矿山爆破作业安全控制与环境影响减缓技术研究
摘要
关键词
矿山爆破;安全控制;环境影响;减缓技术;绿色开采
正文
矿山爆破是矿业生产中最常用的能量释放方式,通过炸药的瞬时爆炸能量作用,将坚硬岩体破碎并形成适宜装运的块度,从而满足采矿和选矿的工艺要求。长期以来,爆破作业以其高效率和低成本成为矿山开采的核心环节。然而,随着开采规模的扩大与社会对生态保护要求的提高,爆破作业的双重属性逐渐凸显:一方面,它是生产安全的重要风险源,稍有不慎便可能引发事故;另一方面,它对环境的扰动不可忽视,爆破震动、噪声、粉尘和有害气体排放对周边居民区与自然生态造成负面影响。传统爆破控制方法多依赖经验判断,缺乏科学的数据支撑和精细化的技术手段,在复杂矿区环境下往往存在适应性不足的问题。近年来,随着信息技术、环境科学及爆破理论的发展,矿山爆破的安全控制与环境减缓技术不断创新。本文旨在系统研究矿山爆破作业中的安全控制方法和环境减缓技术,探索其融合路径,以期为矿山行业的可持续发展提供理论支撑和实践参考。
一、爆破作业的安全风险与控制措施
(一)爆破安全风险的主要表现
矿山爆破作业的安全风险主要体现在能量释放的不确定性与作业环境的复杂性上[1]。飞石伤害是最常见的爆破事故之一,因装药量不当或堵塞材料不足,导致岩块被抛掷至爆区外,对人员和设备造成直接威胁。爆破震动可能引发边坡失稳、矿山构筑物损伤,甚至对周边居民建筑造成结构影响。此外,爆破火工品的存储与运输也存在潜在风险,一旦管理不当极易引发连锁事故。
在深部矿山或地质条件复杂的矿区,爆破诱发的次生灾害风险更高。例如,地下爆破可能导致岩层应力突变,从而引发有毒有害(如一氧化碳、二氧化氮)或岩爆。由此可见,爆破安全风险具有突发性和链条性,要求在源头预防、过程控制和后期评估各环节形成完整的防控体系。
(二)基于技术与管理的安全控制路径
实现爆破作业的安全控制需要技术与管理并重。技术层面,应通过优化爆破参数来降低风险,包括合理设计孔距、药量和起爆顺序,以控制能量释放的方向性和强度。现代爆破技术引入了数字电子雷管,可实现毫秒级精确控制,显著提高爆破效果的可控性与安全性。另一方面,监测技术的应用也十分关键,如利用高速摄像与震动传感器实时采集爆破数据,帮助技术人员快速识别潜在异常。
管理层面,需建立完善的安全责任制度和培训机制。火工品应实行严格的领用、存储与运输制度,确保在爆破前后均有可追溯记录。同时,通过模拟软件对爆破效果进行预测与验证,提前识别可能的风险点并采取防范措施。安全技术与管理制度的协同作用,才能在源头降低爆破事故的发生率。
二、爆破对环境的影响机理
(一)爆破振动与噪声对周边环境的影响
爆破震动是爆破作业对环境影响最直观的表现[2]。地震波通过岩体传播,会对矿山边坡及邻近建筑物产生扰动,长期累积效应可能导致裂缝扩大甚至结构损坏。在某些生态脆弱地区,爆破震动还可能破坏地下水系统,造成含水层扰动,引发地质环境恶化。噪声污染则主要来自爆破瞬间的强烈冲击波和设备运行声,爆破声常超过120分贝,对周边居民生活与野生动物生存产生明显干扰,甚至导致心理不适与生态迁徙。
(二)爆破粉尘与有害气体的扩散规律
爆破过程产生的大量粉尘和有害气体对大气环境与作业人员健康构成双重威胁。粉尘不仅影响能见度,增加交通与作业危险,还长期悬浮在空气中,易诱发呼吸系统疾病。有害气体如一氧化碳、氮氧化物在爆破后短时间内迅速扩散,如果通风不良,容易导致中毒事故。粉尘与气体的扩散规律受风向、地形和爆破参数影响,呈现局部高浓度与不均匀分布的特点,这使得环境监测和控制更加复杂。若缺乏有效的减缓措施,爆破作业对生态环境和劳动者健康的危害难以避免。
三、环境影响减缓技术的应用
(一)优化爆破参数的环保措施
在爆破设计阶段,通过优化孔网参数、装药结构与起爆方式,可以有效减少环境负效应。控制装药量与药卷结构有助于降低震动强度和飞石数量;采用微差爆破技术可将能量分散在时间上,减少峰值震动与噪声。同时,合理选择堵塞材料与长度,有助于减少有害气体外泄与粉尘扩散。现代数值模拟与大数据分析手段为参数优化提供了有力支持,使爆破方案更加科学合理。值得注意的是,参数优化不仅是单纯的技术问题,还与环境特征和社会需求密切相关。例如,在靠近居民区或生态保护区的爆破工程中,必须将“低震动、低噪声、低粉尘”作为设计目标,甚至需要在满足生产效率的前提下牺牲部分经济效益,以换取环境质量和公众安全感。通过对比不同方案的环境指标,可以形成科学的多目标优化模型,使爆破效果与环境保护达到平衡。
(二)绿色爆破技术与实时监测手段
近年来,绿色爆破理念逐渐成为矿山行业的发展趋势。环保型炸药的研发减少了爆破过程中有害气体的生成,如乳化炸药因爆速稳定、污染小而被广泛推广。实时监测技术的应用也为环境减缓提供了新途径,通过在线粉尘监测、气体传感器和噪声监控系统,可以动态掌握环境指标变化,及时采取措施防止污染超标。此外,爆破后生态恢复技术如植被重建与地貌整治,能够进一步修复环境,减轻爆破对生态系统的长期影响。绿色爆破与实时监测的结合,使矿山开采逐步向安全高效、环境友好的方向发展[3]。在此过程中,信息化与智能化技术的融入具有重要意义。借助无人机遥感、物联网和大数据平台,监测结果可以实现实时共享与动态评估,形成闭环管理机制。未来的绿色爆破不仅是单项技术的改进,而是一个涵盖材料研发、参数控制、过程监测与后期治理的系统工程,其目标是让矿山开采在满足资源需求的同时,最大限度减少对自然环境的扰动,实现真正意义上的可持续发展。
结语:矿山爆破作业在提高生产效率的同时,也面临安全与环境双重挑战。本文从爆破安全风险及其控制措施、爆破环境影响机理以及环境减缓技术应用三个方面进行了系统研究。研究表明,科学的安全控制体系能够显著降低爆破事故发生率,而绿色爆破与智能监测等新技术则在环境保护中发挥了积极作用。未来,矿山爆破应在安全性与环保性之间寻求平衡,推动技术与管理深度融合,形成以数据驱动、智能感知和绿色理念为核心的综合爆破管理模式,从而实现矿山资源开采与生态环境保护的协调发展。
参考文献:
[1]候钦玉.露天矿山开采中深孔爆破技术的应用研究[J].科技与创新,2025,(17):114-116+120.DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2025.17.032.
[2]闫初.分析矿山爆破施工的安全问题及控制措施[J].低碳世界,2019,9(08):127-128.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2019.08.072.
[3]汪飞.复杂环境下露天矿山爆破及安全控制[J].工程爆破,2022,28(04):120-124+130.DOI:10.19931/j.EB.20220200.
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