采矿爆破粉尘高效凝并技术分析论文

　　摘要：现阶段人们经济活动不断增多，环境污染问题日益严重，粉尘污染是不能忽视的一种世界公害。在实际采矿过程中会涉及爆破、运输、转载等多个环节，不可避免地会产生大量的粉尘，而爆炸过程中所产生的粉尘量是最多的。一旦忽视采矿爆破时产生粉尘污染问题，就会对矿区生态环境、经济发展、社会稳定等造成直接影响。为了能够对微细粉尘进行处理，将化学凝并技术作为核心依据，不仅要减少采矿爆破时产生的粉尘量，也要科学合理地加入某些对爆炸粉尘有吸附和凝聚作用的物质，在进行物理吸附或是发生化学反应之后，能够达到高效处理粉尘的目的。本文从爆破粉尘治理技术的相关内容入手，结合高效凝并技术展开阐述，针对如何在采矿爆破工程现场应用高效凝并技术进行全面探讨，为后续高效开展采矿爆破粉尘治理工作提供参考依据。

 

　　关键词：采矿；爆破环节；粉尘污染；高效凝并技术；现场试验

 

　　采矿工程在实际开展爆破工作过程中，极易产生大量的爆破粉尘，为了避免对环境造成破坏，就要将化学凝并技术作为技术保障，这样能够为高效开展采矿爆破粉尘污染治理工作提供新思路。通常状况下，应用化学凝并技术期间主要就是利用爆破能量和爆破粉尘亲水性的差别，开发出一种新型的凝并剂。对于提高粉尘污染控制效果具有重要作用。不仅如此，在两次延迟爆炸的冲击下，凝并剂会变成雾气，飘浮在空气中，这样可以减少粉末的具体传播面积。无形中增加与粉尘之间的相对接触面积，进而提高捕集粉尘的能力。化学凝并技术具备诸多应用优势，矿山爆破期间为了降低粉尘对环境造成的影响，全面结合粉尘污染治理要求，制定完善的高效凝并技术应用方案，从而创造更多生态效益和经济效益。

 

 

 

　　采矿会涉及多个操作环节，爆破是其中非常关键的一项操作内容，如果想要满足生态环境保护要求，就要在采矿爆破期间将粉尘污染治理工作放在重要位置。在对采矿爆破粉尘污染控制形式进行分类时，将“采矿爆破具体的实施时间”作为依据，可以具体分为爆破前粉尘控制、爆破过程中的粉尘控制。在露天矿山通风条件较好的情况下，过程中起尘源点的粉尘浓度很高，并且还会在爆破粉尘扩大范围不断加大之后，增加粉尘污染治理难度。因此，在实际开展采矿爆破粉尘治理工作过程中，源头控制工作难以高效开展，需要采取针对性技术、制定针对性治理方案，否则就会对粉尘治理效果造成影响。

 

　　1.1爆破前粉尘控制

 

　　在此期间开展粉尘控制工作，主要以应用改进爆破工艺、预润湿矿体表面两种方法。为了保证爆破前粉尘控制工作符合标准要求，就要结合爆破粉尘处理要求、实际状况等内容进行分析，选用针对性的爆破技术，主要因为爆破粉尘的起尘量和粉尘扩散规律具有直接关联。初期阶段在开展矿山爆破工作期间应用开敞空间爆破方法，存在诸多弊端，如会产生较多粉尘，污染采矿区域生态环境。在技术水平不断提升的背景下，我国在采矿过程中，主要是利用有限的空间爆破技术，主要就是将炸药放置在炮孔中，做好雷管埋设工作定时爆破，这种方式主要是通过爆破时产生的冲击波来减少炮孔和漏斗中残余的灰尘。

 

　　此种方法主要就是利用爆炸期间具体产生的轰击波减少炮孔、爆破漏斗产生的残留粉尘进行爆破，有利于减少粉尘量。“预润湿矿体表面”这种方法在具体应用期间，需要在爆破前将清水喷入矿体表层，充分发挥颗粒间的液桥作用力，降低了矿体破碎过程中的实际粉尘。

 

　　1.2爆破过程中的粉尘控制

 

　　其主要内容是在爆炸过程中，在未扩散的情况下，采取措施开展粉尘污染治理工作。不可否认，爆破过程中的粉尘处理方法较多，其中应用率较高的一种方法是湿式降尘方法，不仅具有较强的经济性，也能保证最终的粉尘控制效果达到预期要求。细致分析“湿式降尘方法”，了解到包括喷雾降尘、水封爆破降尘、水塞炮孔降尘、泡沫覆盖降尘等多项措施。

 

　　在喷洒粉尘作业中，很大程度上依靠机械式喷雾器，它的作用就是在灰尘发生的地方喷洒清水，从而达到净化的效果。该方法更适用于狭小的空间；法国首次采用水封爆破降尘法，如将一种聚氯乙烯塑料作为套袋，将一端封住，一端用阀门来维持水压，而且可以在爆炸地点任意位置挂上水密封袋，在爆破过程中，可以将水袋击碎，从而起到抑制灰尘的作用；应用水塞炮孔降尘方法时，通常会将盛水、溶液、固体的容器放进炮孔中，之后利用爆破期间产生的冲击力使容器内的物质进行扩散，从而做好降尘工作；泡沫覆盖降尘这种方法比较适合应用在狭窄封闭的地下采矿区进行除尘，如通过产生泡沫覆盖巷道表面，减少爆破过程中粉尘产生量。

 

 

　　2.1高效凝并技术

 

　　采矿爆破粉尘污染治理工作在专业性方面提出的要求比较严格，并且还要结合具体状况选用除尘效果好的技术，目前高效凝并技术被充分应用。“高效凝并技术”应用原理是增加外力作用于颗粒物，之后利用颗粒之间的惯性冲击、扩散、荷电力、极性排斥等，使微细粒子凝并成比较粗的离子，从而完成去除工作。高效凝并技术类型多种多样，具体包括电凝并、声凝并、化学凝并、光凝并等。

 

　　开展采矿爆破粉尘污染治理工作时非常注重应用化学凝并技术，主要就是通过导入化学凝并剂，促进细微颗粒物长大，并在物理吸附或是化学反应相应结合的作用下高效开展粉尘控制工作。在实际研制的经济性强、高效多功能的化学凝并剂过程中具有诸多难以解决的问题，甚至在使用化学凝并剂期间极易产生二次污染问题，这就要在后续研发凝并剂期间投入较多的时间和精力。现阶段为了提高矿山粉尘治理效果，将化学凝并技术作为技术保障，充分利用爆破期间的能量和爆破粉尘亲水性差异开发凝并剂，从而达到高效控制粉尘的目的。

 

　　2.2凝并剂降尘理论内容

 

　　“凝并剂降尘”理论内容是指凝并剂雾滴与爆破粉尘颗粒物进行碰撞、凝结、补集、沉降等，其实际上属于“湿式除尘”方法的一种表现。矿山爆破粉尘的成分与矿区岩石种类这项因素具有紧密关联，一般状况下主要成分是二氧化硅、硅酸盐、黏土等物质共同组成。在实际操作期间将普通形式的雾化液滴作为参考模型，细致分析和总结凝并剂降尘理论。粉尘颗粒的相对运动物理作用、液滴等会对实际降尘期间的捕集效率造成影响，这就要在实际探究捕集效率理论期间，综合考虑粉尘液径、粉尘性质、液滴性质等多个方面的内容。

 

　　比如：细致分析粉尘粒径的分布特征，在采集矿山爆破粉尘样品期间，主要以采集爆破场下风向3个位置的样品为主，为后续开展粉尘粒径样品分析工作提供依据，如充分应用大气综合采样器，将具体的采集时间设定为30min、采样流量为60L/min、使用5mm的铝膜。在按照标准步骤完成样品采样工作之后，使用铝箔包装放在冰箱中进行避光保存，并且也要做好分析工作，如保证粉尘颗粒度测量分析系统始终处于高效运行状态、做好空白样测试工作、启动超声和搅拌器、排放液体、记录数据等。除此之外，不能忽视雾滴对粉尘截留作用的捕集。对于在矿井爆炸产生的冲击力作用下，暂时悬浮在空中的矿井爆炸粉尘，会发生碰撞，同时还会接触到一些雾滴。在这段时间内，当雾滴的表面张力变得更低时，就会使雾滴对粉尘的粘滞力大于粉尘逃逸出去的惯性力，这样，不但会出现雾滴附着在尘埃上的现象，而且还会被雾滴所吞噬。

 

 

　　3.1细致研究并总结爆破现场粉尘扩散规律

 

　　以A采矿爆破现场的具体状况为依据进行研究，如将矩形布孔的深孔微差爆破作为主要方式，炮孔填塞材料包括钻屑、碎石，并且一次爆炸量在10万吨左右，每天进行2次爆破。为了总结出采矿爆破工程现场的粉尘扩散规律，需要在实际开展监测工作时对爆破期间的粉尘浓度随垂直距离、水平距离、时间的变化状况进行重点监测，如需要监测矿山爆破不同时间段的粉尘浓度；将爆破点作为原点，在下风向的水平方向上合理设置多个监测点，保证实际获取的粉尘浓度数据具有精准可靠性。在此之后，每一次监测都要获得3组平行数据，并计算出平均值。

 

　　3.2精准掌握凝并剂的使用要点

 

　　采矿区域在爆破期间以应用爆破前润湿矿体的方法为主，在初期阶段不仅要做好凝并剂研发工作，也要依据多种类型的粉尘污染治理方法，如在实验期间以选择和应用预润湿、水封爆破、填塞炮孔相结合的方法进行操作，在充分发挥操作性强和成本低等优势的基础上，为后续提高矿山粉尘高效凝并技术应用效果奠定基础。采矿爆破工程现场的炸药以使用防水炸药为主，并且还要将水封爆破方法高效应用在爆破粉尘治理这项工作中。

 

　　一是按照标准要求，在爆破之前润湿爆破范围表面。

 

　　在实际开展这项工作时需要就是在爆破之前洒水，并通过钻孔向矿体内进行高压注水，这样既能通过正确操作的方式提高岩石的湿度，也能提高爆破现场降尘效果。不仅如此，如果想要科学合理地减少地面和坡体上粉尘在爆破冲击力下产生的粉尘，还要结合实际状况借鉴其他矿山使用的多种类型自行通风洒水装置，在高效开展爆破后的空气除尘工作之后达到预期目标。自行通风洒水装置在正常运行的状态下，每个小时能够将3m3~3.5m3的水喷成水雾，对于减少矿山爆破过程中产生的粉尘具有重要作用。此外，在将爆破现场的表面淋湿之后，充分利用尘粒之间比较大的液桥力凝聚粉尘，这样既能使小的尘粒凝聚成大的尘粒，也能不断加快尘粒的沉降速度，从而达到降尘的目的。

 

　　二是高效应用水封爆破这种方法。

 

　　在实际操作期间需要将炸药装入专门放置凝并剂的爆破袋中，之后充分利用炸药的冲击力使凝并剂进行雾化。受到爆炸作用的影响，液体的抛撒成雾过程实际上属于液体的抛撒雾化，不仅是非常复杂的物理过程、化学过程，也会涉及炸药的爆炸、冲击力、爆轰气体与运动等多个方面的知识。在此基础上，需要做好以下各方面的工作。

 

　　(1)积极开展爆炸现场上空凝并剂水封爆破雾化效果实验，非常关键的一项操作是保证在尾矿库操作，并由采矿爆破部门组织开展。在爆破现场进行多次实验，如以使用40L的水袋为主，同时还要合理使用凝并剂，并将药量分别控制在300g~500g。

 

　　(2)细致分析实验结果。在爆炸动能冲击力的影响下，凝并剂能够非常均匀地分散和雾化。通过综合爆破现场实验、扩散模型的分析过程等内容进行研究，可知粉尘在爆破后进行扩散时越是靠近起尘点，越短时间内就会减少粉尘量，这样粉尘控制效果就会越显著。如果在粉尘扩散到100m之后再对其治理，就会降低减尘效果，甚至也能对已经扩散到周围颗粒物进行监控，进而就会对矿山爆破粉尘的治理效果造成影响。

 

　　在爆炸冲击力的作用下使凝并剂能够瞬间扩散出去，具体产生的雾化效果具有较强均匀性，既能增强凝并剂的瞬间扩散能力，也能全面满足捕捉粉尘方面的合理要求；实际应用炸药具有较强的防水性，并且炸药会通过雷管进行铺设，这样能够达到合理控制爆炸时间的目的。在实际开展水封爆破试验期间，提出严格按照减尘量大的方法进行延时爆破，并且也要与凝并剂填充炮孔爆破方法进行结合。

 

　　在进行延时爆破过程中，需要在爆破区周围合理设置水封爆破点，这样在水袋爆破过程中就会向四周进行扩散。为了保证爆破效果达到预期目标，既要保证水袋架设在2m高的支架上，对扩大喷嘴的雾化面积有很大的影响。爆炸包内的爆炸物可以穿过起爆装置，并与爆炸时间控制中心相连，如首先在实际爆破之前进行了一次水密封，并在爆破区附近形成一片雾化区域；然后在爆炸区域进行爆破，在爆炸的一刹那，炮眼内的凝并剂可以起到阻隔效果，具体来说，就是将灰尘挡在外面。但要特别注意爆破孔、爆破区表面的微粒，能在爆炸的冲击下快速地蔓延，当悬浮颗粒从喷嘴中喷出时，会被喷嘴附近的液滴捕捉，从而降低喷嘴的烟尘扩散。

 

　　3.3精准掌握凝并剂的工程化应用要点

 

　　一是组织开展实验并依据实验步骤进行操作。

 

　　利用浓度粉尘测量仪器，对矿井爆炸后一段时期内的粉尘浓度进行了测定，并以最后的粉尘浓度值为基础，保证每一个步骤的操作都符合标准要求。

 

　　比如：与采掘爆破区的工作人员进行交流，根据爆破施工现场的特殊情况，准确地确定爆破场地的爆破形式；按照规范要求精准测量爆破现场的尺寸，既要确定爆破点雷管、炸药铺设的面积，也要依据现场实验确定凝并剂的具体使用量；做好使用凝并剂之后的爆破粉尘浓度，并要对获取的监测结果进行对比，甚至还要将预处理前的粉尘监测数据作为基础性依据，细致分析凝并剂预处理这项工作对采矿爆破粉尘产生的抑制效果；保证现场监测工作高效开展，提高监测报告的可靠性和实用性。

 

　　二是分析爆破作业减尘现场实施结果。

 

　　制定完善的爆破作业现场监测工作。在此期间，不能忽视的一项工作是对得到的背景值进行监控，然后对源粉尘和凝并剂的降尘情况进行监控，确保每一次的监控都有3个平均值。另外，对竖向和横向上的粉尘浓度也要进行监控，保证实际布置的监测点符合标准要求。

 

　　实施结果与分析。通常会将开展延时时间分别为0.5s、1.0s、1.5s，根据这三个试验，考察了不同的水封爆破和矿井爆破差异对凝并剂的影响。不仅要保证3次实验的气候条件差距小，也要认为实验条件基本上处于相同状态。为了进一步提高结果分析效果，就要对现场的各项指标进行考察，爆炸地点密集，时间不固定，天气也很难预料，因此试验的环境总是千变万化，增加了实验的难度。

 

　　比如：选择相应的指标对比试验条件，不难发现实验1在使用凝并剂之后，同一时间内爆破粉尘的浓度与随着距离增大出现逐步降低的现象，具有较好的减尘效果；实验2使用凝并剂之后，同一距离处50m处，0.5min的总抑尘效率较高，能够达到减少爆破粉尘的目的；实验3在使用凝并剂之后，同一距离处同样也具有较强的抑尘效果。

 

 

　　综上所述，矿山爆破环节会产生大量的粉尘，为了降低对爆破区域生态环境造成的影响，非常关键的一项工作是结合标准要求，选用应用效果好的粉尘污染处理技术。目前我国科学技术水平不断提高，将高效凝并技术作为核心依据，充分利用凝并剂治理爆破粉尘。采矿爆破粉尘中具有较高比例的可吸入颗粒物，如果没能做好防治和处理工作就会产生较大危害。高效凝并技术的应用优势也非常显著，通过制定科学合理的技术应用方案，做好各个环节的细节处理工作，既要满足采矿爆破粉尘处理要求，也要最大程度上降低污染程度，在积极开展现场试验之后，明确凝并剂对降尘效率产生的影响，从而为后续拓宽采矿爆破粉尘处理思路提供依据。