CN113357987B - 一种自动爆破设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动爆破设计方法，属于爆破方法领域。其包括：每次爆破前使用照相机拍摄边坡坡面，统计边坡坡面结构面间距sj和优势结构面倾角j0；根据爆破对矿岩爆破块度的要求，确定p90、p70、p50、p30、p10时其分别对应的x90、x70、x50、x30和x10的预设数值；根据工程类比法或经验法假设孔距S、排距B、炸药单耗q和孔间雷管延期时间t，计算x50的优化数值；根据x50的优化数值确定的爆破设计参数，计算x90、x70、x30、x10的优化数值；根据x90、x70、x30、x10的优化数值确定最终的爆破设计参数。本发明降低了爆破设计时对专业爆破技术人员的技术及经验要求；同时提高了爆破设计参数与矿岩性质的适应性，改善了爆破效果。

Description

一种自动爆破设计方法
技术领域
本发明涉及一种爆破的方法。
背景技术
钻孔爆破是大部分露天矿山开采的重要工艺环节，一般占整个矿山采选成本的3％左右，但是爆破后矿岩的块度分布对后续的铲装、运输、矿石破碎的成本有着重要的影响。所以爆破设计对矿山生产效益有重要的影响。根据矿山地质结构特点，对矿山优化爆破设计，改善爆破块度分布，提升矿山经济性有重要作用。
现有的爆破设计的流程是爆破技术人员根据爆破设计手册的推荐的设计参数，根据技术经验或工程类比的方法进行爆破设计。一般一个矿山在初期通过试爆的方式确定爆破设计参数后就基本不会变动。由于矿山地质条件的多变性，采用这种方法进行爆破常常因为地质条件变化导致爆破效果不佳。如果技术人员对每次爆破都进行设计，对一线技术人员的技术水平和技术经验要求较高，往往难以实现。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种自动爆破设计方法。所述技术方案如下：
一种自动爆破设计方法，包括：
(1)每次爆破前使用照相机拍摄边坡坡面，统计边坡坡面结构面间距sj和优势结构面倾角j0；
(2)根据爆破对矿岩爆破块度的要求，确定p90、p70、p50、p30、p10时其分别对应的x90、x70、x50、x30和x10的预设数值；
(3)根据工程类比法或经验法假设孔距S、排距B、炸药单耗q和孔间雷管延期时间t，计算x50的优化数值；
(4)根据x50的优化数值确定的爆破设计参数，计算x90、x70、x30、x10的优化数值：
(5)根据x90、x70、x30、x10的优化数值确定最终的爆破设计参数。
优选地，当优势结构面为水平时j0＝0.25，优势结构面超过30度切出边坡时j0＝0.5，优势结构面与坡面夹角30度以内时j0＝0.75，优势结构面超过30度切入边坡j0＝1。
更优选地，所述的步骤(3)包括：
(3)-1.计算x50的初始优化数值xj50，
Figure GDA0004069841620000021
式中：as＝0.4539+0.1557p-1.123(1-p)0.1，a0＝0.05431+0.1737p-1.012，p＝50％；
H为台阶高度，q为炸药单耗，e为炸药单位能量，σ为岩石单轴抗压强度，E为岩石弹性模量，CP为岩石纵波波速，t为孔间雷管延期时间，
Figure GDA0004069841620000022
δ＝0.7811-0.06989p，p＝50％；
(3)-2.比较xj50与x50值
若xj50大于x50，且超过x50的5％，则依次将B值减小5％、B值再减小5％、S值减小5％、t值减少5ms、q值增加0.05kg/m3进行循环重复计算，至xj50与x50设定值偏差小于5％时停止计算，得到一组爆破设计参数；
若xj50小于x50，且超过x50的5％，则依次将B值增大5％、B值再增大5％、S值增大5％、t值增加5ms、q值减小0.05kg/m3进行循环重复计算，至xj50与x50设定值偏差小于5％时停止计算，得到x50的最终优化数值xj50和一组爆破设计参数；
(3)-3.上述步骤所得的一组爆破设计参数即为x50的优化数值确定的爆破设计参数。
最优选地，所述的步骤(4)包括：
(4)-1.分别计算x90、x70、x30和x10的优化数值xj90、xj70、xj30和xj10，xj90、xj70、xj30和
Figure GDA0004069841620000023
式中：as＝0.4539+0.1557p-1.123(1-p)0.1，a0＝0.05431+0.1737p-1.012，
H为台阶高度，q为炸药单耗，e为炸药单位能量，σ为岩石单轴抗压强度，E为岩石弹性模量，CP为岩石纵波波速，t为孔间雷管延期时间，
Figure GDA0004069841620000031
δ＝0.7811-0.06989p，p分别为90％、70％、30％和10％；
(4)-2.分别比较xj90与x90值、xj70与x70值、xj30与x30值、xj10与x10值
若xj大于对应的x，且超过x的15％，则选择偏差最大的xj，依次将B值减小5％、B值再减小5％、S值减小5％、t值减少5ms、q值增加0.05kg/m3进行循环重复计算，至这组xj与x设定值偏差小于15％时停止计算，计算结果对应的爆破参数即为确定最终的爆破设计参数；
若xj小于x，且超过x的15％，则选择偏差最大的xj，依次将B值增大5％、B值再增大5％、S值增大5％、t值增加5ms、q值减小0.05kg/m3进行循环重复计算，至这组xj与x设定值偏差小于15％时停止计算，计算结果对应的爆破参数即为确定的最终的爆破设计参数；
若四组xj与x的偏差均小于15％，则步骤(3)-3得到的爆破参数即为确定的最终的爆破设计参数；
(4)-3.上述步骤所得的xj90、xj70、xj30和xj10即为x90、x70、x30、x10的优化数值。
在本发明中，p90指＞90％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率90％；p70指＞70％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率70％；p50指＞50％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率50％；p30指＞30％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率30％；p10指＞10％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率10％；x90指矿岩通过率90％时矿岩块度的尺寸值，x70指矿岩通过率70％时矿岩块度的尺寸值，x50指矿岩通过率50％时矿岩块度的尺寸值，x30指矿岩通过率30％时矿岩块度的尺寸值，x10指矿岩通过率10％时矿岩块度的尺寸值。
台阶高度H、岩石单轴抗压强度σ、岩石弹性模量E、岩石纵波波速CP在矿山设计时或开采初期即已经确定或已测量，恒定不变；炸药单位能量e由炸药生产厂家提供。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明所述的自动爆破设计方法，通过爆破前拍照测量、统计优势结构面，将结构面信息连同台阶高度、炸药性能等已知数据作为基本数据，通过对基本数据的一系列自动分析，可以自动得到与岩体条件匹配的爆破设计参数，解决了矿山不能及时根据矿岩条件及时调整爆破设计参数，提升爆破效果的问题。
使用本方法，能够通过现场测量再经计算得到爆破设计参数，降低了爆破设计时对专业爆破技术人员的技术及经验要求；同时提高了爆破设计参数与矿岩性质的适应性，改善了爆破效果，提高了矿山的生产效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例一的设计流程图；
图2是本发明实施例一中步骤(1)的结构面计算测量流程图；
图3是本发明实施例一中步骤(3)的爆破参数自动设计流程图。
具体实施方式
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实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
某矿山初始参数为：台阶高度H＝5m，炮孔直径0.064m，超深0.3m，填塞长度1.2m，使用乳化炸药，炸药单位能量e＝3200kJ/kg，矿岩密度2660kg/m3，岩石纵波波速CP＝5525m/s，单轴抗压强度σ＝163.4MPa，岩石弹性模量E＝23.7GPa。爆破后矿岩块度较大，大块率较高。
使用照相机拍摄边坡坡面，统计边坡坡面结构面间距sj和优势结构面倾角j0；优势结构面为水平，得出结构面间距sj＝4m，j0＝0.25。
根据爆破对矿岩爆破块度的要求，确定p90、p70、p50、p30、p10时其分别对应的x90＝1000mm，x70＝850mm，x50＝680mm，x30＝350mm，x10＝85mm；
根据工程类比法或经验法假设孔距为3m、排距为3.5m、炸药单耗q为1200kg/m3和孔间雷管延期时间t为25ms，计算x50的优化数值。
(3)-1.计算x50的初始优化数值xj50，
Figure GDA0004069841620000051
式中：as＝0.4539+0.1557p-1.123(1-p)0.1，a0＝0.05431+0.1737p-1.012，p＝50％；
H为台阶高度10m，q为炸药单耗0.45kg/m3，e为炸药单位能量3400kJ/kg，σ＝163.4MPa，E＝23.7GPa，CP为岩石纵波波速4950m/s，t为孔间雷管延期时间25ms，
Figure GDA0004069841620000052
δ＝0.7811-0.06989p，p＝50％；
计算得到xj50＝822mm。
(3)-2.比较xj50与x50值，发现xj50尺寸过大，将排距降为3.325m，重新计算xj50＝759mm。尺寸仍过大，将排距降为3.15m，重新计算xj50＝700mm。尺寸仍过大，将孔距降为2.85m，重新计算xj50＝685mm，此即为x50的最终优化数值xj50，其对应的爆破设计参数即为x50的优化数值确定的爆破设计参数。
根据x50的优化数值确定的爆破设计参数，计算x90、x70、x30、x10的优化数值。并分别比较xj90与x90值、xj70与x70值、xj30与x30值、xj10与x10值，得到Δ90＝|1035-1000|/1000＝3.5％，Δ70＝|816-850|/850＝4％，Δ30＝|361-350|/350＝3.1％，Δ10＝|75-85|/350＝11.8％。偏差都没有超过15％。确定使用x50的优化数值确定的爆破设计参数进行爆破。
使用根据x50的优化数值确定的爆破设计参数进行爆破，爆破后矿岩大块率降低，块度尺寸整体降低，便于后续铲装运输，降低了铲运成本，提升了矿山的整体效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自动爆破设计方法，其特征在于，所述方法包括：
⑴每次爆破前使用照相机拍摄边坡坡面，统计边坡坡面结构面间距sj和优势结构面倾角j0；
⑵根据爆破对矿岩爆破块度的要求，确定p90、p70、p50、p30、p10时其分别对应的x90、x70、x50、x30和x10的预设数值，所述p90指>90％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率90％；p70指>70％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率70％；p50指>50％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率50％；p30指>30％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率30％；p10指>10％矿岩块度所占的百分数，即矿岩通过率10％；x90指矿岩通过率90％时矿岩块度的尺寸值，x70指矿岩通过率70％时矿岩块度的尺寸值，x50指矿岩通过率50％时矿岩块度的尺寸值，x30指矿岩通过率30％时矿岩块度的尺寸值，x10指矿岩通过率10％时矿岩块度的尺寸值；
⑶根据工程类比法或经验法假设孔距S、排距B、炸药单耗q和孔间雷管延期时间t，计算x50的优化数值；
(3-1).计算x50的初始优化数值xj50，
Figure FDA0004069841610000011
式中：as＝0.4539+0.1557p-1.123(1-p)0.1，a0＝0.05431+0.1737p-1.012，p＝50％；
H为台阶高度，q为炸药单耗，e为炸药单位能量，σ为岩石单轴抗压强度，E为岩石弹性模量，CP为岩石纵波波速，t为孔间雷管延期时间，
Figure FDA0004069841610000012
δ＝0.7811-0.06989p，p＝50％；
(3-2).比较xj50与x50值；
若xj50大于x50，且超过x50的5％，则依次将B值减小5％、B值再减小5％、S值减小5％、t值减少5ms、q值增加0.05kg/m3进行循环重复计算，至xj50与x50设定值偏差小于5％时停止计算，得到一组爆破设计参数；
若xj50小于x50，且超过x50的5％，则依次将B值增大5％、B值再增大5％、S值增大5％、t值增加5ms、q值减小0.05kg/m3进行循环重复计算，至xj50与x50设定值偏差小于5％时停止计算，得到x50的最终优化数值xj50和一组爆破设计参数；
(3-3).上述步骤所得的一组爆破设计参数即为x50的优化数值确定的爆破设计参数；
⑷根据x50的优化数值确定的爆破设计参数，计算x90、x70、x30、x10的优化数值；
(4-1).分别计算x90、x70、x30和x10的优化数值xj90、xj70、xj30和xj10，
xj90、xj70、xj30和
Figure FDA0004069841610000021
式中：as＝0.4539+0.1557p-1.123(1-p)0.1，a0＝0.05431+0.1737p-1.012；
H为台阶高度，q为炸药单耗，e为炸药单位能量，σ为岩石单轴抗压强度，E为岩石弹性模量，CP为岩石纵波波速，t为孔间雷管延期时间，
Figure FDA0004069841610000022
δ＝0.7811-0.06989p，p分别为90％、70％、30％和10％；
(4-2).分别比较xj90与x90值、xj70与x70值、xj30与x30值、xj10与x10值
若xj大于对应的x，且超过x的15％，则选择偏差最大的xj，依次将B值减小5％、B值再减小5％、S值减小5％、t值减少5ms、q值增加0.05kg/m3进行循环重复计算，至这组xj与x设定值偏差小于15％时停止计算，计算结果对应的爆破参数即为确定最终的爆破设计参数；
若xj小于x，且超过x的15％，则选择偏差最大的xj，依次将B值增大5％、B值再增大5％、S值增大5％、t值增加5ms、q值减小0.05kg/m3进行循环重复计算，至这组xj与x设定值偏差小于15％时停止计算，计算结果对应的爆破参数即为确定的最终的爆破设计参数；
若四组xj与x的偏差均小于15％，则步骤(3-3)得到的爆破参数即为确定的最终的爆破设计参数；
(4-3).上述步骤所得的xj90、xj70、xj30和xj10即为x90、x70、x30、x10的优化数值；
⑸根据x90、x70、x30、x10的优化数值确定最终的爆破设计参数。
2.如权利要求1所述的自动爆破设计方法，其特征在于：当优势结构面为水平时j0＝0.25，优势结构面超过30度切出边坡时j0＝0.5，优势结构面与坡面夹角30度以内时j0＝0.75，优势结构面超过30度切入边坡时j0＝1。
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