爆破粉尘及炮烟控制现状.pdf

第2 7 卷第4 期 2 0 1 0 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．4 D e c ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 1 3 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 4 ．0 3 0 爆破粉尘及炮烟控制现状 许秦坤1 , 2 ，陈海焱1 工 1 ．固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室，绵阳6 2 1 0 1 0 ；2 ．西南科技大学环境与资源学院，绵阳6 2 1 0 1 0 摘要从爆破时粉尘和炮烟的源解析、粉尘特性入手，综述了“ - 3 前很具有代表性爆破粉尘有效控制手段， 并从经济实用的角度评述了它们各自的优缺点，同时提出要针对不同爆破对象的特点 如材料、干湿度、结 构等 采取适当的爆破工艺及防护措施，避免防护过当或防护不足，从而达到优化爆破过程、提高爆破防护 措施的性价比，最后，对今后爆破防护措施进行了一定的展望。 关键词 爆破粉尘；拆除爆破；爆炸水雾； 综合防尘 中图分类号T U 7 4 6 ．5 ；X 5 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 0 4 一O l l 3 一0 3 C u r r e n tS i t u a t i o no fC o n t r o l l i n gB l a s tD u s ta n dF u m e X UQ i n ．k u n l ’- ．C H E NH a i - y a n l ，2 1 ．K e yL a b o r a t o r yo fS o l i dW a s t eT r e a t m e n ta n dR e s o u r c eR e c y c l e ，M i n i s t r yo f E d u c a t i o n ，M i a n y a n g6 2 1 0 1 0 ，C h i n a ；2 ．S c h o o lo fE n v i r o n m e n t a lR e s o u r c e sa n dE n g i n e e r i n g ， S o u t h w e s tU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，M i a n y a n g6 2 1 0 1 0 ，C h i n a A b s t r a c t F r o mt h es 伽r c 髓a n dc h a r a c t e r i s t i c so fb l a s td u s ta n df u m ew h e nb l a s t i n g ．t h i sp a p e rr e v i e w st h e e 伍e c ta n dt y p i c a lc o n t r o lw a y sa tp r e s e n ta n de v a l u a t e st h e i ra d v a n t a g e sa n ds h o r t c o m i n g sr e s p e c t i v e l yi nt e m mo fe c o n o m i c ．M e a n w h i l e ，f o rt h ec h a r a c t e r so fd i f f e r e n tb l a s to 呐t s s u c ha sm a t e r i a l s ，d r ya n dh u m i d i t y ，s t r u c t u r ea n d8 0 o n ，t h es u i t a b l eb l a s t i n gt e c h n i q u ea n dp r e v e n t i o nm e l l g t l l 屯 m u s tb ea d o p t e dt oa v o i de x c e s s e so ri n s u f f i c i e n c yp r o - t e c t i o na n dr e a c h e st oo p t i m i z eb l a s t i n ga n di m p w v e sp r i c eq u a l i t yo fp r e v e n t i o nm e 鹏u r e s ．A tl a s t ，t h eb l a s t i n gp r e v e n t i o nm e a t s u r e 8i nt h ef u t u r ei st a k e nac e r t a i np r o s p e c t s ． K e yw o r d s b l a s td u s t ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；b l a s tw a t e rm i s t ；s y n t h e s i sd u s tp r e v e n t i o n 0 引言 爆破作业中，炮烟及粉尘是大量存在的，如果对 炮烟和粉尘处理或防护不当则有可能导致人员伤亡。 这样导致人员伤亡的案例是时有发生，如最近发生的 因炸药爆燃而致死的“6 2 1 ”矿难。2 0 1 0 年6 月2 1 日河南平顶山煤矿井下炸药库爆燃爆炸导致作业工 作面4 7 人罹难及多人中毒的特别重大安全责任事 故，事故是由于炸药库爆燃产生大量有毒气体扩散至 收稿日期2 0 1 0 0 7 1 5 作者简介许秦坤 1 9 7 3 一 。男，博士生，从事隧道火灾与工业通风 安全研究，E ．m a i l x u q i n k u a 3 2 8 s o h u ．c o r n 。 通讯作者陈海焱 1 9 6 4 一 ，男，教授，博导，研究方向超细粉碎、分 级及除尘净化，E n m i l h _ c h y 1 6 3 ．c O I l l 。 矿工作业面造成的。爆破粉尘是伴随爆破瞬间而产 生的，对于矿山生产爆破及城市建筑拆除爆破，其所 产生的粉尘对环境的污染是显而易见的。因此，有必 要对爆破时产生的粉尘及炮烟进行控制。 爆破粉尘及炮烟的源解析 爆破分为受限空间爆破与开敞空间爆破。受限 空间爆破是指爆破时空间狭小且只有一端或者两端 出口，如隧道施工爆破、矿山掘进或者采场等地下作 业爆破；开敞空间爆破是指爆破作业自由空间大，如 城市建筑拆除爆破、露天矿爆破等地面作业爆破。 粉尘粒径、浓度与爆破对象、爆破工艺有关。据 文献[ 1 ] 研究，爆破粉尘粒径多介于0 ．0 1 0 ．1m m 万方数据 1 1 4 爆破2 0 1 0 年1 2 月 之间，而文献[ 2 ] 则认为爆破粉尘粒径小于5 m 的 占到总颗粒数的9 6 ％；同样，文献[ 1 ] 指出爆破粉尘 浓度在爆破瞬间可以达到l5 0 0 20 0 0m g ／m 3 ，而 文献[ 3 ] 则认为爆破粉尘浓度为1 0 1 0 0m r , ／m 3 。 造成如此大的差异可能是由于所选取的爆破对象不 同，因为不同爆破对象其材料质地不同，如脆性材料 居多时，其所产生的爆破粉尘也越细。同时，爆破粉 尘也与爆破对象本身的含水率 即干湿度 有关，含 水率大的产生粉尘量少而粗，反之，含水率小的产生 粉尘量大而细。采用不同的爆破工艺，产生爆破粉 尘的粒径、浓度也是不同的，采用先进的爆破工艺可 以大大减少粉尘的产量，如微差爆破、预裂爆破等， 同时还有采用炮孔孔底起爆、控制炸药的包装材料、 完善炸药配方等工艺措施。 2 爆破粉尘控制技术 2 ．1 爆破粉尘控制原则 针对不同位置的爆破，采取不同的爆破粉尘控 制措施。针对矿山巷道、隧道施工这样的地下受限 空间爆破，因其粉尘及炮烟局限于很小的空间，所需 排尘风量小，可以考虑结合先进的爆破工艺和机械 强力排尘，但此方法还必须考虑最终粉尘及炮烟的 去向，如若在环境较为敏感的地区，必须架设适当的 除尘设施。针对城市建筑拆除爆破、露天矿山爆破 这样开敞空间的地面爆破，其爆破粉尘控制技术完 全不同于地下受限空间的爆破，必须采取多种有效 防护措施。这一点将在下面详细论述。 2 ．2 爆破粉尘控制技术 一般来说，对爆破粉尘的控制技术从以下3 个方 面人手首先，爆破尘源控制，也就是从源头上减少粉 尘的产量，比如在城市中较高的多层建筑物爆破时采 取预先通过洒水湿润待爆破物HJ ，采用爆炸水袋形成 超细水雾降尘，采用先进爆破技术减少粉尘和炮烟量 即工艺防尘，主要包括保证堵塞长度、采用炮孔孔底 起爆、控制炸药的包装材料、完善炸药配方、采用挤压 爆破或松动爆破等 ；其次，通过机械通风及时排除作 业面有毒有害气体及粉尘，这一般应用于受限空间， 对于开敞空间主要采取遮挡措施，特别是城市控制爆 破，对于露天矿爆破主要考虑爆破时风向的影响；最 后，爆破时，现场工作人员的个人防护措施，如E l 罩 等。但是，如前所述，开敞空间的爆破粉尘及炮烟防 护措施完全不同于受限空间，这主要是因为粉尘及炮 烟扩散空间大、受外界影响因素多，不可能采取集中 收集粉尘及炮烟的强力排尘方式，所以必须采取主动 防护措施，主要从尘源控制入手。 1 水预湿技术该技术利用爆破尘粒及烟粒在 空气中的运动特性，充分利用颗粒间的液体桥联力 对爆破粉尘及烟粒沉降作用。具体来说，就是爆破 前对爆破对象用水淋湿，以借助粉尘颗粒间液桥力 的作用来达到降低爆破破碎时产生粉尘的目的。但 是该技术存在爆破对象干湿度把握不准，容易出现 防护过当及防护不足的问题，相关研究表明，当爆破 对象含水率达到4 ％时，降尘率趋于稳定。但该数 据不具普遍意义，实际上，对于不同的爆破对象，由 于材料质地不同从而可能出现不同含水率的要求。 因而，当前有必要建立针对如城市控制爆破这样环 境要求极为严格的敏感爆破对象的含水率数据库， 以期达到对水预湿除尘技术优化，使得该防护措施 经济实用。 2 爆炸水雾技术利用悬挂和铺放装有炸药的水 袋，爆炸产生超细水雾来捕捉爆破时产生的粉尘。针 对粒径非常小的爆破粉尘，要用水来将其捕捉，必须 将水雾化，利用水雾捕尘。在形成水雾的过程中，首 先要保证水雾化的细度和水雾在空气中的运动速度， 使其以一定的速度与尘粒碰撞，达到除尘的目的，增 强除尘效果，这就是爆炸水雾除尘技术。具体的说， 在水袋里装药，利用炸药爆炸能量雾化、抛撒水，使瞬 时形成的水雾通过粉尘粒子与液滴的惯性碰撞、拦截 以及凝聚、扩散等作用捕集瞬时形成的大面积粉尘， 并在重力作用下沉降，最终达到降尘的目的。爆炸水 雾除尘技术优点有①水在强冲击波和爆生气体作 用下，可以得到充分的雾化，提高了水的利用率，而且 除尘效果显著，除尘率高；②水雾抛撒速度快，抛撒 半径大，控制范围广；③除尘成本较低，水袋为聚乙烯 材料，便宜易得，同时水袋内用药量也很少；④该方法 比较成熟和完善。但是，其缺点也是明显的，增加了 工程应用上操作的复杂性，降低了可靠性；同时，由于 爆破拆除在工程上的不可重复性及爆破粉尘粒径分 布不确定性使得其在工程应用上大打折扣，但其还不 失为一种具有广阔应用前景的方法。 3 爆破工艺防尘技术如前所述，采用先进的 爆破工艺可以大大减少粉尘的产量。除了从改良炸 药本身人手外，还从装填工艺上进行了防尘处理，如 水封爆破 即水炮泥爆破 ，利用装满清水的塑料袋 装填在炸药前后部，代替固体炮泥使用。当炸药爆 炸时，袋中的水在高温高压下变成水蒸汽和微细水 滴悬浮在空气中，吸附和捕捉粉尘，从而达到降低有 害气体及粉尘浓度的作用。也有利用富水胶冻炮泥 来代替固体炮泥，爆破产生的粉尘表面吸附富水胶 冻炮泥中的成分后，尘粒由于吸附空气中的水分而 增重，容易沉降，从而胶冻炮泥起到了降尘的作用， 但此技术要求一定的空气湿度。还有利用不同的表 面活性剂溶液作为炮孔填料来降低爆破粉尘的技 术。这3 种爆破工艺防尘技术，以水封爆破最为经 万方数据 第2 7 卷第4 期许秦坤，陈海焱爆破粉尘及炮烟控制现状 1 1 5 济实用，但其装填技术水平要求较高”剖。 这些技术主要充分利用了一般爆破粉尘具有亲 水性，同时水廉价易得，都具有较高的性价比。 4 综合防尘技术事实上，对于开敞空间如城 市建筑爆破拆除都必须采取综合防尘技术，如广州 体育馆爆破拆除时的防尘措施，即清理积尘、楼面蓄 水、预湿墙体、屋面敷水袋、建筑外设高压管网喷水、 搭设防尘排栅和直升机投水弹并产生下向风流等综 合防尘技术，实施后减轻了粉尘危害。从城市建筑 拆除爆破粉尘控制来看，今后的发展趋势主要是采 用综合法控制爆破粉尘①清除待爆破物表面积尘； ②预湿建筑物，使其含水率达到适当水平；③爆炸水 雾降尘④建筑物局部蓄水，利用建筑物在倒塌过程 中蓄水形成水帘或水幕，降低爆炸粉尘；⑤喷淋，在 建筑物外部设高压管网喷水、消防车高压喷水，彻底 清除飘散粉尘。综合运用以上除尘措施，可以获得 非常好的效果，已逐渐成为今后拆除爆破粉尘控制 的发展趋势。 3其他因素 一般为了最大可能减少爆破粉尘产生量，对爆 破对象所在当地气候条件也必须给予考虑，一般要 求湿度较大，最好是阴雨天进行爆破；同时对当地风 速也有要求，最好是在微风甚至无风天气进行爆破， 以期达到减少爆破粉尘扩散的目的。 4 结语 采取经济实用综合防护措施是今后对于爆破时 产生的炮烟及粉尘控制技术的发展趋势；同时，应引 入“生命周期”理念，特别是城市建筑物，随着国家 经济建设的快速增长，出现了大量的废、旧待拆建 筑，如果我们从一开始就注重自其产生到使用寿命 结束这样一个“生命周期”，在最初设计阶段就注重 粉尘产量小的环保型建材选取或者根本不需要爆破 拆除的、具有标准的能批量生产的组装式建材，这样 不仅可以减少爆破及爆破产生的粉尘及炮烟的影 响，而且可以做到建材的回收利用。 参考文献 [ 1 ]朱金华，夏军，梁钱福，等．建筑物爆破粉尘控制 [ J ] ．采矿技术，2 0 0 9 ，9 5 1 2 5 ．1 2 6 ． 【2 ] 张兴凯．爆破烟尘行为理论及测试[ D ] ．北京北京科 技大学，1 9 9 5 ． [ 3 ] 宋萌，周小凤，郑必杰．浅谈爆破产生的危害及预防 措施[ J ] ．硅谷，2 0 0 9 1 4 7 6 - 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