无人机技术与露天矿场爆破保护措施结合的应用

任碧琦 张宇栋 李懿轩

作者简介：任碧琦（1999-），女，辽宁鞍山人，本科，研究方向：采矿工程。张宇栋（1998-），男，河南平顶山人，本科，研究方向：采矿工程。

摘要： 爆破工作是露天采矿生产过程中必不可少的重要环节之一，但爆破会对周边环境造成一定的影响和危害，露天矿山大规模爆破会产生大量飞石，引起的震动危害效应，会对边坡稳定性及周边建筑设施产生的破坏与损影响等一系列问题，未减少这些情况的发生，我们可以采用近些年发展较好的无人机技术与传统的保护措施相结合，减小爆破工作对矿山与周边建筑物的恶劣影响，实现露天矿场爆破效果的最优化，促进露天矿场的安全生产。

关键词： 露天矿山;爆破工作;无人机技术;安全生产

【中图分类号】TD216【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）12-0241-01

随着科技水平与生活水平的不断提高，人类和社会对各类资源的需求量也不断增加。矿产资源作为人们生产生活中不可或缺的一部分，爆破工作是其开发过程中必不可少的重要工序之一。但露天矿场爆破工作对环境存在一定的威胁与劣态影响，其中以大量飞石逸散、影响边坡稳定性、易对周围建筑物产生影响等情况较为严重，为了减缓以上情况，可通过拥有良好发展前景的无人机技术与传统的保护措施相结合，代替人工进行爆破工作的观察，根据无人机对爆破情况的反馈，及时采取突发情况的应对措施，同时采用传统防护措施进行现场保护，减少爆破工作对矿山及周围环境的影响，实现露天矿场爆破效果的最优化，促进露天矿场的安全生产。

1爆破工作对露天矿山及周围环境的影响

1.1爆破过程产生大量飞石

爆破飞石指的是被爆物体中脱离主爆堆而飞散较远的个别碎块[1]。随着爆破过程的进行，不断有受到爆炸力而崩出的飞石逸散。炮孔堵塞程度不达标或起爆顺序错误等原因都会加剧飞石的逸散数量及程度。飞石冲击力相对较大，出现飞石造成人员伤亡事故的案例屡见不鲜，对周围环境也存在着一定的危害。

1.2爆破过程对边坡稳定性的影响

国内大多数的露天矿场通过深孔爆破方法进行露天矿场爆破工作，高强度的爆破极易引起边坡失稳，使之发生位移、出现裂缝、滑移甚至倾覆等情况，其清理修复过程工作量较大且难度系数较高，易造成相应的经济损失甚至人员伤亡，且影响矿山的生态环境质量。

1.3爆破过程对周围建筑物的影响

爆破过程中，炸药的部分能量会形成地震波向四周传播，当传播到地表的地震波的强度超过周围建筑物所能承受的抗震能力临界值时，建筑物容易受到相应的影响甚至破坏，造成一定的经济损失甚至更严重的后果，甚至上升至民事纠纷，影响矿山的安全生产。

2无人机遥感技术在露天矿场爆破作业中的使用

近些年来，许多国家十分重视无人机系统的研究、开发及应用，因无人机可适用于复杂的地形，并具有较高像素，可对矿场进行跟进式、及时、灵活且清晰完整的爆破全过程的拍摄与监测以及获取相关数据信息，可为矿产开发监管提供有力技术支撑[2]。

将无人机技术与传统的保护措施相结合，代替人工进行爆破工作的观察，根据无人机对爆破情况的反馈，及时采取突发情况的应对措施，减少爆破工作对矿山及周围环境的影响，促进露天矿场的安全生产。

2.1无人机参与爆破工作中的优势

（1）无人机具有体积小，灵活性高的特点，受地形及周围环境影响较小，普遍适用于露天矿山多项工作中。爆破工作进行时，可随时调整无人机的位置确保无人机对爆破工作的零死角观察。

（2）爆破工作进行时，需要人工进行远距离观察爆破情况全程，存在着由于距离较远，肉眼观察不周等情况，存在视线盲区导致无法准确判断局部地区是否完成爆破，从而影响后续工作的进行。将所有人员转移至更远距离的安全地带，通过无人机进对作业区域行高像素的跟进式拍摄，及时汇报至控制中心最新爆破情况，可有效提升观察效率。

（3）通过无人机进行爆破过程监管可减少人员因观察距离不够远而吸入爆破过程中产生的有毒气体，并避免飞石伤人事故的发生。

2.2无人机技术与传统保护措施相结合

（1）合理控制爆破所需的裝药量从而限制爆破规模。降低露天矿爆破地震对边坡稳定性的影响，最直接的方法是限制爆破规模，即严格控制一次爆破的最大段装药量[3]。装药量过多容易导致爆破过程的飞石过多，并容易引起难以控制，从而影响环境甚至伤人。由于飞石运动距离并不远，所以可以采用棉被与铁架等材料进行围栏式的飞石的外部阻隔。

（2）隔离爆破作业区域。设置作业区域的全面覆盖，防护警戎措施进行隔离防护，强制人员转移至安全地带，并保证作业区域爆破工作的正常进行[4]。

（3）确定无人机飞行高度并通过无人机进行爆破过程的实时监管。预算飞石最大上升高度，确保无人机高空作业时免受飞石撞击影响。通过分析监测的数据研究爆破振动对建筑物的影响，得到爆破振动地震波的传播规律[5]，采取合理的减震措施。无将人机置于安全区域内，通过超高像素监测整个爆破过程。无人机始终保持待机工作状态，及时向地面控制中心反映爆破情况，使之遇到突发情况能及时作出相应措施。

（4）对采场及周围建筑物进行爆破震动监测。对周围建筑物进行实时监测，减小爆破工作对非作用区域的影响力，降低安全事故的发生概率，尽量避免民事纠纷。

结语：爆破工作中，使用无人机进行露天矿场的高空拍摄与监测，并与传统措施相结合进行施工区域及周围环境的保护，利用无人机像素高，受地形影响小等特点进行爆破情况的实时跟进，可避免人工进行爆破观察时吸入大量有害气体或飞石逸散造成人员伤亡，同时保护露天矿场边坡稳定性及周围建筑物，促进露天矿场的安全生产。

参考文献

[1]张超，杨军伟.露天矿爆破飞石事故致因分析.工程技术.

[2]杜甘霖，叶茂，刘玉珠等.露天矿山监管中的无人机测绘技术应用研究.中国矿业.[J].2019，28（4）：111-114.

[3]王孝广，夏寿亮，赵英拓等.抚顺东露天矿爆破减震安全技术措施.露天采矿技术.[J].2015，9：63-69.

[4]赵军宇.分析土石方爆破的环境影响与保护途径.经济·管理·综述.[J].2019（8）：146-147.

[5]张远，吕淑然.下店子铜铁矿爆破振动对周边环境影响的监测与分析.有色金属（矿山部分）.[J].2015，67（3）：77-81.