露天矿路面抑尘技术的研究与应用

露天矿路面抑尘技术的研究与应用CONTENTS目录01露天矿粉尘污染现状与治理意义02传统抑尘方法的局限性分析03化学抑尘剂的研制原理与技术创新04抑尘剂产品性能与实验验证CONTENTS目录05应用优势与多场景实践案例06抑尘剂施工工艺与操作规范07技术标准与行业规范进展08未来发展趋势与创新方向01露天矿粉尘污染现状与治理意义露天矿粉尘的主要来源与危害主要来源：运输环节占比超90%露天矿生产中，汽车路面扬尘占总扬尘量的90%以上，是最主要的粉尘污染源，尤其在碎石、土质路面及车辆行驶过程中产生大量粉尘。开采环节：多工序产尘叠加穿孔、爆破、采装、转载、排岩等环节均产生粉尘，爆破环节扬尘可达20-25米高度，排土场临时路面扬尘浓度高达300mg/m³。健康危害：矽肺病风险显著粉尘中8%为10μm以下可吸入性粉尘，超过国家卫生标准数百倍，长期接触易导致矽肺病，危害作业人员职业健康。环境与经济影响：生态破坏与成本增加粉尘污染影响植物生长及生态平衡，降低能见度威胁运输安全，同时因洒水不及时导致路况恶化，增加水资源和劳动力成本。运输扬尘占比及环境影响数据运输扬尘占比情况

露天矿生产中，汽车路面扬尘占露天矿总扬尘量的90%以上，是露天矿最主要的粉尘污染源。粉尘浓度超标数据

运输干线碎石路面扬尘浓度可达163mg/m³，排土场临时路面扬尘达300mg/m³，空气含尘量可达1000ng/m³，超过国家卫生标准数百倍。可吸入性粉尘危害

扬尘中8%为可导致矽肺病的10μm以下可吸入性粉尘，对人体健康存在严重威胁。粉尘污染范围影响

粉尘不仅损害人体健康、影响植物生长及生态平衡，还会降低能见度，影响运输安全，造成较大经济损失。抑尘技术对安全生产与健康的价值

提升运输安全保障能力抑尘剂可显著提高露天矿道路能见度，减少因扬尘导致的视线受阻问题，从而降低运输车辆碰撞等安全事故的发生风险，保障矿区道路交通安全。

改善作业人员职业健康环境有效减少粉尘扩散，降低作业场所空气中粉尘浓度，能大幅降低职工患矽肺病等职业病的几率，改善一线作业人员的职业健康条件。

降低粉尘相关设备损耗减少扬尘对矿区机械设备的磨损，如车辆发动机、灯具等，延长设备使用寿命，降低因粉尘导致的设备故障维修成本，间接保障生产连续性。

提升应急处置响应效率在突发粉尘污染事件时，高效的抑尘技术能快速控制粉尘扩散，为应急处置争取时间，减少粉尘对周边环境及人员的急性危害。02传统抑尘方法的局限性分析洒水抑尘的适用条件与不足适用条件限制仅适用于气温零度以上且为永久性混凝土路面的场景，而露天矿山多为碎石或土质路面，适用性差。抑尘时效短暂水的抗蒸发性弱，夏季或干旱地区需频繁洒水，单次喷洒仅能维持约30分钟湿润，在干燥高温环境下甚至缩短至10-15分钟。资源浪费与效果不佳若洒水不及时或洒水量不当，路面易处于干湿交替状态，导致微细粉尘增多，恶化路况，同时浪费水资源，且抑尘效率有限。其他传统方法（覆盖剂、固化剂）的缺陷

01覆盖剂抑尘：时效性与环境适应性不足传统覆盖剂如沥青路面虽能减少扬尘，但施工成本高、维护难度大，且对露天矿碎石或土质路面的适应性差，无法满足动态作业面需求。

02固化剂抑尘：易引发路面功能性问题部分固化剂使用后易导致路面板结、车辆打滑，影响运输安全；且抗冻性普遍较弱，在低温环境下效果显著下降，难以推广应用。

03综合成本高且环保性存疑覆盖剂和固化剂的原材料成本较高，施工工艺复杂，长期使用可能对土壤和水体造成潜在污染，与现代矿山绿色环保要求存在差距。国内外抑尘技术发展差距对比国外抑尘剂技术优势国外如苏联、美国、英国等已研制出抑尘效果好、有效期均在10天以上的汽车路面抑尘剂，采用化学试剂配方，使用天然聚合物和树脂或石油工业副产品作为原材料，来源广泛，价格便宜，且无毒、无害、无腐蚀性。国内传统抑尘方法局限我国大部分矿山仍采用最原始落后的洒水抑尘法，水的抗蒸发性差，单次喷洒仅能维持约30分钟湿润，洒水不及时或洒水量不当会导致路面微细粉尘增多，恶化路况，浪费水资源，抑尘效果不佳。国内化学抑尘剂研发瓶颈国内有些研究单位虽已研制出化学药剂抑尘剂，但部分性能不理想，如使用时出现板结、打滑现象，抗冻性差，价格较高，难以推广使用，与国外先进技术存在一定差距。03化学抑尘剂的研制原理与技术创新高分子材料抑尘剂的基本组成

核心基料：高分子长链物质以高分子纤维素、聚乙烯醇等为核心基料，通过分子链"搭桥"作用黏结粉尘颗粒，提升路面尘土容重与柔韧性，减少破碎起尘。

功能性助剂：表面活性剂添加表面活性剂（如SDBS）降低固液界面张力，增强粉尘润湿性，促进抑尘剂乳液渗透粉尘内部，提升水化膜与粉尘的结合牢度。

辅助功能成分：吸湿与保水剂复配氯化钙、氯化镁等吸湿剂（浓度10%）及丙三醇等保水剂（浓度1.0%），通过吸湿-保水协同作用，延缓水分蒸发，维持路面长期湿润。润湿-黏结-保水协同作用机制01润湿作用：降低表面张力，促进粉尘团聚抑尘剂中的表面活性剂可降低固液界面表面张力，使粉尘易于被抑尘剂乳液润湿。例如，露天煤矿端帮道路粉尘与去离子水初始接触角为17°，抑尘剂能进一步改善润湿性，促进水化膜形成，使粉尘黏附团聚。02黏结作用：高分子长链搭挢，增强粉尘颗粒联结以高分子纤维素、聚乙烯醇等为原料的抑尘剂，其高分子长链结构通过“搭挢”方式将多个粉尘质点连接，增加粉尘粒径，减少分散度。如CDR抑尘剂中的凝并剂可使粉尘颗粒黏结成较大团块，不易扬起。03保水作用：形成防护薄膜，减缓水分蒸发抑尘剂中的保湿剂在含湿粉尘表面形成薄膜，阻挡水分子逃逸。在气温30℃以上、阳光直射环境下，喷洒抑尘剂的路面可保持8小时湿润、24小时不起尘，抑尘率达90%以上，解决传统洒水仅30分钟有效时长的问题。04协同效应：三功能一体，提升长效抑尘效果润湿使粉尘充分接触，黏结形成稳定结构，保水维持湿润环境，三者协同作用。如新型水溶性高分子抑尘剂通过吸湿、凝并、保水功能综合化，在10天内仍可使路面含湿量保持在4%以上，实现持久抑尘。水化膜形成与抗蒸发原理

水化膜的形成机制喷洒抑尘剂前对路面洒水，水在粉尘颗粒表面形成水化膜，促进粉尘黏附团聚；水化膜与粉尘结合牢固，构建抑尘基础结构。

抗蒸发性能提升原理水化膜通过高分子长链结构的抑尘剂加固，减缓水分子逃逸速度；在30℃以上阳光直射环境下，路面湿润状态可保持8小时以上，24小时不起尘。

与传统洒水的抗蒸发对比传统洒水抗蒸发性弱，单次喷洒仅维持约30分钟湿润；抑尘剂通过水化膜作用使抑尘时间显著延长，抑尘率达90%以上。CDR抑尘剂的研发背景与技术突破

露天矿粉尘污染的严峻形势露天矿生产中，汽车路面扬尘占总扬尘量的90%以上，大量粉尘损害人体健康、影响植物生长及生态平衡，还造成很大经济损失。

传统抑尘方法的局限性我国大部分矿山长期采用洒水抑尘，水抗蒸发性差，单次喷洒仅维持约30分钟，且仅适用于气温零度以上永久性混凝土路面，露天矿多为碎石或土质路面，适用性差，还易因干湿交替导致微细粉尘增多、浪费水资源。

国内外技术差距与需求先进国家已研制出抑尘效果好、有效期10天以上、采用化学试剂配方的抑尘剂，如美国的Coherex和英国的Dust-A-Tac。国内虽有化学抑尘剂研究，但存在板结、打滑、抗冻性差、价格高等问题，难以推广，亟需填补空白。

CDR抑尘剂的技术突破方向针对现有问题，CDR抑尘剂研发旨在实现功能综合化，将润湿、黏结、吸湿保水功能结合，解决传统方法抑尘时效短、适用性差等难题，同时确保环保、经济及使用便捷。04抑尘剂产品性能与实验验证核心性能指标：抑尘时效与抑尘率抑尘时效：长效抑尘的关键参数在气温30℃以上、阳光直射环境下，路面最少可保持8小时湿润，24小时不起尘；吸湿保湿性能优良的抑尘剂，即使在较高温度和较低湿度下，10天内仍可使路面含湿量保持在4%以上，无粉尘产生。抑尘率：抑尘效果的量化体现采用高分子材料的化学抑尘剂，抑尘率可达90%以上，能有效控制车辆行驶扬尘，显著改善矿区空气质量，降低粉尘对作业人员健康的危害。与传统洒水对比：时效提升显著传统洒水抑尘在夏季或干旱地区单次喷洒仅能维持约30分钟湿润，而化学抑尘剂可将抑尘时间从半小时大幅延长至24小时以上，甚至达到10天，极大减少了洒水频次和人力成本。环保性与稳定性测试结果

全流程环保性验证抑尘剂在生产、运输、喷洒及储存过程中无二次污染，可自然分解，对环境无毒无害，符合环保要求。

理化性质稳定性表现运输储存过程中不粘结、不变质、不腐败、不易燃，性质稳定，便于长期保存和使用。

安全与健康影响评估产品无毒、无腐蚀性，对人畜无害，使用后可改善作业环境，保障职工职业健康安全。实验室配方优化与正交试验设计

试验设计核心要素试验以药剂选择和浓度配比为关键，分为实验室基础研究与道路模拟验证两个阶段，采用正交试验法系统优化配方参数。

基料与助剂筛选综合评估溶解度、黏度及成本，选定氯化钙和氯化镁为基料（吸湿主导），助剂选用表面活性物质，含凝并剂、保湿剂及渗透剂三类功能成分。

正交试验方案与结果通过多轮正交试验得出实验室优良配方：氯化钙和氯化镁浓度10%、凝并剂0.05%、保湿剂1.0%，该配比经直接分析与综合验证，具备基础抑尘效能。

模拟试验配方改进基于高效低成本原则优化，道路模拟试验采用两种改进配方：配方一（氯化钙和氯化镁10%+凝并剂0.1%+保湿剂1.0%），配方二（氯化钙和氯化镁10%+凝并剂0.1%），显著提升现场适用性。道路模拟试验与现场适用性验证

室内道路模拟试验设计基于实验室优良配方，采用正交试验方法对药剂浓度进行配比优化，通过模拟露天矿道路条件，测试不同配方在不同环境下的抑尘效果，得出抑尘剂优良配方，如氯化钙和氯化镁浓度为10%，凝并剂为0.1%，保湿剂为1.0%。

关键性能指标测试进行渗透性、腐蚀性和表面张力测定等试验，结果表明所配制的抑尘剂乳液吸湿保湿性能优良，在较高温度和较低湿度下，10天内可使路面含湿量保持在4%以上，且无毒、无腐蚀性，对人畜无害，无板结、打滑现象。

现场工业试验应用在露天矿实际道路进行喷洒试验，结果显示在气温30℃以上、阳光直射环境下，路面最少可保持8小时湿润，24小时不起尘，抑尘率达90%以上，车辆行驶无扬尘，验证了抑尘剂在实际工况下的有效性和适用性。

适用场景拓展验证除露天矿区外，在电厂、排土场、建筑工地等产尘区域进行适用性验证，结果表明抑尘剂能有效抑制煤炭堆放、废土搬运及施工过程中的粉尘，进一步证明了其广泛的应用前景。05应用优势与多场景实践案例露天矿区碎石/土质路面应用效果抑尘时效显著提升在气温30℃以上、阳光直射环境下，路面最少可保持8小时湿润，24小时不起尘，抑尘率达90%以上，车辆行驶无扬尘，解决了传统洒水仅能维持约30分钟湿润的难题。水资源与劳动力成本节约喷洒设备和方法与传统洒水一致，但可大幅减少洒水频次，显著节约水资源和劳动力投入，降低整体抑尘成本。路况改善与粉尘控制避免了洒水不及时或洒水量不当导致的路面干湿交替现象，减少了微细粉尘产生，防止路况恶化，有效控制了碎石及土质路面的粉尘污染。电厂煤炭运输与排土场抑尘案例

电厂煤炭运输抑尘应用高分子抑尘剂可有效抑制电厂煤炭堆放、运输过程中产生的粉尘，喷洒后在煤炭表面形成稳定保护层，减少粉尘扩散，保障作业环境空气质量。

排土场抑尘实践效果在排土场使用抑尘剂后，能减少废土堆放和搬运时的扬尘，经测试抑尘率达90%以上，且材料环保可自然分解，对周边生态环境影响小。

综合抑尘效益分析电厂与排土场采用抑尘剂技术，不仅降低了粉尘对职工职业健康的危害，还节约了传统洒水所需的大量水资源和劳动力成本，提升了整体运营效率。水资源节约与成本效益分析

水资源节约效益露天矿传统洒水抑尘单次喷洒仅能维持约30分钟湿润，需频繁作业。而化学抑尘剂在气温30℃以上、阳光直射环境下，路面最少可保持8小时湿润，24小时不起尘，显著减少洒水频次，大幅节约水资源。

劳动力成本降低喷洒设备和方法与传统洒水一致，但抑尘剂抑尘时间显著延长，减少了洒水作业的频率和次数，从而降低了驾驶员等相关劳动力的投入，节约了劳动力成本。

综合抑尘成本优势虽然抑尘剂本身存在一定成本，但因其能大幅节约水资源和劳动力，整体上降低了露天矿的抑尘成本，相较于传统洒水抑尘法，具有更优的经济性。极端环境（高温/干旱）适应性表现

高温环境下的保湿时长在气温30℃以上、阳光直射环境下，喷洒抑尘剂的路面最少可保持8小时湿润，24小时不起尘，抑尘率达90%以上。

干旱地区的抗蒸发性抑尘剂通过形成牢固的水化膜，能有效减缓水的挥发速度，解决传统洒水抗蒸发性差、单次喷洒仅维持约30分钟湿润的问题。

长效抑尘与水耗对比相较于传统洒水需频繁作业，抑尘剂在高温干旱条件下仍能实现长效抑尘，大幅减少水资源消耗和洒水作业频次。06抑尘剂施工工艺与操作规范喷洒设备与传统洒水车兼容性

设备硬件兼容性露天矿道路抑尘剂喷洒设备与传统洒水车硬件系统完全兼容，无需额外改装车辆或新增专用设备，可直接利用现有洒水车的储水罐、喷洒管路及喷头完成作业。

操作流程一致性喷洒方法与传统洒水作业流程保持一致，先对路面洒水润湿，再喷洒抑尘剂，操作人员无需额外培训即可快速掌握，降低了技术推广的难度和成本。

资源利用高效性在兼容传统设备的基础上，抑尘剂喷洒可大幅提升资源利用效率，相比传统洒水减少30%以上的水资源消耗，同时降低洒水频次，节约劳动力成本。最佳配比浓度与用量控制标准

基料浓度标准氯化钙和氯化镁作为抑尘剂基料，浓度宜控制在10%，此比例在实验室及道路模拟试验中表现出良好的吸湿与凝并性能，且成本可控。

助剂配比要求凝并剂浓度为0.1%，保湿剂浓度为1.0%，助剂均为表面活性物质，可有效增强基料的抑尘性能，减少粉尘分散度，确保路面湿润与固结效果。

用量控制规范在露天矿道路实际应用中，需根据路面类型（碎石、土质）及环境温湿度调整用量，一般情况下，喷洒量以确保路面含湿量在4%以上为宜，单次喷洒可实现24小时不起尘，抑尘率达90%以上。施工流程与安全操作注意事项施工前准备施工前需检查抑尘剂溶液配比是否符合要求，确保喷洒设备完好，如水泵、喷头无堵塞、损坏。同时清理路面较大杂物，保证喷洒均匀性。现场施工程序首先对路面进行预洒水润湿，随后按照由远及近、先两侧后中间的顺序匀速喷洒抑尘剂，喷洒过程中控制车速在5-10km/h，确保路面全覆盖。设备操作安全操作人员需佩戴防护手套、护目镜及口罩，避免抑尘剂直接接触皮肤和口鼻。喷洒设备运行时，禁止非操作人员靠近，防止机械伤害。环境与应急措施严禁在大风（风速＞5级）、暴雨等恶劣天气施工，防止药剂扩散或被冲刷。施工现场需配备急救箱，若发生药剂接触皮肤，立即用大量清水冲洗。07技术标准与行业规范进展国内外抑尘剂技术标准对比

国外抑尘剂技术标准特点国际先进抑尘剂普遍要求抑尘有效期10天以上，采用化学试剂配方，以天然聚合物、树脂或石油工业副产品为原料，强调来源广泛、价格低廉，且需满足无毒、无害、无腐蚀性的环保安全要求。

国内抑尘剂技术标准现状我国目前尚未形成统一完善的露天矿抑尘剂技术标准，部分已研制的化学药剂抑尘剂存在性能不稳定问题，如使用时易出现板结、打滑现象，抗冻性不足，价格较高，推广应用受限，与国际先进水平存在一定差距。

标准差异与发展方向国内外标准差异主要体现在抑尘持久性、原材料选择及环保性能要求上。国内正积极推进标准制定，如中关村绿色矿山产业联盟已启动《露天煤矿运输道路粉尘防治抑尘剂技术要求》团体标准编制，未来将向高分子、多组分、多功能、高性价比与环境友好方向发展，强化抑尘效果与生态安全性的统一。团体标准《露天煤矿运输道路粉尘防治抑尘剂技术要求》解读

标准制定的背景与必要性随着我国露天煤炭产量增加，矿区剥离量、采煤量增大，矿坑内路面沉积粉尘增多，在矿卡运行频次增加情况下，道路粉尘污染愈发严重。我国露天煤矿多位于西北部干旱半干旱地区，常年降雨量少，日照时数长，水分蒸发量大，水资源匮乏，传统洒水抑尘有效时间短，干燥高温环境下道路抑尘剂的时效差成为露天煤矿道路粉尘防治的“卡脖子”问题。

标准制定的核心要素针对不同性质的道路粉尘，抑尘剂的润湿性和保水抗蒸发性能是最重要的性能指标。无论是粉尘性质还是抑尘剂性能，确定抑尘效果的方式是标准化。道路粉尘性质和抑尘剂性能指标作为露天煤矿道路粉尘治理工艺过程的基础要素，需要率先进行标准化，只有数据的标准，才能保证整个抑尘剂产品的设计、生产、时效性有效协同互动。

标准的组织与任务来源根据中关村绿色矿山产业联盟《关于发布2025年度第一批团体标准计划项目的通知》，由中国矿业大学组织《露天煤矿运输道路粉尘防治抑尘剂技术要求》团体标准编写组，项目批准号GRMP-2025-8。检测指标与质量控制体系

关键性能检测指标抑尘剂需检测抑尘率（≥90%）、吸湿保湿性（30℃以上阳光直射下8小时湿润、24小时不起尘）、表面张力（降低固液界面张力以增强润湿性）、抗蒸发性能（10天内路面含湿量保持4%以上）及环保性（无毒无害、可自然分解、无二次污染）等核心指标。

生产过程质量控制严格控制原材料配比，如氯化钙和氯化镁基料浓度10%、凝并剂0.1%、保湿剂1.0%；采用正交试验优化配方，确保生产工艺简单稳定，运输储存过程中不粘结、不变质、不易燃，从源头保障产品质量。

现场应用质量监管建立喷洒效果跟踪机制，监测路面有无板结、打滑现象，定期检测抑尘持续时间及粉尘浓度；结合《露天煤矿运输道路粉尘防治抑尘剂技术要求》等标准，规范施工操作，确保抑尘剂实际应用效果达标。08未来发展趋势与创新方向多功能复合抑尘剂研发方向长效化与环境适应性提升研发重点在于延长抑尘剂的有效作用时间，特别是在高温、干旱、强风等恶劣环境下的稳定性。目标是通过优化配方，如引入高吸水性树脂或改良保水成分，使抑尘剂在30℃以上阳光直射环境下，路面湿润保持时间从现有8小时提升至12小时以上，24小时抑尘率稳定在95%以上。绿色环保与生物降解性优化未来研发将更注重采用天然高分子材料（如纤维素衍生物、淀粉基聚合物）或工业副产品（如糖蜜）作为主要原料，确保产品在生产、使用及自然分解过程中无二次污染，符合生态环保要求。同时，探索可生物降解配方，减少对土壤和水体的潜在影响。多功能协同与性能集成致力于将润湿、黏结、吸湿、保水、抗冻、抗板结等多种功能集成于一体。例如，通过复配表面活性剂与凝并剂，提升对微细粉尘的捕捉能力；添加适量防冻剂，解决北方寒冷地区冬季使用难题；优化助剂配比，避免路面出现板结或打滑现象，保障运输安全。低成本与资源高效利用在保证性能的前提下，研发方向将聚焦于降低生产成本，例如利用来源广泛、价格低廉的工业副产品（如氯化钙、氯化镁等无机盐类）作为基料，或通过优化生产工艺减少能耗。同时，探索抑尘剂的循环利用技术，提高资源利用效率，降低矿山企业的应用成本。智能化喷洒与监测系统集成

智能化喷洒设备的核心功能集成自动化控制模块，可根据预设路线、粉尘浓度阈值自动调节喷洒量和频率，实现精准抑尘；具备远程操控功能，支持手机APP或中控平台实时启停与参