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摘要:笔者就论述了爆破 CAD的必要性基础上, 诠析及总结了爆破
CAD的目的和主要运用,并结合爆破工作的特点 , 创建了露天开采台阶爆破 CAD开发模型。
关键词:露天开采;台阶爆破;CAD；
0引言
在矿山、公路、水利等工程中露天台阶深孔爆破用途极为普遍,跟着设备的穿孔能力以及效率的提升 ,深孔爆破为生产和建设工程提供了安全、以及高效的作业条件。在过去的生产实践中,现今我国的露天深孔爆破设计一直采用爆区体积平分药量法、矩形单孔面积法等计算单孔药量,由于其准确性差、计算工作量大、误差明显以及缺乏严谨科学性等缺点,没有能够真正反映单孔的实际需要装药量,使爆破效果难以达到预期的目的,爆破结果偶然性大。随着计算机技术科学的迅速发展和广泛应用,运用 CAD系统进行台阶深孔爆破辅助设计、优化爆破方案,对提高爆破设计手段、改进穿爆工艺具有重要意义。根据实际数据进行计算机绘图,实现计算机爆破设计成为必要和可能。
一、对露天开采与台阶爆破设计组成
1.爆破设计及因素分析
根据矿山爆破设计原理和过程可知 ,爆破设计的目的主要是通过对影响爆破效果的各种因素的分析 ,适当地选择爆破参数,以达到最佳的爆破效果。
爆破CAD系统的主要目的是向技术人员提供最佳的爆破设计方案,包括对选定的爆区的布孔参数设计、起爆网络设计、装药结构设计等。这些工作要以图纸、表格的形式提供给现场工作人员,作为实施爆破作业的依据。过去通常由技术人员手工计算、绘图、编制爆破说明书等既烦琐复杂又不准确,无法满足大规模作业对爆破设计效率的要求，因而采用计算机作为辅助工具，根据实际的工作状态和穿爆工作的实际要求，爆破CAD系统将提供爆破方案的布孔图、起爆网络图、装药结构图、炮孔装药量计算表和爆破设计说明书等 ,这将有助于提高技术人员的工作效率,提高爆破设计的可靠性和准确性。
2． CAD技术在露天台阶爆破中的应用范围
目前,CAD技术在露天台阶爆破中的应用范圍主要有:
1)参数优化与方案设计
由于爆破方案设计是一项需要大量人力的复杂工作,方案设计中考虑的因素众多 ,设计时间长。利用计算机辅助设计,可以避免许多重复劳动,节省大量的人力、物力,缩短设计周期、提高设计精度。
2)爆破效果预测
利用建立的露天台阶爆破优化模型 ,评价各种不同爆破设计方案的成本、破碎效果、爆堆形状等,从而判断设计方案是否满足设计要求。
3)凿岩爆破设计图形输出
爆破设计包括三大部分:穿爆参数设计、穿孔施工设计和爆破施工设计。
穿爆参数设计包括孔径、台阶高度、单耗等原始参数的输入,以及抵抗线、孔距、排距、填塞长度、装药长度等参数的计算。
穿孔施工设计的主要内容是纸上布孔并输出穿孔设计施工图。
爆破施工设计是获得实测孔位平面图后 ,形成和输出爆破网络图、设计任务书、装药结构图等。
二、穿爆工作系统分析
1. 穿爆工作系统组成
穿爆工作系统很复杂,且每个矿山都具有特殊性,在不同的管理方式下其运作方式也不相同。从建立计算机模型的角度来说,可将露天台阶穿爆工作分为三方面的内容。
1) 参数设计
这一工作是露天台阶穿爆工作的基础。其实质是,在露天开采的基本参数 (台阶高度、坡面角等)以及岩性参数 (可爆性)一定的条件下,设计出抵抗线,孔距、排距等。这种设计是以许多假设为前提的,例如:坡顶、底线平直的,上下盘及坡面平整等故在遇到复杂的实际情况 (如台阶形状不规则,地质条件变化等)需要工程技术人员进行调整。
2)穿孔工作
这一工作由室内和室外两部分相结合的,可以分解为以下四个步骤: (1)爆区测量; (2)纸上布孔(3)现场位置布孔; (4)穿孔施工。
3)爆破工作
爆破工作可分为以下五个步骤: (1)炮孔验收(2)药量调整; (3)起爆网络设计; (4)数据汇总校核; (5)爆破施工。
从以上过程可看出 ,由于受设计及施工过程中多种因素的影响 ,实际穿孔后 ,炮孔孔网参数与原设计不同 ,因此 ,必须对装药量进行调整 ,通常是实测孔网参数后回到图上作装药量计算 ,但由于缺乏可靠的手段更准确地调整装药量 ,这使爆破效果不稳定。
综上所诉 ,在矿山台阶爆破设计施工的一般程序可总结如图1。
图 1穿爆设计施工程序图
由此可看出,在矿山日常爆破作业中,爆破参数,起爆顺序,装药结构等的确定是爆破设计的中心环节。
2. 穿爆工作特点
爆破工作与其它生产具有很大的不同 ,具有自己的特点: 1)工作环境变化大,不确定因素多。爆破工作的对象岩石,它的存在条件复杂多变,它们是客观存在的,人们要根据少量信息来估计其可能存在的形态,具有很大的模糊推断性,因此可靠性差,不可知因素多。
2)工作地点总是处于变动中,受到时间、空间的限制。
3)工艺过程的不连续性。这一客观因素是由台阶爆破作业的特殊环境造成的。它并不象其它的生产,上一道工序完成,立即进行下一道工序,而是间断的进行作业。
4)爆破工程技术人员的知识、经验的重要性。爆破工作的数据不确定性 ,以及处理方法、方案的不唯一性,使得爆破问题难以用精确的数学模型来表达及求解,往往得依靠工程技术人员的经验和知识,因此经验和知识显得异常宝贵。
综上所述,爆破工作是复杂的,难以用一定的数学模型来描述表达和描述,因而不得不依靠地质图纸来完成工程设计。其特点是: (1)就某一次具体的爆破作业来说,它的地理范围是一定的; (2)有关的坐标信息等 ,完全来源于图 ,并由图来反映; (3)包含了地形、地物等复杂信息。
三、露天台阶爆破 CAD组成结构
综上所述,在充分吸收各种模型的优点,克服缺点的前提下,考虑到总体构思的原则和目标,同时兼顾购置硬件设备的经济可能性和使用效果的可靠性及使用过程的方便性,现针对台阶爆破的特点和我国台阶爆破施工的现状,建立露天台阶爆破 CAD的组成结构模型如图 2。
图 2台阶爆破 CAD的开发模型
四、结论
该系统能实现以下功能:
1)当输入给定的条件后 ,系统能给出一种或几种可供选择爆破设计方案。
2)部分爆破设计或施工图表能自动生成。
3)能提供大量爆破实例供用户比较。
4)对爆破事故能提供专家级的处理。
5)能对各爆破参数进行统计、总结。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
CAD的目的和主要运用,并结合爆破工作的特点 , 创建了露天开采台阶爆破 CAD开发模型。
关键词:露天开采;台阶爆破;CAD；
0引言
在矿山、公路、水利等工程中露天台阶深孔爆破用途极为普遍,跟着设备的穿孔能力以及效率的提升 ,深孔爆破为生产和建设工程提供了安全、以及高效的作业条件。在过去的生产实践中,现今我国的露天深孔爆破设计一直采用爆区体积平分药量法、矩形单孔面积法等计算单孔药量,由于其准确性差、计算工作量大、误差明显以及缺乏严谨科学性等缺点,没有能够真正反映单孔的实际需要装药量,使爆破效果难以达到预期的目的,爆破结果偶然性大。随着计算机技术科学的迅速发展和广泛应用,运用 CAD系统进行台阶深孔爆破辅助设计、优化爆破方案,对提高爆破设计手段、改进穿爆工艺具有重要意义。根据实际数据进行计算机绘图,实现计算机爆破设计成为必要和可能。
一、对露天开采与台阶爆破设计组成
1.爆破设计及因素分析
根据矿山爆破设计原理和过程可知 ,爆破设计的目的主要是通过对影响爆破效果的各种因素的分析 ,适当地选择爆破参数,以达到最佳的爆破效果。
爆破CAD系统的主要目的是向技术人员提供最佳的爆破设计方案,包括对选定的爆区的布孔参数设计、起爆网络设计、装药结构设计等。这些工作要以图纸、表格的形式提供给现场工作人员,作为实施爆破作业的依据。过去通常由技术人员手工计算、绘图、编制爆破说明书等既烦琐复杂又不准确,无法满足大规模作业对爆破设计效率的要求，因而采用计算机作为辅助工具，根据实际的工作状态和穿爆工作的实际要求，爆破CAD系统将提供爆破方案的布孔图、起爆网络图、装药结构图、炮孔装药量计算表和爆破设计说明书等 ,这将有助于提高技术人员的工作效率,提高爆破设计的可靠性和准确性。
2． CAD技术在露天台阶爆破中的应用范围
目前,CAD技术在露天台阶爆破中的应用范圍主要有:
1)参数优化与方案设计
由于爆破方案设计是一项需要大量人力的复杂工作,方案设计中考虑的因素众多 ,设计时间长。利用计算机辅助设计,可以避免许多重复劳动,节省大量的人力、物力,缩短设计周期、提高设计精度。
2)爆破效果预测
利用建立的露天台阶爆破优化模型 ,评价各种不同爆破设计方案的成本、破碎效果、爆堆形状等,从而判断设计方案是否满足设计要求。
3)凿岩爆破设计图形输出
爆破设计包括三大部分:穿爆参数设计、穿孔施工设计和爆破施工设计。
穿爆参数设计包括孔径、台阶高度、单耗等原始参数的输入,以及抵抗线、孔距、排距、填塞长度、装药长度等参数的计算。
穿孔施工设计的主要内容是纸上布孔并输出穿孔设计施工图。
爆破施工设计是获得实测孔位平面图后 ,形成和输出爆破网络图、设计任务书、装药结构图等。
二、穿爆工作系统分析
1. 穿爆工作系统组成
穿爆工作系统很复杂,且每个矿山都具有特殊性,在不同的管理方式下其运作方式也不相同。从建立计算机模型的角度来说,可将露天台阶穿爆工作分为三方面的内容。
1) 参数设计
这一工作是露天台阶穿爆工作的基础。其实质是,在露天开采的基本参数 (台阶高度、坡面角等)以及岩性参数 (可爆性)一定的条件下,设计出抵抗线,孔距、排距等。这种设计是以许多假设为前提的,例如:坡顶、底线平直的,上下盘及坡面平整等故在遇到复杂的实际情况 (如台阶形状不规则,地质条件变化等)需要工程技术人员进行调整。
2)穿孔工作
这一工作由室内和室外两部分相结合的,可以分解为以下四个步骤: (1)爆区测量; (2)纸上布孔(3)现场位置布孔; (4)穿孔施工。
3)爆破工作
爆破工作可分为以下五个步骤: (1)炮孔验收(2)药量调整; (3)起爆网络设计; (4)数据汇总校核; (5)爆破施工。
从以上过程可看出 ,由于受设计及施工过程中多种因素的影响 ,实际穿孔后 ,炮孔孔网参数与原设计不同 ,因此 ,必须对装药量进行调整 ,通常是实测孔网参数后回到图上作装药量计算 ,但由于缺乏可靠的手段更准确地调整装药量 ,这使爆破效果不稳定。
综上所诉 ,在矿山台阶爆破设计施工的一般程序可总结如图1。
图 1穿爆设计施工程序图
由此可看出,在矿山日常爆破作业中,爆破参数,起爆顺序,装药结构等的确定是爆破设计的中心环节。
2. 穿爆工作特点
爆破工作与其它生产具有很大的不同 ,具有自己的特点: 1)工作环境变化大,不确定因素多。爆破工作的对象岩石,它的存在条件复杂多变,它们是客观存在的,人们要根据少量信息来估计其可能存在的形态,具有很大的模糊推断性,因此可靠性差,不可知因素多。
2)工作地点总是处于变动中,受到时间、空间的限制。
3)工艺过程的不连续性。这一客观因素是由台阶爆破作业的特殊环境造成的。它并不象其它的生产,上一道工序完成,立即进行下一道工序,而是间断的进行作业。
4)爆破工程技术人员的知识、经验的重要性。爆破工作的数据不确定性 ,以及处理方法、方案的不唯一性,使得爆破问题难以用精确的数学模型来表达及求解,往往得依靠工程技术人员的经验和知识,因此经验和知识显得异常宝贵。
综上所述,爆破工作是复杂的,难以用一定的数学模型来描述表达和描述,因而不得不依靠地质图纸来完成工程设计。其特点是: (1)就某一次具体的爆破作业来说,它的地理范围是一定的; (2)有关的坐标信息等 ,完全来源于图 ,并由图来反映; (3)包含了地形、地物等复杂信息。
三、露天台阶爆破 CAD组成结构
综上所述,在充分吸收各种模型的优点,克服缺点的前提下,考虑到总体构思的原则和目标,同时兼顾购置硬件设备的经济可能性和使用效果的可靠性及使用过程的方便性,现针对台阶爆破的特点和我国台阶爆破施工的现状,建立露天台阶爆破 CAD的组成结构模型如图 2。
图 2台阶爆破 CAD的开发模型
四、结论
该系统能实现以下功能:
1)当输入给定的条件后 ,系统能给出一种或几种可供选择爆破设计方案。
2)部分爆破设计或施工图表能自动生成。
3)能提供大量爆破实例供用户比较。
4)对爆破事故能提供专家级的处理。
5)能对各爆破参数进行统计、总结。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。