CN113343441B - 基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，包括如下步骤：1)将岩石样本平铺在空地上，取样量拟按毎次爆破取3～5组，每组的取样量不小于1500kg；2)对每一组岩石样本进行扫描，获得岩石样本的精细化3D‑CAD数据；3)将精细化3D‑CAD数据导入离散元软件中进行3D重构，并对筛分过程进行仿真模拟，获取岩石样本的块度分布；4)多次仿真模拟试验，利用作图法对筛分统计结果进行处理，得出爆堆岩石的块度分布曲线、不均匀系数以及曲率系数。通过对爆堆岩石样本扫描并采用离散元软件对筛分过程进行模拟仿真，解决了现场筛分面临的工作量大的问题，降低了成本，避免了对现场的正常采矿、开挖作业的影响，同时具有精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及工程爆破技术领域，特别是涉及基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法。
背景技术
爆破开挖是水利水电工程、矿山、交通等领域中最基本的施工过程，伴随着岩石爆破开挖的进行，大量爆破碎石形成。矿岩爆破效果的好坏直接影响了矿山生产、大坝开挖建设、基础设施建设过程中爆破碎石铲装、运输、二次破碎等后续工艺的效率，同时也对评价破碎方法、研究破碎机理、决定开采方案以及选矿、放矿等至关重要的问题提供指导，为爆破参数调整、网络优化、装药结构改善提供依据。
通常可以用爆堆形状、岩块块度、有无飞石、爆破震动、爆破成本等指标对矿岩爆破效果进行衡量，其中爆堆的块度分布尤为重要。评价岩石爆破块度的方法基本上可划分为直接统计分析法和间接统计分析法。
直接统计分析法包括应用普遍的筛分法、二次爆破岩块统计法、直接测量法。筛分法适用于筛分量小的情况，虽然现场筛分法具有精度高、直观等优点，但由于现场筛分工作量大，容易导致正常采矿、开挖作业受到干扰，成本增加。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明提出基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，包括如下步骤：
1)爆破作业后，采用反铲在爆堆中心取样，并用自卸车装运至一宽敞的空地，将岩石样本平铺在空地上，每个岩石样本之间留有间隙，并保证岩石样本无重叠现象，取样量拟按毎次爆破取3～5组，每组的取样量不小于1500kg；
2)利用高精度三维扫描测量仪对每一组岩石样本进行扫描，获得每一组岩石样本的精细化3D-CAD数据；
3)将岩石样本的精细化3D-CAD数据导入离散元软件中，对岩石样本进行3D重构，获得岩石样本的表面积、比表面积、体积以及质量参数，并对筛分过程进行仿真模拟，获取岩石样本的块度分布；
4)进行多次仿真模拟试验，利用作图法对筛分统计结果进行处理，得出爆堆岩石的块度分布曲线、不均匀系数以及曲率系数。
本发明的有益效果是，通过对爆堆岩石样本扫描并采用离散元软件对筛分过程进行模拟仿真，解决了现场筛分面临的工作量大的问题，降低了成本，避免了对现场的正常采矿、开挖作业的影响，同时具有精度高等优点。
优选地，步骤2)中，采用的离散元软件为3DEC软件。
优选地，步骤3)中，模拟筛分的过程中，构建出筛网的三维模型，筛网具有多个筛孔。
优选地，步骤3)中，构建多个不同尺寸筛孔的筛网的三维模型。
优选地，步骤3)中，筛孔形状为圆形。
优选地，步骤3)中，筛孔的半径大于等于1mm。
优选地，所述步骤3)具体为：将步骤2)导入重构的岩石样本的三维模型加载动力载荷，通过步骤3)中的多个不同尺寸筛孔的筛网分成若干个粒级，根据现场测得的岩石密度，对仿真过程中的岩石模型进行赋值与标定，得到每个粒级的质量百分数。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明方法的流程图；
图2是本发明方法具体实施采用的设备及结果处理的流程示意图；
图3是发明具体实施方式中筛孔形状为正方形的多个筛网层叠的示意图；
图4是图3多个不同筛孔尺寸的筛网的示意图；
图5是发明具体实施方式中筛孔形状为圆形的多个筛网层叠的示意图；
图6是图5多个不同筛孔尺寸的筛网的示意图；
图7是已获取相关具体数据的爆堆岩石样品块度分布曲线示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
需要理解的是，本文中，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本文中，若有术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
需要说明的是，在本文中，若有术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。本文中，如果有描述到“若干”、“多个”、“多次”，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，多次的含义是两次以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
参照图1～图7，本发明实施例一种基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，包括如下步骤：
1)爆破作业后，采用反铲在爆堆100中心取样，并用自卸车装运至一宽敞的空地，将岩石样本200平铺在空地上，每个岩石样本200之间留有间隙，并保证岩石样本200无重叠现象，取样量拟按毎次爆破取3～5组；
2)利用高精度三维扫描测量仪300对每一组岩石样本200进行扫描，获得每一组岩石样本200的精细化3D-CAD数据；
3)将岩石样本200的精细化3D-CAD数据导入计算机400的离散元软件中，对岩石样本200进行3D重构，获得岩石样本200的表面积、比表面积、体积以及质量等参数，并对筛分过程进行仿真模拟，获取岩石样本200的块度分布；
4)进行多次仿真模拟试验，利用作图法对筛分统计结果进行处理，得出爆堆岩石的块度分布曲线、不均匀系数以及曲率系数等信息，制作爆堆岩石块度分布曲线图500以及表面积、比表面积、体积等相关参数信息的汇总表600，例如图7所示的为已获取相关具体数据的爆堆岩石样品块度分布曲线示意图。
采用高精度三维扫描仪300对爆堆岩石进行扫描，获得爆堆岩石样本200的全周真实的轮廓及几何形态，不需要解决采用平面摄影所面临的将岩块形体的二维数据转化为三维数据的问题。
优选地，采用的离散元软件为3DEC软件。在本发明其他一些的实施例中，离散元软件为EDEM软件等其他任意软件类型。
继续参照图3至图6，进一步地，模拟筛分的过程中，构建出筛网700的三维模型，筛网700具有多个筛孔710。在本发明一些实施例中，构建多个不同尺寸的筛孔710的筛网700的三维模型。
继续参照图5和图6，优选地，筛孔710形状为圆形。优选地，圆形的筛孔710的半径大于等于1mm，具体的半径尺寸例如为1mm、1.5mm、2mm等
继续参照图3和图4，在本发明其他一些的实施例中，筛孔710形状为正方形。进一步优选地，筛孔710的边长大于等于1mm，具体的边长尺寸例如为1mm、1.5mm、2mm等。
需要理解的是，本领域技术人员有能力根据现行技术规范的指导，设定选择符合相关规范的筛孔形状和尺寸大小。
优选地，所述步骤3)具体为：将步骤2)导入重构的岩石样本200的三维模型加载动力载荷，通过步骤3)中的多个不同尺寸筛孔710的筛网700分成若干个粒级，根据现场测得的岩石密度，对仿真过程中的岩石模型进行赋值与标定，得到每个粒级的质量百分数。
本方法利用离散元软件对筛分过程进行仿真模拟，不仅得到岩石样本200的块度分布，而且也得到岩石样本200的表面积、比表面积、体积、质量等参数。
本方法既既保留了采用现场筛分法精度高、准确度高、直观等优点，又解决了现场筛分法测量岩石爆破块度所面临的工作量大，成本高等问题。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)爆破作业后，采用反铲在爆堆中心取样，并用自卸车装运至一宽敞的空地，将岩石样本平铺在空地上，每个岩石样本之间留有间隙，并保证岩石样本无重叠现象，取样量拟按毎次爆破取3～5组，每组的取样量不小于1500kg；
2)利用高精度三维扫描测量仪对每一组岩石样本进行扫描，获得每一组岩石样本的精细化3D-CAD数据；
3)将岩石样本的精细化3D-CAD数据导入离散元软件中，对岩石样本进行3D重构，获得岩石样本的表面积、比表面积、体积以及质量参数，并对筛分过程进行仿真模拟，获取岩石样本的块度分布；
4)进行多次仿真模拟试验，利用作图法对筛分统计结果进行处理，得出爆堆岩石的块度分布曲线、不均匀系数以及曲率系数。
2.根据权利要求1所述的基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于：步骤3)中，采用的离散元软件为3DEC软件。
3.根据权利要求1或2所述的基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于：步骤3)中，模拟筛分的过程中，构建出筛网的三维模型，筛网具有多个筛孔。
4.根据权利要求3所述的基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于：步骤3)中，构建多个不同尺寸筛孔的筛网的三维模型。
5.根据权利要求4所述的基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于：步骤3)中，筛孔形状为圆形。
6.根据权利要求5所述的基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于：步骤3)中，筛孔的半径大于等于1mm。
7.根据权利要求6所述的基于筛分法仿真的岩石爆破块度测量方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：将步骤2)导入重构的岩石样本的三维模型加载动力载荷，通过步骤3)中的多个不同尺寸筛孔的筛网分成若干个粒级，根据现场测得的岩石密度，对仿真过程中的岩石模型进行赋值与标定，得到每个粒级的质量百分数。
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