炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术提供了一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备，涉及工程爆破技术领域，该方法能够在露天台阶的爆破区域及爆破参数确定后完成所有炮孔装药量的自动计算，并根据各炮孔爆破时形成的预测破裂面计算实时负担体积后，逐个校核炮孔的装药量并进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量计算和更加合理的药量分布设计，从而达到提高露天台阶爆破质量的目的。量的目的。量的目的。

【技术实现步骤摘要】
炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及工程爆破
，尤其是涉及一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]露天台阶爆破主要用于露天矿开采、道路路堑工程、水电工程及基坑开挖等施工工程中。露天台阶爆破的效果直接影响施工进度以及作业效率，而爆破过程中相关炮孔的装药量直接决定着爆破的最终效果。
[0003]现有技术在实际爆破过程中，工作人员按照炮孔位置以及装药设计进行现场布孔，并根据现场的钻孔情况调整炮孔的装药量。可见，现有技术中的炮孔装药过程中主要依靠人工经验进行手动调整，随意性较大，导致爆破效果难以精确控制，更不能适应自动化装药设备信息化施工的发展需要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种炮孔装药量的计算方法、系统及电子设备，该方法能够在露天台阶的爆破区域后边界线至台阶坡顶线之间完成所有炮孔装药量的自动计算，并根据炮孔爆破时形成的预测破裂面计算该炮孔的负担体积后，逐个校核炮孔的装药量并进行自适应调整，实现了更高精度的炮孔装药量计算和更加合理的药量分布设计，从而提高露天台阶的爆破质量，以适应自动化装药设备推广应用需要。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种炮孔装药量的计算方法，该方法应用于露天台阶的爆破过程，该方法包括以下步骤：
[0006]根据拟爆破区域的范围及爆破参数，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间；
[0007]利用炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定炮孔在爆破时形成的预测破裂面；
[0008]利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积，并根据炮孔的负担面积确定炮孔的负担体积；其中，随动破裂算法用于确定炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域；
[0009]根据炮孔的负担体积对应的负担区域以及炮孔的位置，确定炮孔装药的体积调整率；
[0010]根据炮孔对应的单位炸药消耗量、负担体积以及体积调整率确定炮孔的装药量。
[0011]在一些实施方式中，利用随动破裂算法依次计算预测破裂面中包含的炮孔的负担面积的步骤，包括：
[0012]根据炮孔的孔距以及排距，利用布孔角计算算式确定炮孔的布孔角；其中，布孔角计算算式为：
[0013][0014]其中，α为炮孔的布孔角；a为炮孔的孔距；b为炮孔的排距；
[0015]以炮孔与坡顶破裂线的垂线为参考轴，并在参考轴上选取炮孔远离坡顶破裂线的一个后边距的点位为起点；然后从起点按照布孔角的方向分别确定炮孔沿着参考轴两侧的第一方向向量和第二方向向量；
[0016]根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化；
[0017]利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积；其中，负担区域的端点包括上表面负担区域的端点以及下表面负担区域的端点。
[0018]在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：
[0019]若利用炮孔的位置以及炮孔的起爆时间，确定炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且当前排首爆孔的侧面无自由面时，则将炮孔的负担区域初始化为三角形区域；
[0020]利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，包括：
[0021]将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与坡顶破裂线的交点确定为上表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积；
[0022]将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积；
[0023]将上表面负担区域的面积以及下表面负担区域的面积的均值确定为负担区域的面积。
[0024]在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：
[0025]若利用炮孔的位置以及炮孔的起爆时间，确定炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且当前排首爆孔的侧面有自由面时，则将炮孔的负担区域初始化为四边形区域；
[0026]利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，包括：
[0027]将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点；将第一方向向量与自由面的交点确定为上表面负担区域的第二端点；根据第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；其中，位置算式为：
[0028]V3＝V1+k
×
l，
[0029]其中，V3为第三端点；V1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第一端点的投影点确定为上表面负担区域的第四端点；将第三端点沿第二方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第三端点的投影点确定为上表面负担区域的第五端点；根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积；
[0030]将炮孔的孔底坐标确定为下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、第二方向向量与各坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据
下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定下表面负担区域的面积；
[0031]将上表面负担区域的面积以及下表面负担区域的面积的均值确定为负担区域的面积。
[0032]在一些实施方式中，根据炮孔的位置以及起爆时间，对炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：
[0033]若利用炮孔的位置以及炮孔的起爆时间，确定炮孔并非当前排首爆孔时，则将炮孔的负担区域初始化为四边形区域；
[0034]利用炮孔的方向向量获取已完成初始化的负担区域的端点的位置坐标，并利用端点的位置坐标确定负担区域的面积的步骤，包括：
[0035]将方向向量的起点确定为上表面负担区域的第一端点，根据第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；其中，位置算式为：
[0036]V3＝V1+k
×
l，
[0037]其中，V3为第三端点；V1为第一端点；k为权重参数；l为炮孔的孔距；将第三端点沿第二方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第三端点的投影点确定为上表面负担区域的第五端点；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至前一炮孔顶部破裂位置处，并将此投影点确定为上表面负担区域的第四端点；根据上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定上表面负担区域的面积；
[0038]将炮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炮孔装药量的计算方法，其特征在于，所述方法应用于露天台阶爆破过程，所述方法包括：根据拟爆破区域的范围及爆破参数，确定炮孔的位置、排列号以及起爆时间；利用所述炮孔的位置、排列号以及起爆时间，确定所述炮孔在爆破时形成的预测破裂面；利用随动破裂算法依次计算所述预测破裂面中包含的所述炮孔的负担面积，并根据所述炮孔的负担面积确定所述炮孔的负担体积；其中，所述随动破裂算法用于确定所述炮孔拟爆破范围的坡顶破裂线对应的上表面负担区域及其坡底破裂线对应的下表面负担区域；根据所述炮孔的负担体积对应的负担区域以及所述炮孔的位置，确定所述炮孔装药的体积调整率；根据所述炮孔对应的单位炸药消耗量、所述负担体积以及所述体积调整率确定所述炮孔的装药量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用随动破裂算法依次计算所述预测破裂面中包含的所述炮孔的负担面积的步骤，包括：根据所述炮孔的孔距以及排距，利用布孔角计算算式确定所述炮孔的布孔角；其中，所述布孔角计算算式为：其中，α为所述炮孔的布孔角；a为所述炮孔的孔距；b为所述炮孔的排距；以所述炮孔与所述坡顶破裂线的垂线为参考轴，并在所述参考轴上选取所述炮孔远离所述坡顶破裂线的一个后边距的点位为起点；然后从所述起点按照所述布孔角的方向分别确定所述炮孔沿着所述参考轴两侧的第一方向向量和第二方向向量；根据所述炮孔的位置以及起爆时间，对所述炮孔的负担区域进行初始化；利用所述炮孔的方向向量获取已完成初始化的所述负担区域的端点的位置坐标，并利用所述端点的位置坐标确定所述负担区域的面积；其中，所述负担区域的端点包括所述上表面负担区域的端点以及所述下表面负担区域的端点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述炮孔的位置以及起爆时间，对所述炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：若利用所述炮孔的位置以及所述炮孔的起爆时间，确定所述炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且所述当前排首爆孔的侧面无自由面时，则将所述炮孔的负担区域初始化为三角形区域；利用所述炮孔的方向向量获取已完成初始化的所述负担区域的端点的位置坐标，并利用所述端点的位置坐标确定所述负担区域的面积的步骤，包括：将所述方向向量的起点确定为所述上表面负担区域的第一端点，并在所述第一方向向量、所述第二方向向量与所述坡顶破裂线的交点确定为所述上表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据所述上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定所述上表面负担区域的面积；将所述炮孔的孔底坐标确定为所述下表面负担区域的第一端点，并在第一方向向量、
第二方向向量与坡底破裂线的交点确定为下表面负担区域的第四端点、第五端点之后，根据所述下表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点对应的坐标确定所述下表面负担区域的面积；将所述上表面负担区域的面积以及所述下表面负担区域的面积的均值确定为所述负担区域的面积。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述炮孔的位置以及起爆时间，对所述炮孔的负担区域进行初始化的步骤，包括：若利用所述炮孔的位置以及所述炮孔的起爆时间，确定所述炮孔为起爆孔或当前排首爆孔且所述当前排首爆孔的侧面有自由面时，则将所述炮孔的负担区域初始化为四边形区域；利用所述炮孔的方向向量获取已完成初始化的所述负担区域的端点的位置坐标，并利用所述端点的位置坐标确定所述负担区域的面积的步骤，包括：将所述方向向量的起点确定为所述上表面负担区域的第一端点；将所述第一方向向量与所述自由面的交点确定为所述上表面负担区域的第二端点；根据所述第一端点，利用位置算式计算第三端点的位置；其中，所述位置算式为：V3＝V1+k
×
l，其中，V3为所述第三端点；V1为所述第一端点；k为权重参数；l为所述炮孔的孔距；将第一端点沿第一方向向量的相同方向投影至坡顶破裂线处，并将坡顶破裂线处的第一端点的投影点确定为上表面负担区域的第四端点；将所述第三端点沿所述第二方向向量的相同方向投影至所述坡顶破裂线处，并将所述坡顶破裂线处的所述第三端点的投影点确定为所述上表面负担区域的第五端点；根据所述上表面负担区域的第一端点、第四端点、第五端点、第三端点对应的坐标确定所述上表面负担区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立杰，杨军，唐红亮，毛市龙，杨靖宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：