一种数字化露天爆破作业方法

摘要

本发明涉及一种数字化露天爆破作业方法，该方法为根据初步勘探的岩体的特性信息进行爆破设计，得到初始爆破设计参数，根据初始爆破设计参数进行钻孔，在钻孔的过程中，不断采集钻机的工作参数，工控机利用专家推理方法和钻机的工作参数推导出岩体的特性信息，通过该岩体的特性信息重新进行爆破设计，得到过程爆破设计参数，根据过程爆破设计参数继续进行钻孔，重复上述过程，直至钻孔结束，根据优化后的爆破设计参数进行爆破，爆破结束后通过爆破成像技术采集爆破效果信息，工控机利用专家推理方法根据爆破效果信息推导出岩体的特性信息，重新进行爆破设计，得到进一步优化的爆破设计参数，将其作为下一个爆区的初始爆破设计参数。

说明书

技术领域

本发明属于钻孔爆破技术领域，具体涉及一种数字化露天爆破作业方法。

背景技术

钻孔爆破是露天矿山开采、大型土石方工程所必须的工艺环节。目前国内外钻孔爆破的基本模式为：根据最初的勘探资料和岩石的各种性质进行爆破设计，根据设计参数进行钻孔，钻孔结束后进行装药，根据爆破效果进行评估，调整爆破设计参数。这种钻爆的方法，钻孔和爆破是分离的，爆破设计的依据是最初比较粗略的勘探资料和爆破后的爆破评估，无法在爆破前对爆破设计进行优化，这样根据粗略勘探资料设计的爆破参数往往不能达到最优的爆破设计。同时，由于岩体中存在有大量的未知的层理、裂隙等缺陷，在矿山爆破和土石方工程爆破中，同一种参数的爆破设计无法达到最优的爆破效果。如果能够在爆破设计前得到比较详细的地质资料，就能够获得最佳的爆破设计，提供炸药的利用率。目前还没有在矿山这种服务年限长达几十年的爆破过程中，在每次爆破前获得详细地质资料的方法。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种数字化露天爆破作业方法。

一种数字化露天爆破作业方法，包括以下步骤：

步骤1：根据初步勘探的岩体的特性信息进行爆破设计，得到初始爆破设计参数，即孔径、孔距、排距、孔深、填塞深度、装药结构、起爆方式、装药量、炸药种类和抵抗线；

所述的岩体的特性信息包括：岩石的坚固性系数、岩石的层理和岩石的裂隙结构；

步骤2：初始爆破设计参数通过工控机传送至钻机；

步骤3：通过孔距和排距确定孔位坐标，钻机根据孔径、孔位坐标、孔深和填塞深度进行钻孔；

步骤4：在钻孔过程中，不断将推进钻机的传感器实时采集的钻机工作参数发送至工控机；

所述的钻机的工作参数包括：钻机的钻进速度和钻机的推进力；

步骤5：工控机利用专家推理方法和钻机的工作参数推导出岩体的特性信息，并通过该岩体的特性信息重新进行爆破设计，得到过程爆破设计参数，将该过程爆破设计参数传送至钻机，并将装药结构、炸药种类和装药量通过RFID写入设备写入用于核对的电子标签，将电子标签放置在钻孔旁边；

步骤6：判断该爆区的钻孔是否完成，若是，则当前过程爆破设计参数作为优化后的爆破设计参数，执行步骤7，否则，返回步骤3；

步骤7：工控机将优化后的爆破设计参数发送给现场混装炸药车；

步骤8：现场混装炸药车根据GPS定位到达钻孔的位置，通过电子标签核对该爆区钻孔优化后的爆破设计参数中的炸药种类、装药量和装药结构，根据炸药种类、装药量和装药结构进行自动化装药；

步骤9：根据钻孔的优化后的爆破设计参数中的起爆方式进行爆破；

步骤10：爆破结束后通过爆破成像技术采集爆破效果信息，将爆破效果信息传送至工控机；

所述的爆破效果信息包括：爆堆形状和岩石爆破的块度；

步骤11：工控机利用专家推理方法根据爆破效果信息推导出岩体的特性信息，并通过该岩体的特性信息重新进行爆破设计，得到进一步优化的爆破设计参数；

步骤12：将进一步优化的爆破设计参数作为下一个爆区的初始爆破设计参数。

本发明的有益效果：本发明提出的一种数字化露天爆破作业方法，消除了原有的先爆破后改进设计的爆破流程中存在的因地质资料不明、爆破设计不佳等因素引起的爆破质量得不得保证的问题，降低了钻孔、爆破的成本，提高了爆破质量，有助于矿山爆破、大型土石方工程爆破的精细化管理。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种数字化露天爆破作业方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

缅甸蒙育瓦铜矿K矿床是产出于蚀变安山玢岩中的一个隐伏斑岩型铜矿床，蚀变安山玢岩呈边缘产状很陡的岩墙状浅成侵入体，其围岩为缓倾斜的砂岩及火山碎屑岩，主要分布于矿床的东西两侧。矿化带自地表往下，埋深约600m，岩体均受到强烈的绢云母化蚀变。主矿体产于蚀变安山玢岩的构造破碎带内，呈分枝和网脉状石英硫化物矿脉。矿石矿物主要为黄铁矿和辉铜矿，其次含有少量硫砷铜矿和铜兰等。脉石矿物主要为石英，其次含有少量重晶石、明矾石和粘土。

一种数字化露天爆破作业方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：根据初步勘探的岩体的特性信息进行爆破设计，得到初始爆破设计参数，即孔径、孔距、排距、孔深、填塞深度、装药结构、起爆方式、装药量、炸药种类和抵抗线。

岩体的特性信息包括：岩石的坚固性系数、岩石的层理和岩石的裂隙结构。

本实施方式中，采区的岩石坚固性系数f＝6～8，岩石富含层理和裂隙。

初步勘探的岩体的特性信息进行爆破设计，得到初始爆破设计参数为：台阶爆破时孔径250mm，孔距10m，排距7.5m，孔深17m，填塞深度7m，抵抗线11m，采用连续装药结构，采用毫秒微差逐孔起爆方式，炸药种类为铵油炸药孔间间隔时间为17ms，排间间隔时间为42ms，孔内使用400ms延期雷管，装药量为400kg。

步骤2：初始爆破设计参数通过工控机传送至钻机。

本实施方式中，采用的钻机为牙轮钻机。

步骤3：通过孔距和排距确定孔位坐标，钻机根据孔径、孔位坐标、孔深和填塞深度进行钻孔。

步骤4：在钻孔过程中，不断将推进钻机的传感器实时采集的牙轮钻机的钻进速度和钻机的推进力发送至工控机。

步骤5：工控机利用专家推理方法和牙轮钻机的钻进速度和钻机的推进力推导出岩体的特性信息，并通过该岩体的特性信息重新进行爆破设计，得到过程爆破设计参数，将该过程爆破设计参数传送至钻机，并将装药结构、炸药种类和装药量通过RFID写入设备写入用于核对的电子标签，将电子标签放置在钻孔旁边。

采用的专家推理方法通过知识库存放专家提供的知识，主要是钻凿不同坚固性系数的岩石时不同型号钻机的钻进速度和推动力；推理机针对获得的已知信息，反复匹配知识库中的规则，推导出岩体的特性信息。

本实施方式中，发现钻孔区域有断层存在，工控机利用专家推理方法根据牙轮钻机的钻进速度和钻机的推进力推导出岩体的特性信息，并通过该岩体的特性信息重新进行爆破设计，得到的过程爆破设计参数为：其他参数不变，连续装药结构改为间隔装药结构，因为破断面处岩石较破碎，不需要过多的爆破能量，所以此处采用间隔装药，以破断面为中心，装药间隔长度为1.5米，在保证爆破效果的前提下降低了炸药的使用量。

步骤6：判断该爆区的钻孔是否完成，若是，则当前过程爆破设计参数作为优化后的爆破设计参数，执行步骤7，否则，返回步骤3。

步骤7：工控机将优化后的爆破设计参数发送给NCHZ-15现场混装炸药车。

步骤8：现场混装炸药车根据GPS定位到达钻孔的位置，通过电子标签核对该爆区钻孔优化后的爆破设计参数中的炸药种类、装药量和装药结构，根据炸药种类、装药量和装药结构进行自动化装药。

本实施方式中，通过对电子标签进行核对，实现对该钻孔的优化后的爆破设计参数中的炸药种类、装药量和装药结构的核对。

步骤9：根据钻孔的优化后的爆破设计参数中的起爆方式进行爆破。

步骤10：爆破结束后通过爆破成像技术采集爆堆形状和岩石爆破的块度，将爆堆形状和岩石爆破的块度传送至工控机。

本实施方式中，爆破结束后用相机对爆堆拍照，将拍摄的照片输入爆堆形状分析系统，爆堆形状分析系统会将分析结果，包括爆堆形状和岩石爆破的块度传送至工控机。

步骤11：工控机利用专家推理方法根据爆破效果信息推导出岩体的特性信息，并通过该岩体的特性信息重新进行爆破设计，得到进一步优化的爆破设计参数。

步骤12：将进一步优化的爆破设计参数作为下一个爆区的初始爆破设计参数。