CN108254795B - 爆破移位测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种爆破移位测量方法及测量用磁靶装置，在附属孔中放入一种间歇性通电的磁靶装置，磁靶装置通电后将会在安放位置产生局部磁场，对磁靶放置位置的地磁场值产生干扰，在磁靶周围形成干扰场。使用高精度质子磁力仪获取磁靶放入前后当前区域磁场强度，利用质子磁力仪自带预处理软件进行数据导出和日变改正。在磁场区域内设置日变站用于爆区磁场强度数据的日变改正，获取爆破前后爆破现场修正的磁场强度数据，计算爆破区域的磁异常，绘制磁异常磁场强度等值线图，在磁异常磁场强度等值线图中磁靶位置将出现大量闭合的磁场强度等值线，由此确定磁靶位置。对爆破前后磁靶位置进行定位，利用爆破前后磁靶位置进行爆破移位测量和计算。
Description
技术领域
本发明属于露天贵重金属矿山爆破移位测量领域，尤其涉及一种爆破移位测量方法。
背景技术
目前国内外露天矿山主要采用台阶爆破的方式进行矿石开采，对于矿石蕴藏形态复杂的矿山，许多爆破区中矿石以孤岛形态被废石包围。对于此类型爆破区，爆破时矿石和废石将沿着自由面方向进行移动，在无法衡量和预测爆破移位的情况下矿山常依据爆破前矿石位置进行爆破后矿石圈定，以爆破前矿石位置指导铲装。对于价值较低或储量丰富的矿石，爆破移位对于矿山经济影响较小，但是对于金、银、铀等高价值、低储量稀缺矿石，爆破移位造成的矿石损失和贫化不但降低了矿石资源回收率，而且严重损害了矿山的经济效益。如何有效的测量和控制爆破移位是目前国内外的工程师所面临的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低廉、效果显著的爆破移位测量方法及测量用磁靶装置。
本发明提供的这种爆破移位测量方法，它包括以下步骤：
步骤一、使用三维矿业软件打开矿山地质模型文件，以矿石品位为标准进行色彩分配，使无矿的废石与不同品位的矿块之间呈明显的颜色差异，以在爆破区确定初始矿岩分界线；
步骤二、在初始矿岩分界线内设置若干特征炮孔，各特征炮孔分置于矿岩分界线的各突变区域；
步骤三、在各特征炮孔外分别设置附属孔，附属孔位于初始矿岩分界线内与特征炮孔的中心距为8—20倍特征炮孔半径；
步骤四、选择水平梯度和垂直梯度较小的平稳磁场区域设置日变站，使用高精度质子磁力仪对地磁场进行实时监测，使用仪器自带预处理软件导出地磁场随时间变化的磁场强度值，用于爆破前后爆破区磁场强度的日变改正，克服伴随时间变化的地磁场对爆破后磁靶装置位置识别的影响；
步骤五、在特征炮孔中装填雷管、炸药，并使用填塞骨料填满特征炮孔；
步骤六、先在附属孔中填装0.5-1.5m填塞骨料，后放入磁靶装置，再用填塞骨料填满附属孔；
步骤七、在爆破区外选定一点为参照点，在爆破区按照固定的线距和点距设置测线和测点，使用高精度质子磁力仪对装入磁靶装置的爆破区进行磁场强度监测，获取爆破区中各测点的磁场强度值，使用仪器自带预处理软件将各测点的磁场强度值进行日变改正获取修正后的磁场强度值；
步骤八、确定并记录放入磁靶装置的附属孔的坐标(x1,y1)；
步骤九、连接爆破网路，拉响警戒信号，疏散爆破区附近车辆和人员，完成爆破区爆破工作；
步骤十、以步骤七中选定的参照点在爆破区按照固定的线距和点距设置测线和测点，工作人员按照测点使用高精度质子磁力仪进行磁场强度监测获取各测点的磁场强度值，使用仪器自带预处理软件将各测点的磁场强度值进行日变改正获取修正后的磁场强度值；
步骤十一、利用仪器自带预处理软件获取的爆破前爆破后各测点的磁场强度值计算磁异常值，使用计算机软件进行数据插值和磁异常平面等值线图绘制，磁异常平面等值线图中闭合等值线密集区域即磁靶装置位置；
步骤十二、确定并记录磁靶装置位置的坐标(x2,y2)；
步骤十三、使用爆破移位计算公式[(x2-x1)2+(y2-y1)2]1/2计算磁靶装置所在区域的矿岩爆破移位距离；
步骤十四、参照各磁靶装置爆破移位距离以及爆破后磁靶装置的位置重新确定爆破后的实际矿岩分界线，利用实际矿岩分界线指导铲车铲装。
作为优选，所述磁靶装置包括绝缘外壳和设置于绝缘外壳内的电磁芯，电磁芯的一端沿轴向依次设有延时继电器模块和电源，电磁芯、继电器模块和电源通过导线连通。
在一个具体实施方式中，使所述电磁芯包括铁芯和绕于铁芯上的线圈。
作为优选，使所述铁芯的材料为软磁材料，所述线圈为铜线圈。
在一个具体实施方式中，使所述绝缘外壳为圆柱体，由一对半圆柱体相互扣接而成，两半圆柱体的平面内均设有芯槽、模块槽和电源槽，一半圆柱体的扣接面上设有扣接槽、另一半圆柱体上设有匹配于扣接槽的凸条。
作为优选，在所述芯槽与所述模块槽之间，模块槽与所述电源槽之间均设有用于放置所述导线的连通道。
为了提高紧固的可靠性，在所述绝缘外壳外设有用于锁紧的卡箍。
作为优选，使所述继电器模块为具有有限循环定时功能的多功能延时继电器模块。
本发明公开通过在炮孔周边的附属孔中放入一种间歇性通电的磁靶装置，磁靶装置通电后将会在安放位置产生局部磁场，对磁靶装置放置位置的地磁场值产生干扰，在磁靶装置周围形成干扰场；使用高精度质子磁力仪获取磁靶装置放入前后当前区域磁场强度，利用质子磁力仪自带预处理软件进行数据导出和日变改正，计算当前区域的磁异常，利用计算机软件进行数据插值和磁异常平面等值线图绘制，在磁异常磁场强度等值线图中磁靶装置位置将出现大量闭合的磁场强度等值线；再使用一台磁力仪在平稳的磁场区域内设置日变站用于爆破区磁场强度数据的日变改正，使用另外一台磁力仪获取爆破前后爆破现场的磁场强度数据，计算爆破区的磁异常，利用计算机软件对数据进行插值并绘制磁异常平面等值线图，确定磁靶装置位置；该过程中对爆破前后磁靶装置的位置进行定位，利用爆破前后磁靶装置位置的坐标数据进行爆破移位测量和计算，随后移动矿岩边界线，正确指导铲车对爆破后矿石区域进行铲装；实现了爆破移位的监测和可视化，可以有效的识别爆破后矿岩的位置，通过爆破移位距离的计算和分析，移动矿岩边界线，指导铲车进行准确铲装，提高了矿石资源回收率和矿山经济效益。
附图说明
图1为本发明一个优选实施例中初始矿岩分界线和实际矿岩分界线的示意图。
图2为特征炮孔和附属孔爆破前后位置示意图。
图3为爆破区的全局测网图。
图4为爆破区的磁异常平面等值线图。
图5为特征炮孔和附属孔的剖视的示意图。
图6为磁靶装置装配示意图。
图7为磁靶装置拿掉上部半圆柱体后的装配示意图。
图8为半圆柱体的放大示意图。
图示序号：
1—初始矿岩分界线，
2—实际矿岩分界线，
3—保留岩体区域，
4—自由面方向边坡，
5—磁靶装置，51—绝缘外壳、511—芯槽、512—模块槽、513—电源槽、514
—连通道、515—扣接槽、52—电磁芯、53—继电器模块、54—电源、55—
抱箍，
6—雷管，7—炸药，8—填塞骨料。
具体实施方式
本实施例用于如图1所示露天矿山爆破区的爆破位移测量，该露天矿矿石蕴藏地层包含有花岗岩、大理岩、片麻岩、片岩等岩石种类，矿石蕴藏形态复杂且规模大小不一致，含铀的花岗岩经常以孤岛形态被废石包围。台阶高度为7.5m，孔径165mm，孔网参数为4.5×5.0m。
本实施例具体的实施步骤如下：
步骤一，依据矿山勘探和地质编录获取的资源模型确定爆破区内的初始矿岩分界线1；使用三维矿业软件Datemine打开矿山地质模型文件，以矿石品位为标准进行色彩分配，无矿的废石与不同品位的矿块将呈现明显的颜色差异，由此确定初始矿岩分界线，划分的初始矿岩分界线1以内区域为该爆破区矿石区域，初始矿岩分界线1以外区域为该爆破区废石区域，初始矿岩分界线1的上方区域为该爆破区后部保留岩体区域3，初始矿岩分界线1的下方区域为自由面方向边坡4，沿初始矿岩分界线1的内侧附近选取能够代表分界线大致形态的四个特征炮孔A、B、C、D，其直径为165mm。
步骤二，沿初始矿岩分界线1的内侧附近，在特征炮孔周边距炮孔中心约8倍半径处打深度统一、直径为165mm的四个浅孔E1、F1、G1、H1，附属孔的深度小于特征炮孔的深度，附属孔用于安放磁靶装置。
步骤三，设定好磁靶装置5，磁靶装置5包括绝缘外壳51、电磁芯52、延时继电器模块53和电源54，电磁芯、继电器模块和电源通过导线连通；首先使用铜线沿同一方向紧密缠绕于软磁材料制作的铁芯外，完成电磁芯51的制作；然后将数显可调通电循环/高低电平触发多功能的延时继电器模块52连接在电源53的两端，设定延时继电器模块52的模式为有限循环定时模式，循环时间设置为2小时，循环周期设置为每10分钟通断电一次，以防止磁靶装置由于长时间通电导致的热量积累最终烧毁磁靶装置线路，导致磁靶装置不能正常工作。
步骤四，选择水平梯度和垂直梯度较小的平稳磁场区域设置日变站，使用高精度质子磁力仪对地磁场进行实时监测，使用仪器自带预处理软件导出地磁场随时间变化的磁场强度值，用于爆破前后爆破区磁场强度的日变改正，克服伴随时间变化的地磁场对爆破后磁靶装置位置识别的影响。
步骤五，在炮孔中装填导爆管雷管6、乳化炸药7并使用填塞骨料8完成炮孔的堵塞直至地表。
步骤六，在附属孔中首先填塞0.5m厚的填塞骨料8，避免磁靶装置5直接碰撞孔底的尖锐岩石，随后使用绳钩将磁靶装置吊装入附属孔中，以矿山准备的填塞骨料填塞附属孔填塞至地表。
步骤七，选定本爆破区外的一点I作为参照点，在爆破区按照固定的线距1m和点距1m设置测线和测点，在测点上使用红色油漆进行标识，便于工作人员进行磁场强度测量。使用EREV-1+高精度质子磁力仪对装入磁靶装置的爆破区进行磁场强度监测获取爆破区中各测点的磁场强度值，使用仪器自带预处理软件Erev OGM-Link将各测点的磁场强度值进行日变改正获取修正后的磁场强度值。
步骤八，使用Trimble R10智能接收机确定并记录放入磁靶装置的附属孔的坐标(x1,y1)。
步骤九，连接逐孔起爆爆破网路，拉响预警信号，疏散爆破区附近车辆和人员，确认人员全部撤离爆破警戒区且警戒措施到位后拉响起爆信号，使用激发针起爆导爆管雷管，完成爆破区爆破工作。
步骤十，待灰尘散去、爆堆稳定后，检查人员进入爆破警戒区检查并确认安全后，拉响警戒解除信号，依旧以步骤七的选定的参照点A作为本步骤的参照点，在爆破区按照固定的线距1m和点距1m设置测线和测点，在测点上使用红色油漆进行标识，便于工作人员进行磁场强度测量。工作人员按照测点使用EREV-1+高精度质子磁力仪进行磁场强度监测获取各测点的磁场强度值，使用仪器自带预处理软件Erev OGM-Link将各测点的磁场强度值进行日变改正获取修正后的磁场强度值。
步骤十一，利用仪器自带预处理软件Erev OGM-Link获取的爆破前爆破后各测点的磁场强度值相减计算得到磁异常值，使用计算机软件Surfer进行数据插值和磁异常平面等值线图绘制。磁异常平面等值线图中闭合等值线密集区域即爆破前磁靶装置位置E1、F1、G1、H1及爆破后磁靶装置位置E2、F2、G2、H2。
步骤十二，使用Trimble R10智能接收机确定并记录磁靶装置位置的坐标(x2,y2)。
步骤十三，分别计算爆破前磁靶装置位置E1、F1、G1、H1和爆破后磁靶装置位置E2、F2、G2、H2之间x坐标的差值Δx和y坐标的差值Δy，使用爆破移位计算公式[(x2-x1)2+(y2-y1)2]1/2计算爆破移位距离LE、LF、LG、LH。
步骤十四，结合爆破移位距离LE、LF、LG、LH移动初始矿岩分界线1，得到爆破后的实际矿岩分界线2。
步骤十五，沿实际矿岩分界线2的周边插上竹签划定矿石区域，指挥铲车进行矿石铲装开采。
本实施例中磁靶装置5包括绝缘外壳51、电磁芯52、继电器模块53和电源54。其中绝缘外壳51为圆柱体，由一对半圆柱体相互扣接而成，两半圆柱体的平面内均设有芯槽511、模块槽512和电源槽513，在芯槽与模块槽之间，模块槽与电源槽之间均设有用于放置导线的连通道514；一半圆柱体的扣接面上设有扣接槽515、另一半圆柱体上设有匹配于扣接槽的凸条，两半圆柱体扣合后外部通过抱箍55锁紧。其中电磁芯51包括铁芯和绕于铁芯上的线圈，铁芯的材料为软磁材料，线圈为铜线圈；继电器模块为具有有限循环定时功能的多功能延时继电器模块；电源为蓄电池或电池组。
实际操作中应当注意的是，在布置测线和测点时，不应局限于台阶上方，因为爆破后台阶的矿岩将会沿着自由面方向运动，因此测网应当往台阶自由面方向进行一定的扩展。并且，由于本发明设计的磁靶装置为直流式磁靶装置，为保证磁靶装置在爆破移位测量过程中能够保持工作状态，使用前应当进行发热能力测试，测试设定的时间内，磁靶装置多次通断电应当不会烧毁磁靶装置；而在对测点进行磁场强度测量时，应当计算磁靶装置工作时间，只有在磁靶装置工作时间内进行测量，才能够获取能够用于指示磁靶装置位置的磁异常平面等值线图。
另外，对于小型范围，可以全局设置测网；对于特大型爆破区，为了减少工作量，可以根据磁靶装置标定的矿岩分界线1往自由面外侧扩10-20m、保护岩体方向外扩5-10m作为测网布置范围，由国内外爆破移位测量测得的爆破移位距离可得一般爆破移位距离在10m以内，外扩10-20m范围足以覆盖磁靶装置的运动范围。
本发明通过在炮孔周边的附属孔中放入一种间歇性通电的磁靶装置，磁靶装置通电后将会在安放位置产生局部磁场，对磁靶放置位置的地磁场值产生干扰，在磁靶周围形成干扰场。当使用高精度质子磁力仪获取磁靶放入前后当前区域磁场强度，利用质子磁力仪自带预处理软件进行数据导出和日变改正，计算当前区域的磁异常，利用计算机软件进行数据插值和磁异常平面等值线图绘制，在磁异常磁场强度等值线图中磁靶位置将出现大量闭合的磁场强度等值线。实施过程中，使用一台磁力仪在平稳的磁场区域内设置日变站用于爆破区磁场强度数据的日变改正，使用另外一台磁力仪获取爆破前后爆破现场的磁场强度数据，计算爆破区的磁异常，利用计算机软件对数据进行插值并绘制磁异常平面等值线图，确定磁靶位置。使用GPS系统对爆破前后磁靶的位置进行定位，利用爆破前后磁靶位置的GPS坐标数据进行爆破移位测量和计算，随后移动矿岩边界线，正确指导铲车对爆破后矿石区域进行铲装；实现了爆破移位的监测和可视化，可以有效的识别爆破后矿岩的位置，通过爆破移位距离的计算和分析，移动矿岩边界线，指导铲车进行准确铲装，提高了矿石资源回收率和矿山经济效益。
Claims (8)
1.一种爆破移位测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一、使用三维矿业软件打开矿山地质模型文件，以矿石品位为标准进行色彩分配，使无矿的废石与不同品位的矿块之间呈明显的颜色差异，以在爆破区确定初始矿岩分界线；
步骤二、在初始矿岩分界线内设置若干特征炮孔，各特征炮孔分置于矿岩分界线的各突变区域；
步骤三、在各特征炮孔外分别设置附属孔，附属孔位于初始矿岩分界线内与特征炮孔的中心距为8—20倍特征炮孔半径；
步骤四、选择水平梯度和垂直梯度较小的平稳磁场区域设置日变站，使用高精度质子磁力仪对地磁场进行实时监测，使用仪器自带预处理软件导出地磁场随时间变化的磁场强度值，用于爆破前后爆破区磁场强度的日变改正，克服伴随时间变化的地磁场对爆破后磁靶装置位置识别的影响；
步骤五、在特征炮孔中装填雷管、炸药，并使用填塞骨料填满特征炮孔；
步骤六、先在附属孔中填装0.5-1.5m填塞骨料，后放入磁靶装置，再用填塞骨料填满附属孔；
步骤七、在爆破区外选定一点为参照点，在爆破区按照固定的线距和点距设置测线和测点，使用高精度质子磁力仪对装入磁靶装置的爆破区进行磁场强度监测，获取爆破区中各测点的磁场强度值，使用仪器自带预处理软件将各测点的磁场强度值进行日变改正获取修正后的磁场强度值；
步骤八、确定并记录放入磁靶装置的附属孔的坐标(x1,y1)；
步骤九、连接爆破网路，拉响警戒信号，疏散爆破区附近车辆和人员，完成爆破区爆破工作；
步骤十、以步骤七中选定的参照点在爆破区按照固定的线距和点距设置测线和测点，工作人员按照测点使用高精度质子磁力仪进行磁场强度监测获取各测点的磁场强度值，使用仪器自带预处理软件将各测点的磁场强度值进行日变改正获取修正后的磁场强度值；
步骤十一、利用仪器自带预处理软件获取的爆破前爆破后各测点的磁场强度值计算磁异常值，使用计算机软件进行数据插值和磁异常平面等值线图绘制，磁异常平面等值线图中闭合等值线密集区域即磁靶装置位置；
步骤十二、确定并记录磁靶装置位置的坐标(x2,y2)；
步骤十三、使用爆破移位计算公式[(x2-x1)2+(y2-y1)2]1/2计算磁靶装置所在区域的矿岩爆破移位距离；
步骤十四、参照各磁靶装置爆破移位距离以及爆破后磁靶装置的位置重新确定爆破后的实际矿岩分界线，利用实际矿岩分界线指导铲车铲装。
2.根据权利要求1所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述磁靶装置包括绝缘外壳和设置于绝缘外壳内的电磁芯，电磁芯的一端沿轴向依次设有延时继电器模块和电源，电磁芯、继电器模块和电源通过导线连通。
3.根据权利要求2所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述电磁芯包括铁芯和绕于铁芯上的线圈。
4.根据权利要求3所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述铁芯的材料为软磁材料，所述线圈为铜线圈。
5.根据权利要求2所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述绝缘外壳为圆柱体，由一对半圆柱体相互扣接而成，两半圆柱体的平面内均设有芯槽、模块槽和电源槽，一半圆柱体的扣接面上设有扣接槽、另一半圆柱体上设有匹配于扣接槽的凸条。
6.根据权利要求5所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述芯槽与所述模块槽之间，模块槽与所述电源槽之间均设有用于放置所述导线的连通道。
7.根据权利要求5所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述绝缘外壳外设有用于锁紧的卡箍。
8.根据权利要求2所述的爆破移位测量方法，其特征在于：所述继电器模块为具有有限循环定时功能的多功能延时继电器模块。
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