[发明专利]地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法

权利要求书

1.一种地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1：凿岩钻孔前，根据洞室爆破炮眼布置设计方案，对炮眼编号；

S2：取爆破开挖标段内的若干组岩样进行声波探测，按关系式C₀＝Max{C₁，C₂，C₃，…，C_n}确定完整岩体中的波速值C₀，其中，C_n为所取岩样中某单个岩样的波速值，n为所取的岩样数；

S3：基于多臂凿岩机的智能化控制，交替产生若干不同激励源和信号接收孔；即利用多臂凿岩机对若干个炮眼进行钻孔作业，一个钻杆钻孔作业时，其余钻杆停止作业，进行钻孔作业的炮眼中，钻杆钻头不断与周围岩石摩擦、振动，形成振动波，将其视作为振源孔，停止钻孔作业的炮眼视作为信号接收孔；振源孔与信号接收孔并非固定孔位，根据需求自动切换激励源与信号接收孔，形成若干条探测路径；

S4：钻孔过程中，沿掌子面纵向及径向交叉跨孔探测，通过钻杆内置传感器实现对来自激励源产生的振动波的响应探测，采集激励源信号传至每个传感器的时间以及来自激励源的振动信号，计算波速C_i；振动信号即为信号接收孔接收来自激励源产生的振速时程域值，按以下关系式计算各探测路径中振动波在岩石中传播的波速；

式中，C_i为振动波在岩石中传播的波速；L_i为激励源与信号接收孔钻头之间的直线距离；T_i为传感器接收到激励源振动波信号所需的时间，i为探测路径；S_j为各钻杆内置传感器至其钻头的距离，j为各钻杆编号；C_钻杆为钻杆材质的纵波波速；

S5：钻杆内置传感器与信息处理模块通过无线网络连接，将若干探测路径得到的数据自动传输到信息处理模块，分别绘制波速C_i、主频F_i和最大幅值A_i三维云图；分别取各探测路径的中点为点元素，波速值等于整体探测路径的波速值，采用快速傅里叶变换实现将振动信号从时域到频域的转换，分别取各探测路径的主频和最大幅值为元素，绘制主频云图、最大幅值云图和三维波速云图；

S6：结合波速C_i、主频F_i和最大幅值A_i的三维云图判断交叉结构面，判定当前钻爆区超欠挖的潜在风险区，预测下一钻爆区岩体内部结构面的分布特征，提出超欠挖问题的控制措施及爆破工艺优化方案；

S7：重复步骤S1～S6直至洞室贯通。

2.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中根据钻爆区域爆破效果观测，在不同钻爆区重新取n组原岩样进行声波探测，n为大于3的自然数。

3.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中多臂凿岩机的钻杆数量根据开挖洞室的围岩地质环境确定，各钻杆的钻头处均内置有传感器，传感器与信息处理模块通过无线网络连接。

4.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法，其特征在于：所述步骤S5中将C_i值与C₀值作大小比较，判定岩体内部结构面的密集程度，按C_i＝(0.95～1)C₀、C_i＝(0.8～0.95)C₀、C_i＝(0.5～0.8)C₀进行归类处理，当C_i＝(0.95～1)C₀时，判定为孔间岩体相对完整，无节理裂隙，当C_i＝(0.8～0.95)C₀时，判定为孔间含有节理裂隙，当C_i＝(0.5～0.8)C₀时，判定为孔间含有节理裂隙，且节理裂隙密集。