无底柱分段崩落法回采爆破参数计算机辅助设计.pdf

无底柱分段崩落法回采爆破参数计算机辅助设计 3 廖成孟,马建军,蔡路军,孙波勇,郑 峰 武汉科技大学 理学院, 湖北 武汉 430081 摘 要根据金山店铁矿实际参数与放矿规律,基于无底柱 分段崩落法爆破参数优化设计方法,开发了回采爆破参数计 算机辅助设计系统。该设计系统可模拟各种采场结构下的 爆破参数设计,并将爆破参数与炮孔布置生成在CAD设计 图纸上,供设计人员参考和改正,具有效率高的优点。 关键词无底柱分段崩落法;爆破参数;计算机辅助设计 中图分类号 TD235. 3 文献标识码A 文章编号 1005 - 27632007 04 - 0061 - 03 Computer A ided Design of Blasti ng Parameters for Pillarless Sublevel Caving Liao Chengmeng, M a Jianjun, CaiLujun, Sun Boyong, Zheng Feng College of Science, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430081, China AbstractAccording to the actual structure parameters of stope and the rule of ore drawing in Jinsandian Iron Mine, based on the opti mized design of blasting parameters forpillarless sublevel caving, a computer aided blasting parameters design system for stoping has been developed.This system can simulate the opti2 mized blasting parameters designs under the condition of the va2 rious structural parameters of stope, and present blasting bore layout chartwith blasting parameters to provide reference for the designer .This system is characterized by high design efficiency . Key W ordsPillarless sublevel caving, Blasting parameter, Computer - aided design 金山店铁矿多年采用无底柱分段崩落法,工艺 成熟。但目前仍存在一些问题,如贫化率高、 悬顶、 隔墙,尤其是矿石实际回收利率低和大块率高。这 些问题的重要影响因素之一就是回采爆破参数,但 在人工设计时,各参数彼此相互影响干扰,使得设计 过程繁琐易错,合理参数不易把握。借助计算机辅 助设计能实现合理参数的高效设计。 1 爆破参数计算辅助设计系统 无底柱分段崩落法用扇形中深孔爆破落矿,需 优化的爆破参数主要有炮孔布置形式、 装药结构、 边 孔角、 崩矿步距、 孔底间距、 孔口堵塞长度、 起爆位置 和起爆微差等 [1 ]。 计算机编制程序辅助系统采用VB6. 0编 程 [5, 6] ,系统结构如图1所示,程序流程如图2所示。 计算后即可查阅由程序运行CAD绘制的设计图稿, 并对不满意的地方加以修改或重新输入参数绘制。 绘图时,先确定炮孔发射点,并以其为中心点绘制巷 道,根据输入的边孔角与孔底距范围依次计算出各 炮孔孔底坐标,并在各孔中校核是否有孔与边孔在 角度上一致,不一致适当调整孔底距并重新计算,直 到某孔与边孔角度一致。计算出炮孔装药长度,依 孔径与炮孔装药长度计算可装药量与炮孔范围应装 药量一致否,不一致则增加崩矿排距与孔数,从炮孔 孔底坐标重新计算,一直到药量相等满足药量细 精度要求为止。再自动打开运行CAD软件并绘制 炮孔平面布置图,然后统计炮孔数、 设计炮孔长度, 计算工程量,绘制炮孔参数表并填入每个炮孔的角 度、 长度以及装药长度等参数。相关优化与绘图参 数略述如下。 图1 系统结构 2 爆破参数优化设计 2. 1 确定发射中心点 发射中心点在炮孔排面剖面图中心线附近很小 范围内,设计时,根据凿岩设备选取,一般将发射点 ISSN 1005 - 2763 CN 43 - 1215/TD 矿业研究与开发 第27卷 第4期 M I N I NG R 过点A1、C1分别作1 孔的平行线 A1B1、 C1D1。 3从2孔起依次作为圆,最后一个可交于圆 O1的炮孔即为第2个常规装药孔并作其装药点,如 图3中的孔6的点O6,同2分别作常规装药孔6 孔的半圆与平行线A6B6、C6D6;以C1D1和A6B6在 炮孔延深方向上的交点E1为圆心作圆M交3 孔于 3 孔装药点 O3,同理作半圆A3C3和平行线A3B3、 C3D3。又以C1D1和A3B3在炮孔延深方向上的交 点E2为圆心作圆M交2 孔于 2 孔装药点 O2。 4同理作各孔装药起点O4、O5、O7、O8。 图3 炮口装药长度计算 2. 5 炮孔布置图 由实际情况计算炮孔排数并分别绘制其布置形 式。根据爆破机理和实践 [5 ] ,两排以上炮孔可采用 梅花形布置,能量分布最均,爆破效果很好。根据上 述方法编制程序并绘制此结构参数下的回采爆破炮 孔布置图。 3 结 语 由金三店铁矿实际情况进行物理模型放矿试 验,建议进路间距为16 m,崩矿高度为14 m,相比现 行生产的10 m10 m矿块结构参数,具有一定的优 越性,并经数学模型计算,在3. 4 m的放矿步距下可 形成很好的椭球体。在数学模型计算分析完后,在 此矿块大结构参数下进行炮孔参数分析,并与物理 模型试验结果进行了分析与对比,结果表明,采用计 算机辅助设计回采爆破炮孔参数其效率高,并能达 到很好的效果。计算绘图后即可在CAD中查阅绘 制的图稿并对不合理的地方加以修改。 参考文献 [1 ]刘智权.大间距无底柱分段崩落法回采爆破参数的研究[D ]. 武汉武汉科技大学, 2006. 26 矿 业 研 究 与 开 发 2007, 274 [2]曹 青,邱李华,郭志强,等. VisualBasic程序设计教程[M ]. 北京机械工业出版社, 2002. [3]冷向君,于振宇. Visual Basic5. 0中文版入门与提高[M ].北 京清华大学出版社, 1998. [4]刘宪权.计算机技术在采矿设计中的应用[ J ].露天采煤技 术, 2000, 3 35～377. [5 ]熊国华,赵怀遥.无底柱分段崩落法[M ].北京冶金工业出 版社, 1998, 7. [6 ]李 江.同排孔间微差爆破在无底柱采矿法中的应用[J ].化 工矿物与加工. 1998, 6 19～21. 上接第60页 式中S 膨胀后的二值图像集合; B 进行膨胀的结构元素,结构元素内的每 一个元素取值为0或1; X 原图像经过二值化后的像素集合。 矿岩图像经过膨胀处理后能够对较小距离的断 点处实现自动边缘链接,对于较大的断线处可以部 分手工链接,图4是经过膨胀并手工链接的结果。 图4 膨胀并部分手工连接的效果 2. 5 几何特征量计算 对每个闭合区域边界定数等分,从每个闭合区 域边界某个等分点开始顺次求由等分点组成的三角 形面积的和则为该区域的面积;从某个等分点开始 顺次连接每个等分点的线段长度的和为该区域的周 长,如图5所示。 面积 Pi ai bi bi1 2 SiP 3 i P i - ai P i - bi P i - bi1 S S1 S2⋯ Si⋯ Sn 周长 C a1 a2⋯ ai⋯ an 图5 几何特征量计算 3 结 论 该系统不仅包括图像预处理、 图像分割及图像 后处理等功能,最主要的是把小波变换应用到矿岩 图像分割中去,并取得了非常好的效果,同时设计了 简单的求三角形面积方法来计算矿岩的面积和周 长。本系统克服了以往矿岩分割中所遇到的“ 阴影 问题 ”,把“ 阴影 ” 部分自动地当作岩块来处理,这虽 然给系统带来一定的误差,但从统计意义上来说,这 样的误差可以忽略。本系统虽然有一部分是采用人 工交互的手段,但比以往先用手工描绘出矿岩边界 再进行计算机识别的效率要高得多,可以作为爆堆 矿岩块度分析研究工作者的有利工具。 参考文献 [1 ]杨福生.小波变换的工程分析与应用[M ].北京科学出版社, 2003, 4 1～6. [2 ]崔锦泰.白居宪审校.小波分析导论[M ].程正兴,译.西安西 安交通大学出版社, 1995, 1. [3 ]甘 斌,张雄伟.基于小波变换的多尺度图像边缘处理[ J ]. 电视技术, 2001, 8. [4 ]王新成.高级图像处理技术[M ].北京中国科学技术出版社, 2001, 51 42～50. 内蒙古煤炭储量跃居全国第一 内蒙古自治区地质勘查成果新闻发布会宣布截至2007年6月末,内蒙古已查明煤炭资源矿产地 445处,查明和预查资源储量6583. 4亿t。其中, 422处煤炭产地的2892. 64亿t查明资源储量已进入全 国矿产资源储量库,至此,内蒙古查明煤炭资源储量跃居全国第一位。人民日报海外版, 2007. 08. 07 36 廖成孟,等 无底柱分段崩落法回采爆破参数计算机辅助设计