露天礦山開采粉塵污染治理

摘 要：我國是礦業大國，已經成為世界上最大的礦產品生產國、消費國和貿易國，礦產資源勘查、開發利用水平不斷提升， 從1990年的20%～30%增長到當前的70%～90%以上。目前，中國年礦石開采總量超過300億t。露天開采回采率總體穩定在96%以上;地下開采回采率提高到79%。礦業在我國國民經濟中占有重要地位，目前礦業經濟全國GDP的比重超過了30%。

關鍵詞：露天礦山;粉塵;污染控制;靜態粉塵抑制劑

習近平總書記強調，在我國經濟由高速增長階段轉向高質量發展階段過程中，污染防治和環境治理是需要跨越的一道重要關口。要努力探索出一條符合戰略定位，體現地方特色，以生態優先，綠色發展為導向的高質量發展新路子。2019年十三屆人大二次會議李克強總理在政府工作報告提出：持續推進污染防治，鞏固擴大藍天保衛戰成果，要求二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%，重點地區細顆粒物（PM2.5、PM10）濃度繼續下降。持續開展京津冀及周邊、長江三角洲、汾渭平原大氣污染治理攻堅。

一、粉塵來源的分析

全世界每年排入大氣的各類粉塵約在1億噸以上。其中粉塵對大氣的污染由人類活動引起，但也就可以通過人類活動而加以控制。人類活動引起的粉塵污染主要來源于3個方面，即工業生產污染源、生活活動污染源、交通運輸污染源。

1.1工業生產污染源

工業生產如火力發電廠、鋼鐵廠、建材、化工廠、有色金屬廠、礦山作業區等工業部門的生產及燃料燃燒過程，皆向大氣中排入大量的粉塵及其他有害成分工業生產污染源是造成粉塵污染的最主要的來源。

1.2生活活動污染源

生活污染源城市和工礦企業住宅，商業區千家萬戶的生活爐灶、經

營性爐灶以及采暖鍋爐的煙囪，同樣會向大氣中排煙塵。這些污染源分布廣，污染物總量大，對局部的大氣環境質量常有很大影響，也是不可忽視的。

1.3交通運輸污染源

交通運輸污染源汽車，火車、輪船飛機等交通工具排放的尾氣及行走

二次揚塵都含有粉塵污染物。在交通運輸業十分發達的今天，尤其在城市，它已成為粉塵污染的重要來源之一。

二、露天礦山開采帶來的粉塵污染

隨著資源的巨大消耗帶來了粉塵污染，粉塵污染源幾乎產生于露天礦山生產的各個環節，約占80%。因此，露天礦山的粉塵污染控制刻不容緩，更具有普遍意義。如穿孔、爆破、鏟裝、運輸、破碎、排土等。另外，采區內的輔助車輛和采礦工程的施工（如道路施工、邊坡清理等）也會產生粉塵污染源， 露天礦山粉塵的主要危害包括：造成大氣污染、危害工人身體健康、危害設備安全、造成資源浪費、易發安全事故。

2.1穿孔作業產塵

牙輪鉆機或機械二次破碎所使用的手持式、破碎錘或鑿巖機在工作時，由于鉆頭對巖石的沖擊、擠壓以及切剝、摩擦，被碎成大小不一的顆粒煙塵，其中有一部分排出孔口后就形成粉塵。鑿巖產塵的特點是時間長而持續，而且大量粒塵的直徑小于微米級，它是露天采區微細礦塵的主要來源之一。尤其是牙輪鉆機分布點廣且散，無收塵設施，造成產塵點多而散，而接觸這類粉塵作業的人較多，接觸時間較長，對職工的危害性較大。

2.2爆破作業產塵

爆破作業時，因礦巖受到藥包爆破的巨大壓力、高溫及應力波作用而粉碎，礦巖發生位移后形成粉塵。其瞬時產塵量極大，產塵量與一次爆破的炮孔數目、炮孔參數、炸藥種類、礦巖性質、地質構造體傷害極大。

2.3鏟裝作業產塵

裝載設備挖掘礦巖時，沉落在礦巖表面上的和摩擦、碰撞產生的粉塵因受振動而揚起形成二次揚塵;其次鏟斗在向車廂卸下礦巖時，由于落差，會產生巨大粉塵。另外，挖掘設備在清掃采場爆堆時也會產生粉塵。

2.4運輸作業產塵

運輸路面沉積的粉塵在受到車輛膠輪經過時所產生的壓擠、振動和氣流的影響，無規則地運動起來，造成二次揚塵。同時從有關露天礦大氣質量監測表明，汽車運輸礦巖時，路面行車揚塵是露天礦采區最大的粉塵污染源，占采區總產塵量的70%-90%。

2.5排土場排土作業產塵

排土場因運輸車輛在卸巖時巖石的碰撞、摩擦而產塵。特別是采礦場采區高臺段排土的排土場，其落差較大，且排放量又大，所形成的二次揚塵量很大，對周邊環境污染嚴重。一般情況下，邊坡清理、道路修筑、工作面平整的二次揚塵.這些部位的粉塵受到振動和氣流作用時，飛散到空氣產生二次揚塵。

2.6破碎作業產塵

破碎機運轉時，礦石被擠壓撞擊，使礦石間隙中的空氣猛烈擠壓出來。

當這些氣流向外高速運動時，由于氣流和粉塵的剪切壓縮作用，帶動粉塵一起通過加料口向外排出。

2.7皮帶運輸作業揚塵

礦石破碎后，經溜槽排到下部的皮帶運輸機上。由于兩者之間有一落差，粉塵流與周圍空氣產生剪切作用，空氣被卷進物料中，相互的卷吸作用瞬間在卸料口揚起粉塵，并向四周飛揚。

三、露天礦山粉塵污染治理對策

從露天礦山粉塵源的產生原因情況來看，各道工序、環節點都會產生粉塵污染，只是產生的強度不同。只要分清主次，抓住重點，精準分析，環節上把控，對這些產塵部位進行綜合治理，粉塵污染便可得到有效的控制。

3.1塵源的封閉

采取密封措施，嚴格封閉產塵部位和產塵設備，使粉塵封閉在一定的空間內。如液壓履帶潛孔鉆機的鑿巖平臺設置孔口積塵罩，高壓霧化噴淋等，使得產塵部位全部密封，就地控制粉塵。

3.2濕式作業

增加礦巖和工作面、道路濕度，如料堆灑水，爆堆加裝水幕霧化噴淋設施。可有效防止粉塵飛揚，降低空氣中含塵量。這是在旱季防塵采取的主要手段。

3.3穿孔作業防塵

采用新一代液壓潛孔鉆機，自帶收塵器，干濕分離收集粉塵物料裝置。利用設于鉆機上的水泵向氣壓管路中送入一定量的水，水與氣形成風水混合物，沿鉆桿中心送到孔底，在鉆進過程和排渣過程中濕潤粉塵，形成潮濕粉團或泥漿，然后排至密封罩內。

3.4爆破作業防塵

在爆破前可向預爆區灑水，預爆悶濕。爆破作業過程中，可采用水袋填充堵塞抑塵法，壓制起爆后礦石飛灑揚塵。起爆時也可使用爆破抑塵車，瞬時水幕抑制爆破揚塵。水不僅能濕潤礦巖表面和粉塵，還可通過裂隙滲透到礦體內部，起到很好的防塵效果。

3.5鏟裝作業防塵

（1）預先濕潤爆堆。裝載硬巖，采用水槍沖洗。挖掘軟而容易起塵的巖土時，采用灑水車水炮噴灑。

（2）裝載時霧炮噴霧灑水。在液壓鏟上設水箱及扇風機，使之形成風水混合噴霧，并使之隨鏟裝和卸裝作業移動，直接噴向塵源，以取得良好降塵效果。

3.6運輸道路防塵

（1）灑水車噴灑。路面行車揚塵是采區最大的粉塵污染源，搞好路面防塵是粉塵污染治理最重要的手段。旱季時，在主要的運輸線上鋪設適當規格的路料，定期用灑水車向路面灑水，實行坡道間斷灑水或霧狀灑水，使干線粉塵合格率達到安全技術要求。

（2）道路噴淋管路加壓噴灑抑塵。隨著采區凹陷開采固定坑線越來越長，采區防塵工作難度加大，尤其在夏季，僅用灑水車噴灑抑塵，難于滿足安全防塵工作需要，面對這種局面，通過在采區部分有條件的固定坑線采用道路噴淋管路設施噴灑水，以緩解灑水車壓力，達到提高抑塵效果。

3.7破碎過程中粉塵治理

在破碎機卸料口進行封閉改造，設置“三面一頂”防塵棚。棚口安裝自動感應門。車輛進入棚內，自動感應門自行關閉。卸料過程全部在棚內完成。破碎機防塵棚頂部安裝集塵罩收塵器，密閉改造，加裝霧化噴淋降塵設施，解決了車輛卸料時物料落差產生的揚塵。

破碎機防塵棚內加裝霧化噴淋降塵裝置。在破碎作業中，物料表面含濕度是減少粉塵逸散的重要因素。在破碎機防塵棚內，按照車輛卸料落差高度，在棚頂部分階梯式設置2-3組霧化噴淋降塵管道設施。使物料潤濕，增大表面含濕度，能起到有力的抑塵作用。

3.8皮帶運輸揚塵的治理

（1）在各轉運點合理設置噴霧降塵裝置，采用轉運點密封噴霧抑塵，

可以達到有效的降低崗位粉塵濃度的治理效果。各轉運點皮帶頭、尾密封3-5m，罩內均勻設置噴霧咀，利用高壓氣體將水通過噴霧咀霧化成30-60um左右的霧滴，靠凝結、碰撞捕集罩內空氣中的揚塵。為避免皮帶與帶輪之間打滑，在水中加入化學潤濕劑，減少用水量。破碎系統采用濕式作業及濕式除塵可使崗位粉塵濃度下降70%-80%，外排粉塵濃度降至100mg/m3以下。

（2）對皮帶全線各轉運點，安裝收塵器，皮帶運輸全部進入設備聯鎖，皮帶運行前收塵器運行提前開始工作，有效消除了粉塵污染。

四、新型環保材料的應用

為適應環保治理發展要求，鼓勵推廣新型、高效、生態環保性材料應用技術，有效解決遏制粉塵污染。針對作業場地堆積裸露物料產生的揚塵，打破傳統綠網苫蓋容易風化且不易降解二次環保污染。山東省最先引進美國美嘉華技術粉塵抑塵劑新型材料，用于礦山采掘區域的靜態揚塵防治。工藝類似于噴射混凝土，巖體表面形成保護層，快速密封和阻斷物料表面粉塵顆粒，防止裸露區產生揚塵污染。

4.1傳統抑塵網苫蓋

傳統掛設抑塵網需要大量人力進行苫蓋，費時費力，并且受天氣影響易損壞，風吹日曬容易風化，且不易降解，產生二次固體廢物。美嘉華粉塵抑制劑是一種安全環保、可生物降解的液體共聚物，用于穩定和凝固物料和集料，同時有水土流失控制和粉塵抑制的作用。 粉塵抑制劑高效成膜性使其能在物料表面形成一種堅實和防水的結殼層，可以有效固定塵埃。可在物料表面形成一層幾十毫米的固化殼體，起到防塵、防浸蝕、防沖刷的作用。本產品作為FDA認證的環保產品，完全無毒，可降解，不對用工環境以及施工人員產生危害 。

五、結 語

礦業作為經濟社會發展基礎性產業，其主要的任務是為國家經濟建設提供可靠的能源資源保障，確保國家的資源發展與經濟安全。礦業也是生態文明建設的主要力量，是人類和自然命運的共同體。但有一個共同的歷史使命和目標，就是資源開發要與環境保護、生態平衡的協調發展，最終實現經濟社會的可持續發展。

參考文獻：

[1]劉建平.淺析煤礦粉塵危害及防治技術[J].能源與節能，2011（04）

[2]張震宇.露天采礦場粉塵污染及其防治[J].金屬礦山，2006（02）

作者簡介：

魯鑫（1984.01-），男，漢族，陜西咸陽人，本科，助理工程師，研究方向：露天礦開采，安全及采礦管理，綠色礦山建設，礦山生態恢復治理。

（冀東海德堡（涇陽）水泥有限公司 ?陜西 ?涇陽 ?713700）