[发明专利]一种扇形炮孔的孔口装药结构参数优化计算方法

说明书

本发明公开了一种扇形炮孔的孔口装药结构参数优化计算方法，包括以下步骤：1)采用穷举算法获得所有常规孔布设方案；从中筛选出可行的方案；计算每种可行方案中非常规孔中的药柱长度；2)对爆区三维模型进行网格划分；3)以原岩块度分布函数作为概率密度函数，连续进行多次随机抽样得到原岩块度矩阵λ_o；4)求解各个方案下，爆破作用下的块度矩阵λ₁；5)将λ_o中的元素值与λ₁中相应的元素一一对比，取其中取较小的值，得到最终的爆破块度矩阵；6)根据块度统计参数对各个方案进行优选，得到相应的扇形炮孔的孔口间隔结构参数，即各个炮孔的装药长度。本发明可自动计算孔口装药结构参数，简单快速，结果精确，有较强的可操作性。

技术领域

本发明涉及矿山及其他工程爆破中使用扇形炮孔爆破施工时,扇形炮孔的孔口装药结构参数优化计算方法。

背景技术

受扇形炮孔几何形态的影响，其炸药在扇面内的面密度势必是不均匀的，如图1所示，随着炮孔深度的增加，孔间距也在增加，使得现场爆破中扇面内的炸药面密度存在不均匀的情况，其炸药面密度依次降低，爆破能量也随之依次降低。一般通过严格控制各炮孔的深度，并使其具有相同的孔底距，来控制采场边界以及远区的岩石破碎块度，但是，近区炮孔的炸药分布就不可能通过炮孔的布设来控制，即使通过增加炮孔填塞长度降低孔口位置的炸药能量密度，或者使用孔底起爆避免爆破过程中孔口位置的应力波叠加，然而，近区位置的炸药面密度偏大的问题依然是存在的。通过改变扇形炮孔装药结构【即炸药药卷在炮孔(眼)内的安置方式】参数可以一定程度上改善孔口的炸药能量密集的问题，目前，大多矿山均采用间隔增加炮孔填塞长度的形式，即选取一些炮孔，装药至孔口，填塞长度等于最小不装药长度(下文简称为常规孔)，中间间隔的若干炮孔，增加其填塞长度(下文简称为非常规孔)，以减少孔口区域的炸药面密度。但是，目前现场中在计算扇形炮孔装药结构参数，如设计各个炮孔的装药长度，尤其是常规孔的炮孔的数量与位置时，由于缺乏一个合理的确定方法以及精确的计算依据，主要依靠人工经验，主观因素较大，而且很难做到对每一排扇形炮孔都根据炮孔的几何参数与自由面的形态实时调整，以取得更好的爆破效果，因此，需要避免主观经验的干扰，设计一种合理有效的计算方法，能够根据爆破条件的变化，实时、精确的确定最合理的扇形炮孔孔口装药结构参数，获得更好的爆破效果。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种全新的，精确的，快速的扇形炮孔的孔口装药结构参数优化计算方法，根据每排炮孔的炮孔、自由面状况，分别进行优化计算，尤其适用于多排炮孔的大规模爆破。

本发明所提供的技术方案为：

一种扇形炮孔的孔口装药结构参数优化计算方法，包括以下步骤：

步骤1、采用穷举算法获得所有常规孔布设方案，作为初步方案。首先基于输入的炮孔几何参数(包括各个炮孔的孔口坐标、孔深、孔径和倾角，可通过AutoCAD的图形对象进行直接选取输入)、炸药参数(炸药密度、爆速、绝热指数等常数)，根据穷举算法获得所有的常规孔布设方案，每种方案包含常规孔的数量与位置情况；

图2说明了本程序中确定常规孔布置方案的穷举算法孔，如图所示为一组包含10个炮孔的扇形炮孔，d₀为孔底距，d₁为相邻药柱最小安全距离(药柱影响范围)，其中No.1炮孔为已知常规孔，现以此为基准，顺时针方向确定相邻常规孔可行的选取范围，设定常规孔布置方案时的两个基本原则为：一是常规孔的不相邻原则，即任意两个常规孔之间至少应当间隔一个非常规孔，二是常规孔与非常规孔的装药规则，即常规孔的填塞长度应当等于最小允许不装药长度B之外，非常规孔的填塞长度都应当大于最小允许不装药长度B。

首先，由于No.1炮孔为已知常规孔，根据常规孔的不相邻原则，间隔一个炮孔，确定No.3炮孔为距离最近的可选常规孔。