一種拋擲爆破智能施工方法與流程
2024-02-13 08:50:15 1
本發明屬於露天礦開採技術領域，具體涉及一種拋擲爆破智能施工方法。
背景技術：
露天礦應用拋擲爆破技術可以將部分剝離物直接拋擲到採空區，提高露天礦的生產能力，降低生產成本。目前，拋擲爆破鑽孔、裝藥等環節主要由人工操作，由於拋擲爆破爆區不規則，臺階坡面、坡頂面以及煤層頂板不平整等原因，導致人為確定鑽孔位置、裝藥位置等工作量大、施工精度和效率低，影響拋擲爆破效果。
技術實現要素：
針對已有技術存在的問題，本發明提供一種能夠提高拋擲爆破施工精度和作業效率、降低工作強度、改善爆破效果的拋擲爆破智能施工方法。
本發明的技術解決方案是：本發明提供一種拋擲爆破智能施工方法，包括如下部分：
爆區測量系統(11)：用於測量拋擲爆破臺階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區邊界線(3)，並將測量的爆區三維模型數據通過通信網絡系統(12)自動發送給拋擲爆破設計系統(13)；
通信網絡系統(12)：用於各系統之間的數據傳輸；
拋擲爆破設計系統(13)：用於設計拋擲爆破參數，並輸出鑽孔信息數據、裝藥結構數據，通過通信網絡系統(12)，分別發送給智能鑽孔系統(14)、智能裝藥系統(15)；
智能鑽孔系統(14)：使鑽機根據鑽孔位置數據按規劃路線自動定位、自動調整鑽杆方位和角度，智能鑽孔，並自動識別煤巖分界線，調整鑽孔長度；
智能裝藥系統(15)：使炸藥混裝車能根據裝藥結構數據按規劃路線自動定位、智能裝藥，
步驟如下：
s11.測量拋擲爆破臺階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區邊界線(3)，獲得拋擲爆破爆區三維模型數據；
s12.將爆區三維模型數據傳輸給拋擲爆破設計系統，根據爆區的地質條件，利用拋擲爆破設計系統進行拋擲爆破設計，輸出鑽孔信息數據、裝藥結構數據；
s13.將鑽孔信息數據發送給智能鑽孔系統(14)，鑽機根據鑽孔位置數據智能移動到相應位置，並根據設計鑽孔傾角(4)進行鑽孔，記錄實際鑽孔長度(7)；
s14.當設計鑽孔長度(5)與實際鑽孔長度(7)不相等時，由智能鑽孔系統將實際煤頂板(8)數據發送給拋擲爆破設計系統，利用拋擲爆破設計系統調整裝藥結構數據，即按下式調整裝藥位置(6)及裝藥量(q)：
lt＝l+(la-ld)
qt＝q+πd2(la-ld)ρ/4
式中，lt為調整後的裝藥位置，l為裝藥位置(6)，ld為設計鑽孔長度(5)，la為實際鑽孔長度(7)，qt為調整後的裝藥量，d為鑽孔直徑，ρ為炸藥密度。
s15.將裝藥結構數據發送給智能裝藥系統，炸藥混裝車根據鑽孔位置數據智能移動至相應位置，並根據調整後的裝藥位置(9)、調整後的裝藥量(qt)裝藥；
s16.完成裝藥之後，連線並準備拋擲爆破。
所述的爆區三維模型數據是拋擲爆破臺階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區邊界線(3)上各點的三維坐標。
所述的拋擲爆破設計系統(13)輸出的為鑽孔信息數據、裝藥結構數據，鑽孔信息數據包括鑽孔編號(n)、鑽孔位置數據(xn,yn,zn)、鑽孔傾角(4)以及設計鑽孔長度(5)，裝藥結構數據包括各類型炸藥裝藥位置(6)及裝藥量(q)。
所述的鑽孔傾角(4)為60-90°。
所述的鑽孔位置數據是鑽口中心的三維坐標(xn,yn,zn)。
所述的裝藥位置(6)是指單個鑽孔內各類型炸藥底端距孔口的距離，用於裝藥前或者裝藥過程中檢驗鑽孔長度或者裝藥量是否符合設計要求。
本發明所達到的技術效果是：克服傳統拋擲爆破施工過程中的不足，實現鑽機行走路線規劃、自動定位、智能鑽孔，並能根據鑽孔獲得的煤頂板數據調整裝藥結構，實現炸藥混裝車的自動定位、智能裝藥，施工過程中只需少量工人監控，從而降低拋擲爆破施工的工作強度，提高施工精度和作業效率，改善爆破效果，降低生產成本。
附圖說明
圖1為本發明的拋擲爆破臺階三維模型示意圖；
圖2為本發明的拋擲爆破智能施工方法的流程圖；
圖3為本發明的拋擲爆破智能施工系統的結構示意圖；
圖4為本發明的實施例拋擲爆破臺階三維模型圖。
具體實施方式
本發明實施例提供一種拋擲爆破智能施工方法，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步描述：
一種拋擲爆破智能施工方法，包括如下部分：
爆區測量系統(11)：用於測量拋擲爆破臺階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區邊界線(3)，並將測量的爆區三維模型數據通過通信網絡系統(12)自動發送給拋擲爆破設計系統(13)；
通信網絡系統(12)：用於各系統之間的數據傳輸；
拋擲爆破設計系統(13)：用於設計拋擲爆破參數，並輸出鑽孔信息數據、裝藥結構數據，通過通信網絡系統(12)，分別發送給智能鑽孔系統(14)、智能裝藥系統(15)；
智能鑽孔系統(14)：使鑽機根據鑽孔位置數據按規劃路線自動定位、自動調整鑽杆方位和角度，智能鑽孔，並自動識別煤巖分界線，調整鑽孔長度；
智能裝藥系統(15)：使炸藥混裝車能根據裝藥結構數據按規劃路線自動定位、智能裝藥，
步驟如下：
s11.利用爆區測量系統11測量拋擲爆破臺階坡頂面1、坡面2以及爆區邊界線3，獲得拋擲爆破爆區三維模型數據，所述的爆區三維模型數據是拋擲爆破臺階坡頂面1、坡面2以及爆區邊界線3上各點的三維坐標。如表1所示：
表1拋擲爆破爆區三維模型數據
s12.將表1中的數據通過通信網絡系統12發送給拋擲爆破設計系統13。通信網絡系統12用於各系統之間的數據傳輸；拋擲爆破設計系統13用於設計拋擲爆破參數，拋擲爆破設計系統13根據表1中的數據建立拋擲爆破臺階三維模型，如圖4所示，並根據爆區的地質條件，利用拋擲爆破設計系統13進行拋擲爆破設計，設計拋擲爆破參數，所述的拋擲爆破參數包括孔距、排距等，本例中孔距為12m，排距為8m。輸出鑽孔信息數據、裝藥結構數據，通過通信網絡系統12，分別發送給智能鑽孔系統14、智能裝藥系統15；鑽孔信息數據包括鑽孔編號n、鑽孔位置數據xn,yn,zn、鑽孔傾角4以及設計鑽孔長度5，所述的鑽孔傾角4為60-90°，所述的鑽孔位置數據是鑽口中心的三維坐標xn,yn,zn。裝藥結構數據包括各類型炸藥裝藥位置6及裝藥量q；所述的裝藥位置6是指單個鑽孔內各類型炸藥底端距孔口的距離，用於裝藥前或者裝藥過程中檢驗鑽孔長度或者裝藥量是否符合設計要求。分別見表2、表3：
表2部分鑽孔信息數據表
表3部分裝藥結構數據表
s13.將鑽孔信息數據發送給智能鑽孔系統14，在鑽機上安裝自動定位系統、相關傳感器以及控制系統形成智能鑽孔系統14，使鑽機根據鑽孔位置數據按規劃路線自動定位、自動調整鑽杆方位和角度，智能鑽孔，並自動識別煤巖分界線，調整鑽孔長度，記錄實際鑽孔長度7。如鑽第一排第一個鑽孔a1時，鑽機自動移動至坐標點(773.75,885.97,142.18)附近，以坐標點(773.75,885.97,142.18)為鑽口中心，以65°傾角鑽孔，鑽至煤巖分界線時停止鑽孔，記錄實際鑽孔長度7為43.6m；
s14.當設計鑽孔長度5與實際鑽孔長度7不相等時，由智能鑽孔系統14將實際煤頂板8數據發送給拋擲爆破設計系統13，由拋擲爆破設計系統13調整裝藥結構數據。即按下式調整裝藥位置(6)及裝藥量(q)：
lt＝l+(la-ld)
qt＝q+πd2(la-ld)ρ/4
式中，lt為調整後的裝藥位置，l為裝藥位置(6)，ld為設計鑽孔長度(5)，la為實際鑽孔長度(7)，qt為調整後的裝藥量，d為鑽孔直徑，ρ為炸藥密度；
如第一排第一個鑽孔的實際鑽孔長度為43.6m，大於其設計鑽孔長度43.4，鑽孔直徑d＝0.31m，銨油炸藥密度ρ＝850kg/m3，根據公式將銨油炸藥的裝藥位置調整為13.6m，裝藥量調整為423.2kg；
s15.將裝藥結構數據發送給智能裝藥系統15，在炸藥混裝車上安裝自動定位系統、炸藥計量系統以及控制系統形成智能裝藥系統15，使炸藥混裝車能根據裝藥結構數據按規劃路線自動定位、智能裝藥。炸藥混裝車根據鑽孔位置數據智能移動至相應位置，並根據調整後的裝藥位置9、裝藥量qt裝藥。如第一排第一個鑽孔裝藥時，炸藥混裝車智能移動至坐標點(773.75,885.97,142.18)附近，首先向鑽孔內裝重銨油炸藥2489.5kg，然後裝銨油炸藥423.2kg，最後填塞鑽孔；
s16.完成裝藥之後，連線並準備拋擲爆破。
通過現場實驗顯示，採用上述拋擲爆破智能施工方法後，大幅提高了拋擲爆破設計、鑽孔、裝藥等環節的施工精度，單孔定位以及裝藥時間能夠減少5-8分鐘，顯著降低了工作強度。