CN107289828A - 一种露天矿爆破效果评价方法 - Google Patents

Abstract

一种露天矿爆破效果评价方法，采用以下步骤，在爆破台阶的安全平台上安装图像采集装置；图像采集装置采集现场图片，得到实际现场需要参数，工作人员根据该实际距离进行爆破施工；图像识别系统分别从采集的图像中识别出飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲孔的个数作为评价指标值；在数据处理系统中预先设置有飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数作为标准指标值；数据处理系统分别将采集到的各种指标值与各自对应的标准指标值进行对比；对超过标准指标值的评价指标值进行分析，调整爆破参数，进行下一轮爆破。该方法准确、定量地评价了飞石数量、盲炮判断、爆堆信息等露天矿爆破效果，操作方便易行、安全可靠，减少现场工程师工作量。

Description

一种露天矿爆破效果评价方法

技术领域

本发明涉及爆破技术领域，具体涉及一种露天矿爆破效果评价方法。

背景技术

爆破开采是露天矿山应用广泛、高效的开采手段，其原理是利用炸药的爆炸作用来破碎矿体，露天矿爆破需面对岩体复杂性、炸药爆炸的高速瞬时性、爆破条件多变性等方面挑战。露天矿爆破的爆破效果影响着铲、装、运等后续工作能否顺利进行，更影响着生产成本的高低，露天矿爆破的爆破效果包括飞石数量距离、是否存在盲炮、爆堆形状和预裂爆破效果等。目前，评估爆破效果的各评价因素需多种测量、监测设备及多种分析方法，导致各因素间孤立，增加了现场工程师工作量和实施难度，不利于良好爆破效果的取得，影响着矿山的作业安全和经济效益，在以往的爆破作业施工过程中，多利用RTK、全站仪、钢尺等工具现场测量飞石距离、大块尺寸、爆堆松散度等数据，并凭借现场工程师的经验判别盲炮孔，进行爆破效果评价，工作量和实施难度大，误差大、效率低、不安全，不利于爆破参数优化和效果改善。因此，需要提供一种露天矿爆破效果评价方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种露天矿爆破效果评价方法，具体技术方案如下：

一种露天矿爆破效果评价方法，其特征在于：

采用以下步骤，

步骤1：在爆破台阶的安全平台上安装图像采集装置；

步骤2：在钻孔完成后，图像采集装置采集现场图片，将该图片送到图像识别系统进行图像识别，得到孔间距、排间距的实际距离和被爆岩体爆破前的体积，将该实际距离和被爆岩体爆破前的体积发送给工作人员，工作人员根据该实际距离进行爆破施工；

步骤3：当爆破开始，图像采集装置对爆破过程进行连续图像采集，将连续采集到的图像通过网络传输到图像识别系统中；

步骤4：图像识别系统分别从采集的图像中识别出飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数，且将飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数送到数据处理系统中作为评价指标值；

步骤5：在数据处理系统中预先设置有飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数作为标准指标值；

步骤6：数据处理系统分别将采集到的各种指标值与各自对应的标准指标值进行对比；

步骤7：数据处理系统判断收集的各种参数是否在预设的范围内，如果是，则，进入步骤8，否则，进入到步骤9；

步骤8：进行下一轮爆破；

步骤9：对超过标准指标值的评价指标值进行分析，调整爆破参数，进行下一轮爆破。

为更好的实现本发明，可进一步为：所述步骤5-1包括如下步骤：

步骤5-11：将只含有飞石的图片作为训练样本送入到图像识别系统中对图像识别系统进行模式训练；

步骤5-12：图像识别系统识别出图像中飞石数量、落脚点和飞出距离，且将该飞石的数量及飞出距离作为指标发送到数据处理系统中。

步骤5-3：判断图像中的每个炮孔是否存在标记，如果是，则进入下一步骤，否则，进入到步骤5-5；

步骤5-4：该炮孔被标记为正常炮孔，进入步骤5-6；

步骤5-5：该炮孔被标记为盲炮孔，进入步骤5-6；

步骤5-6：统计盲炮孔数量，将该盲炮孔数量作为指标传送到数据处理系统中；

步骤5-7：图像识别系统识别图像中被爆岩体塌落稳定时的长、宽、高等几何尺寸，计算出爆堆的体积，将爆堆体积除以被爆岩体爆破前的体积，得到爆堆松散度系数，将该爆堆松散度系数作为指标传送到数据处理系统中；

步骤5-8：挖掘机对爆堆岩石进行挖装，图像采集装置采集图片，图像识别系统识别爆堆中超过设定尺寸的大块岩石，且记录大块岩石的数量，将大块岩石的数量作为指标传送到数据处理系统中。

进一步为：在所述摄像机外套设有摄像机保护罩。

进一步地：所述步骤5-1包括如下步骤：

步骤5-11：将只含有飞石的图片作为训练样本送入到图像识别系统中对图像识别系统进行模式训练；

步骤5-12：图像识别系统识别出图像中飞石数量、落脚点和飞出距离，且将该飞石的数量及飞出距离作为指标发送到数据处理系统中。

本发明的有益效果为：第一，该方法准确、定量地评价了飞石数量及距离、盲炮孔判断、爆堆信息等露天矿爆破效果，操作方便易行、安全可靠，减少现场工程师工作量，可为精细化露天矿爆破参数优化提供指导依据，从而提高爆破质量，创造良好的经济效益。第二，摄像机保护罩为防止飞石损坏摄像机。第三，摄像机通过无线传输，将爆破视频实时传输到工程师电脑，工程师利用经验初步对爆破效果进行评价分析，代替工程师在爆破15分钟后现场检查爆破效果，节约了时间成本，增加了爆破作业的安全性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实施例以某露天煤矿为例，该露天煤矿可采煤层呈东西走向，倾角13-25°，煤顶板出露岩层以砂岩为主，设计采用自上而下水平台阶爆破开采，台阶高度为10m，台阶稳定坡面角为65°，最终帮坡角北部为33°，东部、西部、南部为35°。目前采场南帮已开采到界，主要施工部位位于西帮煤顶板岩体。

具体方法如图1所示，本发明一种露天矿爆破效果评价方法，其实施步骤如下：

步骤1：工作人员根据该矿以往爆破施工经验在现场布置炮孔，间距6.5m、排距5.5m。

步骤2：在爆区钻孔施工完成后，在采场南帮500m左右的安全平台上安装图像采集装置。

步骤3：图像采集装置采集钻孔区域图片，将该图片传输到图像识别系统进行图像识别，确定实际的炮孔间距为6.3-6.7m、排距为5.3-5.7m，炮区共4排、每排15个孔，炮孔总数60个，被爆岩体爆破前的体积为V₁＝21450m³。将该炮孔实际距离、炮孔总数、被爆岩体爆破前的体积发送给工作人员，工作人员根据该实际距离并结合现场实测钻孔深度进行爆破设计与施工。

步骤4：当爆破开始，图像采集装置对爆破过程进行连续图像采集，将连续采集到的图像通过网络传输到图像识别系统中。

步骤5：图像识别系统对采集的图像进行分析，图像识别系统识别出图像中飞石数量3个，分别为第1排炮孔产生飞石A、第4排炮孔产生飞石B、第4排炮孔产生飞石C，飞石A飞出距离为160m，飞石B为45m，飞石B为60m；将该飞石数量及飞出距离作为评价指标发送到数据处理系统中；

步骤6：图像识别系统对采集的图像中炮孔出现的冲孔现象、微冲孔状态或者轻微隆起现象分别进行标记；

步骤7：判断图像中的每个炮孔是否存在标记，如果存在则进入步骤8，否则，进入到步骤9；

步骤8：该炮孔被标记为正常起爆炮孔.本例中各炮孔均被标记，进入到步骤10；

步骤9：该炮孔被标记为盲炮孔。进入到步骤10；

步骤10：统计盲炮孔的个数，本例中，盲炮孔数量判断为0个，将该盲炮孔数量作为评价指标传送到数据处理系统中；

步骤11：图像识别系统识别图像中被爆岩体塌落稳定时的长、宽、高等几何尺寸，计算出爆堆的体积V₂＝28960m³，将爆堆体积除以被爆岩体爆破前的体积V₁，得到爆堆松散度系数μ＝V₂/V₁＝1.35，将该爆堆松散度系数作为评价指标传送到数据处理系统中；

步骤12：在挖掘机对爆堆岩石进行挖装过程中，图像采集装置连续采集图片，图像识别系统识别爆堆中超过设定尺寸的大块岩石；

本例中记录的大块岩石的数量为5个，将大块岩石的数量作为指标传送到数据处理系统中；

步骤13：在数据处理系统中预先设定飞石数量及飞出距离、盲炮孔的个数、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目作为标准指标值；

本工程实施例中，在数据处理系统中预先设定爆破效果评价标准指标值为：飞石数量小于等于2个，飞石飞出距离小于等于100m，盲炮数量0个，爆堆松散系数介于1.3-1.5间，大块岩石最长边尺寸小于等于800mm，大块数量不超过6个。

步骤14：数据处理系统分别将采集到的各种评价指标值与各自对应的标准指标值进行对比；

本实施例中飞石数量、飞出距离超过标准值；盲炮数量未超过标准值；爆堆松散系数未超过标准值；大块数量未超过标准值。

步骤15：对超过标准值的爆破效果评价指标进行分析，结合采集的现场图片，认为此次爆破飞石产生的原因由地质弱层的存在、填塞质量差造成。在下一轮爆破作业时，从增加堵塞段长度、保证堵塞质量、增加覆盖、调整炮孔间排距、调整装药结构、调整抵抗线大小、调整起爆顺序等方面对下一循环爆破作业进行优化。

在上述所有步骤中，

飞石的定义为爆破产生的、抛掷到空中的岩块；

冲孔现象的定义为炮孔中起爆后，由于最小抵抗线作用，炸药能量很少作用在矿体上，其大部分能量通过孔口释放出去，造成填塞的泡泥飞得很高的现象；

冲孔现象的定义为炸药很少部分能量通过孔口释放出去，造成填塞的泡泥飞的距离在允许范围内。

微冲孔现象是每个炮孔起爆后都存在的现象；

轻微隆起现象定义为炮孔内炸药起爆时炮孔口岩体有轻微抬升趋势，但抬升幅度很小。

Claims (4)

1.一种露天矿爆破效果评价方法，其特征在于：

采用以下步骤，

步骤1：在爆破台阶的安全平台上安装图像采集装置；

步骤2：在钻孔完成后，图像采集装置采集现场图片，将该图片送到图像识别系统进行图像识别，得到孔间距、排间距的实际距离和被爆岩体爆破前的体积，将该实际距离和被爆岩体爆破前的体积发送给工作人员，工作人员根据该实际距离进行爆破施工；

步骤3：当爆破开始，图像采集装置对爆破过程进行连续图像采集，将连续采集到的图像通过网络传输到图像识别系统中；

步骤4：图像识别系统分别从采集的图像中识别出飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数，且将飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数送到数据处理系统中作为评价指标值；

步骤5：在数据处理系统中预先设置有飞石数量及距离、爆堆松散度系数、大块岩石的尺寸及数目和盲炮孔的个数作为标准指标值；

步骤6：数据处理系统分别将采集到的各种指标值与各自对应的标准指标值进行对比；

步骤7：数据处理系统判断收集的各种参数是否在预设的范围内，如果是，则，进入步骤8，否则，进入到步骤9；

步骤8：进行下一轮爆破；

步骤9：对超过标准指标值的评价指标值进行分析，调整爆破参数，进行下一轮爆破。

2.根据权利要求1所述一种露天矿爆破效果评价方法，其特征在于：所述步骤5包括以下步骤：

步骤5-1：图像识别系统对采集的图像进行分析，图像识别系统识别出图像中飞石数量、落脚点、飞出距离，且将该飞石的数量作为指标发送到数据处理系统中，所述飞石为爆破产生后，抛掷到空中的岩块；

步骤5-2：对采集的图像中炮孔出现的冲孔现象、微冲孔状态或者轻微隆起现象分别进行标记；

步骤5-3：判断图像中的每个炮孔是否存在标记，如果是，则进入下一步骤，否则，进入到步骤5-5；

步骤5-4：该炮孔被标记为正常炮孔，进入步骤5-6；

步骤5-5：该炮孔被标记为盲炮孔，进入步骤5-6；

步骤5-6：统计盲炮孔数量，将该盲炮孔数量作为指标传送到数据处理系统中；

步骤5-7：图像识别系统识别图像中被爆岩体塌落稳定时的长、宽、高等几何尺寸，计算出爆堆的体积，将爆堆体积除以被爆岩体爆破前的体积，得到爆堆松散度系数，将该爆堆松散度系数作为指标传送到数据处理系统中；

步骤5-8：挖掘机对爆堆岩石进行挖装，图像采集装置采集图片，图像识别系统识别爆堆中超过设定尺寸的大块岩石，且记录大块岩石的数量，将大块岩石的数量作为指标传送到数据处理系统中。

3.根据权利要求1所述一种露天矿爆破效果评价方法，其特征在于：在所述摄像机外套设有摄像机保护罩。

4.根据权利要求2所述一种露天矿爆破效果评价方法，其特征在于：

所述步骤5-1包括如下步骤：

步骤5-11：将只含有飞石的图片作为训练样本送入到图像识别系统中对图像识别系统进行模式训练；

步骤5-12：图像识别系统识别出图像中飞石数量、落脚点和飞出距离，且将该飞石的数量及飞出距离作为指标发送到数据处理系统中。