CN111189534A - 一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，适用于爆破测振仪传感器的安装。爆破前分析确定爆破爆心的位置，并根据实际测试要求确定测点即爆破测振仪传感器安装点的位置，利用无人机及其携带的红外线发射器标定出各测点处传感器X方向的对准方位，然后参照该方位用粘结剂将传感器粘结在基岩上，确保传感器的X方向对准爆心。连接爆破测振仪与传感器，此时爆破测振仪及传感器将自行采集并记录爆破地震波。与现有技术相比，本发明能够显著提高传感器X方向对准爆心的精度，进而提高爆破振动测试精度。

Description

一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法

技术领域

本发明属于露天矿山开采领域，特别涉及一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法。

背景技术

爆破是露天矿开采最主要的工艺环节,炸药爆炸后产生冲击波和高温、高压爆炸气体,并由爆破中心向外在岩体介质中传播。虽然冲击波对岩石的破坏作用较大,但作用时间短,很快衰减为应力波,应力波的作用时间长,岩石的破坏主要是在应力波的作用下完成的。随着传播距离的增大,应力波将衰减为地震波,也就是使质点作周期性振动的弹性波。这种波动可能是瞬态的、周期性的或随机性的运动,是介质对一突加脉冲或振动的反应特征,并随时间的推移迅速消失。

已有研究表明，地震波的能量随着岩石性质、地质构造等条件的不同而各有差异,在干土中约为2％-3％,在湿土中约为5％-8％，,在岩石中约为2％-6％,在水中约为20％。尽管地震波能量只占炸药爆炸释放总能量的比例不大,如不加以控制,其危害是极大的。在爆破地震波中,有两种波的形式,即体波和面波。体波又分为纵波和横波,面波有瑞利波和勒夫波。在波的传播过程中,纵波速度最快,频率最高,其次是横波,再次是瑞利波,而在能量的传播过程中,瑞利波能量最大,其次是横波,再次是纵波。

露天矿生产过程中，爆破地震波产生的震动将对边坡稳定性产生重要影响。一般来说,爆破振动的影响主要表现在两个方面：一是爆破震动不断地作用在边坡岩体,使岩体内产生剪应力和拉应力,造成岩体内的节理裂隙逐渐扩张,岩体结构逐渐分散,导致台阶边坡和整体边坡强度降低,形成后冲破裂、顶部龟裂、表面岩石松动等典型破坏；二是爆破震动引起惯性力动荷载可能使边坡下滑力增加及边坡潜在滑动面处应力增加,从而降低边坡的安全系数,导致边坡的垮落。因此在研究边坡稳定性时必须考虑矿山爆破震动对边坡稳定性的影响。而爆破震动参数测试就是通过研究爆破产生的地震波传播及衰减规律,从而确定爆破震动对边坡的影响程度,为矿山生产、边坡维护及制定合理的治理措施、合理的爆破参数提供科学依据。

目前通常采用爆破测振仪来进行爆破震动参数测试，而爆破震动测试数据是否准确的关键在于爆破测振仪的传感器安装时其X方向是否真正对准爆心。实际测试中，爆破测振仪多布置在爆区四周，由于露天采场都是平台作业，平台宽度不够，难以布置多台仪器，由此多布置在爆区的上部或下部台阶上，那么这就导致在布置安装爆破测振仪器时技术人员往往不能看的到下部或上部爆区的位置，只能够根据将爆破测振仪传感器的X方向按照认为估计大致对准爆心的位置进行安装，往往具有较大的误差，由此造成爆破测振仪测试结果也产生较大的误差，从而对后续数据分析及防治措施的制定产生影响。

发明内容

为解决上述爆破测振仪传感器安装时X方向对准爆心精度不够的问题，本发明提供的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，包括以下步骤：

步骤1)：爆破前分析确定爆破爆心的位置，确定测点D₁、D₂…D_n即爆破测振仪传感器安装点的位置；

步骤2)：各测点传感器安装前，首先利用无人机及其携带的红外线发射器标定出各测点处传感器X方向的对准方位，所述无人机上安装有卫星导航定位系统，所述红外线发射器能够通过无人机控制器进行远程开启和关闭，首先将无人机放置于爆心位置，安装人员于D₁点处采用手持卫星定位仪将D₁点的坐标读出，将D₁点的坐标输入无人机控制器中并设置为导航终点，操控无人机起飞并朝D₁点按设定行程飞行，待无人机距离D₁点距离小于红外线发射器最大射程S后，通过无人机控制器打开红外线发射器，向D₁点方向发射一条红外射线5，现场安装人员沿着红外射线5的方向在D₁点处采用喷漆绘制一条方位线进行标定，由此确定出D₁点处传感器X方向的对准方位，关闭红外线发射器并操控无人机飞回爆心位置，然后安装人员于D₂点处采用手持卫星定位仪将D₂点的坐标读出，将D₂点的坐标输入无人机控制器中并设置为导航终点，操控无人机起飞并朝D₂点按设定行程飞行，待无人机距离D₂点距离小于红外线发射器最大射程S后，通过无人机控制器打开红外线发射器，向D₂点方向发射一条红外射线5，现场安装人员沿着红外射线5的方向在D₂点处采用喷漆绘制一条方位线进行标定，由此确定出D₂点处传感器X方向的对准方位，关闭红外线发射器并操控无人机飞回爆心位置…重复进行直至确定出D_n点处传感器X方向的对准方位；

步骤3)：清洁整理各测点表面的浮渣灰尘使基岩出露，并用水对基岩岩面进行清洗，然后即可安装爆破测振仪的传感器，传感器安装时以所述喷漆绘制的方位线为参照，确保传感器的X方向对准爆心，传感器安装时用粘结剂将传感器粘结在基岩上；

步骤4)：连接爆破测振仪与传感器，装药连线后人员设备撤离至爆破警戒线范围外，人员撤离之前将爆破测振仪开机，然后即可按照计划起爆，此时爆破测振仪及传感器将自行采集并记录爆破地震波。

进一步地，当所述测点位于爆心的上部台阶时，操控无人机飞行时，首先操控无人机垂直上升至测点所处标高，然后再在水平方向朝测点直线飞行，待无人机距离测点的距离小于红外线发射器最大射程S后，再打开红外线发射器；当所述测点位于爆心的下部台阶时，操控无人机飞行时，首先操控无人机朝测点水平直线飞行一段距离，待无人机距离测点的距离小于红外线发射器最大射程S后，再垂直下降至测点所处标高，再打开红外线发射器。

进一步地，所述爆破爆心的位置根据爆破设计范围、爆破装药结构、爆破起爆顺序及装药量确定。

优选地，所述无人机的红外线发射器位于无人机机头处。

优选地，所述传感器安装时，采用生石膏粉加水拌和后作为粘结剂，将传感器粘结在基岩上形成刚性粘结，并保证传感器的水平气泡位于中心位置。

优选地，为便于观察和操作，在所述无人机上挂上明显耀眼的红布作为观察标志。

有益效果

相对现有方法和技术，本发明的有益效果包括：

(1)显著提高了爆破测振仪传感器安装时传感器X方向对准爆心的精度，进而大幅度提高了爆破振动测试结果的精度和测试结果对于后续工程技术实践的指导性。目前在安装爆破测振器传感器时，由于现场条件的限制，安装人员无法迅速准确地判断或测量出测点与爆心之间的方位角，往往是采用人工预估的方式来确定传感器X方向的安装方位，由此造成了较大的误差，影响了测试结果的准确性，采用本发明提供的方法，大大提高了爆破测振仪传感器安装时传感器X方向对准爆心的精度，进而大幅度提高了爆破振动测试结果的精度和测试结果对于后续工程技术实践的指导性。

(2)在大幅度提高爆破测振仪传感器安装精度的条件下，无需增加新的专业技术人员，仅由现场安装人员即可完成传感器的安装工作。

附图说明

图1为本发明提供的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法的示意图；

图中：1-爆心；2-无人机2；3-安装人员3，4-传感器，5-红外射线5，6-红布。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，包括以下步骤：

步骤1)：爆破前分析确定爆破爆心1的位置，并根据实际测试要求确定测点的位置即爆破测振仪传感器4安装点的位置。

步骤2)：各测点传感器4安装前，首先利用无人机2及其携带的红外线发射器标定出各测点处传感器4的X方向的对准方位。

步骤3)：清洁整理各测点表面的浮渣灰尘使基岩出露，并用水对基岩岩面进行清洗，安装爆破测振仪的传感器4，传感器4安装时以所述喷漆绘制的方位线为参照，确保传感器的X方向对准爆心，传感器安装时用粘结剂将传感器粘结在基岩上。

步骤4)：连接爆破测振仪与传感器4，装药连线后人员设备撤离至爆破警戒线范围外，人员撤离之前将爆破测振仪开机，然后即可按照计划起爆，此时爆破测振仪及传感器4将自行采集并记录爆破地震波。

实施例一

河南某钼矿矿体主要赋存在55～72#勘探线之间，走向长度2km，矿体出露地表，垂直延深超过800m，自地表往下80～120m为氧化矿，深部均为硫化矿。矿体呈层状，自上而下厚度变薄，倾角变缓，品位降低，中部6～30#勘探线之间，1600m以上矿体较厚大，矿体倾角为70～75°。

矿山原建设规模6000t/d，2014年扩建后规模为1.5×10⁴t/d。开采方式为露天开采。露天采场主要开采西部35～16#勘探线之间的矿体，露天终了境界坑底标高1660m，坑底尺寸120m×80m，境界上部尺寸2200m×800m，出入沟标高2100m，境界内共45个开采台阶，其中山坡露天台阶26个，深凹露天台阶19个，采剥总量35976.85×10⁴t。

矿岩f系数8～10，采用Φ200mm潜孔钻机穿孔，台阶高度15m，孔网参数6m×6m，爆破炸药选用铵油炸药，起爆药选用2#岩石炸药，装药车现场装药。相邻组合台阶不可同时爆破，采场爆破由专业工程公司承包。为进一步优化矿山1960m台阶边帮控制爆破的爆破参数，需采用爆破测振仪进行爆破振动测试。

图1显示了根据本发明优选实施方式的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法的结构示意图，参考图1，该方法包括如下步骤：

步骤1)：1960m台阶生产爆破前，根据该次台阶爆破的爆破设计范围、爆破装药结构、爆破起爆顺序及装药量确定分析确定处该次爆破爆心1的位置，并根据实际测试要求确定测点D₁、D₂…D₁₀共计10个爆破测振仪传感器4安装点的位置。

步骤2)：各测点处传感器4安装前，首先利用无人机2及其携带的红外线发射器标定出各测点处传感器4X方向的对准方位，所述无人机2上安装有GPS卫星导航定位系统，所述红外线发射器位于无人机2的机头并且能够通过无人机2控制器进行远程开启和关闭。首先将无人机2放置于爆心1位置，安装人员3于D₁点处采用手持卫星定位仪将D₁点的坐标读出，将D₁点的坐标输入无人机2控制器中并设置为导航终点，操控无人机2起飞并朝D₁点按设定行程飞行，待无人机2距离D₁点距离小于红外线发射器最大射程200m后，通过无人机2控制器打开红外线发射器，向D₁点方向发射一条红外射线5，现场安装人员3沿着红外射线5的方向在D₁点处采用喷漆绘制一条方位线进行标定，由此确定出D₁点处传感器4X方向的对准方位，关闭红外线发射器并操控无人机2飞回爆心1位置，然后安装人员3于D₂点处采用手持卫星定位仪将D₂点的坐标读出，将D₂点的坐标输入无人机2控制器中并设置为导航终点，操控无人机2起飞并朝D₂点按设定行程飞行，待无人机2距离D₂点距离小于红外线发射器最大射程200后，通过无人机2控制器打开红外线发射器，向D₂点方向发射一条红外射线5，现场安装人员3沿着红外射线5的方向在D₂点处采用喷漆绘制一条方位线进行标定，由此确定出D₂点处传感器4X方向的对准方位，关闭红外线发射器并操控无人机2飞回爆心1位置…重复进行直至确定出D₁₀点处传感器4X方向的对准方位。

进一步地，当所述测点位于爆心1的上部台阶时，操控无人机2直线飞行时，首先操控无人机2垂直上升至测点所处标高，然后再在水平方向朝测点直线飞行，待无人机2距离测点的距离小于红外线发射器最大射程200m后，再打开红外线发射器；当所述测点位于爆心1的下部台阶时，操控无人机2飞行时，首先操控无人机2朝测点水平直线飞行一段距离，待无人机2距离测点的距离小于红外线发射器最大射程200m后，再垂直下降至测点所处标高，再打开红外线发射器。

步骤3)：清洁整理D₁-D₁₀各测点表面的浮渣灰尘使基岩出露，并用水对基岩岩面进行清洗，然后即可安装爆破测振仪的传感器4，传感器4安装时以所述喷漆绘制的方位线为参照，确保传感器4的X方向对准爆心1，传感器4安装时用粘结剂将传感器4粘结在基岩上。采用生石膏粉加水(质量比为5:1)拌和均匀后作为粘结剂，将传感器4粘结在基岩上形成刚性粘结，并保证传感器4的水平气泡位于中心位置。

步骤4)：连接爆破测振仪与传感器4，装药连线后人员设备撤离至爆破警戒线范围外，人员撤离之前将爆破测振仪开机，然后即可按照计划起爆，此时爆破测振仪及传感器4将自行采集并记录爆破地震波。

优选地，为便于观察和操作，在所述无人机2上绑上明显耀眼的红布作为观察标志。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)：爆破前分析确定爆破爆心的位置，确定测点D₁、D₂…D_n即爆破测振仪传感器安装点的位置；

步骤2)：各测点传感器安装前，首先利用无人机及其携带的红外线发射器标定出各测点处传感器X方向的对准方位，所述无人机上安装有卫星导航定位系统，所述红外线发射器能够通过无人机控制器进行远程开启和关闭，首先将无人机放置于爆心位置，安装人员于D₁点处采用手持卫星定位仪将D₁点的坐标读出，将D₁点的坐标输入无人机控制器中并设置为导航终点，操控无人机起飞并朝D₁点按设定行程飞行，待无人机距离D₁点的距离小于红外线发射器最大射程S后，通过无人机控制器打开红外线发射器，向D₁点方向发射一条红外射线5，现场安装人员沿着红外射线5的方向在D₁点处采用喷漆绘制一条方位线进行标定，由此确定出D₁点处传感器X方向的对准方位，关闭红外线发射器并操控无人机飞回爆心位置，然后安装人员于D₂点处采用手持卫星定位仪将D₂点的坐标读出，将D₂点的坐标输入无人机控制器中并设置为导航终点，操控无人机起飞并朝D₂点按设定行程飞行，待无人机距离D₂点的距离小于红外线发射器最大射程S后，通过无人机控制器打开红外线发射器，向D₂点方向发射一条红外射线5，现场安装人员沿着红外射线5的方向在D₂点处采用喷漆绘制一条方位线进行标定，由此确定出D₂点处传感器X方向的对准方位，关闭红外线发射器并操控无人机飞回爆心位置…重复进行直至确定出D_n点处传感器X方向的对准方位；

步骤3)：清洁整理各测点表面的浮渣灰尘使基岩出露，并用水对基岩岩面进行清洗，然后即可安装爆破测振仪的传感器，传感器安装时以所述喷漆绘制的方位线为参照，确保传感器的X方向对准爆心，传感器安装时用粘结剂将传感器粘结在基岩上；

步骤4)：连接爆破测振仪与传感器，装药连线后人员设备撤离至爆破警戒线范围外，人员撤离之前将爆破测振仪开机，然后即可按照计划起爆，此时爆破测振仪及传感器将自行采集并记录爆破地震波。

2.根据权利要求1所述的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，其特征在于：当所述测点位于爆心的上部台阶时，操控无人机飞行时，首先操控无人机垂直上升至测点所处标高，然后再在水平方向朝测点直线飞行，待无人机距离测点的距离小于红外线发射器最大射程S后，再打开红外线发射器；当所述测点位于爆心的下部台阶时，操控无人机飞行时，首先操控无人机朝测点水平直线飞行一段距离，待无人机距离测点的距离小于红外线发射器最大射程S后，再垂直下降至测点所处标高，再打开红外线发射器。

3.根据权利要求1所述的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，其特征在于：所述爆破爆心的位置根据爆破设计范围、爆破装药结构、爆破起爆顺序及装药量确定。

4.根据权利要求1所述的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，其特征在于：所述无人机的红外线发射器位于无人机机头处。

5.根据权利要求1所述的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，其特征在于：所述传感器安装时，采用生石膏粉加水拌和后作为粘结剂，将传感器粘结在基岩上形成刚性粘结，并保证传感器的水平气泡位于中心位置。

6.根据权利要求1所述的一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法，其特征在于：为便于观察和操作，在所述无人机上挂上明显耀眼的红布作为观察标志。

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