露天矿山开采粉尘污染治理

摘 要：我国是矿业大国，已经成为世界上最大的矿产品生产国、消费国和贸易国，矿产资源勘查、开发利用水平不断提升， 从1990年的20%～30%增长到当前的70%～90%以上。目前，中國年矿石开采总量超过300亿t。露天开采回采率总体稳定在96%以上;地下开采回采率提高到79%。矿业在我国国民经济中占有重要地位，目前矿业经济全国GDP的比重超过了30%。

关键词：露天矿山;粉尘;污染控制;静态粉尘抑制剂

习近平总书记强调，在我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段过程中，污染防治和环境治理是需要跨越的一道重要关口。要努力探索出一条符合战略定位，体现地方特色，以生态优先，绿色发展为导向的高质量发展新路子。2019年十三届人大二次会议李克强总理在政府工作报告提出：持续推进污染防治，巩固扩大蓝天保卫战成果，要求二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%，重点地区细颗粒物（PM2.5、PM10）浓度继续下降。持续开展京津冀及周边、长江三角洲、汾渭平原大气污染治理攻坚。

一、粉尘来源的分析

全世界每年排入大气的各类粉尘约在1亿吨以上。其中粉尘对大气的污染由人类活动引起，但也就可以通过人类活动而加以控制。人类活动引起的粉尘污染主要来源于3个方面，即工业生产污染源、生活活动污染源、交通运输污染源。

1.1工业生产污染源

工业生产如火力发电厂、钢铁厂、建材、化工厂、有色金属厂、矿山作业区等工业部门的生产及燃料燃烧过程，皆向大气中排入大量的粉尘及其他有害成分工业生产污染源是造成粉尘污染的最主要的来源。

1.2生活活动污染源

生活污染源城市和工矿企业住宅，商业区千家万户的生活炉灶、经

营性炉灶以及采暖锅炉的烟囱，同样会向大气中排烟尘。这些污染源分布广，污染物总量大，对局部的大气环境质量常有很大影响，也是不可忽视的。

1.3交通运输污染源

交通运输污染源汽车，火车、轮船飞机等交通工具排放的尾气及行走

二次扬尘都含有粉尘污染物。在交通运输业十分发达的今天，尤其在城市，它已成为粉尘污染的重要来源之一。

二、露天矿山开采带来的粉尘污染

随着资源的巨大消耗带来了粉尘污染，粉尘污染源几乎产生于露天矿山生产的各个环节，约占80%。因此，露天矿山的粉尘污染控制刻不容缓，更具有普遍意义。如穿孔、爆破、铲装、运输、破碎、排土等。另外，采区内的辅助车辆和采矿工程的施工（如道路施工、边坡清理等）也会产生粉尘污染源， 露天矿山粉尘的主要危害包括：造成大气污染、危害工人身体健康、危害设备安全、造成资源浪费、易发安全事故。

2.1穿孔作业产尘

牙轮钻机或机械二次破碎所使用的手持式、破碎锤或凿岩机在工作时，由于钻头对岩石的冲击、挤压以及切剥、摩擦，被碎成大小不一的颗粒烟尘，其中有一部分排出孔口后就形成粉尘。凿岩产尘的特点是时间长而持续，而且大量粒尘的直径小于微米级，它是露天采区微细矿尘的主要来源之一。尤其是牙轮钻机分布点广且散，无收尘设施，造成产尘点多而散，而接触这类粉尘作业的人较多，接触时间较长，对职工的危害性较大。

2.2爆破作业产尘

爆破作业时，因矿岩受到药包爆破的巨大压力、高温及应力波作用而粉碎，矿岩发生位移后形成粉尘。其瞬时产尘量极大，产尘量与一次爆破的炮孔数目、炮孔参数、炸药种类、矿岩性质、地质构造体伤害极大。

2.3铲装作业产尘

装载设备挖掘矿岩时，沉落在矿岩表面上的和摩擦、碰撞产生的粉尘因受振动而扬起形成二次扬尘;其次铲斗在向车厢卸下矿岩时，由于落差，会产生巨大粉尘。另外，挖掘设备在清扫采场爆堆时也会产生粉尘。

2.4运输作业产尘

运输路面沉积的粉尘在受到车辆胶轮经过时所产生的压挤、振动和气流的影响，无规则地运动起来，造成二次扬尘。同时从有关露天矿大气质量监测表明，汽车运输矿岩时，路面行车扬尘是露天矿采区最大的粉尘污染源，占采区总产尘量的70%-90%。

2.5排土场排土作业产尘

排土场因运输车辆在卸岩时岩石的碰撞、摩擦而产尘。特别是采矿场采区高台段排土的排土场，其落差较大，且排放量又大，所形成的二次扬尘量很大，对周边环境污染严重。一般情况下，边坡清理、道路修筑、工作面平整的二次扬尘.这些部位的粉尘受到振动和气流作用时，飞散到空气产生二次扬尘。

2.6破碎作业产尘

破碎机运转时，矿石被挤压撞击，使矿石间隙中的空气猛烈挤压出来。

当这些气流向外高速运动时，由于气流和粉尘的剪切压缩作用，带动粉尘一起通过加料口向外排出。

2.7皮带运输作业扬尘

矿石破碎后，经溜槽排到下部的皮带运输机上。由于两者之间有一落差，粉尘流与周围空气产生剪切作用，空气被卷进物料中，相互的卷吸作用瞬间在卸料口扬起粉尘，并向四周飞扬。

三、露天矿山粉尘污染治理对策

从露天矿山粉尘源的产生原因情况来看，各道工序、环节点都会产生粉尘污染，只是产生的强度不同。只要分清主次，抓住重点，精准分析，环节上把控，对这些产尘部位进行综合治理，粉尘污染便可得到有效的控制。

3.1尘源的封闭

采取密封措施，严格封闭产尘部位和产尘设备，使粉尘封闭在一定的空间内。如液压履带潜孔钻机的凿岩平台设置孔口积尘罩，高压雾化喷淋等，使得产尘部位全部密封，就地控制粉尘。

3.2湿式作业

增加矿岩和工作面、道路湿度，如料堆洒水，爆堆加装水幕雾化喷淋设施。可有效防止粉尘飞扬，降低空气中含尘量。这是在旱季防尘采取的主要手段。

3.3穿孔作业防尘

采用新一代液压潜孔钻机，自带收尘器，干湿分离收集粉尘物料装置。利用设于钻机上的水泵向气压管路中送入一定量的水，水与气形成风水混合物，沿钻杆中心送到孔底，在钻进过程和排渣过程中湿润粉尘，形成潮湿粉团或泥浆，然后排至密封罩内。

3.4爆破作业防尘

在爆破前可向预爆区洒水，预爆闷湿。爆破作业过程中，可采用水袋填充堵塞抑尘法，压制起爆后矿石飞洒扬尘。起爆时也可使用爆破抑尘车，瞬时水幕抑制爆破扬尘。水不仅能湿润矿岩表面和粉尘，还可通过裂隙渗透到矿体内部，起到很好的防尘效果。

3.5铲装作业防尘

（1）预先湿润爆堆。装载硬岩，采用水枪冲洗。挖掘软而容易起尘的岩土时，采用洒水车水炮喷洒。

（2）装载时雾炮喷雾洒水。在液压铲上设水箱及扇风机，使之形成风水混合喷雾，并使之随铲装和卸装作业移动，直接喷向尘源，以取得良好降尘效果。

3.6运输道路防尘

（1）洒水车喷洒。路面行车扬尘是采区最大的粉尘污染源，搞好路面防尘是粉尘污染治理最重要的手段。旱季时，在主要的运输线上铺设适当规格的路料，定期用洒水车向路面洒水，实行坡道间断洒水或雾状洒水，使干线粉尘合格率达到安全技术要求。

（2）道路喷淋管路加压喷洒抑尘。随着采区凹陷开采固定坑线越来越长，采区防尘工作难度加大，尤其在夏季，仅用洒水车喷洒抑尘，难于满足安全防尘工作需要，面对这种局面，通过在采区部分有条件的固定坑线采用道路喷淋管路设施喷洒水，以缓解洒水车压力，达到提高抑尘效果。

3.7破碎过程中粉尘治理

在破碎机卸料口进行封闭改造，设置“三面一顶”防尘棚。棚口安装自动感应门。车辆进入棚内，自动感应门自行关闭。卸料过程全部在棚内完成。破碎机防尘棚顶部安装集尘罩收尘器，密闭改造，加装雾化喷淋降尘设施，解决了车辆卸料时物料落差产生的扬尘。

破碎机防尘棚内加装雾化喷淋降尘装置。在破碎作业中，物料表面含湿度是减少粉尘逸散的重要因素。在破碎机防尘棚内，按照车辆卸料落差高度，在棚顶部分阶梯式设置2-3组雾化噴淋降尘管道设施。使物料润湿，增大表面含湿度，能起到有力的抑尘作用。

3.8皮带运输扬尘的治理

（1）在各转运点合理设置喷雾降尘装置，采用转运点密封喷雾抑尘，

可以达到有效的降低岗位粉尘浓度的治理效果。各转运点皮带头、尾密封3-5m，罩内均匀设置喷雾咀，利用高压气体将水通过喷雾咀雾化成30-60um左右的雾滴，靠凝结、碰撞捕集罩内空气中的扬尘。为避免皮带与带轮之间打滑，在水中加入化学润湿剂，减少用水量。破碎系统采用湿式作业及湿式除尘可使岗位粉尘浓度下降70%-80%，外排粉尘浓度降至100mg/m3以下。

（2）对皮带全线各转运点，安装收尘器，皮带运输全部进入设备联锁，皮带运行前收尘器运行提前开始工作，有效消除了粉尘污染。

四、新型环保材料的应用

为适应环保治理发展要求，鼓励推广新型、高效、生态环保性材料应用技术，有效解决遏制粉尘污染。针对作业场地堆积裸露物料产生的扬尘，打破传统绿网苫盖容易风化且不易降解二次环保污染。山东省最先引进美国美嘉华技术粉尘抑尘剂新型材料，用于矿山采掘区域的静态扬尘防治。工艺类似于喷射混凝土，岩体表面形成保护层，快速密封和阻断物料表面粉尘颗粒，防止裸露区产生扬尘污染。

4.1传统抑尘网苫盖

传统挂设抑尘网需要大量人力进行苫盖，费时费力，并且受天气影响易损坏，风吹日晒容易风化，且不易降解，产生二次固体废物。美嘉华粉尘抑制剂是一种安全环保、可生物降解的液体共聚物，用于稳定和凝固物料和集料，同时有水土流失控制和粉尘抑制的作用。 粉尘抑制剂高效成膜性使其能在物料表面形成一种坚实和防水的结壳层，可以有效固定尘埃。可在物料表面形成一层几十毫米的固化壳体，起到防尘、防浸蚀、防冲刷的作用。本产品作为FDA认证的环保产品，完全无毒，可降解，不对用工环境以及施工人员产生危害 。

五、结 语

矿业作为经济社会发展基础性产业，其主要的任务是为国家经济建设提供可靠的能源资源保障，确保国家的资源发展与经济安全。矿业也是生态文明建设的主要力量，是人类和自然命运的共同体。但有一个共同的历史使命和目标，就是资源开发要与环境保护、生态平衡的协调发展，最终实现经济社会的可持续发展。

参考文献：

[1]刘建平.浅析煤矿粉尘危害及防治技术[J].能源与节能，2011（04）

[2]张震宇.露天采矿场粉尘污染及其防治[J].金属矿山，2006（02）

作者简介：

鲁鑫（1984.01-），男，汉族，陕西咸阳人，本科，助理工程师，研究方向：露天矿开采，安全及采矿管理，绿色矿山建设，矿山生态恢复治理。

（冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司  陕西  泾阳  713700）