冬瓜山铜矿湿式抑尘技术

李晓东　贾敏涛

(1.铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)



冬瓜山铜矿湿式抑尘技术

李晓东1贾敏涛2,3,4

(1.铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

针对冬瓜山铜矿井下进风侧扬尘污染严重的问题，通过对比分析国内外路面扬尘综合防尘技术措施及应用情况，设计了冬瓜山铜矿进风侧管网喷洒防尘系统，有效解决了进风侧风源被污染的问题，经现场采样检测，进入采区风流的含尘量小于2mg/m3，成效显著，可供类似矿山参考。

路面扬尘综合防尘技术防尘系统

冬瓜山铜矿是亚洲最大的地下开采铜矿，作为国内机械化程度最高的地下铜矿之一，目前开采深度近千米。该矿山采用竖井开拓，副井作为井下行人、材料运输的主要通道，也是辅助进风通道，与多中段相互贯通，大量细砂、水泥和碎石由副井经各水平石门运往作业点。细砂碎石洒落，车辆通过时产生了大量扬尘。新风将车辆扬尘带入采区，导致井下风质恶化，井下粉尘浓度超标，超过《金属非金属矿山安全操作规程》的要求(2mg/m3)。粉尘大量积聚沉降，附着于运矿、破碎设备以及有轨运输巷架线和管路表面，降低了设备及管线的使用寿命[1-2]。为此，有必要从源头进行采区综合抑尘，确保采区新风风质。

1　进风侧扬尘特点

车辆的重量易引起路面下沉、弯曲及路面龟裂，车辆运行产生颠簸，从而加速了地面自由颗粒变成粉尘的过程，因而运输车辆是产尘的主源。井下运输和辅助车辆运行无固定频率和地点，产尘点多且不固定、涉及面广，属于阵发产尘性质的尘源，粉尘逸散至大气中不易用常用的排气罩等形式的除尘设备进行捕捉，给防尘工作带来了较大困难。

2　矿井粉尘综合防治方针

减少路面扬尘的关键是保持一定的含湿量和良好的路面状况，防止路面粉尘飞扬的3种防尘机理分别为固结、润湿、凝并[3-4]。固粉尘综合治理措施为：①革，即工艺改革，以低粉尘、无粉尘物料代替高粉尘物料，以不产尘设备、低产尘设备代替高产尘设备，是减少或消除粉尘污染的根本措施；②水，湿式作业可有效防止粉尘飞扬；③密，即密闭尘源，使用密闭的生产设备或将敞口设备改装为密闭设备，是防止和减少粉尘外逸、治理作业场所空气污染的重要措施；④风，即通风排尘，受生产条件限制，设备无法密闭或密闭后仍有粉尘外逸时，需采取通风措施，将产尘点的含尘气体直接抽出，确保作业场所空气中的粉尘浓度符合国家卫生标准；⑤管，相关领导应重视防尘工作，不断改善防尘设施并加强设施维护，确保设备始终处于高效运行状态；⑥教，加强防尘工作的宣传教育，普及防尘知识，使接尘者对粉尘危害有充分的了解和认识；⑦护，受生产条件限制，在粉尘无法控制或高浓度粉尘条件下作业，须合理、正确地使用防尘口罩、防尘服等个人防护用品；⑧检，定期对接尘人员进行体检，对从事特殊作业的人员应发放保健津贴，有作业禁忌证的人员，不得从事接尘作业。

3　外扬尘综合防治技术措施

3.1洒水防尘

洒水防尘是传统的防尘方法，因其操作简单、方便，在许多国家一直沿用至今。洒水防尘的主要作用在于湿润颗粒细小的粉尘，使其密度增加，并相互黏结成较大颗粒，使之在外力作用下无法飞扬。实践表明，洒水防尘方法较适用于相对湿度大于40%条件下的混凝土路面。采用供水管网、组合喷头、加压水泵组成的一套管网自动喷洒防尘系统防尘，可克服洒水车洒水成本高、维修工作复杂、洒水不及时等缺点，实践证明，该系统防尘效果较好，社会效益和经济效益较显著[5-7]。

3.2固体吸湿剂防尘

固体吸湿剂防尘是在路面喷撒吸水强的物质吸收空气中水分来湿润粉尘，使粉尘凝结并达到防尘的目的，常用的固体吸湿剂有NaCl、CaCl2、MgCl2、FeCl3、K2CO3、(NH4)2SO4、活性Al2O3、木质素等[3]。采用该类抑尘剂成本高，存在二次污染，对汽车轮胎和金属零部件具有较强的腐蚀作用，故而应用较少。

3.3液体吸湿剂防尘

国内外液体吸湿剂主要使用一些来源广、价格便宜、具有抗蒸发、能吸湿而又保持湿润的卤化物溶液，如NaCl、CaCl2、MgCl2等水溶液。该类水溶液具有较好的吸湿性，抑尘效果优于水，但成本高于水，且对汽车轮胎和金属零部件具有较强的腐蚀作用，综合抑尘效果不理想。

3.4复合抑尘剂

复合抑尘剂是由2种或2种以上的抑尘剂在一定的物理或化学条件下复合而成，适用范围较广，抑尘性能较佳，但目前国内外对该类抑尘剂的研究成果较少。

4　冬瓜山铜矿进风侧湿式防尘方案

据现场调查，冬瓜山铜矿进风侧石门底板全部采用混凝土硬化，一侧设置排水沟。巷道内沿线铺设2寸生产供水管道，水源取自-460m水仓，水压均在2.0MPa以上。供水管道每隔50～100m不等距离设置有三通取水阀，设计在-670，-730，-790，-850，-875m水平进风侧大巷设置管网喷洒防尘系统，保证巷道底板湿润，减少车辆行进过程中的扬尘，降低进风风源中粉尘浓度，确保进入采区的风质符合《金属非金属矿山安全操作规程》的要求。

4.1给水管道选材与铺设

进风侧大巷设置管网喷洒防尘系统的主要目的是确保巷道底板湿润，在车辆运行过程中不产生扬尘。因此喷洒对于水雾的颗粒无严格要求。进风侧巷道底板喷洒防尘系统在巷道顶板布置喷洒管道，管道壁面开小孔，由压力水通过管壁喷淋出，形成雾状水滴喷洒巷道。结合该矿山现有的设备，选用PE80聚乙烯管材作为喷洒防尘系统管网，管道外径25mm，耐压等级为20～23kg。喷洒管网沿巷道顶板铺设。在巷道顶板距巷道照明灯高度方向下方100mm，水平方向偏向背离电缆一侧400mm处沿巷道拉一根钢丝，沿巷道每隔6m在巷道顶板设置锚杆，悬吊钢丝。将供水管道用塑料绑扎带沿钢丝固定。具体安装情况如图1所示。

图1　喷淋洒水管道安装示意(单位：mm)

管网每段长度根据现场巷道壁面上2寸供水管的取水口位置确定，设计2～3个取水点的间距之和为一段管网的长度。管网内每段管道的长度在保证管道端部水压的情况下尽可能长，以减少开关阀的数量，降低洒水工作量。在管网与主管路连通的部位安装三通和阀门，确保喷洒管网取水不影响巷道壁面冲洗取水。管网应平直安设，吊挂牢固，小于或等于90°的转角应设置弯头，接头应保持严密不漏水(滴水成线视为漏水)。

4.2喷淋洒水管道开孔方案设计

喷洒管网是利用铺设于巷道顶板管道内的压力水通过水管下方小孔喷出形成雾状水滴对巷道底板进行保湿。因此管道的开孔既要保证能够对巷道底板进行全覆盖，又不能对巷道壁上的高压电缆直接喷水，在巷道走向方向确保巷道底板全覆盖，严禁出现巷道底板某段有无法被快速洒湿的现象。设计喷洒管网沿巷道长度方向间隔1m开一个小孔，开孔方向取斜向左下、垂直向下和斜向右下3个方向依次交替排列，孔径1～3mm，以矿方现有的最小钻头进行打孔。为保证喷水对巷道底板全覆盖又不会对巷道壁面高压电缆产生影响，斜向下的开孔方向与竖直方向的夹角取30°～45°(图2～图4)。

图2　喷淋洒水管道安装示意

图3　现场喷洒情况

4.3喷洒时间安排

管网喷洒防尘系统安装的巷道都是运输和行人较集中的部位，为在喷洒时不影响

图4　-730 m水平喷洒管网布置示意

行人和车辆，对巷道喷淋洒水时间进行了严格规定。按照冬瓜山井下情况，选择在每天交接班时进行，每班在人员进入之前，安排专人对上述需喷淋洒水的地点进行作业。喷淋洒水的时间长度由操作者根据现场情况设定，以巷道底板完全湿润、一个班次不产生扬尘且巷道底板无连续积水为标准。

4.4效果分析

冬瓜山铜矿在-730，790m水平进风侧从副井口经进风井联巷至采区斜坡道口一段巷道安装了管网喷洒防尘系统，每天3班交接前安排专人进行喷洒作业，能够较好地保持巷道底板湿润，车辆行驶过程中未见扬尘产生，有效解决了进风侧风源被污染的问题，经现场采样检测，进入采区风流的含尘量小于2mg/m3，有效确保了进入采区风质达标。

5　结　语

为有效解决冬瓜山铜矿井下进风侧扬尘污染严重的问题，对该矿进风侧管网喷洒防尘系统进行了设计，实践表明，该系统结构简单、稳定可靠、现场安装方便，能够有效解决大型无轨矿山运输设备扬尘问题，可在井下斜坡道、地表工业场内道路等扬尘点推广应用，对于国内类似矿山也有一定的参考价值。

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[2]钟立超，孙晓然.扬尘危害及抑尘技术的进展与评价[J].上海化工，2010(12)：26-29.

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[5]方立升，陈军.露天矿山道路管网防尘系统的应用实践[J].有色矿山，1993(2)：5-8.

[6]吴江，吴冷峻.冬瓜山铜矿某卸矿站综合防尘系统设计与应用[J].金属矿山，2009(9)：132-134.

[7]王英敏.矿井通风与防尘[M].北京：冶金工业出版社，2006.

2016-05-18)

李晓东(1967—)，男，工程师，244031 安徽省铜陵市狮子山区。