地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法

文档序号:24830577发布日期:2021-04-27 17:18阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:s1:凿岩钻孔前,根据洞室爆破炮眼布置设计方案,对炮眼编号;s2:取爆破开挖标段内的若干组岩样进行声波探测,按关系式c0=max{c1,c2,c3,

,c
n
}确定完整岩体中的波速值c0,其中,c
n
为所取岩样中某单个岩样的波速值,n为所取的岩样数;s3:基于多臂凿岩机的智能化控制,交替产生若干不同激励源和信号接收孔;即利用多臂凿岩机对若干个炮眼进行钻孔作业,一个钻杆钻孔作业时,其余钻杆停止作业,进行钻孔作业的炮眼中,钻杆钻头不断与周围岩石摩擦、振动,形成振动波,将其视作为振源孔,停止钻孔作业的炮眼视作为信号接收孔;s4:钻孔过程中,沿掌子面纵向及径向交叉跨孔探测,通过钻杆内置传感器实现对来自激励源产生的振动波的响应探测,采集激励源信号传至每个传感器的时间以及来自激励源的振动信号,计算波速c
i
;s5:钻杆内置传感器与信息处理模块通过无线网络连接,将若干探测路径得到的数据自动传输到信息处理模块,分别绘制波速c
i
、主频f
i
和最大幅值a
i
三维云图;s6:结合波速c
i
、主频f
i
和最大幅值a
i
的三维云图判断交叉结构面,判定当前钻爆区超欠挖的潜在风险区,预测下一钻爆区岩体内部结构面的分布特征,提出超欠挖问题的控制措施及爆破工艺优化方案;s7:重复步骤s1~s6直至洞室贯通。2.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤2)中根据钻爆区域爆破效果观测,在不同钻爆区重新取n组原岩样进行声波探测,n为大于3的自然数。3.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤3)中多臂凿岩机的钻杆数量根据开挖洞室的围岩地质环境确定,各钻杆的钻头处均内置有传感器,传感器与信息处理模块通过无线网络连接。4.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤3)中振源孔与信号接收孔并非固定孔位,根据需求自动切换激励源与信号接收孔,形成若干条探测路径。5.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤4)中振动信号即为信号接收孔接收来自激励源产生的振速时程域值,按以下关系式计算各探测路径中振动波在岩石中传播的波速:式中,c
i
为振动波在岩石中传播的波速;l
i
为激励源与信号接收孔钻头之间的直线距离;t
i
为传感器接收到激励源振动波信号所需的时间,i为探测路径;s
j
为各钻杆内置传感器至其钻头的距离,j为各钻杆编号;c
钻杆
为钻杆材质的纵波波速。6.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤5)中将c
i
值与c0值作大小比较,判定岩体内部结构面的密集程度,按
c
i
=(0.95~1)c0、c
i
=(0.8~0.95)c0、c
i
=(0.5~0.8)c0进行归类处理,当c
i
=(0.95~1)c0时,判定为孔间岩体相对完整,无节理裂隙,当c
i
=(0.8~0.95)c0时,判定为孔间含有节理裂隙,当c
i
=(0.5~0.8)c0时,判定为孔间含有节理裂隙,且节理裂隙密集。7.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤5)中分别取各探测路径的中点为点元素,波速值等于整体探测路径的波速值,采用快速傅里叶变换实现将振动信号从时域到频域的转换,分别取各探测路径的主频和最大幅值为元素,绘制主频云图、最大幅值云图和三维波速云图。8.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤6)中判断结构面的方法为,主频云图、最大幅值云图和三维波速云图的相同区域内波速c
i
、主频f
i
和最大幅值a
i
均下降且下降幅度高于阈值,则该区域判断为存在结构面。9.根据权利要求1所述的地下岩石工程自动化全断面钻爆法开挖超欠挖的控制方法,其特征在于:所述步骤6)中将含有结构面交叉处判定为超欠挖的潜在风险区,在结构面交叉的区域沿周边孔增设炮孔。
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