露天爆破降塵試驗研究

張寶亮

摘要：為解決露天爆破工程中揚塵過大問題，對水封爆破技術進行研究，以期降低爆破揚塵、減少爆生有害氣體、優化爆破效果、控制生產整體綜合成本。通過分析和試驗研究了水炮泥在不同使用量、不同使用位置、不同儲水形式下的降塵效果，總結出適用露天大孔徑炮孔的水炮泥降塵爆破方法。

Abstract： This paper focuses on the solution to excessive flying dust of open-air blasting projects and the study of water infusion blasting technology with the target of reduction of flying dust and harmful gases， optimization of blasting effects and control of the overall production costs. Based on the experiment， the dust reduction effects of the water-stem under different amounts and different positions are studied， and the applicable dust reduction method with the application of water-stem in the open-pit large diameter borehole blasting operation is concluded.

關鍵詞：爆破;危害因素;降塵;水炮泥

Key words： blasting;hazard factors;dust fall;water-stem

中圖分類號：TD235? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0172-02

1? 緒論

近年，隨著社會發展，人類對資源的需求量逐漸增加，對礦產資源的開采強度越來越大，而環保意識也隨之增強。爆破廣泛應用于礦山開采、基坑開挖、土石方平基工程，炸藥在爆炸后，對炮孔附近巖石產生沖擊和膨脹作用，作用區域從里向外分為：粉碎區、裂隙區、彈性振動區。而爆破作業中常用穿孔巖砂、巖粉作為填塞材料，在爆破作用下粉碎區內過度粉碎的巖體粉末及用于填塞的穿孔巖粉受到沖擊波和高壓氣體作用后到達地表，混入大氣，形成揚塵。在天氣干燥或風力較大情況時對生產作業員工健康及附近居民正常生活造成嚴重影響。

隨著人們環境意識的增強，關于爆破降塵的研究逐漸增多：管仁生等[1]針對露天爆破粉塵大且易擴散問題研究開發了一種粉塵捕捉吸附技術，從而將降塵率提高了84%;鄒常富等[2]分析了水炮泥機理，并通過添加高效降塵劑提高了降塵效率;金龍哲等[3]研究發現加入添加劑降低溶液表面張力，可提高爆破瞬間的霧化效果、加快粉塵沉降速度;李向東等[4]為解決水炮泥降塵效果不佳問題，進行試驗使爆破全塵降塵率提高了40%。

2? 水炮泥試驗分析及設計

2.1 自制水炮泥

目前市面上以水炮泥制作常用聚乙烯塑料為原料，采用高頻、高壓、高溫一次成型工藝，一般為圓筒狀，底部有分翼形狀的水炮泥。長度在250～300mm附近，直徑略小于炮孔直徑，可根據訂做需求生產合理尺寸的水炮泥。使用商品水炮泥將造成成本增加，且當前僅處于試驗階段，爆破現場不具備安裝水炮泥袋注水器的條件，比較難滿足商品水炮泥的裝水、補水工作。經過分析，試驗研究決定采用自制水炮泥代成品水炮泥，降低試驗成本。（圖1、圖2）

2.2 水炮泥試驗位置分析設計

將水炮泥填塞于炮孔不同位置時其發揮出的作用也將不同，在露天深孔爆破中應追求爆破效果，并盡可能減少爆破危害效應。參照相關研究，露天爆破水炮泥可覆蓋于孔口、或填塞于填塞段中部或填塞段底部。

當炮泥覆蓋于孔口時，操作簡單、方便快捷，但在爆破作用下被撕裂后，主要濕潤孔口位置處的巖石及部分填塞物，對底部粉碎區、下部填塞段無法起到降塵作用，且霧化效果不佳。當水炮泥處于填塞段中部時，其上下皆為填塞物，爆破作用下被撕裂后主要可捕捉填塞段內部產生的粉塵。當水炮泥處于填塞段底部緊靠藥包時，其上部均為填塞物，爆炸初期撕裂后可預濕粉碎區巖石，而后在爆破作用下隨上部固體填塞物質運動，對粉塵的吸附率較高;爆炸作用下迅速氣化，可轉化為高溫高壓其他促進巖石破壞。根據以上分析，參照相關研究成果，試驗水炮泥位置選擇在填塞段底部緊靠炸藥處進行，并且在炮孔孔口處設置水袋，示意圖如圖3。

2.3 水炮泥使用量分析設計

根據水炮泥降塵原理，可以知道其降塵效果與其使用量呈正相關性，而炮孔填塞材料應選取高強度、大密度、大摩擦系數、運輸方便、易于使用、材料來源廣泛，且低成本的材料，而水炮泥水成分密度、摩擦系數遠小于常用材料，使用量過小則無法起到降塵作業，使用過多則需要加大填塞長度防止沖孔，填塞長度的增加則會增大上部填塞段的大塊產生的可能，因此要將水炮泥的使用量控制在合理點。

根據以上分析分別設計孔內500ml、1500ml、2500ml三組試驗，即孔內水瓶數量分別為一瓶、三瓶、五瓶，孔口水袋水量均為2000ml。每組試驗使用一排炮孔，控制每排炮孔數量相同，試驗炮孔孔距3m、排距2m、孔深7m、孔徑90mm、單孔藥量13kg，試驗炮孔均處于同一爆破區域。

3? 試驗效果分析

按排分次起爆后，試驗炮孔均未出現沖孔，起爆后分別在距離爆區50m、100m、200m、300m相同位置處收集粉塵得到相同時間的粉塵收集量，將粉塵收集質量稱重后繪制折線圖如圖4。

可見緊靠炸藥設置水炮泥的水封爆破對爆破揚塵降塵有一定效果。起爆后初始粉塵濃度（50m范圍內）大幅降低，但隨擴散距離的增大，降塵效果逐漸降低，試驗中在100m距離時揚塵程度差別較小，當在200m范圍外進行粉塵監測時沒有區別，說明該種天氣下這種距離已經達到粉塵自然沉降極限。

根據在50m處收集到的揚塵量，使用1.5L水進行水炮泥試驗相比使用0.5L水的降塵效果大幅降低，而使用2.5L水炮泥相比1.5L時降塵幅度相對較小，因此認為該種爆破參數下使用1.5L水制作水炮泥用于降塵更具實際操作性。

參考文獻：

[1]管仁生，孟海利，薛里，康永全.爆破粉塵捕捉吸附技術試驗研究[J].鐵道建筑，2017（1）：68-71.

[2]鄒常富，張啟平，秦秀合，孫其飛，張富興.爆破作業面水炮泥降塵試驗研究[J].礦業研究與開發，2019，39（5）：126-129.

[3]金龍哲，于猛，劉結友，儲妍寧.新型水炮泥爆破降塵的試驗研究[J].煤炭學報，2007，32（3）：253-257.

[4]李向東，孫萌苑.新型水炮泥降低爆破煙塵的試驗[J].長沙：國防科學技術大學，2011，1（39）：53-56.