汪驚奇，邱朝陽(yáng)

(1.長(zhǎng)沙礦冶研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410012;2.湖南金能科技股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410013)

1 引言

爆破設(shè)計(jì)人員提供的爆破設(shè)計(jì)方案包括對(duì)選定爆區(qū)的布孔設(shè)計(jì)、起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)、裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。這些工作要以圖紙、表格的形式提供給現(xiàn)場(chǎng)工作人員，作為實(shí)施爆破作業(yè)的依據(jù)［1］。以前通常由技術(shù)人員利用CAD等軟件繪圖、編制爆破說(shuō)明書(shū)等，既繁瑣復(fù)雜，又不準(zhǔn)確，無(wú)法滿足大型礦山的開(kāi)采對(duì)爆破設(shè)計(jì)效率的要求。

2 工程現(xiàn)狀

該工程爆破有限公司承接的業(yè)務(wù)主要是三河?xùn)|部燕山山脈采石場(chǎng)的爆破設(shè)計(jì)與施工工作。采石場(chǎng)礦巖為石灰?guī)r，爆破后經(jīng)過(guò)破碎分級(jí)加工售出。爆破公司沒(méi)有參與設(shè)計(jì)施工前，該段各采石場(chǎng)爆破施工極不規(guī)范，常年無(wú)序開(kāi)采，私人濫采嚴(yán)重，沒(méi)有按照規(guī)范進(jìn)行臺(tái)階爆破設(shè)計(jì)，爆破施工也不符合規(guī)范要求，當(dāng)?shù)鼐用耧柺芊蹓m污染侵害和爆破震動(dòng)帶來(lái)的不良影響。三河市地處北京天津交界地帶，與北京僅一河之隔，不規(guī)范的爆破施工產(chǎn)生的大量粉塵對(duì)北京天津的空氣質(zhì)量也造成了影響。該爆破公司承接爆破設(shè)計(jì)與施工后，結(jié)合當(dāng)?shù)夭墒瘓?chǎng)實(shí)際，采用分段起爆中深孔臺(tái)階爆破設(shè)計(jì)。嚴(yán)格按照《爆破安全規(guī)程》要求安全施工。形成了規(guī)范的爆破臺(tái)階，降低了爆破震動(dòng)，減少了爆破粉塵，爆破效果良好。公司平均每?jī)商爝M(jìn)行一次B級(jí)或C級(jí)露天巖石爆破施工［2］，爆破設(shè)計(jì)任務(wù)繁重。各個(gè)爆破采石場(chǎng)相互距離不遠(yuǎn)，巖石性質(zhì)相近，爆破環(huán)境相似。但由于采用的是傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式、CAD出圖，致使每次爆破重復(fù)設(shè)計(jì)較多，繁瑣復(fù)雜，出圖慢且不準(zhǔn)確，二維圖紙?jiān)谥笇?dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中不夠直觀，影響爆破施工，甚至影響爆破質(zhì)量［3］。

3 工程分析與設(shè)計(jì)環(huán)境準(zhǔn)備

Surpac軟件是GEMCOM(金康)國(guó)際礦業(yè)軟件公司推出的一款全面集成地質(zhì)勘探信息管理、礦體資源模型建立、礦山生產(chǎn)規(guī)劃及設(shè)計(jì)、礦山測(cè)量及工程量驗(yàn)算、生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃編制等功能的大型三維數(shù)字化礦山軟件［4］。能與多種礦山軟件接口，共享數(shù)據(jù)，在我國(guó)礦山、高校已得到一定的應(yīng)用。采場(chǎng)爆區(qū)邊緣100m范圍內(nèi)沒(méi)有居民集中區(qū)、大型養(yǎng)殖場(chǎng)或重要設(shè)施，部分采石場(chǎng)周圍有少量居民或者碎石廠房，值班室等少量建筑。爆區(qū)環(huán)境不復(fù)雜［5］。將已經(jīng)矢量化的爆區(qū)CAD地形圖導(dǎo)入Surpac軟件，建立爆破區(qū)表面地質(zhì)模型(見(jiàn)圖1)。選擇blastdesign界面作為工作界面，將露天爆破設(shè)計(jì)文件夾設(shè)置為當(dāng)前工作目錄，創(chuàng)建一個(gè)新的爆破數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖1 爆區(qū)表面地質(zhì)模型

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

臺(tái)階高度設(shè)計(jì)主要考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和高效率的的作業(yè)條件［6］。設(shè)計(jì)臺(tái)階高度為13m。采用潛孔鉆鉆孔，孔徑為140mm。設(shè)計(jì)超深1.5m，填塞長(zhǎng)度4m，最小底盤(pán)抵抗線7m，孔距7m，排拒5m［7］。爆破炸藥一般選擇120mm直徑2#普通巖石乳化炸藥，起爆彈選擇小直徑2#乳化炸藥。根據(jù)微差爆破間隔時(shí)間計(jì)算，雷管選擇8號(hào)毫秒導(dǎo)爆管雷管，單價(jià)13元。爆區(qū)各參數(shù)見(jiàn)表1。

進(jìn)入軟件爆破設(shè)計(jì)＞＞鉆孔和爆破設(shè)置，在標(biāo)簽內(nèi)輸入各項(xiàng)爆破參數(shù)，對(duì)巖石進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)。再通過(guò)線文件運(yùn)算，將爆區(qū)巖石設(shè)置為已經(jīng)定義好的分類巖石。

表1 采石場(chǎng)爆區(qū)參數(shù)

4.2 炮孔的生成

參數(shù)設(shè)定好以后，打開(kāi)地質(zhì)模型線文件，點(diǎn)擊爆破設(shè)計(jì)模式，選擇爆區(qū)。按F2鍵，在軟件已經(jīng)設(shè)置好的爆破方案模式和炮孔布置模式選擇需要的爆破方案和炮孔布置形式，確定炮孔的標(biāo)高，深度，方位角，傾角，布孔形式等。執(zhí)行后軟件自動(dòng)生成炮孔。點(diǎn)擊刪除命令，選擇邊界線外，刪除爆區(qū)之外的炮孔。將布置好的炮孔上傳到已經(jīng)定義好的爆破數(shù)據(jù)庫(kù)中。爆區(qū)炮孔布置見(jiàn)圖2。

圖2 爆區(qū)炮孔布置

4.3 裝藥起爆設(shè)計(jì)

打開(kāi)爆區(qū)地形文件，從數(shù)據(jù)庫(kù)中下載炮眼。采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，起爆彈放在距底部1/4處，每個(gè)起爆彈中布置兩發(fā)毫秒雷管。結(jié)束孔方式選擇為調(diào)整裝填量至孔深，軟件自動(dòng)將裝藥深度調(diào)整到炮孔的實(shí)際深度。再按照軟件彈出的裝藥報(bào)告檢查炮孔裝藥情況。在軟件爆破模式模板中選用排間順序起爆網(wǎng)路，延時(shí)時(shí)間為25ms，各排炮孔依次從自由面開(kāi)始向后起爆，一排瞬發(fā)，后排間隔起爆。

4.4 設(shè)計(jì)結(jié)果輸出

爆破設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)爆破邊界生成爆破實(shí)體(見(jiàn)圖3)，根據(jù)爆破實(shí)體可以計(jì)算出爆破巖石量(見(jiàn)圖4)。對(duì)于每一個(gè)炮排可以在標(biāo)準(zhǔn)的圖框中輸出二維圖形，每一個(gè)炮孔的信息也可以自動(dòng)排布在炮排下方，用以指導(dǎo)爆區(qū)現(xiàn)場(chǎng)施工。

圖3 爆破實(shí)體

5 結(jié)語(yǔ)

該工程爆破公司以二維軟件進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)存在過(guò)程繁瑣，工作量大，重復(fù)度高，查詢工作復(fù)雜甚至設(shè)計(jì)不夠準(zhǔn)確等弊端。建立在Surpac軟件基礎(chǔ)上的三維數(shù)字模型可以為設(shè)計(jì)者提供直觀，形象的圖形數(shù)據(jù)，借助軟件輔助爆破設(shè)計(jì)，節(jié)省人力、物力，減少設(shè)計(jì)的重復(fù)性，縮短設(shè)計(jì)周期，提高了爆破設(shè)計(jì)效率和精度，有效控制了爆破危害，改善了爆破效果，能夠有效地推進(jìn)礦山信息化建設(shè)［8］。

圖4 爆破巖量

［1］ 胡貴如.露天臺(tái)階爆破CAD開(kāi)發(fā)模型的研究［J］.有色金屬(礦山部分)，2010(2):60－62.

［2］ (GB 6722－2011)，爆破安全規(guī)程［S］.

［3］ 肖英才.基于DIMINE軟件工程實(shí)體建模與設(shè)計(jì)方法研究［D］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2012.1.

［4］ 石慧.基于Surpac的潘家田鐵礦三維地質(zhì)建模［D］.成都理工大學(xué)，2012.

［5］ (GB 6722－2011)，爆破安全規(guī)程［S］.

［6］ 李夕兵.鑿巖爆破工程［M］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2011:224.

［7］ 段寶福.工程爆破［M］.北京:北京大學(xué)出版社，2012:209－210.

［8］ 肖英才，王李管，朱明海，等.基于DIMINE軟件的爆破設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011(1):26 －29.