孫永茂 王邦策

(安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責(zé)任公司)

為了確定張莊礦采場(chǎng)深孔爆破合理的爆破參數(shù)，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆破漏斗試驗(yàn)確定礦巖巖性與炸藥的匹配關(guān)系，即求出炸藥的變性能系數(shù)與最佳埋深比，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行采場(chǎng)爆破設(shè)計(jì)［1］。在試驗(yàn)過(guò)程中，爆破后的漏斗體積是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)，它的準(zhǔn)確與否直接影響到試驗(yàn)的結(jié)果可靠性。傳統(tǒng)計(jì)算爆破漏斗體積的方法有拋物線法、體重法和三點(diǎn)基準(zhǔn)定位法［2］，拋物線法因采集數(shù)據(jù)時(shí)受主觀因素影響較大，測(cè)出漏斗體積的準(zhǔn)確度不高;體重法需要出碴稱重，因而工作量較大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，另外爆破過(guò)程中由于礦巖迸濺，導(dǎo)致相鄰漏斗爆出的礦巖存在一定程度的疊加，導(dǎo)致漏斗體積計(jì)算的精度不高;基準(zhǔn)定位法雖然精度較高但數(shù)據(jù)計(jì)算處理過(guò)程較復(fù)雜。因此，基于Dimine軟件強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和分析處理數(shù)據(jù)的能力，將其應(yīng)用于計(jì)算不規(guī)則形狀漏斗的體積，為計(jì)算爆破漏斗體積提供一種新的思路。

1 礦體概況

礦床位于區(qū)域構(gòu)造周集倒轉(zhuǎn)向斜的西翼，呈單斜構(gòu)造形態(tài)，產(chǎn)狀為近SN走向，傾向W，傾角陡(50°～70°)，總體為急傾斜厚大礦體。整個(gè)礦床共由3個(gè)平行排列的礦體組成，自西向東分別為Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#礦體，其中Ⅱ#礦體為礦床的主礦體，占全礦床資源量的90.41%，礦床形態(tài)見圖1。礦體礦石按成因可分為原生礦和氧化礦，氧化礦體埋深在-210 m以上，氧化礦體以下為原生磁鐵礦體，其中原生礦占全礦資源量的86.18%，主要為石英磁鐵礦，礦巖較堅(jiān)硬完整穩(wěn)固性較好。

圖1 礦床形態(tài)

2 爆破漏斗試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案

由于氧化礦在設(shè)計(jì)中暫不回采，該原生礦體的脈石類型主要為石英磁鐵礦石，因而將具有代表性的石英磁鐵礦作為爆破漏斗試驗(yàn)對(duì)象。試驗(yàn)炮孔采用單孔形式布置，單個(gè)藥包逐個(gè)起爆，藥包重量為3 kg，直徑為 140 mm，長(zhǎng)度為 170 mm，長(zhǎng)徑比為1.21∶1，屬于球狀藥包;炮孔孔徑為 165 mm，共 9 個(gè)炮孔，分2組進(jìn)行。

2.2 爆破漏斗實(shí)體建模與體積計(jì)算

爆破漏斗是藥包爆后形成的一個(gè)不規(guī)則體，輪廓面凹凸不平，整體形狀像漏斗，要準(zhǔn)確計(jì)算出漏斗體積比較困難。Dimine軟件通過(guò)特征線建立實(shí)體模型來(lái)描述三維空間物體，可通過(guò)建立三維模型計(jì)算體積。因而，采用該軟件對(duì)爆破漏斗形狀進(jìn)行模擬，生成漏斗實(shí)體，從而計(jì)算出漏斗體積。

以炮孔軸線的垂直面為基準(zhǔn)面，在爆破前后按20 cm×20 cm的網(wǎng)度首先測(cè)量爆破前的地面與爆破后漏斗輪廓面距基準(zhǔn)面的豎直高度，將2次所測(cè)高度相減得出漏斗輪廓面各點(diǎn)的爆破高度;然后將每個(gè)點(diǎn)的高度輸入三維軟件Dimine中，形成一個(gè)模擬漏斗;最后計(jì)算出漏斗的體積。具體步驟如下:

(1)將3 m×3 m的方框以20 cm×20 cm的網(wǎng)度輸入CAD軟件中，并將在現(xiàn)場(chǎng)以炮孔中心為起點(diǎn)每隔45°所測(cè)的炮孔中心至漏斗邊界的距離(即漏斗半徑)輸入網(wǎng)格內(nèi)，并用多線段將其連接形成光滑的曲面，如圖2所示。

圖2 漏斗地面輪廓線

(2)將上一步處理的圖形轉(zhuǎn)化成“.dtm”格式文件并導(dǎo)入到Dimine軟件中，將現(xiàn)場(chǎng)按20 cm×20 cm網(wǎng)度測(cè)得的爆破漏斗輪廓面各點(diǎn)高度導(dǎo)入到網(wǎng)格點(diǎn)上，效果如圖3所示。

圖3 測(cè)點(diǎn)標(biāo)高導(dǎo)入到Dimine軟件中效果

(3)首先將同一平面上的各空間點(diǎn)采用多線段連接，形成一個(gè)漏斗縱斷面(圖4)，然后采用Dimine軟件的生成實(shí)體功能形成一個(gè)模擬漏斗(圖5)，調(diào)用屬性功能即可計(jì)算該漏斗的體積為0.939 8 m3(圖6)。

圖4 漏斗縱斷面

圖5 生成實(shí)體

圖6 測(cè)算漏斗體積

3 結(jié)語(yǔ)

基于Dimine軟件提出了一種新的計(jì)算爆破漏斗體積的方法，與傳統(tǒng)方法相比，該方法可以通過(guò)模擬能夠較為直觀地反映出爆破后漏斗體積的形狀及爆破效果，并且可以求解其他空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體的體積，因而具有一定的推廣價(jià)值。

［1］袁節(jié)平，宋嘉棟，歐任澤.地下中深孔大規(guī)模爆破的研究與實(shí)踐［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2008(2):76-80.

［2］江飛飛，陳 良，李向東.爆破漏斗體積多方法測(cè)量及其比較分析［J］.采礦技術(shù)，2013(4):126-128.