趙金銀，陽 俊

（1.豪瑞（四川）企業(yè)管理有限公司，四川 成都 610000；2.湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006）

粉塵是露天礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最主要的危害因素之一，隨著國家和社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)利用的要求越來越高，如何控制粉塵災(zāi)害已成為露天礦山開采需要解決的一個(gè)關(guān)鍵性課題。在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，臺(tái)階爆破產(chǎn)生的粉塵占比最大，在某些情況下甚至達(dá)到了98%［1］。因此，如何在臺(tái)階爆破中減少粉塵產(chǎn)生并控制粉塵擴(kuò)展受到了諸多學(xué)者的關(guān)注。

從目前的情況來看，在爆破降塵控制技術(shù)中，如何有效利用水的作用始終是研究的重點(diǎn)。早在20世紀(jì)60年代，國外就有學(xué)者提出可用水來實(shí)施礦山降塵，如CampoliA［2］就采用注水和噴灑水的方式開展了采煤過程的降塵試驗(yàn)，取得了一定的效果。其后，國內(nèi)外學(xué)者通過研究粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提出了諸如水炮泥［3］、水預(yù)濕法［4］、半水封［5］、水袋爆破拋灑［6，7］等降塵技術(shù)。盡管這些研究和試驗(yàn)都取得了一定的降塵效果，但其存在一些共性問題：操作復(fù)雜、裝水困難和效果參差不齊等［8，9］。由于這些共性問題，導(dǎo)致這些技術(shù)很難在礦山實(shí)際生產(chǎn)中被長(zhǎng)期使用。

為了克服上述問題，提高臺(tái)階爆破水霧降塵效果，提出了采用定制高壓復(fù)合膜水袋裝水充填代替炮泥堵塞降塵的技術(shù)，并開展了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。

1 高壓復(fù)合膜水袋及降塵原理

1.1 高壓復(fù)合膜水袋

高壓復(fù)合膜水袋如圖1所示，取材方便，制作簡(jiǎn)單。為了達(dá)到爆破堵塞的技術(shù)要求，高壓復(fù)合膜水袋的焊接封囗抗?jié)q強(qiáng)度≥70%，復(fù)合袋橫向延伸拉力測(cè)試40 N，高度及允差5 000±10 mm。

圖1 高壓復(fù)合膜水袋

為了適應(yīng)不同的臺(tái)階爆破炮孔規(guī)格，高壓復(fù)合膜水袋分為6種不同的規(guī)格：90 mm、120 mm、150 mm、200 mm、250 mm、310 mm，長(zhǎng)度2～8 m。

1.2 降塵原理

高壓復(fù)合膜水袋的作用是在爆破過程中裝入清水填入炮孔中以取代炮泥，堵塞和填充炮孔。當(dāng)炸藥爆炸時(shí)，其產(chǎn)生的爆炸能量對(duì)高壓復(fù)合膜水袋做功，使其瞬間破碎，液態(tài)水壓縮成水霧，水霧粉塵相結(jié)合，從而達(dá)到降塵的目的。

對(duì)臺(tái)階爆破而言，爆破粉塵主要來自于爆破粉碎區(qū)的粉礦、巖體破碎及裂隙形成過程中產(chǎn)生的粉碎巖石以及原有砂土被沖擊擴(kuò)散等方面［10］；而一些研究還表明臺(tái)階爆破后，爆破粉塵的運(yùn)動(dòng)可大致分為沖擊運(yùn)動(dòng)、蘑菇云形成與擴(kuò)展等三個(gè)階段［11］。

因此，要取得好的降塵效果，首要條件就是要有足夠的水霧產(chǎn)生。相比較于其他裝水方式，高壓復(fù)合膜水袋裝水具有水量大和水霧效果好的特點(diǎn)，因此具有較好的降塵效果。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)礦山簡(jiǎn)介

本次試驗(yàn)選擇在湖南某礦山進(jìn)行。

試驗(yàn)礦區(qū)四周有多個(gè)自然村莊，晴天爆破產(chǎn)生大量粉塵隨風(fēng)飄到周邊村莊，污染環(huán)境，村民反響強(qiáng)烈，空中長(zhǎng)時(shí)間飄浮大量粉塵，有損企業(yè)形象，環(huán)保壓力巨大。

2.2 試驗(yàn)方案

為了排除其他因素影響，本次試驗(yàn)采用單孔臺(tái)階爆破進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

高壓復(fù)合膜水袋臺(tái)階爆破裝藥結(jié)構(gòu)與礦山原裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)裝藥結(jié)構(gòu)圖

由圖2可知，該礦山炮孔長(zhǎng)度為16.5 m，炮孔直徑152 mm，炸藥采用袋裝改性銨油炸藥，單耗0.17 kg/t。

礦山原先采用間隔分兩段裝藥，其中下段裝藥長(zhǎng)度8.00 m，上段裝藥2.00 m，中間2.00 m用巖粉作為間隔，最上部采用4.50 m巖粉作為堵塞。

為保證施工方便，高壓復(fù)合膜水袋降塵爆破裝藥結(jié)構(gòu)不改變炮孔主要裝藥結(jié)構(gòu)，僅對(duì)最上部堵塞段進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時(shí)，將上部堵塞段分為三段，下部采用0.50 m巖粉堵塞，中部采用3.80 m高壓復(fù)合膜水袋，水袋中裝滿清水，水袋之上，再用0.20 m的巖粉覆蓋。

為了切實(shí)保證水袋爆破效果，施工需按照以下流程進(jìn)行：

1.將孔內(nèi)炸藥裝好，留4.5 m左右填塞。

2.向孔內(nèi)填塞0.5 m左右?guī)r粉。

3.水袋填塞施工準(zhǔn)備。

4.將竹竿插入到水袋中。

5.將竹竿和水袋一起插入孔中。

6.準(zhǔn)備好水袋向孔內(nèi)注水。

7.注水完成后，水袋扎緊，孔口填塞0.2 m左右?guī)r粉。

8.實(shí)施其他輔助降塵措施。

施工完畢后，應(yīng)檢查施工情況，確保水袋中裝滿水且不漏水，水袋之上覆蓋不小于0.15 m的巖粉。水袋扎緊及堵塞巖粉可以保證水在爆破時(shí)不向沖出。施工完成后的情況如圖3所示。

圖3 施工完成后的試驗(yàn)炮孔

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

爆破結(jié)束后，采用高壓復(fù)合膜水袋降塵技術(shù)的炮孔的粉塵濃度明顯比未采用水袋的炮孔要小得多，其粉塵分布的廣度和高度也小得多。

為了定量研究高壓復(fù)合膜水袋降塵技術(shù)的降塵效果，爆破前在兩個(gè)炮孔下風(fēng)方向20 m處各設(shè)置了一個(gè)FCC-25防爆型粉塵采樣儀完成粉塵數(shù)據(jù)采集工作，用以采集在爆破結(jié)束后一段時(shí)間內(nèi)的平均粉塵濃度。爆破結(jié)束后2 min內(nèi)兩種爆破方式的平均濃度見表1。

表1 兩種爆破方式的粉塵濃度對(duì)比

由表1可知，兩種爆破的粉塵濃度均隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低，這與實(shí)際情況相符。采用高壓復(fù)合膜水袋降塵爆破技術(shù)的降塵效果顯著，比未采用的降塵率超過了50%。

3 結(jié) 論

1.高壓復(fù)合膜水袋臺(tái)階爆破降塵技術(shù)的降塵效果顯著，其降塵率超過50%，且定制的高壓復(fù)合膜水袋具有裝水方便和適用性廣的特點(diǎn)，具有很好的推廣價(jià)值。

2.目前對(duì)高壓復(fù)合膜水袋臺(tái)階爆破降塵技術(shù)的研究還較為初步，下一步可進(jìn)一步考慮在孔內(nèi)實(shí)施分段裝水并設(shè)置合理的延時(shí)，以達(dá)到更優(yōu)的降塵效果。