【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道爆破施工，尤其涉及一种隧道掌子面周边孔装药位置确定方法及系统。
技术介绍
1、隧道爆破设计通常基于岩体性质，包括岩体的强度特性和结构特性。隧道一般线路较长、埋深较大，导致工作人员对岩体的表征过于粗放，忽略了对小范围岩体强度和结构特性的认识。此外，仅选择几个参数(如岩石硬度)来表示岩体对爆破破碎的抵抗力忽略了岩体的结构特性，进一步降低了精细爆破设计的可能性。隧道周边孔爆破效果直接决定了隧道的轮廓形状，良好的爆破效果可以避免超挖和欠挖引起的附加工作量，所以有必要对周边孔进行精细爆破，提高爆破效果。现有技术中，针对隧道爆破，通常仅依赖人工经验进行爆破设计和确定爆破单耗(爆破单位体积岩体所需的炸药量)，这种方式不仅爆破效果不佳，而且炸药利用率不高，容易造成浪费。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种隧道掌子面周边孔装药位置确定方法及系统。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，包括如下步骤：
3、根据设计布孔图在隧道掌子面上完成爆破钻孔，记录钻孔的钻进参数，并利用所述钻进参数和爆破循环的历史数据建立爆破循环的钻进比能与实际爆破单耗的关系模型；
4、利用所述关系模型确定目标爆破循环的总炸药用量；
5、根据目标爆破循环的钻孔的类型计算周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数；
6、根据每个周边孔的钻进参数、每个周边孔的炸
7、本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于爆破孔钻进比能的隧道掌子面周边孔装药方法，通过爆破钻孔时钻孔的钻进参数构建爆破循环的钻进比能与实际爆破单耗的关系模型，进而准确确定目标爆破循环的总炸药用量，再基于周边孔总炸药用量及钻进参数确定每个周边孔纵向装药位置，利用爆破钻孔随钻测量参数表征岩体特性，根据隧道掌子面前方岩体的三维分布特点快速指导周边孔精细装药，进而减小超欠挖，控制隧道爆破轮廓，提高爆破效果。
8、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
9、进一步：所述利用所述钻进参数和爆破循环的历史数据建立爆破循环的钻进比能与实际爆破单耗的关系模型具体包括如下步骤：
10、根据所述钻进参数计算得到每次钻进的钻进比能，计算公式为：
11、
12、其中，d为钻孔直径、v为钻进速率、f为钻压、n为钻头转速及t为扭矩；
13、根据第i个钻孔的钻进深度li，确定第i个钻孔的平均钻进比能evi；
14、根据第n个爆破循环中每个钻孔的钻进深度和对应的平均钻进比能进行加权平均，确定第n个爆破循环的平均钻进比能evn，计算公式为：
15、
16、其中，li为第i个钻孔的钻进深度，evi为第i个钻孔的平均钻进比能，i为第n个爆破循环中钻孔的数量；
17、根据所有爆破循环的历史数据进行回归分析，建立爆破循环的平均钻进比能与炸药单耗的回归关系模型，公式如下：
18、e＝kf
19、其中，k为比例系数，e为爆破循环的平均钻进比能，f为炸药单耗。
20、上述进一步方案的有益效果是：根据所述钻进参数精确计算得到每次钻进的钻进比能，然后基于每个钻孔的钻进比能可以计算得到对应的平均钻进必能，最后基于所有钻孔的平均钻进比能得到单个爆破循环的平均钻进比能，结合对应的历史爆破单耗，从而得到爆破循环的平均钻进比能与炸药单耗的回归关系模型，以便后续精确计算出目标爆破循环的平均钻进比能。
21、进一步：所述利用所述关系模型确定目标爆破循环的总炸药用量具体包括如下步骤：
22、根据目标爆破循环的钻进参数计算目标爆破循环的平均钻进比能；
23、根据所述回归关系模型和目标爆破循环的平均钻进比能计算目标爆破循环的炸药单耗；
24、根据所述目标爆破循环的掌子面面积、平均钻进深度和所述炸药单耗计算得到目标爆破循环的炸药总量。
25、上述进一步方案的有益效果是：通过所述目标爆破循环的钻进参数可以计算出目标爆破循环的平均钻进比能，这样利用所述关系模型可以计算出目标爆破循环的炸药单耗，进而根据目标爆破循环的掌子面面积、平均钻进深度等参数即可精确得到目标爆破循环的炸药总量，从而便于后续确定周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数。
26、进一步：所述根据目标爆破循环的隧道撑子面上的爆破钻孔类型计算周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数具体包括如下步骤：
27、根据周边孔的预设分配比例和目标爆破循环的炸药总量确定周边孔总炸药用量qc；
28、根据每个周边孔的深度及对应的平均钻进比能确定第m个周边孔的单孔装药量qcm，计算公式为：
29、
30、其中，lm为第m个钻孔的钻进深度，evm为第m个钻孔的平均钻进比能，j为目标爆破循环中的周边孔数量；
31、根据现场单支炸药的重量确定第m个周边孔的单孔装药量支数b。
32、上述进一步方案的有益效果是：通过对周边孔的预设分配比例即可根据目标爆破循环的总炸药用量来准确确定周边孔总炸药用量qc，这样即可根据周边孔总炸药用量qc和周边孔的深度及对应的平均钻进比能确定周边孔的单孔装药量qcm，进而确定周边孔的单孔装药量支数，实现炸药的精确分配。
33、进一步：所述根据每个周边孔的钻进参数、每个周边孔的炸药用量及装药支数确定每个周边孔纵向装药位置具体包括如下步骤：
34、根据目标爆破循环中每个周边孔的钻进深度和对应的钻进比能绘制钻进深度-钻进比能曲线；
35、将所述钻进深度-钻进比能曲线与其在坐标轴上的纵向投影之间形成的阴影面积平均分为与对应周边孔的单孔装药量支数相同的区域；
36、根据每个区域的横坐标中点确定单支炸药的放置位置。
37、上述进一步方案的有益效果是：通过绘制钻进深度-钻进比能曲线，这样即可根据所述钻进深度-钻进比能曲线与其在坐标轴上的纵向投影之间形成的阴影面积平均分为多个区域，从而保证单支炸药一一对应放置于每个区域内，并且根据每个区域的横坐标中点确定单支炸药的放置位置，有利于取得较好的爆破效果。
38、本专利技术还提供了一种隧道掌子面周边孔装药位置确定系统，包括关系模型模块、计算模块和位置确定模块；
39、所述关系模型模块，用于根据设计布孔图在隧道掌子面上完成爆破钻孔，记录钻孔的钻进参数，并利用所述钻进参数建立爆破循环的钻进比能与实际爆破单耗的关系模型；
40、所述计算模块，用于利用所述关系模型确定目标爆破循环的总炸药用量；
41、所述计算模块，还用于根据目标爆破循环的钻孔的类型计算周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数；
42、所述位置确定模块，用于根据每个周边孔的钻进参数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述利用所述钻进参数和爆破循环的历史数据建立爆破循环的钻进比能与实际爆破单耗的关系模型具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述利用所述关系模型确定目标爆破循环的总炸药用量具体包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述根据目标爆破循环的隧道撑子面上的爆破钻孔类型计算周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1-4任一项所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述根据每个周边孔的钻进参数、每个周边孔的炸药用量及装药支数确定每个周边孔纵向装药位置具体包括如下步骤：
6.一种隧道掌子面周边孔装药位置确定系统，其特征在于，包括关系模型模块、计算模块和位置确定模块；
7.根据权利要求6所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定系统，其特征
8.根据权利要求6所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定系统，其特征在于，所述计算模块根据目标爆破循环的隧道撑子面上的爆破钻孔类型计算周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数的具体实现为：
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-5任一项所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法。
10.一种隧道掌子面周边孔装药位置确定设备，其特征在于：包括通信接口、存储器、通信总线和处理器，其中，所述处理器、通信接口和存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
...【技术特征摘要】
1.一种隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述利用所述钻进参数和爆破循环的历史数据建立爆破循环的钻进比能与实际爆破单耗的关系模型具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述利用所述关系模型确定目标爆破循环的总炸药用量具体包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述根据目标爆破循环的隧道撑子面上的爆破钻孔类型计算周边孔总炸药用量、每个周边孔的炸药用量及装药支数具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1-4任一项所述的隧道掌子面周边孔装药位置确定方法，其特征在于，所述根据每个周边孔的钻进参数、每个周边孔的炸药用量及装药支数确定每个周边孔纵向装药位置具体包括如下步骤：
6.一种隧道...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱敏，陈冬梅，王凤华，王樊龙，郑智浚，张雨，唐文豪，张震宇，曲玉福，曾祥富，孙磊，刘祥基，李坤褔，马露，刘付山，李策，江轶，杨亚妮，张娴，张婧雯，吴际，李韩乐，廖泽杨，李攀，李洋，李万烨，王佳惠，
申请(专利权)人：武汉铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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