一種露天礦臺階爆破布孔方法與流程
2024-02-13 08:14:15
本發明屬於露天礦開採技術領域，具體涉及一種露天礦臺階爆破布孔方法。
背景技術：
目前，露天礦臺階爆破布孔的方法主要有兩種，一是從靠近臺階坡頂線的一側開始，從前向後逐排布孔；二是從爆區後側邊界線開始，從後向前逐排布孔，並調整前排孔位或補孔。前者適用於爆區形狀較為規則，尤其是臺階坡頂線較為平直的情況；後者適用於爆區後側邊界線為垂直於臺階推進方向的直線的情況。當爆區形狀十分不規則，如為橢圓形時，上述布孔方法很難實施，且容易導致炮孔連線為波浪線，不利於鑽機和炸藥混裝車標準化作業，降低鑽孔和裝藥作業效率。
技術實現要素：
針對已有技術存在的問題，本發明提供一種簡單易行、布孔均勻，能夠提高鑽孔和裝藥效率的露天礦臺階爆破布孔方法。
本發明採用的技術方案是：一種露天礦臺階爆破布孔方法，包括以下步驟：
a.確定矩形區域
取爆區(1)中橫坐標最小點(2)、橫坐標最大點(3)的橫坐標x2、x3，縱坐標最大點(4)、縱坐標最小點(5)的縱坐標y4、y5，以(x2,y4)、(x3,y4)、(x3,y5)、(x2,y5)為頂點，作矩形區域(6)；
在爆區各頂點坐標已知的情況下，x2＝min(xi)，x3＝max(xi)，y4＝max(yi)，y5＝min(yi)；
b.在矩形區域內布孔
在矩形區域(6)範圍內，從坡頂線(7)、爆區後側邊界線(8)兩者中相對平直的一側，根據最小抵抗線w、邊眼距l，布置第一個炮孔(9)，根據孔距a布置第一排炮孔，並根據布孔方式以及排距b，從爆區的一側向另一側逐排布孔。其中，w、l、a、b根據露天礦巖體物理力學性質以及爆破經驗確定。
奇數排炮孔個數為取整符號；
偶數排炮孔個數
炮孔排數
c.刪除爆區範圍外的炮孔
檢查炮孔是否在爆區範圍內，刪除爆區範圍外的炮孔；
d.調整炮孔
對於邊眼距或者抵抗線較小的炮孔(11)，按炮孔移動方向(12)移動炮孔，使其邊眼距達到l或抵抗線達到最小抵抗線w；
e.補充炮孔
對於臨近坡頂線的炮孔，若相鄰兩炮孔連線的中點沿連線垂直平分線方向至爆區邊界的長度lp大於等於2倍的最小抵抗線w，即lp≥2w，則在相鄰兩炮孔連線垂直平分線上補充炮孔，使補充的炮孔(13)的抵抗線為最小抵抗線；
同樣，對於臨近其他爆區邊界的炮孔，若相鄰兩炮孔連線的中點沿連線垂直平分線方向至爆區邊界的長度lp大於等於2倍的邊眼距l，即lp≥2l，則在相鄰兩炮孔連線垂直平分線上補充炮孔，使補充的炮孔的邊眼距為l。
判斷坡頂線(7)和爆區後側邊界線(8)誰較平直的方法為：取兩者所有頂點的縱坐標值ypi(i＝1,2,…,n)、ybj(j＝1,2,…,m)，n為坡頂線(7)的頂點數，m為爆區後側邊界線(8)的頂點數，利用下式分別計算ypi、ybj的均方差σp、σb，均方差小者較為平直；
式中，up為ypi(i＝1,2,…,n)的均值；ub為ybj(j＝1,2,…,m)的均值。
計算機判斷炮孔是否在爆區範圍內的方法：過炮孔作一水平線，統計炮孔兩側水平線與爆區邊界的交點個數，若兩側交點的個數都是奇數，則該炮孔在爆區內，否則在爆區外；其中，如果爆區某個邊的兩個端點都在所作水平線上或上方，則認為該邊與水平線無交點。
本發明所達到的技術效果是：克服傳統露天礦臺階爆破布孔的不足，實現任意爆區形狀下的簡單快速布孔，並使布孔均勻、有規則，從而提高鑽孔和裝藥效率，提高爆破效果，降低生產成本。
附圖說明
圖1為本發明的爆區與坐標系示意圖；
圖2為本發明的按假設矩形爆區布孔示意圖；
圖3為本發明的刪除爆區外炮孔示意圖。
圖4為本發明的炮孔調整示意圖。
圖5為傳統方法布置炮孔示意圖。
圖中：1—爆區，2—橫坐標最小點，3—橫坐標最大點，4—縱坐標最大點，5—縱坐標最小點，6—矩形區域，7—坡頂線，8—爆區後側邊界線，9—第一個炮孔，10—第二個炮孔，11—抵抗線較小的炮孔，12—炮孔移動方向，13—補充的炮孔。
w—最小抵抗線，l—邊眼距，a—孔距，b—排拒，lp—相鄰兩炮孔連線的中點沿連線垂直平分線方向至爆區邊界的長度。
具體實施方式
下面結合附圖以某露天礦臺階爆破布孔為例對本發明進一步說明。
a.確定矩形區域
該露天礦某次爆區1如圖1所示，取爆區1中橫坐標最小點2、橫坐標最大點3的橫坐標x2＝6.4、x3＝69.9，縱坐標最大點4、縱坐標最小點5的縱坐標y4＝45.5、y5＝6.7，以(x2,y4)、(x3,y4)、(x3,y5)、(x2,y5)為頂點，作矩形區域6，矩形區域長為69.9-6.4＝63.5m，寬為45.5-6.7＝38.8m。
b.在矩形區域內布孔
b1確定布孔方向
判斷坡頂線(7)和爆區後側邊界線(8)誰較平直的方法為：取兩者所有頂點的縱坐標值ypi(i＝1,2,…,n)、ybj(j＝1,2,…,m)，n為坡頂線(7)的頂點數，m為爆區後側邊界線(8)的頂點數，利用下式分別計算ypi、ybj的均方差σp、σb，均方差小者較為平直；
式中，up為ypi(i＝1,2,…,n)的均值；ub為ybj(j＝1,2,…,m)的均值。
從圖1中可測量出坡頂線7上各點的縱坐標分別為：38.8、41.9、44.2、45.5、44.9、45.1，n為6，up為43.4，爆區後側邊界線8上各點的縱坐標分別為15.5、12.4、10.8、11.8、9.3、8.1、7.5、6.7、7.6、10.7，m為10，ub為10.1，根據上式可計算得出坡頂線7所有頂點的縱坐標值的均方差σp＝2.57，爆區後側邊界線8所有頂點的縱坐標值的均方差σb＝2.60。
σp<σb，說明坡頂線7較平直，因此，從坡頂線7一側向爆區後側邊界線8逐排布孔。
b2根據爆破參數在矩形區域內布孔
根據露天礦巖體物理力學性質以及爆破經驗，確定其最小抵抗線w＝5m，邊眼距l＝4m，孔距a＝8m，排拒b＝6m。以三角形布孔方式為例說明布孔過程：
根據最小抵抗線w、邊眼距l，布置第一個炮孔9，如圖2所示。在第一個炮孔9左側每隔水平距離8m布置一個炮孔，直至超出矩形區域。在第一、第二個炮孔10連線的垂直平分線上靠近爆區後側邊界線8一側距第一個炮孔垂直距離6m的位置布置第二排的第一個炮孔，以水平距離8m為間隔布置第二排其餘炮孔。根據邊沿距和排距確定第三排第一個炮孔位置，依次布置其餘各排的炮孔。
炮孔排數為
奇數排炮孔個數
偶數排炮孔個數
c.刪除爆區範圍外的炮孔
檢查炮孔是否在爆區範圍內，刪除爆區範圍外的炮孔，如圖3所示；
計算機判斷炮孔是否在爆區範圍內的方法：過炮孔作一水平線，統計炮孔兩側水平線與爆區邊界的交點個數，若兩側交點的個數都是奇數，則該炮孔在爆區內，否則在爆區外。其中，如果爆區某個邊的兩個端點都在所作水平線上或上方，則認為該邊與水平線無交點。如過第一個炮孔9作一水平線，第一個炮孔9左側沒有交點，右側有兩個交點，說明第一個炮孔9在爆區外。
d.調整炮孔
對於邊眼距或者抵抗線較小的炮孔11，按圖4中炮孔移動方向12移動炮孔，使其邊眼距達到4m或抵抗線達到5m；
e.補充炮孔
對於臨近坡頂線的炮孔，若相鄰兩炮孔連線的中點沿連線垂直平分線方向至爆區邊界的長度lp大於等於2倍的最小抵抗線w，即lp≥2w＝10m，則在相鄰兩炮孔連線垂直平分線上補充炮孔，使補充的炮孔13的抵抗線為最小抵抗線w＝5m，如圖4所示。
同樣，對於臨近其他爆區邊界的炮孔，若相鄰兩炮孔連線的中點沿連線垂直平分線方向至爆區邊界的長度lp大於等於2倍的邊眼距l，即lp≥2l＝8m，則在相鄰兩炮孔連線垂直平分線上補充炮孔，使補充的炮孔的邊眼距為l＝4m。
最終炮孔布置如圖4所示，大部分炮孔在相互平行的直線上，便於鑽機及炸藥混裝車作業，提高了其作業效率。而傳統方法布置的炮孔如圖5所示，炮孔連線為波浪線，使鑽機鑽孔及炸藥混裝車裝藥過程中頻繁的向多個方向移動，降低了其生產效率。
以上以三角形布孔方式為例，矩形等其他布孔方式同樣適用。