孙雅秀  宋洪俊

（山东科技大学 信息科学与工程学院，山东  青岛 266510）

 

    摘  要  本文提出的计算机辅助地下矿爆破设计软件，是基于蓝光数字化平台的系统，能够进行炮孔布置，药量计算和爆破效果预测的软件。该软件可用于改进传统的人工设计方法，提高爆破设计的合理性和可靠性。

    关键词  辅助设计；炮孔设计；药量计算；可爆性分级

 

    爆破是采矿过程中很重要的一道工序，爆破效果的好坏直接影响后续铲装工作能否顺利进行。然而爆破设计工作大都是靠人工、凭经验，存在设计计算和绘图工作量大、繁琐、易出错和资料的积累、查询工作复杂等弊端。随着计算机应用技术的发展，实现爆破设计的自动化是完全有可能的。事实上国内外在计算机辅助爆破设计方面业已进行了有益的尝试和探索^[1-3]，并取得了一定的积极进展。

    本文所介绍的软件系统具有非常高的实用价值。能够进行任意炮孔的设计，进行准确的药量计算和有效的爆破效果预测。

    爆破过程涉及众多因素，这些因素可以归纳为：爆破对象、爆破参数、爆破效果。爆破对象主要指待爆破岩体的可爆性有关的特性，如岩石的抗拉强度、抗剪强度、岩体的完整性等参数。爆破参数包括炸药性能、孔网参数（孔间距、排间距、孔深、炮孔倾角）、装药量、起爆参数（起爆顺序、起爆时间间隔）等等。爆破效果具有多方面的要求，如：块度均匀、大块率低、爆堆集中等。

    岩体的可爆性是指岩体对爆破作用的抵抗能力，指用爆破的方法使岩石或岩体等被爆介质产生破坏的难易程度。确定影响岩体可爆性的因素，并在此基础上找出对岩体的可爆性进行定量评估的科学方法，可为合理选择爆破技术参数提供有效的参考依据。实践证明，把岩石可爆性分级工作引入到具体的矿山生产实际中，对于优化爆破设计及控制爆破成本都有积极的意义。然而，影响岩石可爆性分级的因素非常多，选择何种分级方法、采用岩石及岩体的哪些参数作为评价岩体可爆性的指标最为合理，迄今没有一个统一的标准。本文采用岩石的容重γ、抗拉强度σ、抗剪强度τ以及岩体完整性系数η作为衡量岩体可爆性的判据，并用无量纲的可爆性指数ξ_rm作为反映岩体可爆性的标准，如表1所示。

    有了岩体可爆性分级判据指标与分析标准，然后通过加权聚类分析等方法建立岩体的可爆性分级数学模型^[4-6]，就可以计算岩体的可爆性指数和可爆性等级，为不同可爆性等级岩体的爆破参数（炮孔邻近系数、单孔负担面积、炮孔超深、炮孔到坡顶线最小值、最小抵抗线的最大值、炸药单耗、前排孔孔距等）的设计提供依据。

可爆性等级	岩石容重	抗拉强度	抗剪强度	岩体完整性系数	可爆性指数	可爆性描述
1	2.5	6.6	33	0.0494	0.73	最易
2	2.6	10	50	0.2555	0.90	易
3	2.75	13	65	0.3654	0.95	较易
4	2.9	17	85	0.5122	1.00	中等
5	3.16	20	100	0.6021	1.15	较难
6	3.3	23	115	0.7122	1.30	难
7	3.45	26	135	0.8232	1.42	最难

 

    炮孔设计功能：根据输入的炮孔参数自动生成炮孔的二维和三维图。炮孔的二维和三维图是基于蓝光数字化平台的（如图2所示）。根据公式（1），由矿岩性质、炸药性质、和炮孔参数等数据能够得出炮孔的最佳孔距。用于爆破效果的预测。

    药量计算功能：根据能够输入的矿岩性质，炮孔布置，炸药参数，根据公式（7）自动计算药量，并与参数中输入的单孔药量做比较，进行爆破效果的预测。

    爆破效果的预测：用计算得到的孔距和药量与输入的孔距与药量比较，得到爆破效果的预测。