[發(fā)明專利]基于顆粒形狀的巖石爆炸破碎效率評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910748301.5
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110487683B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯功達;楊興國;陶劍;周家文;李洪濤;姚強
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 胡文莉

本發(fā)明提供一種基于顆粒形狀的巖石爆炸破碎效率評價方法，(1)在爆堆的若干位置對爆破碎石進行不同縮放比尺的拍攝；(2)利用圖像處理技術(shù)；自動識別各爆破碎石的邊界，進而獲取各爆破碎石的顆粒大小和長短軸比，并將于不同部位和不同縮放比尺下獲得的圖像識別結(jié)果進行合并處理；(3)基于圖像處理結(jié)果獲取爆堆的碎石顆粒大小分布；和平均長短軸比；(4)定義爆破碎石生產(chǎn)效率指標(biāo)Q：Q＝[1–(|G–G_s|/G_s)]×[1–(|S–0.707|/0.707)]。本發(fā)明既能反映所生產(chǎn)爆破碎石的級配與規(guī)范要求的符合程度，又能考慮礦石的后續(xù)破碎研磨效率以及筑壩骨料的密實度，還能考量爆破碎石生產(chǎn)的經(jīng)濟性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采礦和水利水電工程中的巖石爆炸破碎技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于顆粒形狀的巖石爆炸破碎效率評價方法。

背景技術(shù)

通過巖石的爆炸破碎獲取級配良好的爆破碎石是露天和地下采礦以及水電堆石壩工程骨料獲取的重要環(huán)節(jié)，相應(yīng)的爆炸破碎效果對后續(xù)的礦石裝載、運輸、破碎、加工和堆石壩的整體穩(wěn)定性、以及礦物成品產(chǎn)出和筑壩工程的效率具有直接影響(Kulatilake etal.,2010；李瑞澤等，2019)。目前巖石工程界一般利用爆破碎石的顆粒大小分布(級配)來評價爆破效果的優(yōu)劣。然而，作為固體材料破碎內(nèi)在機理的重要表征指標(biāo)，爆破碎石的顆粒形狀同樣對礦石的破碎、碾磨等過程具有重要影響，同時其顆粒形狀也將影響筑壩骨料的粒間接觸形式，進而影響壩料的密實度和整體剛性，最終影響壩體的沉降。因此，在利用顆粒大小分布進行常規(guī)爆破效果評價的基礎(chǔ)上，進一步引入并考慮顆粒形態(tài)的影響，對于提升采礦和水電工程的安全和經(jīng)濟效益具有重要的理論和工程意義。

目前巖石工程界一般利用爆破碎石的顆粒大小分布(級配)來評價爆破效果的優(yōu)劣。其核心評價方法包括：

(1)對比巖塊天然級配曲線與爆破改造后碎石級配曲線的平均值和斜率(Aler etal.,1996a,1996b)；

(2)對比巖塊天然級配曲線與爆破改造后碎石級配曲線的積分(Latham and Lu,1999)。

以上的爆炸破碎效率評價方法忽略了碎石形狀的影響。根據(jù)不同的級配測定方法(篩分實驗或圖像識別技術(shù))，忽略碎石形狀的爆炸破碎效率評價方法將可能存在如下局限：

(1)篩分實驗方法。篩分實驗方法利用一系列開孔大小逐漸變化的篩子測定碎石體的顆粒大小分布，且每一級篩子的開孔大小相同。由篩分實驗的原理可知，碎石的短軸和中長軸總是更容易通過篩孔(Wang and Stephansson,1996；Maerz and Zhou,1998)，因此利用該方法測定的短軸和中長軸相近、而長軸相差較大的不同碎石體仍將具有相似的級配。

(2)圖像識別方法。2維圖像識別方法通過自動識別塊體邊界，并用具有相同面積的橢圓進行擬合，最終得到碎石體的顆粒大小分布(Durda et al.,2015)。根據(jù)2維圖像識別方法的工作原理，利用該方法測定的面積相近、而形態(tài)相差較大的不同碎石體仍將具有相似的級配。3維圖像識別方法與2維圖像識別方法原理相近，其通過在三維空間中自動識別塊體邊界，最終獲取碎石體的顆粒大小分布(Han and Song,2016)。根據(jù)該方法的工作原理，體積相近、而形態(tài)相差較大的不同碎石體也將具有相似的級配。

由以上討論可知，利用已有的級配測定方法，具有相同顆粒大小分布的不同碎石體將可能具有截然不同的形態(tài)分布。由于碎石的顆粒形狀對礦石的破碎、碾磨等過程具有重要影響，同時其顆粒形狀也將影響筑壩骨料的粒間接觸形式，進而影響壩料的密實度和整體剛性，最終影響壩體沉降，因此，僅依賴已有的級配測定手段而不考慮碎石顆粒形態(tài)的爆炸破碎效率評價方法不利于采礦和水電工程的安全和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于顆粒形狀的巖石爆炸破碎效率評價方法，解決基于顆粒大小分布的常規(guī)爆炸破碎效率評價方法無法考慮碎石顆粒形態(tài)、進而不利于采礦和水電工程安全和經(jīng)濟效益的問題。