[發明專利]一種考慮結構面的塊度分區優化爆破設計方法

有效

• 申請號: 202010360714.9
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111581800B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 胡英國;朱敏杰;張中雷;趙根;王林桂;吳新霞;楊中樹;劉美山;李厚龍;鄭皓文;趙建才;李鵬;朱登高
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院;大昌建設集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務所(普通合伙) 42237
• 代理人: 溫珊姍

本發明公開了一種考慮結構面的塊度分區優化爆破設計方法，包括：步驟1，對開采區巖體的每一臨空面進行結構面三維掃描，獲得三維圖像；步驟2，基于巖體表面的節理裂隙，利用巖體三維結構分析系統在三維圖像上構建巖體的天然裂隙網絡，統計開采區巖體總體的天然塊度分布；步驟3，根據級配需求的各級塊度來劃分開采區，獲得若干塊度區；步驟4，對塊度不小于20mm的塊度區，通過將級配需求與塊度區進行匹配，來對開采區域的爆破進行時空劃分；步驟5，對塊度小于20mm的塊度區，采用改變爆源參數法來確定模型，基于模型來指導爆破參數的確定。本發明基可精確控制爆破級配，操作簡單且省時省力，且可提高炸藥爆炸能量的利用率。

技術領域

本發明涉及水利與土木工程領域的爆破技術，具體來說涉及一種考慮結構面的塊度分區 優化爆破設計方法。

背景技術

科學的利用炸藥爆炸能量有效的破碎巖體形成理想的爆破塊度，是此過程中涉及的關鍵 技術之一。如在水電工程領域，開采的堆石壩級配料合格與否，直接關系到大壩的填筑質量 和壩體運行期的安全，需引起足夠重視。大量資料表明，原生地質結構弱面占爆破巖塊表面 總量的80％以上；然而隨著粒徑減少，其破碎面中原結構面影響所占的比例逐漸減少，對于 粒徑小于10cm的巖塊，結構面影響所占的比例從50％降到10％。因此結構面對爆破級配形 成的影響具有明顯的分區特性。

要從根本上解決爆破塊度控制問題，必須在巖體爆破的物理力學過程準確考慮天然結構 面的影響，才能更為貼近實際的指導巖體爆破塊度的控制。

發明內容

針對現有爆破塊度控制技術未充分考慮結構面影響的工程技術現狀，本發明考慮到巖體 爆破過程中天然結構面的影響，提出了一種考慮結構面的塊度分區優化爆破設計方法。

本發明提供的考慮結構面的塊度分區優化爆破設計方法，包括步驟：

步驟1，對開采區巖體的每一臨空面進行結構面三維掃描，獲得巖體結構面的三維圖像；

步驟2，基于巖體表面的節理裂隙，利用巖體三維結構分析系統在三維圖像上構建巖體 的天然裂隙網絡，統計開采區巖體總體的天然塊度分布；

步驟3，根據級配需求的各級塊度來劃分開采區，獲得與各級塊度匹配的塊度區；

步驟4，對塊度不小于20mm的塊度區，將各級塊度的需求比例分別與匹配的塊度區內 該級塊度的比例進行匹配計算，選擇匹配值最高的塊度區作為主要或優先爆破區；

步驟5，對塊度小于20mm的塊度區，記為小塊度區，進行如下處理：

(5a)選擇3～5小塊度區分別開展爆破試驗，統計爆破塊度百分比，并采集樣本數據； 所述樣本數據包括各小塊度區的爆破塊度篩分、以及各小塊度區相應的爆破參數；所述爆破 參數包括炸藥密度ρ_e、炸藥爆速D、藥卷直徑a、炮孔直徑b，炸藥爆速D通過試驗測定；

(5b)以為自變量，分別以2mm、5mm以及10mm級配所占比例為應變 量R_x，構建模型其中，σ_d為巖體動態抗壓強度，α為衰 減指數，γ為等熵指數，取為3；K_x表示級配系數；

(5c)利用樣本數據訓練模型，獲得反應和R_x數值關系的擬合曲線；

在小塊度區爆破時，輸入當前小粒徑級配需求，即輸出值，以值作為實施爆破的參考。

進一步的，步驟1中，利用無人機或三維掃描設備進行三維掃描。

進一步的，步驟2中，巖體三維結構分析系統采用JRS-3D系統。

進一步的，步驟3具體為：

利用巖體三維結構分析系統中掃描窗掃描三維圖像，獲取掃描窗內巖體塊度范圍；