冬瓜山銅礦濕式抑塵技術

李曉東　賈敏濤

(1.銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

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冬瓜山銅礦濕式抑塵技術

李曉東1賈敏濤2,3,4

(1.銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

針對冬瓜山銅礦井下進風側揚塵污染嚴重的問題，通過對比分析國內外路面揚塵綜合防塵技術措施及應用情況，設計了冬瓜山銅礦進風側管網噴灑防塵系統，有效解決了進風側風源被污染的問題，經現場采樣檢測，進入采區風流的含塵量小于2mg/m3，成效顯著，可供類似礦山參考。

路面揚塵綜合防塵技術防塵系統

冬瓜山銅礦是亞洲最大的地下開采銅礦，作為國內機械化程度最高的地下銅礦之一，目前開采深度近千米。該礦山采用豎井開拓，副井作為井下行人、材料運輸的主要通道，也是輔助進風通道，與多中段相互貫通，大量細砂、水泥和碎石由副井經各水平石門運往作業點。細砂碎石灑落，車輛通過時產生了大量揚塵。新風將車輛揚塵帶入采區，導致井下風質惡化，井下粉塵濃度超標，超過《金屬非金屬礦山安全操作規程》的要求(2mg/m3)。粉塵大量積聚沉降，附著于運礦、破碎設備以及有軌運輸巷架線和管路表面，降低了設備及管線的使用壽命[1-2]。為此，有必要從源頭進行采區綜合抑塵，確保采區新風風質。

1　進風側揚塵特點

車輛的重量易引起路面下沉、彎曲及路面龜裂，車輛運行產生顛簸，從而加速了地面自由顆粒變成粉塵的過程，因而運輸車輛是產塵的主源。井下運輸和輔助車輛運行無固定頻率和地點，產塵點多且不固定、涉及面廣，屬于陣發產塵性質的塵源，粉塵逸散至大氣中不易用常用的排氣罩等形式的除塵設備進行捕捉，給防塵工作帶來了較大困難。

2　礦井粉塵綜合防治方針

減少路面揚塵的關鍵是保持一定的含濕量和良好的路面狀況，防止路面粉塵飛揚的3種防塵機理分別為固結、潤濕、凝并[3-4]。固粉塵綜合治理措施為：①革，即工藝改革，以低粉塵、無粉塵物料代替高粉塵物料，以不產塵設備、低產塵設備代替高產塵設備，是減少或消除粉塵污染的根本措施；②水，濕式作業可有效防止粉塵飛揚；③密，即密閉塵源，使用密閉的生產設備或將敞口設備改裝為密閉設備，是防止和減少粉塵外逸、治理作業場所空氣污染的重要措施；④風，即通風排塵，受生產條件限制，設備無法密閉或密閉后仍有粉塵外逸時，需采取通風措施，將產塵點的含塵氣體直接抽出，確保作業場所空氣中的粉塵濃度符合國家衛生標準；⑤管，相關領導應重視防塵工作，不斷改善防塵設施并加強設施維護，確保設備始終處于高效運行狀態；⑥教，加強防塵工作的宣傳教育，普及防塵知識，使接塵者對粉塵危害有充分的了解和認識；⑦護，受生產條件限制，在粉塵無法控制或高濃度粉塵條件下作業，須合理、正確地使用防塵口罩、防塵服等個人防護用品；⑧檢，定期對接塵人員進行體檢，對從事特殊作業的人員應發放保健津貼，有作業禁忌證的人員，不得從事接塵作業。

3　外揚塵綜合防治技術措施

3.1灑水防塵

灑水防塵是傳統的防塵方法，因其操作簡單、方便，在許多國家一直沿用至今。灑水防塵的主要作用在于濕潤顆粒細小的粉塵，使其密度增加，并相互黏結成較大顆粒，使之在外力作用下無法飛揚。實踐表明，灑水防塵方法較適用于相對濕度大于40%條件下的混凝土路面。采用供水管網、組合噴頭、加壓水泵組成的一套管網自動噴灑防塵系統防塵，可克服灑水車灑水成本高、維修工作復雜、灑水不及時等缺點，實踐證明，該系統防塵效果較好，社會效益和經濟效益較顯著[5-7]。

3.2固體吸濕劑防塵

固體吸濕劑防塵是在路面噴撒吸水強的物質吸收空氣中水分來濕潤粉塵，使粉塵凝結并達到防塵的目的，常用的固體吸濕劑有NaCl、CaCl2、MgCl2、FeCl3、K2CO3、(NH4)2SO4、活性Al2O3、木質素等[3]。采用該類抑塵劑成本高，存在二次污染，對汽車輪胎和金屬零部件具有較強的腐蝕作用，故而應用較少。

3.3液體吸濕劑防塵

國內外液體吸濕劑主要使用一些來源廣、價格便宜、具有抗蒸發、能吸濕而又保持濕潤的鹵化物溶液，如NaCl、CaCl2、MgCl2等水溶液。該類水溶液具有較好的吸濕性，抑塵效果優于水，但成本高于水，且對汽車輪胎和金屬零部件具有較強的腐蝕作用，綜合抑塵效果不理想。

3.4復合抑塵劑

復合抑塵劑是由2種或2種以上的抑塵劑在一定的物理或化學條件下復合而成，適用范圍較廣，抑塵性能較佳，但目前國內外對該類抑塵劑的研究成果較少。

4　冬瓜山銅礦進風側濕式防塵方案

據現場調查，冬瓜山銅礦進風側石門底板全部采用混凝土硬化，一側設置排水溝。巷道內沿線鋪設2寸生產供水管道，水源取自-460m水倉，水壓均在2.0MPa以上。供水管道每隔50～100m不等距離設置有三通取水閥，設計在-670，-730，-790，-850，-875m水平進風側大巷設置管網噴灑防塵系統，保證巷道底板濕潤，減少車輛行進過程中的揚塵，降低進風風源中粉塵濃度，確保進入采區的風質符合《金屬非金屬礦山安全操作規程》的要求。

4.1給水管道選材與鋪設

進風側大巷設置管網噴灑防塵系統的主要目的是確保巷道底板濕潤，在車輛運行過程中不產生揚塵。因此噴灑對于水霧的顆粒無嚴格要求。進風側巷道底板噴灑防塵系統在巷道頂板布置噴灑管道，管道壁面開小孔，由壓力水通過管壁噴淋出，形成霧狀水滴噴灑巷道。結合該礦山現有的設備，選用PE80聚乙烯管材作為噴灑防塵系統管網，管道外徑25mm，耐壓等級為20～23kg。噴灑管網沿巷道頂板鋪設。在巷道頂板距巷道照明燈高度方向下方100mm，水平方向偏向背離電纜一側400mm處沿巷道拉一根鋼絲，沿巷道每隔6m在巷道頂板設置錨桿，懸吊鋼絲。將供水管道用塑料綁扎帶沿鋼絲固定。具體安裝情況如圖1所示。

圖1　噴淋灑水管道安裝示意(單位：mm)

管網每段長度根據現場巷道壁面上2寸供水管的取水口位置確定，設計2～3個取水點的間距之和為一段管網的長度。管網內每段管道的長度在保證管道端部水壓的情況下盡可能長，以減少開關閥的數量，降低灑水工作量。在管網與主管路連通的部位安裝三通和閥門，確保噴灑管網取水不影響巷道壁面沖洗取水。管網應平直安設，吊掛牢固，小于或等于90°的轉角應設置彎頭，接頭應保持嚴密不漏水(滴水成線視為漏水)。

4.2噴淋灑水管道開孔方案設計

噴灑管網是利用鋪設于巷道頂板管道內的壓力水通過水管下方小孔噴出形成霧狀水滴對巷道底板進行保濕。因此管道的開孔既要保證能夠對巷道底板進行全覆蓋，又不能對巷道壁上的高壓電纜直接噴水，在巷道走向方向確保巷道底板全覆蓋，嚴禁出現巷道底板某段有無法被快速灑濕的現象。設計噴灑管網沿巷道長度方向間隔1m開一個小孔，開孔方向取斜向左下、垂直向下和斜向右下3個方向依次交替排列，孔徑1～3mm，以礦方現有的最小鉆頭進行打孔。為保證噴水對巷道底板全覆蓋又不會對巷道壁面高壓電纜產生影響，斜向下的開孔方向與豎直方向的夾角取30°～45°(圖2～圖4)。

圖2　噴淋灑水管道安裝示意

圖3　現場噴灑情況

4.3噴灑時間安排

管網噴灑防塵系統安裝的巷道都是運輸和行人較集中的部位，為在噴灑時不影響

圖4　-730 m水平噴灑管網布置示意

行人和車輛，對巷道噴淋灑水時間進行了嚴格規定。按照冬瓜山井下情況，選擇在每天交接班時進行，每班在人員進入之前，安排專人對上述需噴淋灑水的地點進行作業。噴淋灑水的時間長度由操作者根據現場情況設定，以巷道底板完全濕潤、一個班次不產生揚塵且巷道底板無連續積水為標準。

4.4效果分析

冬瓜山銅礦在-730，790m水平進風側從副井口經進風井聯巷至采區斜坡道口一段巷道安裝了管網噴灑防塵系統，每天3班交接前安排專人進行噴灑作業，能夠較好地保持巷道底板濕潤，車輛行駛過程中未見揚塵產生，有效解決了進風側風源被污染的問題，經現場采樣檢測，進入采區風流的含塵量小于2mg/m3，有效確保了進入采區風質達標。

5　結　語

為有效解決冬瓜山銅礦井下進風側揚塵污染嚴重的問題，對該礦進風側管網噴灑防塵系統進行了設計，實踐表明，該系統結構簡單、穩定可靠、現場安裝方便，能夠有效解決大型無軌礦山運輸設備揚塵問題，可在井下斜坡道、地表工業場內道路等揚塵點推廣應用，對于國內類似礦山也有一定的參考價值。

[1]吳若菡，賈萬玉，劉國棟.三山島金礦溜礦系統防塵措施探討[J].黃金科學技術，2015(6)：73-76.

[2]鐘立超，孫曉然.揚塵危害及抑塵技術的進展與評價[J].上海化工，2010(12)：26-29.

[3]陳軍良，吳超，張強.國內外路面防塵技術研究現狀及評價[J].礦冶，1998(3)：8-11.

[4]彭興文，李錦.露天礦公路揚塵綜合防治技術的研究[J].工業安全與防塵，1995(9)：1-5.

[5]方立升，陳軍.露天礦山道路管網防塵系統的應用實踐[J].有色礦山，1993(2)：5-8.

[6]吳江，吳冷峻.冬瓜山銅礦某卸礦站綜合防塵系統設計與應用[J].金屬礦山，2009(9)：132-134.

[7]王英敏.礦井通風與防塵[M].北京：冶金工業出版社，2006.

2016-05-18)

李曉東(1967—)，男，工程師，244031 安徽省銅陵市獅子山區。