式为湿式除尘，也就是在钻孔的过程中同时向孔内注入水分，进而实现一边钻孔、一边除尘的效果。第三种方式则是干湿结合。以矿山施工中广泛使用的牙轮钻机为例，工程实践中通常采用三级除尘的方式来实现抑尘、除尘的目标。首先，利用粉尘降尘槽除去钻孔过程中产生的粗粒粉尘，因为此类粉尘的重量较大，不太容易产生过大的扬尘；其次，使用旋流除尘器消除钻孔时产生的中粒和细粒粉尘，经过这一级除尘，大约70%～80%的粉尘可被除去；最后，在一、二级除尘的基础上，再使用带式过滤器消除细微的粉尘颗粒物，经过这一操作之后，大约99%的粉尘可被除去。

4.5 装载、运输作业中的防尘措施

矿山施工中会产生大量的渣土、碎屑以及其他类型的施工垃圾，通常要用到如装载机、挖掘机以及运输车辆等大型机械，在装载这些渣土、碎屑的过程中，会产生大量的扬尘，可提前在其中洒水，使水分将其充分润湿，这样即可有效抑制粉尘。运输渣土、碎屑的过程中也经常会产生大量的扬尘，除了对道路进行硬化处理外，还要在运输线路上提前布置水管或者专门的喷雾装置，然后借助这些水管和喷雾装置润湿路面，防止车辆通过时激起扬尘。同时，将渣土碎屑装载到运输车辆之后，要向车厢内洒水，车辆行驶时，车厢中的渣土就不会飘散到空气中。

5 结语

采矿施工的扬尘处理措施要内化于各类施工活动中，施工单位应该先将进出现场的道路做基本的硬化处理，以避免粉土扬尘。在钻孔和爆破施工中采用湿式作业法，抑制扬尘的生成量。装载和运输渣土、碎屑等施工垃圾时要在其中洒水，并且在运输道路沿线提前布置好喷水装置。