無人機技術與露天礦場爆破保護措施結合的應用

任碧琦 張宇棟 李懿軒

作者簡介：任碧琦（1999-），女，遼寧鞍山人，本科，研究方向：采礦工程。張宇棟（1998-），男，河南平頂山人，本科，研究方向：采礦工程。

摘要： 爆破工作是露天采礦生產過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)之一，但爆破會對周邊環(huán)境造成一定的影響和危害，露天礦山大規(guī)模爆破會產生大量飛石，引起的震動危害效應，會對邊坡穩(wěn)定性及周邊建筑設施產生的破壞與損影響等一系列問題，未減少這些情況的發(fā)生，我們可以采用近些年發(fā)展較好的無人機技術與傳統(tǒng)的保護措施相結合，減小爆破工作對礦山與周邊建筑物的惡劣影響，實現(xiàn)露天礦場爆破效果的最優(yōu)化，促進露天礦場的安全生產。

關鍵詞： 露天礦山;爆破工作;無人機技術;安全生產

【中圖分類號】TD216【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）12-0241-01

隨著科技水平與生活水平的不斷提高，人類和社會對各類資源的需求量也不斷增加。礦產資源作為人們生產生活中不可或缺的一部分，爆破工作是其開發(fā)過程中必不可少的重要工序之一。但露天礦場爆破工作對環(huán)境存在一定的威脅與劣態(tài)影響，其中以大量飛石逸散、影響邊坡穩(wěn)定性、易對周圍建筑物產生影響等情況較為嚴重，為了減緩以上情況，可通過擁有良好發(fā)展前景的無人機技術與傳統(tǒng)的保護措施相結合，代替人工進行爆破工作的觀察，根據(jù)無人機對爆破情況的反饋，及時采取突發(fā)情況的應對措施，同時采用傳統(tǒng)防護措施進行現(xiàn)場保護，減少爆破工作對礦山及周圍環(huán)境的影響，實現(xiàn)露天礦場爆破效果的最優(yōu)化，促進露天礦場的安全生產。

1爆破工作對露天礦山及周圍環(huán)境的影響

1.1爆破過程產生大量飛石

爆破飛石指的是被爆物體中脫離主爆堆而飛散較遠的個別碎塊[1]。隨著爆破過程的進行，不斷有受到爆炸力而崩出的飛石逸散。炮孔堵塞程度不達標或起爆順序錯誤等原因都會加劇飛石的逸散數(shù)量及程度。飛石沖擊力相對較大，出現(xiàn)飛石造成人員傷亡事故的案例屢見不鮮，對周圍環(huán)境也存在著一定的危害。

1.2爆破過程對邊坡穩(wěn)定性的影響

國內大多數(shù)的露天礦場通過深孔爆破方法進行露天礦場爆破工作，高強度的爆破極易引起邊坡失穩(wěn)，使之發(fā)生位移、出現(xiàn)裂縫、滑移甚至傾覆等情況，其清理修復過程工作量較大且難度系數(shù)較高，易造成相應的經濟損失甚至人員傷亡，且影響礦山的生態(tài)環(huán)境質量。

1.3爆破過程對周圍建筑物的影響

爆破過程中，炸藥的部分能量會形成地震波向四周傳播，當傳播到地表的地震波的強度超過周圍建筑物所能承受的抗震能力臨界值時，建筑物容易受到相應的影響甚至破壞，造成一定的經濟損失甚至更嚴重的后果，甚至上升至民事糾紛，影響礦山的安全生產。

2無人機遙感技術在露天礦場爆破作業(yè)中的使用

近些年來，許多國家十分重視無人機系統(tǒng)的研究、開發(fā)及應用，因無人機可適用于復雜的地形，并具有較高像素，可對礦場進行跟進式、及時、靈活且清晰完整的爆破全過程的拍攝與監(jiān)測以及獲取相關數(shù)據(jù)信息，可為礦產開發(fā)監(jiān)管提供有力技術支撐[2]。

將無人機技術與傳統(tǒng)的保護措施相結合，代替人工進行爆破工作的觀察，根據(jù)無人機對爆破情況的反饋，及時采取突發(fā)情況的應對措施，減少爆破工作對礦山及周圍環(huán)境的影響，促進露天礦場的安全生產。

2.1無人機參與爆破工作中的優(yōu)勢

（1）無人機具有體積小，靈活性高的特點，受地形及周圍環(huán)境影響較小，普遍適用于露天礦山多項工作中。爆破工作進行時，可隨時調整無人機的位置確保無人機對爆破工作的零死角觀察。

（2）爆破工作進行時，需要人工進行遠距離觀察爆破情況全程，存在著由于距離較遠，肉眼觀察不周等情況，存在視線盲區(qū)導致無法準確判斷局部地區(qū)是否完成爆破，從而影響后續(xù)工作的進行。將所有人員轉移至更遠距離的安全地帶，通過無人機進對作業(yè)區(qū)域行高像素的跟進式拍攝，及時匯報至控制中心最新爆破情況，可有效提升觀察效率。

（3）通過無人機進行爆破過程監(jiān)管可減少人員因觀察距離不夠遠而吸入爆破過程中產生的有毒氣體，并避免飛石傷人事故的發(fā)生。

2.2無人機技術與傳統(tǒng)保護措施相結合

（1）合理控制爆破所需的裝藥量從而限制爆破規(guī)模。降低露天礦爆破地震對邊坡穩(wěn)定性的影響，最直接的方法是限制爆破規(guī)模，即嚴格控制一次爆破的最大段裝藥量[3]。裝藥量過多容易導致爆破過程的飛石過多，并容易引起難以控制，從而影響環(huán)境甚至傷人。由于飛石運動距離并不遠，所以可以采用棉被與鐵架等材料進行圍欄式的飛石的外部阻隔。

（2）隔離爆破作業(yè)區(qū)域。設置作業(yè)區(qū)域的全面覆蓋，防護警戎措施進行隔離防護，強制人員轉移至安全地帶，并保證作業(yè)區(qū)域爆破工作的正常進行[4]。

（3）確定無人機飛行高度并通過無人機進行爆破過程的實時監(jiān)管。預算飛石最大上升高度，確保無人機高空作業(yè)時免受飛石撞擊影響。通過分析監(jiān)測的數(shù)據(jù)研究爆破振動對建筑物的影響，得到爆破振動地震波的傳播規(guī)律[5]，采取合理的減震措施。無將人機置于安全區(qū)域內，通過超高像素監(jiān)測整個爆破過程。無人機始終保持待機工作狀態(tài)，及時向地面控制中心反映爆破情況，使之遇到突發(fā)情況能及時作出相應措施。

（4）對采場及周圍建筑物進行爆破震動監(jiān)測。對周圍建筑物進行實時監(jiān)測，減小爆破工作對非作用區(qū)域的影響力，降低安全事故的發(fā)生概率，盡量避免民事糾紛。

結語：爆破工作中，使用無人機進行露天礦場的高空拍攝與監(jiān)測，并與傳統(tǒng)措施相結合進行施工區(qū)域及周圍環(huán)境的保護，利用無人機像素高，受地形影響小等特點進行爆破情況的實時跟進，可避免人工進行爆破觀察時吸入大量有害氣體或飛石逸散造成人員傷亡，同時保護露天礦場邊坡穩(wěn)定性及周圍建筑物，促進露天礦場的安全生產。

參考文獻

[1]張超，楊軍偉.露天礦爆破飛石事故致因分析.工程技術.

[2]杜甘霖，葉茂，劉玉珠等.露天礦山監(jiān)管中的無人機測繪技術應用研究.中國礦業(yè).[J].2019，28（4）：111-114.

[3]王孝廣，夏壽亮，趙英拓等.撫順東露天礦爆破減震安全技術措施.露天采礦技術.[J].2015，9：63-69.

[4]趙軍宇.分析土石方爆破的環(huán)境影響與保護途徑.經濟·管理·綜述.[J].2019（8）：146-147.

[5]張遠，呂淑然.下店子銅鐵礦爆破振動對周邊環(huán)境影響的監(jiān)測與分析.有色金屬（礦山部分）.[J].2015，67（3）：77-81.