一种点柱法预裂爆破设计方法和系统

本发明涉及爆破工程，具体为一种点柱法预裂爆破设计方法和系统。

背景技术：

1、地下金属矿山在采用点柱法回采矿柱时，传统方法采用光面爆破技术进行最外层扩刷，这就导致了爆破后的点柱壁面不平整，残留的浮石较多，严重影响矿山生产安全，以至于事故频频发生。将光面爆破转变为预裂爆破，并在点柱边界预先创造预裂缝，既可以减少爆炸冲击波对保留矿柱的损伤，又可以降低保留矿柱受到的爆破振动，同时也增加了矿柱的稳定性。因此在实际应用中需要综合考虑点柱法回采爆破设计方案，其中设计内容包括但不限于岩层结构、炸药类型、钻孔布置等。为了更好地满足复杂岩层结构和地质条件下的爆破需求，提高爆破效果和安全性，需要基于现有爆破信息和爆破技术对点柱法回采爆破设计方案进行优化。

技术实现思路

1、针对现有方法的缺陷以及实际应用的不足，本发明系统地收集和分析现有爆破方案信息，并基于信息设置和优化预裂爆破的各项参数，包括第一参数、第二参数、第三参数和第四参数，依据关键参数得到点柱法预裂爆破设计方案，减少了岩石的大块度和不均匀性，提高了工程质量和作业效率。同时，通过优化爆破参数，还可以减少爆破对岩石力学性质的负面影响，保持岩体的整体稳定性，通过科学合理的预裂爆破设计，可以减少不必要的炸药用量，降低爆破成本，同时提高了爆破精度和效率。

2、可选地，所述收集现有爆破方案信息，基于所述现有爆破方案信息设置预裂爆破方案参数包括：设置预裂爆破方案第一参数，所述预裂爆破方案第一参数包括预裂孔间距；设置预裂爆破方案第二参数，所述预裂爆破方案第二参数包括装药量；设置预裂爆破方案第三参数，所述预裂爆破方案第三参数包括装药结构；设置预裂爆破方案第四参数，所述预裂爆破方案第四参数包括预裂孔延期时间。本发明基于现有爆破方案信息设置预裂爆破方案的四个关键参数，可以显著提高爆破控制的精度和效果，增强采场的稳定性，提高经济效益和提高工程安全性。

3、可选地，所述建立预裂爆破第一参数分析模型，基于所述预裂爆破第一参数分析模型分析预裂爆破第一参数包括：基于所述现有爆破方案信息建立预裂爆破第一参数分析模型；通过所述预裂爆破第一参数分析模型获得预裂孔间距。本发明通过建立预裂爆破分析模型并分析预裂爆破参数，可以提高设计方案的科学性和准确性，优化爆破效果和降低环境影响。

4、可选地，所述预裂爆破第一参数分析模型，满足如下关系：

5、

6、其中，为预裂孔间距，为岩石极限抗拉强度，为岩石极限抗压强度，μ为岩石的泊松比，d为炮孔直径。本发明通过相关模型计算出预裂孔间距，有助于减小经验或直观判断误差，提高了分析结果的准确性和客观性。

7、可选地，所述建立预裂爆破第二参数分析模型，基于所述预裂爆破第二参数分析模型分析预裂爆破第二参数包括：基于所述现有爆破方案信息建立预裂爆破第二参数分析模型；通过所述预裂爆破第二参数分析模型获得爆破单孔装药量。本发明的预裂爆破分析模型可以适应不同岩石性质、孔距、孔径等爆破工程条件的变化，模型参数可以针对具体爆破工程条件进行参数优化，提高本发明方法的针对性和实用性。

8、可选地，所述预裂爆破第二参数分析模型，满足如下关系：

9、

10、其中，为单孔装药量，为炮孔直径，为线装药密度，为炸药的密度，l为炮孔深度。本发明模型利用了爆破力学和岩石力学等相关理论，为爆破模型提供了坚实的理论基础，有助于保障参数分析模型的科学性和可靠性。

11、可选地，所述基于所述现有爆破方案信息优化预裂爆破第三参数和预裂爆破第四参数包括：依据现有爆破方案信息设计爆破装药方式，所述爆破装药方式包括孔底加强装药，孔中部正常装药，孔口减弱装药；通过所述爆破装药方式优化预裂爆破第三参数。本发明基于现有爆破方案信息优化预裂爆破参数，可以提高爆破效果、保证岩石破碎质量以及增强工程安全性。

12、可选地，所述基于所述现有爆破方案信息优化预裂爆破第三参数和预裂爆破第四参数包括：根据现有爆破方案信息设计预裂孔延期时间，所述预裂孔延期时间包括相邻炮孔段别的延期时间差设置为300ms；通过所述预裂孔延期时间优化预裂爆破第四参数。本发明设置合理的延期时间，可以减少爆破工程对周围岩体的破坏，保持采场的稳定性，此外优化延期时间可以确保各段别之间的爆破作用相互衔接，避免对采场结构造成过大的冲击和破坏。

13、可选地，所述结合所述预裂爆破第一参数，所述预裂爆破第二参数、所述预裂爆破第三参数和所述预裂爆破第四参数得到点柱法预裂爆破设计方案包括：基于预裂孔间距、单孔装药量、爆破装药方式以及预裂孔延期时间优化初始爆破设计方案，以获得点柱法预裂爆破设计方案。本发明综合考虑相关爆破方案参数，可以确保预裂爆破在岩石体中形成连续、均匀的预裂缝，提高爆破效果，使爆破方案更加符合实际爆破条件，拓宽爆破方案的使用范围。

14、第二方面，本发明还提供了一种点柱法预裂爆破设计系统，能够高效地执行本发明所提供的一种点柱法预裂爆破设计方法，所述系统包括输入设备、处理器、输出设备和存储器，其中，所述输入设备、处理器、输出设备和存储器相互连接，所述存储器包括如本发明第一方面所述的计算机可读存储介质，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令。本发明提供的系统结构紧凑，适用性强，极大程度地提高了运行效率。

技术特征：

1.一种点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述收集现有爆破方案信息，基于所述现有爆破方案信息设置预裂爆破方案参数包括：

3.根据权利要求1所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述建立预裂爆破第一参数分析模型，基于所述预裂爆破第一参数分析模型分析预裂爆破第一参数包括：

4.根据权利要求3所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述预裂爆破第一参数分析模型，满足如下关系：

5.根据权利要求3所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述建立预裂爆破第二参数分析模型，基于所述预裂爆破第二参数分析模型分析预裂爆破第二参数包括：

6.根据权利要求5所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述预裂爆破第二参数分析模型，满足如下关系：

7.根据权利要求5所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述基于所述现有爆破方案信息优化预裂爆破第三参数和预裂爆破第四参数包括：

8.根据权利要求7所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述基于所述现有爆破方案信息优化预裂爆破第三参数和预裂爆破第四参数包括：

9.根据权利要求8所述的点柱法预裂爆破设计方法，其特征在于，所述结合所述预裂爆破第一参数，所述预裂爆破第二参数、所述预裂爆破第三参数和所述预裂爆破第四参数得到点柱法预裂爆破设计方案包括：

10.点柱法预裂爆破设计系统，其特征在于，系统包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-9任一项所述的点柱法预裂爆破设计方法。

技术总结
本发明涉及爆破工程技术领域，具体为一种点柱法预裂爆破设计方法和系统，该方法包括如下步骤：收集现有爆破方案信息，基于现有爆破方案信息设置预裂爆破方案参数；建立预裂爆破第一参数分析模型，基于预裂爆破第一参数分析模型分析预裂爆破第一参数；建立预裂爆破第二参数分析模型，基于预裂爆破第二参数分析模型分析预裂爆破第二参数；基于现有爆破方案信息优化预裂爆破第三参数和预裂爆破第四参数；结合预裂爆破第一参数，预裂爆破第二参数、预裂爆破第三参数和预裂爆破第四参数得到点柱法预裂爆破设计方案。本发明依据现有爆破信息，建立爆破参数并优化预裂爆破参数，减少爆破过程中的不确定性，降低爆破事故的发生概率，增强爆破安全性。

技术研发人员：李祥龙,左庭,颜世骞,崔光久,霍飞,王建国,胡启文,钱青云
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11