露天爆破降尘试验研究

张宝亮

摘要：为解决露天爆破工程中扬尘过大问题，对水封爆破技术进行研究，以期降低爆破扬尘、减少爆生有害气体、优化爆破效果、控制生产整体综合成本。通过分析和试验研究了水炮泥在不同使用量、不同使用位置、不同储水形式下的降尘效果，总结出适用露天大孔径炮孔的水炮泥降尘爆破方法。

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.

关键词：爆破;危害因素;降尘;水炮泥

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

中圖分类号：TD235                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）12-0172-02

1  绪论

近年，随着社会发展，人类对资源的需求量逐渐增加，对矿产资源的开采强度越来越大，而环保意识也随之增强。爆破广泛应用于矿山开采、基坑开挖、土石方平基工程，炸药在爆炸后，对炮孔附近岩石产生冲击和膨胀作用，作用区域从里向外分为：粉碎区、裂隙区、弹性振动区。而爆破作业中常用穿孔岩砂、岩粉作为填塞材料，在爆破作用下粉碎区内过度粉碎的岩体粉末及用于填塞的穿孔岩粉受到冲击波和高压气体作用后到达地表，混入大气，形成扬尘。在天气干燥或风力较大情况时对生产作业员工健康及附近居民正常生活造成严重影响。

随着人们环境意识的增强，关于爆破降尘的研究逐渐增多：管仁生等[1]针对露天爆破粉尘大且易扩散问题研究开发了一种粉尘捕捉吸附技术，从而将降尘率提高了84%;邹常富等[2]分析了水炮泥机理，并通过添加高效降尘剂提高了降尘效率;金龙哲等[3]研究发现加入添加剂降低溶液表面张力，可提高爆破瞬间的雾化效果、加快粉尘沉降速度;李向东等[4]为解决水炮泥降尘效果不佳问题，进行试验使爆破全尘降尘率提高了40%。

2  水炮泥试验分析及设计

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为原料，采用高频、高压、高温一次成型工艺，一般为圆筒状，底部有分翼形状的水炮泥。长度在250～300mm附近，直径略小于炮孔直径，可根据订做需求生产合理尺寸的水炮泥。使用商品水炮泥将造成成本增加，且当前仅处于试验阶段，爆破现场不具备安装水炮泥袋注水器的条件，比较难满足商品水炮泥的装水、补水工作。经过分析，试验研究决定采用自制水炮泥代成品水炮泥，降低试验成本。（图1、图2）

2.2 水炮泥试验位置分析设计

将水炮泥填塞于炮孔不同位置时其发挥出的作用也将不同，在露天深孔爆破中应追求爆破效果，并尽可能减少爆破危害效应。参照相关研究，露天爆破水炮泥可覆盖于孔口、或填塞于填塞段中部或填塞段底部。

当炮泥覆盖于孔口时，操作简单、方便快捷，但在爆破作用下被撕裂后，主要湿润孔口位置处的岩石及部分填塞物，对底部粉碎区、下部填塞段无法起到降尘作用，且雾化效果不佳。当水炮泥处于填塞段中部时，其上下皆为填塞物，爆破作用下被撕裂后主要可捕捉填塞段内部产生的粉尘。当水炮泥处于填塞段底部紧靠药包时，其上部均为填塞物，爆炸初期撕裂后可预湿粉碎区岩石，而后在爆破作用下随上部固体填塞物质运动，对粉尘的吸附率较高;爆炸作用下迅速气化，可转化为高温高压其他促进岩石破坏。根据以上分析，参照相关研究成果，试验水炮泥位置选择在填塞段底部紧靠炸药处进行，并且在炮孔孔口处设置水袋，示意图如图3。

2.3 水炮泥使用量分析设计

根据水炮泥降尘原理，可以知道其降尘效果与其使用量呈正相关性，而炮孔填塞材料应选取高强度、大密度、大摩擦系数、运输方便、易于使用、材料来源广泛，且低成本的材料，而水炮泥水成分密度、摩擦系数远小于常用材料，使用量过小则无法起到降尘作业，使用过多则需要加大填塞长度防止冲孔，填塞长度的增加则会增大上部填塞段的大块产生的可能，因此要将水炮泥的使用量控制在合理点。

根据以上分析分别设计孔内500ml、1500ml、2500ml三组试验，即孔内水瓶数量分别为一瓶、三瓶、五瓶，孔口水袋水量均为2000ml。每组试验使用一排炮孔，控制每排炮孔数量相同，试验炮孔孔距3m、排距2m、孔深7m、孔径90mm、单孔药量13kg，试验炮孔均处于同一爆破区域。

3  试验效果分析

按排分次起爆后，试验炮孔均未出现冲孔，起爆后分别在距离爆区50m、100m、200m、300m相同位置处收集粉尘得到相同时间的粉尘收集量，将粉尘收集质量称重后绘制折线图如图4。

可见紧靠炸药设置水炮泥的水封爆破对爆破扬尘降尘有一定效果。起爆后初始粉尘浓度（50m范围内）大幅降低，但随扩散距离的增大，降尘效果逐渐降低，试验中在100m距离时扬尘程度差别较小，当在200m范围外进行粉尘监测时没有区别，说明该种天气下这种距离已经达到粉尘自然沉降极限。

根据在50m处收集到的扬尘量，使用1.5L水进行水炮泥试验相比使用0.5L水的降尘效果大幅降低，而使用2.5L水炮泥相比1.5L时降尘幅度相对较小，因此认为该种爆破参数下使用1.5L水制作水炮泥用于降尘更具实际操作性。

参考文献：

[1]管仁生，孟海利，薛里，康永全.爆破粉尘捕捉吸附技术试验研究[J].铁道建筑，2017（1）：68-71.

[2]邹常富，张启平，秦秀合，孙其飞，张富兴.爆破作业面水炮泥降尘试验研究[J].矿业研究与开发，2019，39（5）：126-129.

[3]金龙哲，于猛，刘结友，储妍宁.新型水炮泥爆破降尘的试验研究[J].煤炭学报，2007，32（3）：253-257.

[4]李向东，孙萌苑.新型水炮泥降低爆破烟尘的试验[J].长沙：国防科学技术大学，2011，1（39）：53-56.