[发明专利]一种基于爆破岩体三维实体模型的炮孔装药量计算方法

说明书

本发明提供一种基于爆破岩体三维实体模型的炮孔装药量计算方法，涉及工程爆破技术领域。该方法首先以炮孔岩性分布数据为样本，在爆破区域范围内按长方体实体网格进行插值，生成岩体三维实体模型，再使用采场台阶三角形和爆破区域范围多边形先后对岩体三维实体模型进行裁切，得到裁切后的爆破区域岩体三维实体模型；再建立炮孔点三角形网格，得到炮孔三角形集；并根据炮孔三角形集，得到炮孔影响多边形；继而根据炮孔影响多边形及裁切后的爆破区域岩体三维实体模型，得到炮孔的影响实体单元；最后根据炮孔的岩性分层和影响实体单元，计算炮孔装药量。该方法充分利用爆破区域岩体三维实体模型，准确计算各类岩体的体积来提高炮孔装药量计算精度。

技术领域

本发明涉及工程爆破技术领域，尤其涉及一种基于爆破岩体三维实体模型的炮孔装药量计算方法。

背景技术

随着智能钻机的研发和使用，能够准确地获得爆破区域的岩层数据。如何充分利用爆破区域的岩层数据，建立岩体三维实体模型，准确计算各类岩体的体积，创新炮孔装药量计算方法，达到提高爆破效果和降低爆破成本，是一个急需研究和解决的问题。

目前普遍采用的计算炮孔装药量的方法中，炸药单耗主要依据地质勘探资料进行估计，炮孔的爆破体积由孔距、底盘抵抗线和段高相乘得到。在这个方法中，是将炮孔所在的区域做为一个整体，取同一个岩性的炸药单耗。由于所依据的地质勘探钻孔密度太大，往往无法准确提供炮孔的岩性分布，会对爆破效果和爆破成本产生较大的影响。为提高爆破效果和降低爆破成本，很多学者和工程技术人员在炮孔装药量辅助计算和爆破效果分析等方法已经做了很多研究。1985年，缪纯组研究了露天矿爆破采用体积公式计算炮孔装药量的偏差与调整。2005年，郑明焦使用排孔装药系数来计算炮孔装药量。这些研究由于技术的限制，均未涉及到建立岩体三维实体模型，准确计算各类岩体的体积来提高炮孔装药量计算精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于爆破岩体三维实体模型的炮孔装药量计算方法，实现对炮孔装药量的计算。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于爆破岩体三维实体模型的炮孔装药量计算方法，包括以下步骤：

步骤1：建立爆破区域岩体三维实体模型；以炮孔岩性分布数据为样本，使用距离平方反比法对在爆破区域范围内按一定的长、宽和高划分的长方体实体网格进行插值，生成岩体三维实体模型，再使用采场台阶三角形和爆破区域范围多边形先后对岩体三维实体模型进行裁切，得到裁切后的爆破区域岩体三维实体模型，具体的模型构建方法如下：

步骤1.1：插值生成岩体三维实体模型；

按照给定的实体单元的长、宽和高尺寸，对爆破区域范围空间进行实体单元划分，得到整个爆破区域的实体单元集E₀＝{e₁,e₂,…,e_i,…e_n}，其中，e_i为第i个实体单元，i∈[1,n]，n为爆破区域的实体单元总数；以炮孔岩性分布数据为样本，使用距离平方反比法对实体单元集E₀中的每个实体单元进行岩性插值，为每个实体单元赋上岩性，生成岩体三维实体模型；

步骤1.2：使用采场台阶三角形裁切岩体三维实体模型；

对采场的台阶线进行三角形剖分，得到三角形集T_c＝{t₁,t₂,…,t_j,…t_m}，其中，t_j为采场台阶的第j个三角形，j∈[1,m]，m为采场台阶的三角形总数；使用采场三角形集T_c裁切爆破区域的实体单元集E₀，保留采场台阶三角形以下部分的岩体三维实体，即为采场裁切的岩体三维实体模型，记为E₁；

步骤1.3：使用爆破区域范围多边形裁切采场裁切的岩体三维实体模型，得到裁切后的爆破区域岩体三维实体模型；