采场爆破产尘规律及降尘技术研究

发表时间:2019/12/16   来源:《防护工程》2019年16期   作者:杨立波
[导读] 得出了采场爆破产尘规律,提出了高压云雾抑尘技术,提高了降尘速率。

辽宁省建昌县  125302
        摘要:近年来,我国对矿产资源的需求不断增加,矿产开采越来越多,在爆破产尘机理研究的基础上,通过在数值模拟与爆破采场粉尘浓度测试分析,得出了采场爆破产尘规律,提出了高压云雾抑尘技术,提高了降尘速率。
        关键词:爆破;产尘机理;产尘规律;降尘效率;高压云雾
        关键词:爆破降尘;研究
       
       
引言
        当前采矿工程中运用的爆破技术取得了较快的发展,但在实际爆破过程中存在较多的不稳定因素,极易对社会和人们的生命安全带来较大的损失。因此,需要对爆破技术进行不断改进,并掌握现代化的爆破技术手段,有效地提高采矿的安全系数,进一步促进采集效率的提升,为我国采矿质量和产量的提高打下坚实的基础。
        1爆破技术表现形式及操作步骤
        爆破技术主要由声、光、尘、烟、振动、飞石、抛掷与坍塌等形式表现。因此,有效的地质勘测至关重要。在采矿工程中,爆破技术需要进行地质情况的有效掌握,也就是有效勘测。而后结合所勘测的地址情况进行具体设计并进行施工组织设计,从而更好地指导爆破的全过程,再结合设计进行大型爆破工程的评价,根据所评价的结果对矿山工程进行具体施工,施工的流程包括钻眼装药天灾沿线检查起爆的操作,一系列工序完成后,对矿山爆破工程进行整体验收与评价,从而保证矿山工程的质量。
        2爆破作业产尘机理分析
        采场爆破是炸药在爆炸瞬间产生的携带巨大能量的爆生气体急速膨胀做功的一个过程,爆炸作用首先迫使岩石破碎,岩石破碎瞬间产生大量的粉尘颗粒,粉尘在爆破冲击动能的作用下,冲入开放的采场进路空间加速向外运动,随着扩散半径的增大,扩散速率逐渐减小。由实验和现场勘测可知,爆破后产生的烟尘运动可分为3个阶段:冲击运动阶段、蘑菇云形成阶段和扩散阶段。对单一粉尘颗粒而言,在3个运动阶段中均受重力、浮力和阻力作用,假定颗粒质量不变,则重力方向垂直向下,浮力方向垂直向上,大小均不随速度而变化。阻力与颗粒运动速度方向相反,大小与速度成比例。在冲击运动阶段,粉尘颗粒速度大于气团速度,故粉尘颗粒作为污染云团外沿运动在空气介质中,受重力、空气浮力和空气阻力作用,粉尘颗粒减速上升。在蘑菇云阶段,爆生气体由于垂直方向静压减小和自生湍流作用不断卷吸新鲜空气,致使上升气团质量不断增加,体积不断膨胀,升速减小。经过一段时间后,气体膨胀速度超过粉尘颗粒运动速度,逐渐成为污染气团外沿物质,此时形成蘑菇状烟尘云。在爆生气体膨胀运动后期,由于卷吸大量的新鲜空气,在一定时间之后,近似认为烟气的性质同于周围空气,此时粉尘颗粒和爆生气体相对影响较小,可以看成是各自的独立扩散运动,粉尘颗粒在空气中减速上升,加速下降成匀速沉降。
        3爆破降尘控制技术
        3.1水降尘技术及其原理
        (1)爆破扬尘的尘粒粒径分布情况。通过查找相关资料发现,使用钻孔爆破方法,对介质进行破碎处理,往往会在爆破区域产生许多气体和粉尘,并且粉尘会受到风力的影响四处飘散,在一定时间内会一直悬浮于空气当中。(2)单颗尘粒在气流中的运动情况。由于粉尘会受到风力的影响,其运动状态只有两种,受到空气流动的干扰继续飘动,或者是由于风力较小,起由于受到自身的重力影响,会缓慢的下降,直到落到地面。在爆破后的一定时间内,粉尘颗粒的粒径小于10μm的,则会一直随空气运动,能够长时间悬浮于空气中,为了使其能够降落到地面上,则需要采取相应的措施,使其聚齐起来,以达到沉降的目的。



        3.2喷雾降尘
        由于巷道面积较大,且铲运车需进出作业,一般难以采用除尘器进行抽尘净化,因此,采用喷雾降尘措施对风流进行净化。一般的喷雾降尘措施仅在巷道顶部向下喷雾,喷雾水雾面较窄,爆破冲击速率较高,粉尘极易穿透水幕,无法起到较好的降尘作用。为减少含尘气流穿透水雾面,采用云雾抑尘方式,在采场进路内喷雾前方形成云雾抑尘墙,将扩散出来的粉尘全方位包裹,抑制粉尘穿透逸散。采用高压泵提供8~10 MPa的高压力喷雾水源,通过高压组合喷嘴在采场进路中形成高密度的微细水雾屏障,充满整个巷道断面,在喷嘴前方,水雾通过喷嘴以一定的速度向前喷出,采场爆破产尘的粉尘与水雾相碰撞而沉降,同时,由于水雾粒径较小,部分水雾被风流带入到喷嘴下风侧,从而在喷嘴前后方5m 范围内均形成密实的水雾屏障,屏障厚度约 10m ,粉尘基本无法穿透,降尘效率大大提高。
        4采矿工程爆破技术的具体应用
        4.1采场爆破技术特点
        与井巷掘进爆破相比,地下采场爆破具有2个以上的自由面,并且炮孔数量较多,封矿面积和爆破量较大,一次爆破用药量大,炸药单位消耗量低,爆破方案的选择和起爆网络的设计比较复杂,所以爆破时的组织工作显得更为重要。对地下采石场爆破的质量要求是爆破作业安全,每米炮工封矿量大,大块少,二次爆破量小;粉矿少,矿石贫化和损失小,材料消耗量低。
        4.2选用科学合理的引爆方式
        对于爆堆的分布情况、爆堆块度的均匀性来说,起爆方式的选用能够对其造成很大程度的影响。其中,斜线起爆、V型起爆方式的运用能够对实际孔距与抵抗线状况进行一定的作用优化处理,宽孔爆破可以在极大的程度上促使破碎岩石成效大大提升;然而,V型起爆方式的顶尖炮孔要比相同段位的起爆时间要提前,这主要是由于受到达夹制作用影响下,逐渐形成的根底、大块的情况出现,同时V型张角的使用可达到梯形状态引爆的效果。
        4.3构建完善的应急救援体系
        由于矿山爆破施工作业危险性较大,对作业人员的人身安全产生较大威胁,因此,矿山企业要构建完善的应急救援体系。对于地方政府相关部门来讲,要起到良好的引导作用,督促各大矿山爆破施工企业构建合理的应急救援方案,并结合矿山爆破作业现场情况,预测出可能会发生的安全事故,提前制定出相应的救援方案。如果发生矿山爆破安全事故,矿山企业需要及时采取相应的救护方案,开展应急救援工作。在矿山爆破作业当中,存在很多安全隐患,如果不采取合理的预防措施,会对矿山爆破作业产生较大影响,对矿山开采进度也会产生特别大的影响。想要保证矿山爆破作业安全水平得到更好提升,矿山企业可以从以下几方面入手:(1)结合矿山的具体情况,严格控制炸药使用量,保证矿山爆破更加安全,结合矿山结构特点,合理选择矿山爆破参数。(2)严格控制矿山爆破引线长度,针对引线周围环境,做好相应的清理工作,保证矿山引爆更为安全。在矿山爆破之前,作业人员需要做好撤离,避免人员伤亡。(3)提升引爆装置的合理性,保证引爆炸药能够一次引爆,矿山爆破作业能够顺利完成。
        结束语
        综上所述,采矿工程的建设,是我国一次性能源开采的关键,而爆破技术的良好应用,直接影响着我国煤矿的整体发展。采场爆破后,在距采场爆破作业面不同距离的位置,其粉尘浓度均呈现先增大后减小的趋势,且最大粉尘浓度沿纵向方向逐渐降低,采用高压云雾抑尘技术后,采场爆破进路内的粉尘降低,提高了降尘速率。
        参考文献:
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        [3]蒋仲安,王 伟.降低爆破烟尘的降尘剂配方的实验研究[J].煤炭学报,2011,36(10):1720-1724.
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