CN112284940A - 一种爆破综合评价、分析及反馈方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种爆破综合评价、分析及反馈方法，具体为：收集爆堆爆破块度、爆破振动、飞石、噪音和灰尘情况并进行评分，在所得各指标评价的基础上进行爆破综合量化评价，综合量化评价得分P＝K‑Z‑F‑S‑H，其中P为爆破综合评价得分、K为爆破块度分值、Z为爆破振动分值、F为飞石分值、S为噪声分值、H为灰尘分值；当P>0时，对下次爆破的爆破设计参数进行调整，然后进行第二次爆破，并进行评价，将第二次爆破效果与第一次爆破效果比较后形成对比反馈，再依据反馈结果进行第三次调整，直至达到满意效果为止。本发明构建了综合量化评价一次爆破效果的方法，而不只是从某一方面简单的加一限制，也不是单纯的使用规范规定的值而对某一项指标进行一刀切、不考虑其他因素的评价。
Description
技术领域
本发明涉及岩石爆破技术领域，特别是一种爆破综合评价、分析及反馈方法。
背景技术
一次爆破既要达到想要的效果，也要防止对周围的影响。既要分析其爆破块度是否达到要求，也不能产生过大的爆破振动、危险的飞石、刺耳的噪音与过量的灰尘。至今仍没有综合评价一次爆破效果好坏的量化方法，而只是单纯的从一个方面加以分析限制。在反馈之后用于指导下次爆破时，也只是从一个方面调整参数，而没有具体的说明在某一情况下调整什么参数，在多种情况都需要修正时又不知从何处入手。使得现场在修改爆破设计参数时无法做到有章可循，现场设计人员往往根据自己的主观经验，造成某项评价项目达标而其他项目又不再满足要求，现有技术存在以下问题：
1、现有的研究往往从一个方面入手，单独监测某一评价指标，如专利CN103777232A对岩石爆破产生的振动进行监测，测得相应的结果后对爆破参数进行调整。
2、已有的考虑多种因素的方式，从拍照方式监测多种结果，但未考虑作为主要危害的爆破振动的影响，造成结果不能真实反映爆破的综合情况。尽管考虑了众多指标，但仅以控制值来限定，而未对满足控制值时的情况进行量化分析。而实际上，具体的达到控制值何种情况显著的影响着下一步如何进行调整。
3、为了评价爆破的综合效果，如文献《露天矿山台阶深孔爆破效果评价方法研究》，大多采用专家打分法、层次分析法等方法对爆破情况进行分析。但一方面得到的分值无实际含义，造成无法通过分值确定爆破效果好坏，另一方面，也未与现有规范结合评定，对各指标值如何改善、向哪个方向改善并无实际建议，也就意味着结果只能用来比较评价，而无法做到分析并反馈指导用于下一次爆破。
本发明旨在建立一套爆破综合评价、分析及反馈体系，不仅采用量化方法综合考虑爆破块度、爆破振动、飞石、噪音与灰尘的效果，使用具有明确含义的数值结果来表明某次爆破的综合效果，也针对不同情况如何进行爆破参数的调整进行了分析说明。且爆破评价、分析方法还用于下一次的爆破，与上次爆破数据汇总进行反馈，从而构建完成的、可用于实际的爆破评价、分析与反馈体系。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种爆破综合评价、分析及反馈方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种爆破综合评价方法，包括以下步骤：
步骤一、对爆堆进行拍照，通过图像处理技术统计岩石的爆破块度分布；安装爆破振动监测仪器，监测爆破造成的振动值；爆前对爆破区域周围的情况进行拍照记录，在爆后观察周围的石块分布情况，比较二者以记录爆破造成的飞石数量与距离；在爆破过冲中对岩石的噪音与灰尘进行测量；
步骤二、对步骤一测得的子指标爆破块度、爆破振动、飞石、噪音和灰尘进行评价，首先评定其是否满足现有规范，然后分别根据各子指标所达到控制值来进行评分，对应得爆破块度分值K、爆破振动分值Z、飞石分值F、噪声分值S和灰尘分值H；
步骤三、在步骤二所得子指标评价的基础上进行爆破综合量化评价，综合量化评价得分通过下式计算为：P＝K-Z-F-S-H(1)
式(1)中，P为爆破综合评价得分、K为爆破块度分值、Z为振动分值、F为飞石分值、S为噪声分值、H为灰尘分值；
当在P>0时，判断此次爆破必须进行调整，在P＝0时建议针对其中某一项进行爆破参数调整，在P<0时此次爆破达到了预期效果，无需进行调整。
上述技术方案中，步骤二中，各子指标的具体评分方法具体如下：
当爆破块度分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，爆破块度分值K对应取值分别为8、8、10、12和20；
当爆破振动分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，爆破振动分值Z对应取值分别为1、2、3、4和4；
当飞石分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，飞石分值F对应取值分别为1、2、3、4和4；
当噪声分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，噪声分值Z对应取值分别为0、2、2、2和2；
当灰尘分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，灰尘分值H对应取值分别为0、2、2、2和2。
基于上述的爆破综合评价方法，对后续爆破调整的爆破分析方法，当该次爆破的爆破综合评价得分P>0时(即超过控制值或爆破块度分值过高、其他各项分值过低)，对下次爆破的爆破设计参数进行调整，其中，爆破设计参数包括炸药单耗、排距、孔距、堵塞长度；调整方案如下：
调整情况一：当爆破块度分值大于11而其它子指标未达到控制值得80％，通过增大最大段药量、装药长度、孔径，减小排距、孔距、钻孔偏差与台阶高度的方式调整；
调整情况二：当爆破块度分值大于11而其它子指标达到控制值得80％，可以通过增加孔径，减小排距、孔距、钻孔偏差与台阶高度的方式调整；
调整情况三：当爆破振动、飞石、噪音与灰尘达到控制值90％以上，而爆破块度达到控制值90％以上，则减小最大段药量、增大堵塞长度或改善堵塞质量；爆破振动、飞石、噪音与灰尘达到控制值90％以上，而爆破块度未达到控制值90％以上，则在减小最大段药量、改善堵塞质量的同时还需采用其他措施改善爆破块度效果。
基于上述的爆破分析方法，进行第二次爆破，第二次爆破完成后基于上述的爆破评价方法对第二次爆破进行评价，并将第二次的爆破效果与第一次爆破效果比较后形成对比反馈，再次依据反馈结果进行第三步的调整，直至达到满意效果为止。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、构建了综合量化评价一次爆破效果的方法，而不只是从某一方面简单的加一限制，也不是单纯的使用规范规定的值而对某一项指标进行一刀切、不考虑其他因素的评价。且最终计算的结果简单明了，含义明确。
2、在结果计算得出之后，综合考虑了改善不同指标所用的方式，在应用时不再是简单地依据设计者的主观经验去调整，而是分析了不同情况下应采用的方式，克服了目前现有方法的修正无章可循，某项评价项目达标而其他项目重新不满足要求的情况。
3、构建的一系列的量化评价、分类分析并及时反馈修正的方法，构成了对一次爆破的综合评价利用体系。本体系基于安全规程的控制值建立，结合了对不同爆破效果的计算分析，是一种可以广泛的用于不同类别、不同情况、不同设计人员的爆破反馈体系，而不只是单纯的局限于露天、隧洞或地下爆破中的某一类。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种爆破综合评价方法，包括以下步骤：
步骤一、对爆堆进行拍照，通过图像处理技术统计岩石的爆破块度分布；安装爆破振动监测仪器，监测爆破造成的振动值；爆前对爆破区域周围的情况进行拍照记录，在爆后观察周围的石块分布情况，比较二者可记录爆破造成的飞石数量与距离；在爆破过冲中对岩石的噪音与灰尘进行测量；其中，图像处理技术为现有计算，例如公开号为CN108596881A、专利名称为一种爆破后岩石粒度的智能图像统计方法，以及公开号为CN108305263A、专利名称为一种爆破后岩石块度的图像统计方法所公开的图像处理方法。
步骤二、对步骤一测得的子指标包括爆破块度、爆破振动、飞石、噪音和灰尘进行评价，首先评定其是否满足现有规范，然后分别根据各子指标所达到控制值来进行评分，对应得爆破块度分值K、爆破振动分值Z、飞石分值F、噪声分值S和灰尘分值H；对各项指标在最终综合评价中的分值如表1所示：
表1
在现场实践中，当爆炸块度与目标值相差10％时，本次爆破评价为优良，因此90％以上时爆破块度分值相同；当为80％，评价为良好；而当一次爆破1/3左右的岩块尺寸未满足要求时，很有可能进行大量的二次爆破，爆破效果较差，因此70％为最终分界线。对于爆破块度而言，此处的评价百分比表示实际值与目标值的差距为0～5％，5％～10％，10％～20％，20％～30％，>30％。
当危害值没有超出界限但与控制值相差仅5％时，下次爆破就需做出针对性调整，因此达到控制值95％～100％为一档；当危害值与控制值相差80％时，表明在该爆破设计参数条件下较好的满足了控制需要，因此80％为最终分界线。对于爆破振动与飞石，若超出控制值危害较大，因此需严格控制，在80％～95％内划分相应值以防止下次爆破超出控制值；对于噪声与灰尘，在达到控制值95％以下时结合现场控制措施，就可以保证危害程度不大，因此在95％以下时分值相同。
由表1可知，当爆破块度分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，爆破块度分值K对应取值分别为8、8、10、12和20；当爆破振动分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，爆破振动分值Z对应取值分别为1、2、3、4和4；当飞石分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，飞石分值F对应取值分别为1、2、3、4和4；当噪声分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，噪声分值Z对应取值分别为0、2、2、2和2；当灰尘分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，灰尘分值H对应取值分别为0、2、2、2和2。
制定表1的依据为：爆破块度作为爆破的目的，其最终效果能否达到预期要求决定了整个爆破质量的好坏，决定了整个矿山开采等活动的生产效益，作为爆破的正向产物，其与控制值相差越大，表明爆破效果越差，因此分值逐渐增大；且作为唯一的被减数分值设定较大。而爆破振动、飞石、噪音、灰尘等作为有害结果在与控制值相差较大时，爆破效果较好，因此分值逐渐增大。作为对周围危害的主要控制值，爆破振动与飞石的分值较大，以凸显对其要求的严格性，而爆声与噪音达到控制值95％即可满足安全要求，因此分值较小。
步骤三、在完成爆破后依据表1对此次爆破效果，即子指标(子指标包括爆破块度、爆破振动、飞石、噪音和灰尘)进行打分，并在所得子指标评价的基础上进行爆破综合量化评价，综合量化评价得分通过下式计算为：P＝K-Z-F-S-H(1)；
式(1)中，P为爆破综合评价得分、K为爆破块度分值、Z为振动分值、F为飞石分值、S为噪声分值、H为灰尘分值。当在P>0时，判断此次爆破必须进行调整，在P＝0时建议针对其中某一项进行爆破参数调整，在P<0时此次爆破达到了预期效果，无需进行调整。因此，P的含义为对正向效果的偏离程度、危害指标的程度进行评价，在为负值时偏离程度与危害程度较小，满足爆破要求。
因此制定式1的依据为：爆破块度作为唯一的正向效果，成为被减数，其距离控制值偏离程度越大，分值越大；其他各项作为危害值，与爆破块度分值符号不同，危害程度越大，值越小。结合表1，在爆破块度分值减去其他危害值的分值后，若最终值大于等于0，正向效果偏离程度较大或危害指标的程度较大，需对爆破参数做进一步调整；而当分值小于0，正向效果偏离程度较小或危害指标的程度较小，爆破参数合理。式1中无需引入多余的其他值，简洁明了，含义明确，适用于现场爆破的综合评价。
P取正值即不满足要求，取负值满足要求的依据为：当爆破块度达到控制值的90％以上，分值为8，此时若爆破振动、飞石、噪音或灰尘的控制标准有一项仅与控制值相差5％，需调整参数以防止下次爆破超出控制值。而当爆破块度未达到预期块度的70％，此次爆破的效果距离预期相差较大，往往需要进行二次爆破，增大了成本，此时无论其余几项控制如何，都需调整爆破设计参数。
P取0时建议的依据为：爆破块度达到良好的效果(达到预期值90％)以上，而爆破振动、飞石、噪音或灰尘也距离控制值相差10％左右，爆破振动与飞石仍有一定危险，但处于可控范围内，因此只是建议调整爆破参数以更可靠的保证下次爆破的评价值小于等于0。
基于上述的爆破综合评价方法，在对各项指标完成评价后，若超过控制值或爆破块度分值过高、其他各项分值过低时(即P>0时)，需对后续爆破进行调整。具体分析方法如下：
影响爆破效果的参数分为可控因素与不可控因素，可控因素为爆破设计参数，包括炸药单耗、排距、孔距、堵塞长度；不可控因素为岩体性质。因此主要对下次爆破进行设计参数的调整。根据目前广泛使用的KUZ-ROM爆破块度预测模型：
式(2)中，X50是筛分曲线上50％时对应的尺寸，A是岩石系数(中等岩石为7，硬质高裂隙岩石为10，硬质弱裂隙岩石为13)；Qe是每个炮眼爆炸物(相对于ANFO的能量)量(kg),Q是单孔装药量(kg)；V0是每个炮眼破裂的岩石体积(m3)，SANFO是爆炸物相对于TNT重量强度＝100。
将式(2)代入R-R函数模型(式(3))可测得其他百分比下的岩块尺寸，具体如下
式(3)中，X是其他筛分百分比对应的尺寸，n是均匀性系数，n按下列方程式(4)取值：
式(4)中，B为排距(m)，S是孔距(m)，D是孔径(mm)，W为钻孔偏差(m)，L是装药长度(m)，H为台阶高度(m)。
而爆破振动依据萨道夫斯基公式(5)计算：
式(5)中，V为振动速度(cm/s)，Q为微差爆破时最大段药量(kg)，K为相关系数，a为衰减系数，R为测点距爆心距离(m)。
飞石、噪音与灰尘主要与爆破设计参数中的堵塞长度、堵塞质量、最大段装药量与最小抵抗线方向相关。堵塞长度越长，质量越好，装药量越小，最小抵抗线越大，越不易发生事故性飞石、过大的噪音与过量灰尘。
由上述分析可知，对岩石块度、爆破振动、飞石、噪音和灰尘的影响因素各不相同甚至作用相反。增加最大段药量，更不易产生大块岩石，但有可能增大危害的程度，使其超出控制值；单纯的增加堵塞长度，可以控制飞石、噪音与灰尘的危害，但会增大在顶部出现大块的概率。因此，在不同情况下应做不同处理。
情况一：爆破块度分值大于11而其他情况未达到控制值得80％，可以通过增大最大段药量、装药长度、孔径，减小排距、孔距、钻孔偏差与台阶高度的方式调整：情况二：爆破块度分值大于11而其他情况达到控制值得80％，可以通过增加孔径，减小排距、孔距、钻孔偏差与台阶高度的方式调整。
情况三：爆破振动、飞石、噪音与灰尘达到控制值90％以上，而爆破块度达到控制值90％以上，则可减小最大段药量、增大堵塞长度或改善堵塞质量。爆破振动、飞石、噪音与灰尘达到控制值90％以上，而爆破块度未达到控制值90％以上，则需减小药量、改善堵塞质量的同时采用其他措施改善爆破块度效果。
本发明基于上述的爆破分析方法，进行第二次爆破，第二次爆破完成后基于上述的爆破评价方法对第二次爆破进行评价，并将第二次的爆破效果与第一次爆破效果比较后形成对比反馈，再次依据反馈结果进行第三步的调整，直至达到满意效果为止。
具体应用实例：
某次爆破的最大段药量为145kg，装药长度8m，孔径89mm，排距6m，孔距4m，钻孔偏差0.1m，台阶高度12m。块度控制值为35cm，振动控制值为3cm/s，飞石控制距离150m，噪声控制值120db，爆破灰尘在爆破后15min内不大于5mg/m3。爆破后测量的各值为：爆破块度49cm，振动控制值为2cm/s，飞石最远距离110m，噪声值85db，爆破灰尘在爆破后15min为3mg/m3。爆破完成后测量的百分比及分值如表2所示。
表2
计算求得的P＝K-Z-F-S-H＝20-4-4-2-2＝2﹥0，需进行调整。符合情况1，为保证下次爆破的成功，修改设计参数为：最大段药量为170kg，装药长度9m，孔径89mm，排距5.5m，孔距4m，钻孔偏差0.07m，台阶高度11.5m。完成了下次爆破。
对第二次爆破的效果进行评价，爆破后测量的各值为：爆破块度33cm，振动控制值为2.6cm/s,飞石最远距离120m，噪声值95db，爆破灰尘在爆破后15min为3.3mg/m3。爆破完成后测量的百分比及分值如表3所示。
表3
计算求得的P＝K-Z-F-S-H＝8-3-4-2-2＝-3小于0，爆破综合评价较好。将第二次爆破结果反馈，两次爆破对比表明第二次爆破的设计参数更加合理，采用第二次设计参数可以实现较好的爆破效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种爆破综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对爆堆进行拍照，通过图像处理技术统计岩石的爆破块度分布；安装爆破振动监测仪器，监测爆破造成的振动值；爆前对爆破区域周围的情况进行拍照记录，在爆后观察周围的石块分布情况，比较二者以记录爆破造成的飞石数量与距离；在爆破过冲中对岩石的噪音与灰尘进行测量；
步骤二、对步骤一测得的子指标爆破块度、爆破振动、飞石、噪音和灰尘进行评价，首先评定其是否满足现有规范，然后分别根据各子指标所达到控制值来进行评分，对应得爆破块度分值K、爆破振动分值Z、飞石分值F、噪声分值S和灰尘分值H；
步骤三、在步骤二所得子指标评价的基础上进行爆破综合量化评价，综合量化评价得分通过下式计算为：P＝K-Z-F-S-H (1)
式(1)中，P为爆破综合评价得分、K为爆破块度分值、F为飞石分值、Z为噪声分值、H为灰尘分值；
当在P>0时，判断此次爆破必须进行调整，在P＝0时建议针对其中某一项进行爆破参数调整，在P<0时此次爆破达到了预期效果，无需进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种爆破综合评价方法，其特征在于，步骤二中，各子指标的具体评分方法具体如下：
当爆破块度分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，爆破块度分值K对应取值分别为8、8、10、12和20；
当爆破振动分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，爆破振动分值Z对应取值分别为1、2、3、4和4；
当飞石分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，飞石分值F对应取值分别为1、2、3、4和4；
当噪声分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，噪声分值Z对应取值分别为0、2、2、2和2；
当灰尘分别达到控制值95～100％、90～95％、80～90％、70～80％以及70％以下时，灰尘分值H对应取值分别为0、2、2、2和2。
3.基于权利要求1所述的爆破综合评价方法，对后续爆破调整的爆破分析方法，其特征在于，当该次爆破的爆破综合评价得分P>0时，对下次爆破的爆破设计参数进行调整，其中，爆破设计参数包括炸药单耗、排距、孔距、堵塞长度；调整方案如下：
调整情况一：当爆破块度分值大于11而其它子指标未达到控制值得80％，通过增大最大段药量、装药长度、孔径，减小排距、孔距、钻孔偏差与台阶高度的方式调整；
调整情况二：当爆破块度分值大于11而其它子指标达到控制值得80％，可以通过增加孔径，减小排距、孔距、钻孔偏差与台阶高度的方式调整；
调整情况三：当爆破振动、飞石、噪音与灰尘达到控制值90％以上，而爆破块度达到控制值90％以上，则减小最大段药量、增大堵塞长度或改善堵塞质量；爆破振动、飞石、噪音与灰尘达到控制值90％以上，而爆破块度未达到控制值90％以上，则在减小最大段药量、改善堵塞质量的同时还需采用其他措施改善爆破块度效果。
4.基于权利要求3所述的爆破分析方法，进行第二次爆破，第二次爆破完成后基于权利要求1所述的爆破评价方法对第二次爆破进行评价，并将第二次的爆破效果与第一次爆破效果比较后形成对比反馈，再次依据反馈结果进行第三步的调整，直至达到满意效果为止。
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