采礦施工過程中揚塵污染治理策略研究

李 輝，高維亞

（湖北鑫龍源礦業(yè)有限公司，湖北 黃岡 435300）

采礦施工揚塵污染對環(huán)境和空氣質(zhì)量帶來了很大的危害，場地平整、臨設(shè)搭建、鉆孔爆破、巷道支護、渣土運輸?shù)仁┕せ顒佣际欠蹓m的主要來源，詳見圖1。施工前要充分研究每一個環(huán)節(jié)中的揚塵成因，然后在其基礎(chǔ)上采用科學(xué)合理的揚塵抑制技術(shù)予以支持，在具體實施時要先減少粉塵顆粒物的產(chǎn)生量，然后再去考慮揚塵治理。

圖1 露天礦粉塵主要來源及危害

1 揚塵污染危害分析

1.1 污染工作環(huán)境和空氣

采礦過程中總是伴隨著大量的施工活動，路面的平整、巷道的開采、礦石的運輸以及爆破作業(yè)等都會在空氣中形成大量的揚塵污染，這些粉塵顆粒物飄浮在空氣中，嚴重降低了空氣質(zhì)量和空氣的能見度，車輛在此類環(huán)境中行駛時的安全風險也會進一步增加。另外，國家對生產(chǎn)制造過程中的環(huán)境保護提出了嚴格的要求，并且通過立法的形式予以落實，借助法律的強制力來降低各類工程活動的污染。而采礦施工中的揚塵污染是重要的空氣污染源，因此，從環(huán)境保護的角度出發(fā)，必須對揚塵污染做出嚴格地控制[1]。

1.2 危害人體健康

礦山開采活動具有長期性的特點，通常一座礦山要經(jīng)過多年的開采，直到礦山資源枯竭后才會將其封存起來。礦山施工活動中產(chǎn)生的揚塵可對人體產(chǎn)生危害，受其影響最大的部位是人體的呼吸系統(tǒng)，這些粉塵顆粒物會積累在人體的肺葉、鼻咽喉、氣管以及支氣管等部位，經(jīng)過日積月累的作用，有可能引發(fā)塵肺病、慢性咽炎、慢性支氣管炎等疾病。如果不能有效控制作業(yè)現(xiàn)場的揚塵，再加上礦上巷道內(nèi)粉塵顆粒物的存在，人體的安全風險會進一步增加。國家法律規(guī)定，在各種作業(yè)場景下都應(yīng)該為企業(yè)職工提供安全的工作環(huán)境，并嚴格控制和消除職業(yè)病，所以，礦山施工活動中的揚塵控制對職業(yè)安全管理意義重大，應(yīng)該引起重視[2]。

1.3 損害工程設(shè)備

礦山施工中要使用到各種類型的機械車輛、機具以及設(shè)備，這些工程機械大多都會受到粉塵顆粒物的干擾，例如，車輛的排氣孔、機具的散射孔都很容易吸附粉塵。有些機電設(shè)備帶電運行，在電場的作用下容易對粉塵產(chǎn)生比較強烈的吸附作用，導(dǎo)致粉塵顆粒物在設(shè)備的特定位置不斷積累，長期作用會嚴重損害設(shè)備的使用壽命、降低其可靠性，甚至還會引發(fā)安全生產(chǎn)事故。

2 采礦施工中的揚塵來源

2.1 場平及物資運輸

礦山大多位于野外露天環(huán)境，周圍的道路交通設(shè)施非常匱乏，礦山開采活動中通常要在作業(yè)環(huán)境內(nèi)形成臨時性的道路，并且平整出作業(yè)面、生活居住區(qū)、施工物資存儲區(qū)，在此類施工活動中難免要進行大規(guī)模的動土作業(yè)，進而產(chǎn)生大量的揚塵。另一方面，礦石的運輸、施工物資的運輸基本上依靠大型車輛來完成，這些車輛在行駛的過程中也難免會產(chǎn)生一定量的揚塵，再加上作業(yè)現(xiàn)場的臨時性道路沒有得到充分硬化，車輛行駛時會因此而卷起大量的揚塵[3]。

2.2 爆破作業(yè)

礦山爆破技術(shù)在礦山開采和施工中應(yīng)用廣泛，雖然現(xiàn)代化施工技術(shù)層出不窮，但爆破技術(shù)憑借成本低、效率高的優(yōu)勢，依然沒有被完全取代，而且爆破技術(shù)和方法也在不斷地更新?lián)Q代，依然發(fā)揮著重要的價值。例如，在露天礦的開采中就經(jīng)常采用爆破技術(shù)來分化表面的巖層。礦山開采活動對巷道的依賴性非常高，在掘進巷道的作業(yè)中，有些部位存在堅硬的巖石層，機械作業(yè)的速度非常慢，此時可考慮采用爆破技術(shù)，一般是在巖石界面上鉆孔，然后將爆破的裝置設(shè)置在這些孔道內(nèi)。在巷道掘進爆破的一瞬間，就會產(chǎn)生大量的揚塵，同時，在鉆爆破孔的時候，鉆機也會破碎巖層，產(chǎn)生揚塵。顯然，爆破作業(yè)在粉碎巖層的同時也產(chǎn)生了大量的粉塵，并且在爆破形成的氣浪沖擊下，這些粉塵會形成大量的揚塵，其環(huán)境污染危害非常突出[4]。

2.3 具體的礦山開采活動

礦山開采活動中要使用大型機械將礦山巖層破碎成可運輸?shù)男K礦石，然后再通過皮帶傳輸機將其從巷道內(nèi)運輸出來，礦石的破碎過程必然會產(chǎn)生一定量的粉塵顆粒物，一方面會污染巷道內(nèi)的環(huán)境，另一方面還可能引發(fā)嚴重的安全生產(chǎn)事故，例如在煤礦開采中就存在粉塵爆炸的風險。因而還需要在巷道內(nèi)設(shè)置專門的通風除塵裝置，將粉塵顆粒物排放到露天環(huán)境內(nèi)。顯然，這類粉塵顆粒物也會引發(fā)揚塵污染。

2.4 巷道支護施工

在礦山施工作業(yè)中，巷道的支護是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，此類施工活動中一般要使用到打眼機械、錨桿、錨具等，受到巷道作業(yè)條件的限制，有時候不得不采用干式打眼，自然也就產(chǎn)生了大量的粉塵。

2.5 廢棄物裝載和運輸

礦山施工中要將巷道掘進時產(chǎn)生的渣土、巖石碎屑等運輸出作業(yè)環(huán)境，這一過程中會使用到裝載機、挖掘機等大型機械設(shè)備，并會在作業(yè)環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生大量的揚塵。作業(yè)現(xiàn)場存在大量的粉土，車輛通過時會激起塵土，懸浮在空氣中，形成污染物。

3 常用的除塵方法和技術(shù)

3.1 減少粉塵的生成量

要控制礦山施工現(xiàn)場的揚塵，一個最基本的思路是減少揚塵的生成量。這一點要求礦山施工單位根據(jù)實際需求，采用合理施工方案，例如，在巷道施工中可優(yōu)先考慮機械掘進，避免爆破作業(yè)產(chǎn)生更多的粉塵。同樣的，在鉆孔作業(yè)中應(yīng)該優(yōu)先采用濕式作業(yè)，這種方式可通過水的潤濕作用來減少揚塵的生成量。在道路修建、監(jiān)舍修建等施工活動中也要采用相同的處理方式，以減少粉塵[5]。

3.2 利用技術(shù)措施抑制揚塵

3.2.1 布袋除塵法

在相對狹小或者密閉的空間內(nèi)消除粉塵時，可采用布袋法，其基本原理是將含有粉塵的空氣從布袋中通過，布袋本身是透氣的，而粉塵在經(jīng)過布袋時會被過濾掉，這種除塵技術(shù)在開闊空間內(nèi)適應(yīng)性較差，且整體的除塵效率也不高。

3.2.2 噴水除塵

這種除塵方式應(yīng)用非常廣泛，在道路除塵、煤礦施工現(xiàn)場除塵、建筑施工現(xiàn)場除塵中均可采用。其基本原理是將水從存在一定壓力的機械裝置中噴出，形成細密的水霧，空氣中的粉塵顆粒物和這些水霧結(jié)合在一起，快速地沉降到地面，這種除塵方式成本低廉、效果顯著。

3.2.3 泡沫除塵

嚴格來說，泡沫除塵和噴水除塵的原理非常相似，都是利用水分的潤濕作用增加揚塵的重量，使其在重力作用下快速沉降到地面。但泡沫對揚塵的吸附作用遠遠強于水霧，因為泡沫的覆蓋面更大，粉塵和泡沫結(jié)合之后，泡沫會在特定時刻破裂，此時粉塵也就落在了地面上。

4 采礦施工中的揚塵控制措施

4.1 道路硬化處理

由于礦山開采活動的長期性特點，再加上礦山大多位于野外露天環(huán)境，周圍缺乏公共基礎(chǔ)設(shè)施，且每天的作業(yè)過程中要有大量的渣土、礦石、工程物資進出場區(qū)，如果不對道路實施硬化處理，在車輛的碾壓作用下，臨時性道路上會產(chǎn)生大量的粉土，在風力作用、車輛作用下就會產(chǎn)生大量的揚塵，其污染非常嚴重。因此，道路硬化處理是非常有效的揚塵控制措施。施工單位可結(jié)合礦區(qū)特點、礦物存儲量、預(yù)計開采年限等一系列因素，設(shè)計出合理的硬化方案。如果開采年限較久，那么建議采用較高等級的硬化技術(shù)，如水泥混凝土硬化技術(shù)，或者是瀝青瑪蹄脂硬化技術(shù)。在設(shè)計道路的過程中要考慮到其承載能力，礦區(qū)的運輸車輛一般載重較大，并且運輸作業(yè)非常頻繁，如果道路承載力不足，在后期使用過程中容易出現(xiàn)各種病害。道路硬化處理后，可避免路面上產(chǎn)生大量的粉土，在日常管理中，要經(jīng)常在進出礦區(qū)的路段灑水，將硬化的礦區(qū)道路和周邊的公共道路連接起來[6]。

4.2 動土、排土施工中的防塵措施

礦山施工中存在大量的動工作業(yè)和排土作業(yè)，臨時居住區(qū)平整、道路路基平整、物料存儲區(qū)的平整等都會產(chǎn)生大量的揚塵。

4.2.1 動土作業(yè)中除塵措施

在動土作業(yè)中，可使用專門的噴霧設(shè)備向空氣中灑水噴霧，在選擇設(shè)備時要注意其覆蓋半徑，由于礦山施工作業(yè)面較大，應(yīng)該配置各種類型的灑水噴霧設(shè)備，在巷道外的露天環(huán)境下使用覆蓋范圍較大的噴霧設(shè)備，在比較小的空間內(nèi)使用小型噴霧設(shè)備。

4.2.2 排土施工中的除塵措施

排土施工是礦山工程中產(chǎn)生揚塵的主要場景之一，減少排土施工的揚塵可從以下方面來實施。一方面，在選擇排土場時，要優(yōu)先考慮周邊植被較為茂密的場所，尤其是有高大的喬木的地方，可借助樹冠抑制揚塵作用。另一方面，在排土作業(yè)中，采用噴灑氯化鈉溶液或者噴水的方式控制二次揚塵問題，也可應(yīng)用泡沫除塵的方式[7]。

4.3 爆破施工中的防塵措施

4.3.1 借助優(yōu)化的爆破工藝除塵

隨著工藝技術(shù)的進步，礦山爆破工程中可利用優(yōu)化的工藝技術(shù)來減少粉塵的生成量，其具體的實施思路是合理設(shè)計炮孔深度、炮孔的分布位置以及裝藥量，通過爆炸產(chǎn)生的轟擊波來控制爆破漏洞中產(chǎn)生的殘留粉塵。深孔裝藥就是一種可有效減少爆破粉塵的工藝方法。

4.3.2 水力除塵

水分作用于礦體，可有效抑制粉塵的生成量，水分可沿著縫隙進入到礦體內(nèi)部。在爆破作業(yè)中，可采用水塞爆破、沖水藥室爆破的技術(shù)來抑制揚塵，或者在爆破作業(yè)完成之后，將水或者泡沫覆蓋在爆破區(qū)域內(nèi)。在實施爆破之前還要提前做好準備工作，利用嚴格的地質(zhì)勘察活動來確定合適的灑水面積和灑水量，尤其要注意水量的控制，如果灑水量過大，后續(xù)的施工活動就會受到嚴重的干擾。現(xiàn)代化的爆破施工中可提前采用3D 技術(shù)模擬爆破范圍和結(jié)果，施工單位可在這些技術(shù)的支持下做到有效的爆破控制，防止過度爆破，減少總體的粉塵量[8]。礦用泡沫抑塵技術(shù)的除塵效果非常優(yōu)異，泡沫的產(chǎn)生依靠專門的添加劑來實現(xiàn)。

4.4 鉆孔施工中的防塵措施

礦山爆破的炮孔成型、巷道掘進、巷道支護作業(yè)中都會涉及鉆孔施工，鉆機和巖石層的強烈摩擦作用會產(chǎn)生大量的粉塵顆粒物，鉆孔施工中的除塵技術(shù)總體上分為三大類。第一種技術(shù)是干式撲塵，也就是在鉆孔施工中不使用水力除塵，當產(chǎn)生揚塵之后，通過機械方式與過濾裝置的配合，將空氣中的粉塵顆粒物除去。第二種方式為濕式除塵，也就是在鉆孔的過程中同時向孔內(nèi)注入水分，進而實現(xiàn)一邊鉆孔、一邊除塵的效果。第三種方式則是干濕結(jié)合。以礦山施工中廣泛使用的牙輪鉆機為例，工程實踐中通常采用三級除塵的方式來實現(xiàn)抑塵、除塵的目標。首先，利用粉塵降塵槽除去鉆孔過程中產(chǎn)生的粗粒粉塵，因為此類粉塵的重量較大，不太容易產(chǎn)生過大的揚塵；其次，使用旋流除塵器消除鉆孔時產(chǎn)生的中粒和細粒粉塵，經(jīng)過這一級除塵，大約70%～80%的粉塵可被除去；最后，在一、二級除塵的基礎(chǔ)上，再使用帶式過濾器消除細微的粉塵顆粒物，經(jīng)過這一操作之后，大約99%的粉塵可被除去。

4.5 裝載、運輸作業(yè)中的防塵措施

礦山施工中會產(chǎn)生大量的渣土、碎屑以及其他類型的施工垃圾，通常要用到如裝載機、挖掘機以及運輸車輛等大型機械，在裝載這些渣土、碎屑的過程中，會產(chǎn)生大量的揚塵，可提前在其中灑水，使水分將其充分潤濕，這樣即可有效抑制粉塵。運輸渣土、碎屑的過程中也經(jīng)常會產(chǎn)生大量的揚塵，除了對道路進行硬化處理外，還要在運輸線路上提前布置水管或者專門的噴霧裝置，然后借助這些水管和噴霧裝置潤濕路面，防止車輛通過時激起揚塵。同時，將渣土碎屑裝載到運輸車輛之后，要向車廂內(nèi)灑水，車輛行駛時，車廂中的渣土就不會飄散到空氣中。

5 結(jié)語

采礦施工的揚塵處理措施要內(nèi)化于各類施工活動中，施工單位應(yīng)該先將進出現(xiàn)場的道路做基本的硬化處理，以避免粉土揚塵。在鉆孔和爆破施工中采用濕式作業(yè)法，抑制揚塵的生成量。裝載和運輸渣土、碎屑等施工垃圾時要在其中灑水，并且在運輸?shù)缆费鼐€提前布置好噴水裝置。