本發(fā)明屬于露天礦開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種拋擲爆破智能施工方法。

背景技術(shù)：

露天礦應(yīng)用拋擲爆破技術(shù)可以將部分剝離物直接拋擲到采空區(qū)，提高露天礦的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本。目前，拋擲爆破鉆孔、裝藥等環(huán)節(jié)主要由人工操作，由于拋擲爆破爆區(qū)不規(guī)則，臺(tái)階坡面、坡頂面以及煤層頂板不平整等原因，導(dǎo)致人為確定鉆孔位置、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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠提高拋擲爆破施工精度和作業(yè)效率、降低工作強(qiáng)度、改善爆破效果的拋擲爆破智能施工方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：本發(fā)明提供一種拋擲爆破智能施工方法，包括如下部分：

爆區(qū)測(cè)量系統(tǒng)(11)：用于測(cè)量拋擲爆破臺(tái)階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區(qū)邊界線(3)，并將測(cè)量的爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(12)自動(dòng)發(fā)送給拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)(13)；

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(12)：用于各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；

拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)(13)：用于設(shè)計(jì)拋擲爆破參數(shù)，并輸出鉆孔信息數(shù)據(jù)、裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(12)，分別發(fā)送給智能鉆孔系統(tǒng)(14)、智能裝藥系統(tǒng)(15)；

智能鉆孔系統(tǒng)(14)：使鉆機(jī)根據(jù)鉆孔位置數(shù)據(jù)按規(guī)劃路線自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)整鉆桿方位和角度，智能鉆孔，并自動(dòng)識(shí)別煤巖分界線，調(diào)整鉆孔長(zhǎng)度；

智能裝藥系統(tǒng)(15)：使炸藥混裝車能根據(jù)裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)按規(guī)劃路線自動(dòng)定位、智能裝藥，

步驟如下：

s11.測(cè)量拋擲爆破臺(tái)階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區(qū)邊界線(3)，獲得拋擲爆破爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)；

s12.將爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)傳輸給拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)，根據(jù)爆區(qū)的地質(zhì)條件，利用拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行拋擲爆破設(shè)計(jì)，輸出鉆孔信息數(shù)據(jù)、裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

s13.將鉆孔信息數(shù)據(jù)發(fā)送給智能鉆孔系統(tǒng)(14)，鉆機(jī)根據(jù)鉆孔位置數(shù)據(jù)智能移動(dòng)到相應(yīng)位置，并根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔傾角(4)進(jìn)行鉆孔，記錄實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度(7)；

s14.當(dāng)設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度(5)與實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度(7)不相等時(shí)，由智能鉆孔系統(tǒng)將實(shí)際煤頂板(8)數(shù)據(jù)發(fā)送給拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)，利用拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，即按下式調(diào)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(diào)整后的裝藥位置，l為裝藥位置(6)，ld為設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度(5)，la為實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度(7)，qt為調(diào)整后的裝藥量，d為鉆孔直徑，ρ為炸藥密度。

s15.將裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送給智能裝藥系統(tǒng)，炸藥混裝車根據(jù)鉆孔位置數(shù)據(jù)智能移動(dòng)至相應(yīng)位置，并根據(jù)調(diào)整后的裝藥位置(9)、調(diào)整后的裝藥量(qt)裝藥；

s16.完成裝藥之后，連線并準(zhǔn)備拋擲爆破。

所述的爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)是拋擲爆破臺(tái)階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區(qū)邊界線(3)上各點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

所述的拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)(13)輸出的為鉆孔信息數(shù)據(jù)、裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，鉆孔信息數(shù)據(jù)包括鉆孔編號(hào)(n)、鉆孔位置數(shù)據(jù)(xn,yn,zn)、鉆孔傾角(4)以及設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度(5)，裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括各類型炸藥裝藥位置(6)及裝藥量(q)。

所述的鉆孔傾角(4)為60-90°。

所述的鉆孔位置數(shù)據(jù)是鉆口中心的三維坐標(biāo)(xn,yn,zn)。

所述的裝藥位置(6)是指單個(gè)鉆孔內(nèi)各類型炸藥底端距孔口的距離，用于裝藥前或者裝藥過程中檢驗(yàn)鉆孔長(zhǎng)度或者裝藥量是否符合設(shè)計(jì)要求。

本發(fā)明所達(dá)到的技術(shù)效果是：克服傳統(tǒng)拋擲爆破施工過程中的不足，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)行走路線規(guī)劃、自動(dòng)定位、智能鉆孔，并能根據(jù)鉆孔獲得的煤頂板數(shù)據(jù)調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)炸藥混裝車的自動(dòng)定位、智能裝藥，施工過程中只需少量工人監(jiān)控，從而降低拋擲爆破施工的工作強(qiáng)度，提高施工精度和作業(yè)效率，改善爆破效果，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的拋擲爆破臺(tái)階三維模型示意圖；

圖2為本發(fā)明的拋擲爆破智能施工方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明的拋擲爆破智能施工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例拋擲爆破臺(tái)階三維模型圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供一種拋擲爆破智能施工方法，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步描述：

一種拋擲爆破智能施工方法，包括如下部分：

爆區(qū)測(cè)量系統(tǒng)(11)：用于測(cè)量拋擲爆破臺(tái)階坡頂面(1)、坡面(2)以及爆區(qū)邊界線(3)，并將測(cè)量的爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(12)自動(dòng)發(fā)送給拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)(13)；

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(12)：用于各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；

拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)(13)：用于設(shè)計(jì)拋擲爆破參數(shù)，并輸出鉆孔信息數(shù)據(jù)、裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(12)，分別發(fā)送給智能鉆孔系統(tǒng)(14)、智能裝藥系統(tǒng)(15)；

智能鉆孔系統(tǒng)(14)：使鉆機(jī)根據(jù)鉆孔位置數(shù)據(jù)按規(guī)劃路線自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)整鉆桿方位和角度，智能鉆孔，并自動(dòng)識(shí)別煤巖分界線，調(diào)整鉆孔長(zhǎng)度；

智能裝藥系統(tǒng)(15)：使炸藥混裝車能根據(jù)裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)按規(guī)劃路線自動(dòng)定位、智能裝藥，

步驟如下：

s11.利用爆區(qū)測(cè)量系統(tǒng)11測(cè)量拋擲爆破臺(tái)階坡頂面1、坡面2以及爆區(qū)邊界線3，獲得拋擲爆破爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)，所述的爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)是拋擲爆破臺(tái)階坡頂面1、坡面2以及爆區(qū)邊界線3上各點(diǎn)的三維坐標(biāo)。如表1所示：

表1拋擲爆破爆區(qū)三維模型數(shù)據(jù)

s12.將表1中的數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)12發(fā)送給拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)13。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)12用于各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)13用于設(shè)計(jì)拋擲爆破參數(shù)，拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)13根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)建立拋擲爆破臺(tái)階三維模型，如圖4所示，并根據(jù)爆區(qū)的地質(zhì)條件，利用拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)13進(jìn)行拋擲爆破設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)拋擲爆破參數(shù)，所述的拋擲爆破參數(shù)包括孔距、排距等，本例中孔距為12m，排距為8m。輸出鉆孔信息數(shù)據(jù)、裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)12，分別發(fā)送給智能鉆孔系統(tǒng)14、智能裝藥系統(tǒng)15；鉆孔信息數(shù)據(jù)包括鉆孔編號(hào)n、鉆孔位置數(shù)據(jù)xn,yn,zn、鉆孔傾角4以及設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度5，所述的鉆孔傾角4為60-90°，所述的鉆孔位置數(shù)據(jù)是鉆口中心的三維坐標(biāo)xn,yn,zn。裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)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(gè)鉆孔內(nèi)各類型炸藥底端距孔口的距離，用于裝藥前或者裝藥過程中檢驗(yàn)鉆孔長(zhǎng)度或者裝藥量是否符合設(shè)計(jì)要求。分別見表2、表3：

表2部分鉆孔信息數(shù)據(jù)表

表3部分裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表

s13.將鉆孔信息數(shù)據(jù)發(fā)送給智能鉆孔系統(tǒng)14，在鉆機(jī)上安裝自動(dòng)定位系統(tǒng)、相關(guān)傳感器以及控制系統(tǒng)形成智能鉆孔系統(tǒng)14，使鉆機(jī)根據(jù)鉆孔位置數(shù)據(jù)按規(guī)劃路線自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)整鉆桿方位和角度，智能鉆孔，并自動(dòng)識(shí)別煤巖分界線，調(diào)整鉆孔長(zhǎng)度，記錄實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度7。如鉆第一排第一個(gè)鉆孔a1時(shí)，鉆機(jī)自動(dòng)移動(dòng)至坐標(biāo)點(diǎn)(773.75,885.97,142.18)附近，以坐標(biāo)點(diǎn)(773.75,885.97,142.18)為鉆口中心，以65°傾角鉆孔，鉆至煤巖分界線時(shí)停止鉆孔，記錄實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度7為43.6m；

s14.當(dāng)設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度5與實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度7不相等時(shí)，由智能鉆孔系統(tǒng)14將實(shí)際煤頂板8數(shù)據(jù)發(fā)送給拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)13，由拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)13調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。即按下式調(diào)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(diào)整后的裝藥位置，l為裝藥位置(6)，ld為設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度(5)，la為實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度(7)，qt為調(diào)整后的裝藥量，d為鉆孔直徑，ρ為炸藥密度；

如第一排第一個(gè)鉆孔的實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度為43.6m，大于其設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度43.4，鉆孔直徑d＝0.31m，銨油炸藥密度ρ＝850kg/m³，根據(jù)公式將銨油炸藥的裝藥位置調(diào)整為13.6m，裝藥量調(diào)整為423.2kg；

s15.將裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送給智能裝藥系統(tǒng)15，在炸藥混裝車上安裝自動(dòng)定位系統(tǒng)、炸藥計(jì)量系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)形成智能裝藥系統(tǒng)15，使炸藥混裝車能根據(jù)裝藥結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)按規(guī)劃路線自動(dòng)定位、智能裝藥。炸藥混裝車根據(jù)鉆孔位置數(shù)據(jù)智能移動(dòng)至相應(yīng)位置，并根據(jù)調(diào)整后的裝藥位置9、裝藥量qt裝藥。如第一排第一個(gè)鉆孔裝藥時(shí)，炸藥混裝車智能移動(dòng)至坐標(biāo)點(diǎn)(773.75,885.97,142.18)附近，首先向鉆孔內(nèi)裝重銨油炸藥2489.5kg，然后裝銨油炸藥423.2kg，最后填塞鉆孔；

s16.完成裝藥之后，連線并準(zhǔn)備拋擲爆破。

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)顯示，采用上述拋擲爆破智能施工方法后，大幅提高了拋擲爆破設(shè)計(jì)、鉆孔、裝藥等環(huán)節(jié)的施工精度，單孔定位以及裝藥時(shí)間能夠減少5-8分鐘，顯著降低了工作強(qiáng)度。