淺析露天煤礦揚塵綜合治理措施

黎方潛 吳其榮 袁 亮 周 川

（國家電投集團遠達環保工程公司重慶科技分公司 重慶 401120）

1 背景

我國的煤礦資源非常豐富，國家能源結構以燃煤發電為主，因此，隨著國家的發展，眾多煤炭企業對煤礦資源進行了大力的開發，煤炭行業對我國能源發展有著重要作用。露天采煤技術，因為其作業環境和技術，在采礦過程不存在透水、瓦斯等問題，安全系數較高[1]；同時采用露天煤礦開采技術，可有效降低煤礦企業成本。但是制約著我國露天煤礦發展的主要原因是煤礦揚塵問題，一方面煤礦企業在生產、加工產品過程中會形成粉塵，另一方面因為露天開采導致水土流失產生的自然粉塵，都會嚴重影響當地生態環境以及煤礦企業員工身體健康[2]。

目前各地方在加強對露天煤礦治理力度，2017年9月，山東省落實《京津冀及周邊地區2017—2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》實施細則，表明要嚴格推進露天煤礦環境綜合治理。

因此，目前露天煤礦揚塵的綜合治理刻不容緩。

1.1 我國露天煤礦揚塵現狀

露天煤礦粉塵的產生主要分為，自然粉塵和生產作業粉塵。

自然粉塵的產生：由于露天開挖作業面積很大，一般10平方公里是中型露采煤礦占地面積，而一個大型露天煤礦則有上百平方公里占地面積。同時在開采過程中，穿孔爆破等工序，對土地結構造成損害；在露天采煤礦排土場，粉塵量會隨著日積月累的風蝕和缺水問題越來越大，這些危害都會對當地自然生態環境有著巨大影響。

生產作業粉塵：主要是產生在巖土剝離作業與毛煤生產過程中，具體過程如下：巖土、煤層穿孔揚塵，礦山爆破揚塵，巖土、毛煤裝卸以及對其運輸過程中的揚塵，毛煤破碎及轉載揚塵等。

所以露天煤礦的揚塵主要特點是：粉塵源分散，粉塵產生量大，影響范圍廣，治理難度大。

2 露天煤礦揚塵治理措施

2.1 露天煤礦自然粉塵治理

首先，應針對開采礦區，進行前期規劃，合理有效的利用土地，對開采和復墾地區合理分配，種植適宜當地環境的花草樹木，防止礦區土地沙漠化；開采分時段，有效避免天氣、風力等自然因素，加重粉塵危害。科學利用煤礦的復墾土地，雖然此方法前期投入較大，但項目進行后，可使土地資源得到高效的利用，減少粉塵對設備的磨損，降低場地及設備的維護費用，具有巨大的經濟及社會效益。

其次，我國是一個水資源短缺國家，在煤礦開采區水資源短缺問題更加普遍，而水資源對于揚塵治理有著重要作用，一方面水分可以促進植被生長減少水土流失，另一方面水分是抑制揚塵的重要原料。如果煤礦企業對礦區用水未經處理直接排放，不僅對當地水體造成污染，還會造成水資源的浪費。對此，煤礦企業要積極制定水資源綜合利用方案，提高水資源的重復利用效率，增強節約用水意識，比如加強礦區用水和生活污水處理站的建設，增加廢水處理設施[3]。

以上措施都可以有效減少自然粉塵的產生。

2.2 露天煤礦生產作業粉塵治理

針對露天煤礦具體生產過程的揚塵治理如下：

（1）采掘場：鉆孔爆破的生產過程就是鉆頭穿鑿巖土，然后加壓氣體吹散穿鑿孔中粉塵形成爆破孔，因此在進行鉆孔作業時要粉碎大量的巖土，產生大量的粉塵，是露天煤礦揚塵主要污染源之一。抑塵的有效措施有干法除塵、濕式除塵，當前兩種方式效果不佳時，可以使用干式、濕式復合除塵方式進一步加強除塵效果[4]。同時需要因地制宜，比如在北方由于寒冷地區濕式除塵方式受到氣候限制，因此采用干式除塵系統較多，但需要注意及時維護和更換捕塵袋。

（2）爆破：在爆破作業過程中，因為其爆破面積較大，大量的粉塵由于沖擊波吹散于空氣中，空氣中的粉塵含量在短時間內嚴重超標，為降低爆破時粉塵的產生量，可采用多排垂直深孔松動爆破方式，在爆破區域合理設計孔網間距和數量，并向巖土灑水，提高巖土濕度，使巖土粉塵團聚為大顆粒，可有效降低40%～70%含塵量；或采用環保抑塵噴霧機，其原理是水分通過高壓噴槍霧化為與粉塵粒徑大小相當的顆粒，水霧在風機作用下噴射覆蓋粉塵區，在塵源處的上方或周邊形成霧化層。粉塵顆粒與水霧顆粒相互碰撞而團聚，水霧顆粒在粉塵顆粒表面形成濕潤層，被濕潤的粉塵顆粒繼續吸附其他粉塵顆粒，逐漸凝聚為大顆粒球團，在重力作用下而沉降，從而達到降塵的目的。

（3）裝卸：鏟斗在進行裝卸操作時，粉塵的產生量會隨著物料降落高度升高以及物料濕度的減小而增加。因此降低該過程揚塵量的有效方法為：在進行裝卸時，鏟斗與車輛等裝載工具盡量靠近，減少物料落差，同時在該作業區域配備增濕噴水裝置，定時定量進行灑水作業，增大物料的濕度和粘結性，達到降塵的目的；或者在電鏟大臂下部和司機室前部安裝風水混合噴霧裝置的辦法，向裝載的物料噴霧降塵，使司機室前方空氣中的粉塵顆粒濕潤，保持司機良好的操作視野，既能防止作業事故，又能有效降低粉塵。

（4）地面生產系統揚塵防治措施：①在轉載站和裝車站配備灑水抑塵裝置，比如灑水噴頭、抑塵檔網等；汽車運輸渣土、砂石等易揚塵材料時進行遮蓋，有其他嚴格要求時采用密閉專用車輛[5]，帶式輸送機裸露部分加設皮帶罩；二次破碎車間配備布袋除塵器。②在主要的運輸路線上鋪設適當規格的路料，通過灑水樁或灑水車定期對路面進行灑水，保持路面的濕度，抑制運輸路面揚塵。

（5）排土場揚塵治理：在排土階段，一是在排土場邊坡上覆蓋防風固塵網，根據排土場情況，適量灑水，二是當排土達到最終標高時，在不影響排土作業情況下及時對排土平盤進行綠化和部分覆土造田。當排土場達到服務年限后，全面地對排土場進行綠化，并分區塊覆土造田，可以在覆土層進行農業耕種[6]。

2.2 二次揚塵的治理

在煤場作業過程中，遭遇大風天氣易產生二次揚塵，不僅影響工作和生活環境，也會造成煤礦資源的損失。為此，可以采用如下措施，進行治理。

（1）采用擋風抑塵墻技術：擋風抑塵墻根據風洞實驗、現場測試等綜合研究，設計、加工成具有開孔結構的抑風板，通過金屬支架，在揚塵現場組裝合成為擋風抑塵墻。其原理是當風沙通過具有開孔結構的擋風抑塵墻時，墻后形成高速區和低速渦旋區，產生上、下干擾氣流，以降低風速，減小氣流含塵量，從而達到高效抑塵的目的[7]。

（2）在二次揚塵點，噴灑含有鈉、鎂等離子的鹽溶液，延長水分蒸發時間，增強灑水降塵的作用效果；在揚塵物料表面噴灑結殼覆蓋劑，結殼覆蓋劑和粉塵顆粒間具有粘結力，它們互相滲透擴散，粉塵表面會形成薄層硬殼，以此減少揚塵。

2.3 構建企業職業健康管理體系

構建全面的煤礦企業職業健康管理體系，開展以粉塵危害為主題的職業健康教育培訓，在員工心中樹立起粉塵危害意識，定期對員工進行健康體檢；積極引進先進、高效的粉塵治理技術，提高對粉塵源的監測力度，建立全方位的防塵體系，為員工的身心健康建立起一個全面、有效的屏障[8]。

3 露天煤礦揚塵治理市場規模

截至2014年底，我國有生產和在建露天煤礦400多座，總產能約6.5億t/a。其中大型露天煤礦30多座，設計產能3.6億t/a；中型露天煤礦90多座，其余為小型露天煤礦。大型煤礦中，產能10Mt/a及以上的露天煤礦有15處，總產能約2.9億t/a，產能20Mt/a及以上的露天煤礦7座，總產能約1.88億t/a[9]。

其中僅針對我國大型煤礦每年生產能力總共有2.9億t/a，其露天堆煤場儲煤量約為1.45億噸t/a（估算為總量的50%），露天堆煤場的揚塵風損失因子大致在3%～5%，按照3%計算，煤炭價格約200-700元/t，按均價450元/t計算，煤炭揚塵風損失估值為19.575億元，如表1所示[10]。

表1 煤炭揚塵風損失估值

從上表可以看出，僅大型露天煤礦揚塵損失每年約19.575億的市場，因此對于煤礦企業具有較強的治理需求，同時又由于環保治理壓力，露天煤礦揚塵治理具有巨大市場潛力。

結語

中國露天煤礦在規模、數量、開采技術和工藝等方面，經過近些年的發展都有了長足的進步，煤礦資源也為我國跨越式發展做出了重要貢獻。但是，目前提倡環境友好型、資源節約型社會，我們要更加重視露天煤礦的揚塵治理。

因此，按照十三五發展規劃中的要求，加強落實粉塵防控體系落到實處，完善粉塵監測、監控系統，綜合利用各種除塵設施，實施嚴格的粉塵防控方案，完善工藝過程，革新生產設備，達到消除粉塵危害的目的。