微机在扇形炮孔设计中的应用.pdf

7 缎 一 ， ，厨彳 i ／ 竹 微机在扇形炮孔设计 中的应用 东 乡 铜 矿 胡 凌 飞 王 文 刚 1 ‘ 冬 [ 摘要] 车 文 对井 巷 采 矿 中 扇 形 捧 炮 孔 的 恃 境 设 计 方 告 进 行了 分 折 研 究， 舟 绍 了 甩 鬣 机 计 算 宴 现 证计要末 的螅程思路 ． 关键 词 无底 柱分段 崩落法回采边界扇形 排炮孔炮孔设计程序 1 前 言 东 乡铜矿属 铜 、硫 、铁综 合性 矿体 ． 目前 主要 使 用无 底 柱分 段崩 落法 、下 向水 平分 层胶 结充 填 法 等采 矿方 法 。其 中无底 柱分段崩 落法 占总 出矿量 的8 o 以上 。 无底 柱分 段 崩落 法构 成要 素 采场长 5 0 m ．宽 为矿 体厚 ，分 段高 度7 m ．联络道 沿 脉布置 在矿体底 板 ，进路 间距 7 m ． 巷 道 规 格2 ． 7 mX2 ． 7 m ．网 喷锚联 合支 护 ． 垂 直 扇形孔落矿 ．扇 形炮 孔使用YG一9 O 钻施 工 ，直径为6 0 ram ， 根据该矿矿岩f 系数经 试验确定 ， 扇形炮孔排距 为1 ．6 ～1 ．7 m ． 扇 形 面垂直9 0 ， 边 孔 角4 5 。 ，使用卷装2 面岩石 炸药 ． 装药 系数0 ． 6 5 ～O ． 7。 扇形炮孔倾角及深度 目前采用作 圉法 求 出 圜1 。 首 先按1 5 0 的 比例作 出回采边界及巷 道断面图 ， 在巷道中心距底板1 ． 3 m 钻机高 度 处取炮孔中心点 ， 按边孔4 5 。诋出第一 条炮孔 。 炮孔底部与回采边界距离 空区 为0 ． 5 m ． 菲空区向界外延深0 ． 5 m ．由孔底 距1 ． 6 ～1 ． 8 m可画出第二条炮 孔 ．依次类 推 ， 最后按终止边孔 角4 5 。 适当修改孔底 距 。实 际孔深 及倾 角 由 图 中量取 ，装 药 系 数 交 替 取0 ． 6 5、0 ． 7．每 米 药 量5 节 ，采矿 量 为SX1 ． 6X2 ． 8 7， S 为边 孔 以上 回采部 分 截 面积 ，1 ． 6 为炮 孔 排 距 ， 2 ． 8 7 为 矿 岩 密 度 ．由以上作图法可 以看出 ， 这种炮孔图 是 一 种简 单重 复 、出图周期长 人 为随 意 性大 、易 产生误 差 的施 工 图 ，设 计 质量有 很 大 局 限 ，为提 高设 计 质量 ，节 约成本 ， 缩 短 出 图 周 期 ．更 好 地 为生 产 第 一 线 服 务 ，我们 研制 出计算 机 软件 ，并 将其 应用 于生 产实践 ． 图1 1 线 一4 7 ． 8 m分段底板3 条第2 、 3 排炮孔圈 一6 0 一 有色矿山 1 9 9 3 ．4 维普资讯 2 设计思想 由原施工 图可 以看出 ，回采边界由封 闭折线组成 ， 炮孔成扇形分布 ， 只要确定 各点坐标 ， 根据两条 不平行直线必有交点 的原理依次求出各交点坐标 ，即可计算出 炮孔 深度及 角度 ， 计算 方 法 如下 以炮孔 中心点所在 水 平线及 左 回采边 界 为横 ，纵轴 建立直 角座 标系 ， 设B 、 D两点为边界两相邻顶点 ， 其 座标分 别为 x t Y t 、 x z Y z， 可确定 直线 al x bl y c r 其中 a Iy 2一y l ， bl xl 一 t， el xt y2 一 x2 yl 由巷道中点A x 。 ， Y o 出发 ， 顺时针 第一炮孔按设计要求倾角r t为1 3 5 。 ， 可 确定直线 a t x b 2 y c 2 其 中a 2 t g a a 为r l的弧度值 ． b 一 1 ， e j az xo yo 当} 。为9 0 。时取a 1， b 2 0， e 2 x o 。 解 此 二 元 一 次 方 程 组 可 得 交 点 e 、 Y ， ． 其中 xj 一 x／ ． y 3 Ay ／A ． x、 Y、 为方程组行列式 ， A cl b I e J bl Y aI X ci -- az cI ， △ al b2 一 a 2 b 1 ． 由A 、 C两点座 标可求 出AC长度 ，根 据C点所处 回采边界是否空问边缘掺改AC 长 度 ， 可 得 孔 底 点 E 。所 求 孔 深 AE1 ． 4 ／ s i n ，1 ． 4 为钻 机 上 部 巷 道 高 度 。 过E作 AE垂 线 并截EF1 ． 8 EF为孔 底距．在 直角 △ AEF中 ，AE 、EF长 度 已知 ， 则有Y a c t EF ／ AE。 以r t r 为第二条炮孔倾角 ， 按上述 方法可求第二条炮孔深度 ， 依次类推 ， 终 止边孔角取4 4 ． 5 ～4 5 ． 4 。 ． 不满 足条件时 按步 长0 ． 0 1 m递减孔底距重新计算 。 由于炮孔与每一条非平行直线均有交 点 ，因此必须加一限制条件 分别将巷道 中点与各顶点联结 ， 取各直线倾角划分 区 间 ，当炮 孔位 于相应 区间耐 再行 计算 交点 座标 。 当炮 孔 深度顺 时针递减 时 ，实 际孔 底 距将小于设计值 ， 此时可加 以掺正 以短 炮孔及 孔底距 为两直 角边 重新 计算 角 度 ， 作为该炮孔倾角重求交点 ．此过程循环进 行 至孔 底距满足设计要求后为止 ． 回采截面积的计算 各顶点与巷道中 点的连线将多边形分割成多个小三角形 ， 分别计算各三角形面积并累加 ， 减去边孔 以下及巷道部分 ， 截面积即可求得 。 如下 3 使用情况 本 程序 用BAS I C 语 言编 制 ，程序 清单 囊机在扇形癌孔贽升上的应用一胡交飞 一 6 1 维普资讯 一 1 2 ∞ 0 DR 罱意 程1 2 B 1 2 ． c 1 2 ． D 1 2 ． I H A ． B ． C ． D 1 2 ． L 1 2 ． 2 ． R 1 2 ． X 1 2 ． Y 1 2 ． Z 1 2 3 0 O F F E N C X ． Y S Q R X * X Y * Y ‘ 点 距 4 0 P『 3 ． 1 4 1 5 9 2 6 { } P 1 4 4． 5 ／ I 8 0 柙 I P 2 4 5 ． 4 ／ 1 8 噼 P I 5 0 GO S 5 。 0 0 6 0 C L S 7 0 PRl N T 8 0 PRI H T 9 0 P P ． 1 l iT S P 2 0 1 ．输最” 1 8 8 ● S P c 29 2 ．复菝 1 1 0 P R I N T S P C 2 o 叶 3 ．计算。 1 2 0 州f S fP C 2 。 4 ．打印。 1 3 P 窳 I T S I C 2 0 。 5 ．选舞 图号 1 ∞ 阢 l 叭 洲2 8 。 6 ．退 出 1 5 0 I N P t ． r 4 “。 选 捧 “ R 1 6 0 R G 0 S 1 ∞ 0， 2 0 0 0． 3 0 0 0． 4 0 0 0 5 ∞ D． 6 00 。 1 7 0 6 0 T O 6 0 1 8 0 口 N D 1 。 0 0 R E H辅数 1 01 0 C L S 1 0 20 P R t N T“ 中途退 出请辅入负数l ” 1 0 3 0 I U T” 点 数 ” I 1 0 4 0 I F I t 3 T H E N R ET U R N 1 0 5 0 F OR N I T O l 1 0 6 0 I F N I T H E N P R I N T S P C 6 ” 巷道 中点 横纵座标逗 号分隔 E L S E 1g U N T s P C 8 ” 第” N。 点 煨时针 “ ； 1 0 7 0 I U T X N ． Y N 1 0 8 0 l F N ． Y 1 ’ 炮眼方程 点辫式 ∞ 2 0 D X C M 帖2 - C 2 帖 H 鹞 ∞ D Y A H 术 c 2 - A 2 术 c H ∞ 4 0 D A H * B 2 - A B H 伽X 3 D X I D Y 3 D Y ／ 0’ 变点 ∞6 0 L N ． 2 P N C X 3 - X 1 ． Y 3 一 Y 1 一 ． 5 ∞ 7 0 l F Y M - 1 0 0 R Y M 0 T 卜 E N L N ． 2 L N． 2 1 ∞∞l F T A N D N - I - - D N 虬 N． 2 P 2 T H E N D N I D N - A T N K J ， L N ． 2 N N I G O T O 3 2 6 0 3 4 1 0 I F D N P I丁 H E N l F P I - D N D N 一 1 ． P 2T H E N K J K J 一 ．01 G O T O 3 2 4 0 E L S E K , J K J ．0 1 G 0 T O 3 2 4 0 3 4 20 O P E N d’ ． 2 ． S 2 Y 3 4 3 0 w Rl T E 2． K J． N， S 3 4 4 0 F O R l 1 T O N 3 4 5 0 L f ． 1 L 1 ． 2 一 1 ， 4 ／ S f N D I 孔 深 3 4 ∞I F l N T 1 ／ 2 1 ／ 2 T 卜 E N Z 1 L 1 ． 1 3 2 5 E L S E Z 1 -- L 1 ． 1 3 ． 5 ‘ 装 药量 3 4 7 0 D 1 D 1 ／ Pl 1 8 0 3 4 ∞I F D 1 9 0 T H E N D 1 1 8 0 一 D 1 3 4 ∞W R l T E 2 ． Cl N T D 1 ． L I ， 1 ． C 1 N T Z 1 3 5 O 0 N E XT 3 51 0 C L O S E 3 5 2 0 G O T O 6 0 加0 0 P ． E M 打 印 4 0 1 0 l } PU T” 1 ．东 ⋯ 西 2 ．西-- - -- 东 3 ．南⋯ 北 4 ．北⋯ 南 选择 ； F X 4 0 2 o I F F X I T 卜 E N A Y 孔号 东 ” 4 0 3 0 l F F X 2 T 卜 E N A _ 孔 号 西 4 0 4 0 l F F X 3 T H E N A Y 孔号 南 ” d 0 5 0 l F F X 4 T 卜 E N A Y 。 孔 号 -t l 。 d 0 6 0 B y - 角度 度 4 O 7 0 O 药量 节 “ 4 0∞Z S O 4 0 90 Z Y O 4 1 O 0 O P E N i ． 2 ． S 2 4 1 1 0 I U T 2 ． K J ． N． S 4 1 20 F O R l 1 T O N 4 1 3 0 I u T l 2 ， D 1 ． L 1 ， 1 ． z 1 4 1 4 0 E Y S T R Y 1 4 1 5 0 A Y A Y S P A C E 6 - L E N E Y E Y 4 1 6 0 E Y S T R Y D 1 4 1 7 0 B Y B Y S P A C E 4 - L E N E E Y 4 - 4 1 8 0 E Y S T R Y Z I 4 1 9 0 D Y D Y S P A C E 6 - L E N E d 2 O 0 Z S Z S L 1 ． 1 4 2 1 0 Z Y Z Y Z 1 4 2 20 N E X T d 2 3 0 f F F X I T HEN A Y A 升” 西 。 4 2 4 0 I F F X 2 T N A - A 东 d 2 5 0 l F F X 3 T F E N A Y A Y 北 ． ’ 4 2 6 0 l F F X 3 T F E N A Y A Y ” 南 H 4 2 7 0 l N P U T” 打印份致 ” R 4 2 ∞l P U T 米分 段 。 ； R Y 4 2 9 0 l N P U T 进路名称” R Z Y 4 3 0 0 j u T 第 排炮孔 。 ； R Y 4 31 0 F OR X 1 T O R 4 3 2 0 L P RI N T U Sl N G 善线 负 ． ． 来 分段＼ ＼ 第 ＼ ＼ 排炮 孔 施工 单” R W 一 1 o 。 R Y R Z R Y 4 3 3 0 L P Rl N T ⋯ 4 3 4 0 L P Rl N T ⋯ 4 3 50 L P RI N T A 4 3 6 0 L P RI N T e 4 3 7 0 L P R l 孔 耀 米 ” 4 3 8 0 F OR 1 ． 1 T O N d 3 ∞L P Rl U s l N G “ ． ” L 1 ． 1 d d O 0 N E X T 4 41 0 L P Rl NT 4 d 2 0 L P RI NT 0 4 4 3 D L P R』 NT 4 4 d 0 L P RI N T US I N G” 总曝 I ． Z S 4 4 5 0 L P R⋯T U sl N G” 总 药量 I 节 ； Z Y 4 4 6 0 L f R⋯T U sl N G” 总 矿 量 善 I T ” S 4 4 7 0 L P Rl N T ⋯ 。 4 4 8 0 L P R l N T u s l N G“ 孔底距 H ．． K J d 4 ∞L P Rl ⋯ 4 5 0 0 L P Rl NT ⋯ ’ 4 51 0 L P RI N T 。 “ d 5 20 N E X T X d 5 3 0 C L O S E 2 4 5 4 4 3 R E T L RN 5 0 O 0 R E M选择图号 5 0 1 0 I U T” 线 ” R W 5 0 20 R W R W I O 0 5 0 3 0 I U T“ 圈号 ‘ R X 50 4 0 R X R X 1 O 0 5 0 50 S l Y 。 K 8 1 ” Rl G H T Y S T 斛 ． 2 R l G H H S T R Y R X ． 2 5 0 6 0 S 2 K B 2 “ 1 6 H T S T R Y F b ； 2 R 『 G H T S T R R ， 2 5 07 0 R E T U R N 6 0 ∞S Y s r E H 傲机在扇 形炮孔设计上的应甩 一胡硅飞 一 6 3 维普资讯 操 作人 员可 将 专用 座标 纸套 放于 回采 边界 及巷 遭 断 面 图上直 读备 点座 标 值 ，由 键盘输入微机 ， 经计算后打印出相应结果 见施工通 知单。由于这 种施工 指令 较之原来 的图幅形 式更便 于携带及装订成册 ， 给生 产 管理 、现 场 施工 及 验收 都带来 了极 大 的 便利． 对 应 于备线采场 ， 程序还 能生 成不 同 数据文件加以存储 备随时调用． 使用该程 序 完成炮 孔设 计 每 次仅 需 l 2 ml n ，成 本 不 超过 0 ． 1 元 ， 而原 手 工制 图含制 、 描 、 晒多 遭 工序 ， 每图一 式六 张 成本 在6 元左 右 ， 出 图时 间近 4 h， 按全 年 此类 图 纸 约 需 8 0 O ～ 9 0 O 份计算 ， 该程序 具有一 定的推广价值。 该程序-] 1 9 9 2 年7 月份开始在我矿投入 使用 ，至今 已完成扇形炮 孔设计 约2 0 0 余 份。由于微机设计 的炮孔孔底距 相等 ，避免 了人 为设 计 产生 的误 差 ，保证 了爆 破 过程 中爆轰波到达相邻炮孔的时间相等 ， 明显 l 线一4 7 ． 3 m分段底板3 条第2 ， ～3 ， 排孔施工通知单 地降低 了太块率 ，提高 了爆 破效果． 由于设 计 合 理 ，每米 崩落 量 由1 9 9 1 年 的4 ． 5 3 t ／ m 提高到5 ． 5 6 t ／ m ，减少 了9 0 钻 施工 量 ， 可 比 成本 降低 了O ．0 9 元 ／ t 。此外 ， 无底柱分段 崩落法 回采进路采用上下分段菱形布置 ， 微机将扇形炮孔边孔角严格控制在4 5。左 右 ，为下分段设计炮孔图提供 了可信的空 区边界位置。 责任编辑 肖泽铭 上接第6 页 EL一2 普 通 乳化药 ，平均孔探2 8 m ，分8 层 间 隔装 药 ，炸 药单 耗 O ． 5 3 k g ／ t，太 块 率 3 ． 4 。实 际 应 用 中 ，牙 轮 钻 机是 可 行 的 ．牙轮 钻 头 毒命 最高 达2 0 0 m／ 个 ，但 是 暂时还不 能提供 正 常使 用 。 束状探孔崩矿的采切工程 量少 ， 作业 集中安全 ，特别适用矿柱回采 ，在前苏联 称密集 深孔爆 破 ，孔径 多是 1 0 0 ram ．在 1 0 排采场 ， 柱厚1 5 m ，柱长4 O m ， 共布束 孔5 组 ， 每 组4 孔 ，束 孔间距7 m ，最小抵抗 线7 m ， 束 中孔距O ． 8 m ．爆破采用乳化及 三高 炸药 ， 分节柱状药包 ． 第2 3 束孔用 2 段毫秒雷管 实质也是同段起爆， 1 ． 4 束孔 用3 段毫秒管 ， 第5 束用4 段管引爆 ．由于有 9排 和 l 1排 双 侧 自 由 面， 炸 药 单 耗0 ． 4 k g ／ t， 每 米孔崩 矿达4 0 t。 北 京矿 冶 研究 院 研制 的带 式运 输机总 长5 7 0 0 ram ，宽2 2 3 7 mm ，高 1 7 1 2 mm ， 2 2 k w电机 ， 总重 量 1 7 7 0 1 ． 6 k g ， 带 宽1 ． 2 m ， 速 度 1． 2 5m／ 8．要 求 最 大 块 度 不 超 过 6 0 0 n l l n ． 为控制太块下皮带 ，采场底部设二次 破碎 坑道 ，使底 柱 高达 1 3 m 。原来 破碎道 设固定格筛 ， 也装过3 0 k w电耙倒运 。在试 验后期 ，矿山设 计 了 助 流 式振动 格筛 ， 这才解决 了大 块 的分离 与破碎 ，采场生 产 能力达8 6 7 t ／ d。 地下矿连 续开 采的试 验是 成功 的 ， 但 实际应用还要做许多工作 ， 所以有色总公 司决 定 继 续在铜 睦公 司安庆铜 矿和风 凰 山 铜矿试 用 ，预计 在 1 9 9 5 年前 后将 取得 满意 的结果 ． 责任编辑肯泽铭 一6 4 一 有色矿 山 1 9 9 3 ． 4 维普资讯