岩巷掘进爆破图表计算机辅助设计.pdf

第l9 卷第l 期 二0 0 2 年3 月 爆破 B L A S T I N G V u l1 9N o M a r2 0 0 2 文章编号2 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 0 2 10 l ～0 0 2 l _ 0 3 岩巷掘进爆破图表计算机辅助设计 谢强珍“、2 。，李正龙2 ，李佃平1 ，刘洪儒2 ，王建用2 ，王磊2 I ．；} ，国矿业大学，Z 1 ．苏徐州2 2 1 0 0 8 ；2 山东兖矿集团兴隆庄矿．山东充州2 7 2 0 0 0 摘要 根据巷遗光面爆破的原理和相关奢式，建立了爆破参数的数学模型，利用v 1 5 u a lB a Ⅳc 语言蝙制了 巷道爆垃葶数优化设计和绘制爆破图表的程序。 关键词岩巷；钻爆毒教； 中图分类号I D 2 3 5 ．4 7 优化；计算机辅助设计 文献标识码A O p t i m i z a t i o na n dC o m p u t e rA i d e dD e s i g no f t h eB l a s t i n gP a r a m e t e r si nR o c kR o a d w a y Y J EQ j 日，z g z g n l ，f ．J ．Z h P H g 一，o ”譬2 ，L ，D j 日” 卢z n F l ， L i UH m l g r H 2 ，w Ⅱ“gj i Ⅱnz h 0 矿，w “n g { ，P { 2 1 ．C h i n aM i n eU n i v e r s i t y ．X u z h o u2 2 1 0 0 8 ．C h i n a ； 2 s h a n g d 。n gY a n z l l o uC o a lC o m p a ”y ，Y a n z h o u2 7 2 0 0 0 ，C h i l l a A b s t r a “B a s e dn nt h cp f j n c 叫e 。fs m ∞幽b l a 5 t i n ga n d ∞n c e m e d 如删J a ，￡kp a p e re s t a l 】j s h da m a l h 5n u d c lo fb l a s t l n gp a r 8 m e r e r ，a n dc o m p i l e d1 1 1 eV l s u a lB a s i cp r o c e d u r eo fb I a s n n gp a r a m c t e r ss u p e r I o rd ∞i E n K e yw O r d s R o c km a d w a y ；B I a s t i r l gp a r a m e r e r ； p t i m i z a t j o n ； 二o m p u r e ra l d c dd e s 【9 1 1 I引言 目前，模拟爆破岩石破碎过程的各种模型，巳从 最早的弹性模型发展到断裂模型、损伤模型、逾渗模 型等。由于岩石地质条件、巷道边界条件和炸药爆 炸过程的复杂性，这些模型存在着} 午多不足之处，目 前尚未在现场巷道爆破参数{ 殳计中得到广泛应用。 目前现场对爆破图表的编制主要还是采用手工 编制，个别煤矿采用简单的A u t oC A D 绘制爆破图 表。编制手段的落后导致目前现场爆破图表不能跟 上施工变化。随着岩性、地质条件的变化，一条巷道 只有一个不变的爆破图表．这显然跟不上现代爆破 施上的需要。 本文f | 挺据巷道光面爆破的原理和相关公式， 收稿日期2 0 0 l 1 21 0 作者简介谢强珍；徐州中同矿业大学 建立了爆破参数的数学模型，利用目前较流行的 V i s u a lB a s i c 语言编制了巷道爆破参数优化设计和 绘制爆破图表的程序。通过在键盘上输入韧始设计 变量，可立即绘出炮孑L 布置三视图及爆破参数表和 预期爆破效果表。 2 数学模型的建立 1 掏槽参数 本文设计采用3 种典型的直眼掏槽形式．可仟 意选择掏槽形式，并且不受岩石地质条件、巷道断面 大小和炮孔深度的影响。三种掏槽形式及掏槽孔的 最小抵抗线如图1 所示。 掏槽孔的最小抵抗线由下列经验公式计算 w ．o9 d ，辈 23 一o0 2 7 B f j ip r 0 ．1 B ，十2 ．1 6 1 式中B ，为自由面宽度，州hl 、U 、I 类掏槽形式 万方数据 爆破 计算wr 的自由面宽度为 I B ，l2 比，B ，二 2 w 1 ， B ，， w I ／w ；3 w } ， B ，。 、／w ； w ；一3 Ⅳ} ； I l B 叭2d ，Bu2 W I ，B Ⅱ 2 W 2 ； m B Ⅲl d 6 ，B Ⅲ2 W l ， B Ⅲ， ／w { w ；。 圈国 醛 图1掏槽方式及最小抵抗 掏槽孔的装药量为 Q r 刑轨跆山／4 2 式中佴为炸药密度；C 为槽眼装药系数；女。为槽 眼加深系数， ， 12 ～1 ．3 ；L 为槽眼深度。 2 光爆参数 在动压和静压综合作用下，周边孔形成贯穿裂 缝需满足的条件为 吣孚√杂 ㈦ 式中G 为崩落孔装药系数；m 为崩落孔炮孔临 近系数；吼为崩落孔单位装药量。 在掏槽眼与周边眼之间布置崩落的孔圈数为 N o D ／2 一B ，／2 一w 。 ／w 9 式中B ，为槽口宽度。 三种掏槽尺寸计算如下 第1 类掏槽 B 。 w 1 ／w j 一3 w ； 1 0 ， 珥 Ⅳ3 拈w 1 1 0 第Ⅱ类掏槽 _ } { 。 √3 w ] ，H r 2 w 1 十w 3 第Ⅲ类掏槽 B ， 2 [ w l √w ； w } w i ／4 c 。s ”一口I 一 日2 ] ， H 。 2 √w i w ； w ； ／4 n z 一口1日2 其中口l a r c t a n w 2 ／w 1 ；口2 a r c t a n 2 w j ／ ／Ⅳ} w ； 。 刚6 Ⅱ。一2 “ S r 3 线。 式中d 。为炮孔间距；s r 为岩石抗拉强度，s r 1 ／1 0 ～1 ／1 2 筑；S ，为岩石单轴抗压强度；“为应 力波作用下各炮孔周围形成的裂缝长度，“ 6 P o ／s T 手5 “；6 为应力渡切向应力与径向应力的 比值．6 卢／ 1芦 ；p 为岩石泊松比。 由式 3 可得出 旷 孥 南。 争。 4 对半圆拱形巷道，若墙高为H ，巷道宽为D ， 光爆孔的数目为 N P [ 2 H “ D ／2 ／n 。] 1 5 炮孔数目取整后调整其间距。 光爆孔的最小抵抗线为 W p “p ／“ ‘p 6 式中一t 。为炮7 L 临近系数。光爆孔每孔装药量为 Q p Ⅱ矗轨 L L 。 L ； ／4 7 式中L 。为空气柱长度；L ，为填塞长度。其它符号 意义同上。 3 崩落孔参数 崩落} L 的最小抵抗线接下列体积公式计算 将圈数取整后调整崩落孔的圈距或最小抵抗 各圈内崩落孔的间距为 ＆ Ⅳi Ⅳ’ 1 0 式中w ’。为调整后崩落孔的最小抵抗线。 各圈炮眼数为 N I 2 H 椰’／8 砌 1 1 将N - 取整后，再调整间距，崩落孔每孔装药量 为 瓯 蒯岛巴L ／4 1 2 4 辅助孔和底孔参数 这了避免掏槽i L 崩落的岩石抛掷过远，将槽口 布置在巷道断面下部，其下端距底板距离等于底孔 所能克服的最小抵抗线。当巷道断面较小时，在槽 口上端与内圈崩落孔圈顶之间，只需布置少数几个 辅助炮眼即可。当巷道断面较大时，槽口上端距内 圈崩落孔圈顶距离会很大，尚需在其问布置多个辅 助炮眼。 底孔的最小抵抗线、炮眼问距与崩落眼相『百j ．底 孔数目为 N d D ／ “ 。6 Ⅳ6 1 1 3 炮f L 数目取整后再调整底孔间距和最小抵抗 线。 底孔每孔装药量为 万方数据 第1 9 卷第l 期谢强珍等岩巷掘进爆破图表计算机辅助设计 醵 删瓶o L ／4 1 巷道犀碱参教l 垃计l l 输入岩石性能参数l l 输入巷道断血尺寸l l 辕入悱鹌性能l I 选择掏槽丧型I r 1 输入设计变量l 一F o R 仁【T o ] I I 熊叁￡ 盟l ’ l 计算Ⅳ ， I 一N E x T ，I I 计算槽u K 寸l ● l 计算光岸参数l I ■崩落扎犀小抵抗线l I 计算崩蔫扎圈教Ⅳ0 l ★ { F o Rh 11 0 ～。1 ● I 计算弄H 崩落孔散I l 计算* H 崩{ 暮孔呵距尚l t 一N E x T ，l ● l 计■辅助} L 驶底孔事傲 ● I 计算J L 它爆破参数1 ● I 扣q I 设计结果1 ● l 蛤炮眼布I 幽l l 改变埠始参数I t 1 选样垃优方寮l t 1 4 每循环炸药消耗0 0 ，N 。 ～。Q 。 N 十 Nr Q 6 N d Q d 每循环出矸量V S L 目 实际炸药单耗q ， Q ／V 。， 每米巷道炸药单耗q ， Q ／V 每循环炮孔总长L 。 女，- Ⅳ上 N M ，。 每米巷道炮孔总长L ， L 。／J 。 3 程序设计 根据以上数学模型编制了巷道爆破参数设计的 电葬程序，如图2 。 由键盘输入的量包括 1 岩石性能参数岩石密度p ，、岩石坚固性系 数，、纵波波速u 。、泊松比，- ； 2 巷道断面墙高H 、巷道断面宽度D ； 3 掏槽类型和炸药品种及其性能参数药卷直 径J ，、炸药密度岛、爆热Q v 、爆力校正系数J 【c ，； 4 设计变量炮孔直径以、炮孔深度L 、掏槽 孔、崩落7 L 和底孔的装药系数c ，、巴、C d ，光爆孔的 填塞长度L 、，光爆孔和崩落孔的炮} L l 临近系数n 。、 口Z 。 本程序具有如下优点 1 采用目前操作简便的v i s u a lB a s j c 语言编 写，容易被现场技术人员掌握； 2 对于不同岩性、不同巷道断面、不同掏槽类 型、不同炸药品种和性能参数、不同设计变量等均无 需词整程序，可方便使用； 3 率程序的进一步开发可以做到对爆破参数 进行优化，进而得到不同条件下最优的爆破罔表，以 合理指导现场施工。 困2岩巷钻爆参数设计程序框图 5 其它爆破参数 每循环巷道进度L n L 。口，其中_ 为炮眼利 用率。 每镛环饱孔数N N Np N f N 6 N d 。 参考文献 【1 ] 贾金河，于亚伦．应用有限元和D D A 模拟框架结掏建 筑物拆除爆破[ J ] ，爆破，2 0 0 1 1 2 7 ‘3 0 ． [ 2 ] 徐颖．刘永胜．井巷掘进施工技术措施的计算机自动 编制[ J ] ，爆破，2 0 0 0 “ 1 1 2 一“6 [ 3 ]王进攻．周厚贵．水利水电工程爆破设计系统研究 【】】，爆破．1 9 9 9 增刊 9 5 9 9 ． 万方数据