于慧　王永林

隨著地下礦產(chǎn)的開采越來越頻繁，我國的巷道工程建設(shè)任務(wù)越來越繁重，目前國內(nèi)普遍存在著巷道掘進(jìn)速度偏低的問題。在煤礦巷道掘進(jìn)爆破中采用人工布孔難免出現(xiàn)工作效率低的問題，嚴(yán)重影響巷道開挖進(jìn)度。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得巷道掘進(jìn)爆破施工設(shè)計中應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計成為可能，也使其成為解決目前巷道掘進(jìn)爆破設(shè)計中出現(xiàn)問題的理想辦法。

本文以廣能煤礦開采項目為研究背景，根據(jù)巷道掘進(jìn)爆破技術(shù)并結(jié)合計算機(jī)智能系統(tǒng)理論，進(jìn)行巷道掘進(jìn)爆破智能布孔設(shè)計的系統(tǒng)功能組成、模塊設(shè)計的研究，通過計算機(jī)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)根據(jù)巷道基本參數(shù)自動生成炮孔布置圖，從而提高巷道掘進(jìn)爆破的工作效率。

一、智能系統(tǒng)的組成

通過對傳統(tǒng)巷道爆破設(shè)計工藝的研究，確立了系統(tǒng)各組成部分的構(gòu)造方法和組織形式，主要由用戶界面、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)構(gòu)、知識獲取機(jī)構(gòu)四個部分構(gòu)成，如圖1-1所示。

圖1-1 智能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

二、智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫

通過研究整理，將關(guān)于巷道掘進(jìn)爆破的數(shù)據(jù)劃分為用戶信息、經(jīng)驗知識庫、爆破數(shù)據(jù)、掏槽參數(shù)以及設(shè)計圖表等五種類型。本文的數(shù)據(jù)庫采用Microsoft Access進(jìn)行編輯建立，如圖2-1所示。

圖2-1 數(shù)據(jù)庫截圖

三、巷道掘進(jìn)爆破布孔設(shè)計智能系統(tǒng)

廣能煤礦的巷道斷面采用拱形設(shè)計，寬5.2×高4.2米～寬2×高2米，大多采用楔形掏槽。本文以廣能煤礦中一寬4.8m×高3.6m的采用單楔形掏槽的拱形斷面為例進(jìn)行自適應(yīng)布孔智能系統(tǒng)的介紹。

1.斷面輪廓線繪制

在系統(tǒng)中建立一個坐標(biāo)系，按照一定順序輸入斷面拐點(diǎn)（控制點(diǎn)），利用控制點(diǎn)坐標(biāo)表示控制點(diǎn)間的曲線特征參數(shù)，然后將控制點(diǎn)和曲線連接起來生成斷面輪廓線。在用戶界面中，輸入已知的斷面參數(shù)后即可得到斷面輪廓線，如圖3-1所示：

2.布置掏槽孔

根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫及斷面參數(shù)確定循環(huán)進(jìn)尺及孔深，選擇合適的掏槽角并確定孔口距之后，即可以在斷面直角坐標(biāo)系下準(zhǔn)確的布置出掏槽孔。在廣能煤礦中，掏槽孔傾角經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)測試在68～79°之間為合理。在系統(tǒng)的用戶界面輸入?yún)?shù)即可得到楔形掏槽孔布置圖，如圖3-2所示。

圖3-1 巷道斷面輪廓線圖3-2 掏槽孔布置圖

3.布置周邊孔

用曲線弧的圓心為圓心、以曲線半徑減去周邊孔孔口與開挖輪廓線的距離為半徑作與曲線弧等角度的弧。然后，以周邊孔間距對應(yīng)的弧長從前一個控制點(diǎn)開始，按控制點(diǎn)序號順序順時針方向布置周邊孔，圖3-3所示。

4.布置輔助孔

系統(tǒng)獲取輔助孔參數(shù)后，以排距為單位由掏槽區(qū)域邊界向巷道兩側(cè)布置炮孔排，然后以孔距在各排掏槽區(qū)域的上下距離范圍內(nèi)布置炮孔，如圖3-4所示。

圖3-3 周邊孔布置圖圖3-4 輔助孔布置圖

5.巷道掘進(jìn)爆破布孔設(shè)計方案

最后系統(tǒng)再根據(jù)確定的底孔距離和崩落眼距離，按照和輔助眼相同的布孔方式得到完整的炮孔布置圖，如圖3-5所示。

圖3-5 巷道掘進(jìn)炮孔布置圖圖3-6 現(xiàn)場施工巷道掘進(jìn)爆破布置圖

將專家的設(shè)計方案（圖3-6）與系統(tǒng)的設(shè)計方案進(jìn)行比較，設(shè)計參數(shù)基本合理，爆破效果比較理想。利用智能設(shè)計系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)爆破參數(shù)優(yōu)化、計算機(jī)自適應(yīng)布孔成圖，可以在較短時間內(nèi)完成巷道爆破設(shè)計，提高了施工質(zhì)量和進(jìn)度。

四、結(jié)論

本文根據(jù)巷道爆破設(shè)計技術(shù)并結(jié)合計算機(jī)智能系統(tǒng)理論，創(chuàng)建了巷道爆破布孔設(shè)計數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合廣能煤礦各類巷道斷面的特點(diǎn)，建立了可用于計算機(jī)編程的自適應(yīng)布孔數(shù)學(xué)模型。使用Visual C++6.0工具編制程序，使系統(tǒng)框架下的各個相互獨(dú)立的模塊成為一個相互關(guān)聯(lián)的整體。本文中所確定的巷道掘進(jìn)爆破布孔設(shè)計智能系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)是合理、可行的，并且可以預(yù)見計算機(jī)技術(shù)在爆破技術(shù)中的應(yīng)用會越來越廣泛。

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