CN110823028A - 一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法 - Google Patents

一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的属于露天爆破技术领域，具体为一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，该方法如下：步骤一：计算台阶的长宽高度；步骤二：对台阶进行打孔操作，填充炸药；步骤三：计算相邻两个孔内炸药产生的重复范围影响数据；步骤四：根据单体炸药的性能，在爆炸前试验单体炸药对一定重量岩石的在爆炸时的位移速度，并根据速度和岩石的重量计算出岩石的位移距离，本申请文件中对大哥炸药产生的能量范围进行记录，并代入到整体的对台阶爆破的数据中，实现爆破数据的范围数值，减少数值的唯一性造成数值不准确的情况发生，提高爆堆宽度测量的准确性。

Description

一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法
技术领域
本发明涉及露天爆破技术领域，具体为一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法。
背景技术
露天开采的工艺过程一般为：穿孔、爆破、铲装、运输和排岩，各工序环节相互衔接、相互影响、相互制约，构成了露天开采的最基本生产周期。爆破是露天开采的一个重要工序，通过爆破作业将整体矿岩进行破碎、松动，形成一定形状的炮堆，为后续的采装作业提供工作条件。爆破工作质量、爆破效果的好坏直接影响着后续采装作业的生产效率及采装作业成本；其中爆堆宽度是一个重要的控制内容，特别是对于陡坡开采的矿山更为明显，可以较好地提高边坡角，减小岩石剥离量，降低剥离成本，创造显著的经济效益。
《化工矿山技术》1995年第5期发表的“露天矿电铲铲装效率影响因素的分析”根据电铲效率和爆堆宽度实测数据的相关性分析，得到两者之间的关系曲线，结果表明：电铲效率随爆堆宽度增大而提高，但当爆堆宽度超过一定值时，电铲效率反而下降，这是因为爆堆宽度过大，爆堆松散性已不是影响电铲效率的主要因素，而过薄的爆堆使电铲效率明显降低。《西部探矿工程》1995年第2期发表的“露天矿台阶爆破爆堆宽度的预测方法”一文中提出根据岩体移动的最大初速度和最大抛掷距离，预测生产爆破的爆堆前冲距离。
现有技术对控制露天露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法仍有一定的缺陷，并不能接合算法和实际情况产生的综合偏差，导致现有的优化方法产生的算法数值具有唯一性，但实际情况是不定的，这就造成数据不准确的情况发生，造成算法并没有对实际产生情况有效的优化，降低了数值的准确性。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有控制爆破爆堆台阶宽度方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，能够对爆堆的宽度数值得出范围数据，减少单一数据产生的数值唯一性的情况发生，提高数值的准确性。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，该方法如下：
步骤一：计算台阶的长宽高度；
步骤二：对台阶进行打孔操作，填充炸药；
步骤三：计算相邻两个孔内炸药产生的重复范围影响数据；
步骤四：根据单体炸药的性能，在爆炸前试验单体炸药对一定重量岩石的在爆炸时的位移速度，并根据速度和岩石的重量计算出岩石的位移距离；
步骤五：根据单体岩石的理论位移距离，计算出台阶两端炸药爆炸产生的爆堆最大宽度，即可得到理论情况下的爆堆宽度数据；
步骤六：将范围影响数据代入到理论数值中，得出最大/最小范围影响下的爆堆宽度数据。
作为本发明所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的一种优选方案，其中：所述步骤一中的台阶长宽高度通过测量工具测量，并对数值记录。
作为本发明所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中的打孔操作为根据步骤一中产生的台阶数值和实际情况对台阶进行定点打孔，打孔的大小、孔径根据炸药的型号调整，不超过炸药体积的50％。
作为本发明所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的一种优选方案，其中：所述步骤三中重复范围影响数据的计算方法如下：
根据炸药的性能及岩石的坚硬度，和相邻的炸药之间的最小距离，计算单个的炸药产生的范围影响数据，然后计算另一个炸药产生的范围影响数据，产生的重叠范围即为重复范围影响数据。
作为本发明所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中岩石的位移速度根据炸药的能量大小、最小抵抗线大小和岩体性质得出，具体公式如下：
Figure BDA0002283099270000031
式中：Energy——单位长度孔内炸药能量；B——所求点的抵抗线；k、b——随爆破岩体结构变化的常数；
所述步骤四中岩石的位移距离根据岩体的移动速度和抛距、抛射角得出，具体公式如下：
Figure BDA0002283099270000032
式中：D——岩体抛射距离(m)；S——岩体落差(m)；θ——抛射角(o)；V0——岩体移动的初速度(m/s)。
作为本发明所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的一种优选方案，其中：所述步骤五中理论位移距离通过步骤四中岩石的位移距离公式得出两端岩石之间距离为理论爆堆宽度。
作为本发明所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的一种优选方案，其中：所述步骤六中最大/最小位移距离为根据步骤四中公式得出两端岩石的最大/最小位移距离，得两端岩石之间之间的最大/最小距离即为最大/最小范围影响下的爆堆宽度数据。
与现有技术相比：现有技术对控制露天露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法仍有一定的缺陷，并不能接合算法和实际情况产生的综合偏差，导致现有的优化方法产生的算法数值具有唯一性，但实际情况是不定的，这就造成数据不准确的情况发生，造成算法并没有对实际产生情况有效的优化，降低了数值的准确性，本申请文件中对单个炸药产生的能量范围进行记录，并代入到整体的对台阶爆破的数据中，实现爆破数据的范围数值，减少数值的唯一性造成数值不准确的情况发生，提高爆堆宽度测量的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法的台阶爆破岩体标志块位移测定结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，该方法如下：
步骤一：计算台阶的长宽高度；
步骤二：对台阶进行打孔操作，填充炸药；
步骤三：计算相邻两个孔内炸药产生的重复范围影响数据；
步骤四：根据单体炸药的性能，在爆炸前试验单体炸药对一定重量岩石的在爆炸时的位移速度，并根据速度和岩石的重量计算出岩石的位移距离；
步骤五：根据单体岩石的理论位移距离，计算出台阶两端炸药爆炸产生的爆堆最大宽度，即可得到理论情况下的爆堆宽度数据；
步骤六：将范围影响数据代入到理论数值中，得出最大/最小范围影响下的爆堆宽度数据。
其中，所述步骤一中的台阶长宽高度通过测量工具测量，并对数值记录。
其中，所述步骤二中的打孔操作为根据步骤一中产生的台阶数值和实际情况对台阶进行定点打孔，打孔的大小、孔径根据炸药的型号调整，不超过炸药体积的50％。
其中，所述步骤三中重复范围影响数据的计算方法如下：
根据炸药的性能及岩石的坚硬度，和相邻的炸药之间的最小距离，计算单个的炸药产生的范围影响数据，然后计算另一个炸药产生的范围影响数据，产生的重叠范围即为重复范围影响数据。
其中，所述步骤四中岩石的位移速度根据炸药的能量大小、最小抵抗线大小和岩体性质得出，具体公式如下：
Figure BDA0002283099270000061
式中：Energy——单位长度孔内炸药能量；B——所求点的抵抗线；k、b——随爆破岩体结构变化的常数；
K、b的确定方法：
设定标志物：目的在于使该物能代表台阶某一位置岩体的移动速度，同时使标志物在爆破后便于寻找，以便准确测量标志物的位移，试验中的标志物是沿爆破前的台阶面按上、中、下三点悬吊的涂有红色标记的规整岩块，并沿台阶坡面纵向悬吊多组标志岩块。
岩块标定：为了爆破后寻找标志的初始位置，爆破之前在爆堆后方设置了距标志点距离及方位的测量基点，爆破后在爆堆表面或稍加清理就可找到标志块。量测标志块到其初始点的距离及落差，就可利用(1)式得到不同生产爆破条件下岩体移动初速度。试验观测数据见表1。严格讲，式(1)中的岩体抛掷距离与图1中得到的测点抛距不完全相同。在图1中的抛距中包括了岩体抛掷距离和岩体落地时的水平滑动距离，但是由于岩体的滑动距离影响因素很多，很难确定，因此在确定岩体抛移初速度时，直接取了表1中实测的岩块抛距，这样得的V0值与实际岩体移动过程中考虑空气阻力对抛距影响时得到的实际V0值为最大化接近值。
图中：DT——白云岩；ST——板岩；MFe——磁铁矿石；标志块位置是指指标块至台阶顶面的垂直距离
上式中的Energy可认为是每米孔内的装药量(简写为E)，具体的，岩体在初速度移动下，还会与炮孔的药柱高度、超钻深度和台阶高度有影响关系，具体公式如下：
Figure BDA0002283099270000071
式中：Lc——孔内装药高度；hc——超钻深度；H——台阶高度，其余符号同前；
所述步骤四中岩石的位移距离根据岩体的移动速度和抛距、抛射角得出，具体公式如下：
Figure BDA0002283099270000072
则：
Figure BDA0002283099270000073
式中：D——岩体抛射距离(m)；S——岩体落差(m)；θ——抛射角(o)；V0——岩体移动的初速度(m/s)。
其中，所述步骤五中理论位移距离通过步骤四中岩石的位移距离公式得出两端岩石之间距离为理论爆堆宽度。
其中，所述步骤六中最大/最小位移距离为根据步骤四中公式得出两端岩石的最大/最小位移距离，得两端岩石之间之间的最大/最小距离即为最大/最小范围影响下的爆堆宽度数据。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：该方法如下：
步骤一：计算台阶的长宽高度；
步骤二：对台阶进行打孔操作，填充炸药；
步骤三：计算相邻两个孔内炸药产生的重复范围影响数据；
步骤四：根据单体炸药的性能，在爆炸前试验单体炸药对一定重量岩石的在爆炸时的位移速度，并根据速度和岩石的重量计算出岩石的位移距离；
步骤五：根据单体岩石的理论位移距离，计算出台阶两端炸药爆炸产生的爆堆最大宽度，即可得到理论情况下的爆堆宽度数据；
步骤六：将范围影响数据代入到理论数值中，得出最大/最小范围影响下的爆堆宽度数据。
2.根据权利要求1所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：所述步骤一中的台阶长宽高度通过测量工具测量，并对数值记录。
3.根据权利要求1所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：所述步骤二中的打孔操作为根据步骤一中产生的台阶数值和实际情况对台阶进行定点打孔，打孔的大小、孔径根据炸药的型号调整，不超过炸药体积的50％。
4.根据权利要求1所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：所述步骤三中重复范围影响数据的计算方法如下：
根据炸药的性能及岩石的坚硬度，和相邻的炸药之间的最小距离，计算单个的炸药产生的范围影响数据，然后计算另一个炸药产生的范围影响数据，产生的重叠范围即为重复范围影响数据。
5.根据权利要求1所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：所述步骤四中岩石的位移速度根据炸药的能量大小、最小抵抗线大小和岩体性质得出，具体公式如下：
Figure FDA0002283099260000021
式中：Energy——单位长度孔内炸药能量；B——所求点的抵抗线；k、b——随爆破岩体结构变化的常数；
所述步骤四中岩石的位移距离根据岩体的移动速度和抛距、抛射角得出，具体公式如下：
式中：D——岩体抛射距离(m)；S——岩体落差(m)；θ——抛射角(°)；V0——岩体移动的初速度(m/s)。
6.根据权利要求5所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：所述步骤五中理论位移距离通过步骤四中岩石的位移距离公式得出两端岩石之间距离为理论爆堆宽度。
7.根据权利要求5所述的一种优化控制露天矿山台阶爆破爆堆宽度的方法，其特征在于：所述步骤六中最大/最小位移距离为根据步骤四中公式得出两端岩石的最大/最小位移距离，得两端岩石之间之间的最大/最小距离即为最大/最小范围影响下的爆堆宽度数据。
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