汪驚奇，邱朝陽

(1.長沙礦冶研究院，湖南 長沙 410012;2.湖南金能科技股份有限公司，湖南長沙 410013)

1 引言

爆破設計人員提供的爆破設計方案包括對選定爆區(qū)的布孔設計、起爆網(wǎng)路設計、裝藥結(jié)構(gòu)設計等。這些工作要以圖紙、表格的形式提供給現(xiàn)場工作人員，作為實施爆破作業(yè)的依據(jù)［1］。以前通常由技術人員利用CAD等軟件繪圖、編制爆破說明書等，既繁瑣復雜，又不準確，無法滿足大型礦山的開采對爆破設計效率的要求。

2 工程現(xiàn)狀

該工程爆破有限公司承接的業(yè)務主要是三河東部燕山山脈采石場的爆破設計與施工工作。采石場礦巖為石灰?guī)r，爆破后經(jīng)過破碎分級加工售出。爆破公司沒有參與設計施工前，該段各采石場爆破施工極不規(guī)范，常年無序開采，私人濫采嚴重，沒有按照規(guī)范進行臺階爆破設計，爆破施工也不符合規(guī)范要求，當?shù)鼐用耧柺芊蹓m污染侵害和爆破震動帶來的不良影響。三河市地處北京天津交界地帶，與北京僅一河之隔，不規(guī)范的爆破施工產(chǎn)生的大量粉塵對北京天津的空氣質(zhì)量也造成了影響。該爆破公司承接爆破設計與施工后，結(jié)合當?shù)夭墒瘓鰧嶋H，采用分段起爆中深孔臺階爆破設計。嚴格按照《爆破安全規(guī)程》要求安全施工。形成了規(guī)范的爆破臺階，降低了爆破震動，減少了爆破粉塵，爆破效果良好。公司平均每兩天進行一次B級或C級露天巖石爆破施工［2］，爆破設計任務繁重。各個爆破采石場相互距離不遠，巖石性質(zhì)相近，爆破環(huán)境相似。但由于采用的是傳統(tǒng)的二維設計方式、CAD出圖，致使每次爆破重復設計較多，繁瑣復雜，出圖慢且不準確，二維圖紙在指導現(xiàn)場施工過程中不夠直觀，影響爆破施工，甚至影響爆破質(zhì)量［3］。

3 工程分析與設計環(huán)境準備

Surpac軟件是GEMCOM(金康)國際礦業(yè)軟件公司推出的一款全面集成地質(zhì)勘探信息管理、礦體資源模型建立、礦山生產(chǎn)規(guī)劃及設計、礦山測量及工程量驗算、生產(chǎn)進度計劃編制等功能的大型三維數(shù)字化礦山軟件［4］。能與多種礦山軟件接口，共享數(shù)據(jù)，在我國礦山、高校已得到一定的應用。采場爆區(qū)邊緣100m范圍內(nèi)沒有居民集中區(qū)、大型養(yǎng)殖場或重要設施，部分采石場周圍有少量居民或者碎石廠房，值班室等少量建筑。爆區(qū)環(huán)境不復雜［5］。將已經(jīng)矢量化的爆區(qū)CAD地形圖導入Surpac軟件，建立爆破區(qū)表面地質(zhì)模型(見圖1)。選擇blastdesign界面作為工作界面，將露天爆破設計文件夾設置為當前工作目錄，創(chuàng)建一個新的爆破數(shù)據(jù)庫。

圖1 爆區(qū)表面地質(zhì)模型

4 爆破設計

4.1 爆破參數(shù)設計

臺階高度設計主要考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和高效率的的作業(yè)條件［6］。設計臺階高度為13m。采用潛孔鉆鉆孔，孔徑為140mm。設計超深1.5m，填塞長度4m，最小底盤抵抗線7m，孔距7m，排拒5m［7］。爆破炸藥一般選擇120mm直徑2#普通巖石乳化炸藥，起爆彈選擇小直徑2#乳化炸藥。根據(jù)微差爆破間隔時間計算，雷管選擇8號毫秒導爆管雷管，單價13元。爆區(qū)各參數(shù)見表1。

進入軟件爆破設計＞＞鉆孔和爆破設置，在標簽內(nèi)輸入各項爆破參數(shù)，對巖石進行自動分級。再通過線文件運算，將爆區(qū)巖石設置為已經(jīng)定義好的分類巖石。

表1 采石場爆區(qū)參數(shù)

4.2 炮孔的生成

參數(shù)設定好以后，打開地質(zhì)模型線文件，點擊爆破設計模式，選擇爆區(qū)。按F2鍵，在軟件已經(jīng)設置好的爆破方案模式和炮孔布置模式選擇需要的爆破方案和炮孔布置形式，確定炮孔的標高，深度，方位角，傾角，布孔形式等。執(zhí)行后軟件自動生成炮孔。點擊刪除命令，選擇邊界線外，刪除爆區(qū)之外的炮孔。將布置好的炮孔上傳到已經(jīng)定義好的爆破數(shù)據(jù)庫中。爆區(qū)炮孔布置見圖2。

圖2 爆區(qū)炮孔布置

4.3 裝藥起爆設計

打開爆區(qū)地形文件，從數(shù)據(jù)庫中下載炮眼。采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，起爆彈放在距底部1/4處，每個起爆彈中布置兩發(fā)毫秒雷管。結(jié)束孔方式選擇為調(diào)整裝填量至孔深，軟件自動將裝藥深度調(diào)整到炮孔的實際深度。再按照軟件彈出的裝藥報告檢查炮孔裝藥情況。在軟件爆破模式模板中選用排間順序起爆網(wǎng)路，延時時間為25ms，各排炮孔依次從自由面開始向后起爆，一排瞬發(fā)，后排間隔起爆。

4.4 設計結(jié)果輸出

爆破設計完成后，通過爆破邊界生成爆破實體(見圖3)，根據(jù)爆破實體可以計算出爆破巖石量(見圖4)。對于每一個炮排可以在標準的圖框中輸出二維圖形，每一個炮孔的信息也可以自動排布在炮排下方，用以指導爆區(qū)現(xiàn)場施工。

圖3 爆破實體

5 結(jié)語

該工程爆破公司以二維軟件進行爆破設計存在過程繁瑣，工作量大，重復度高，查詢工作復雜甚至設計不夠準確等弊端。建立在Surpac軟件基礎上的三維數(shù)字模型可以為設計者提供直觀，形象的圖形數(shù)據(jù)，借助軟件輔助爆破設計，節(jié)省人力、物力，減少設計的重復性，縮短設計周期，提高了爆破設計效率和精度，有效控制了爆破危害，改善了爆破效果，能夠有效地推進礦山信息化建設［8］。

圖4 爆破巖量

［1］ 胡貴如.露天臺階爆破CAD開發(fā)模型的研究［J］.有色金屬(礦山部分)，2010(2):60－62.

［2］ (GB 6722－2011)，爆破安全規(guī)程［S］.

［3］ 肖英才.基于DIMINE軟件工程實體建模與設計方法研究［D］.長沙:中南大學，2012.1.

［4］ 石慧.基于Surpac的潘家田鐵礦三維地質(zhì)建模［D］.成都理工大學，2012.

［5］ (GB 6722－2011)，爆破安全規(guī)程［S］.

［6］ 李夕兵.鑿巖爆破工程［M］.長沙:中南大學出版社，2011:224.

［7］ 段寶福.工程爆破［M］.北京:北京大學出版社，2012:209－210.

［8］ 肖英才，王李管，朱明海，等.基于DIMINE軟件的爆破設計［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011(1):26 －29.