[发明专利]用于估计岩体硬度的方法和系统

说明书

一种用于在工业机械操作期间估计岩体的硬度的方法和系统。一种系统，其包括电子处理器，该电子处理器被配置成：接收岩体模型和接收来自工业机械的实时钻探数据。电子处理器还被配置成：基于实时钻探数据，更新岩体模型；以及基于更新的岩体模型，估计用于孔洞的钻探指数。在估计用于孔洞的钻探指数之后，电子处理器还被配置成：基于估计的钻探指数，设置用于孔洞的爆破参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月7日提交的、申请号为62/359,577的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用而并入本申请。

技术领域

本发明的实施例涉及采矿机械，更具体地，涉及爆孔钻机以及在爆孔钻机工作期间对岩体硬度的估计。

背景技术

在地面和地下采矿操作中，爆破物通常被用于破坏岩体，从而使得岩体可以在矿井内被挖掘和运输，以用于堆存和矿物加工等等。具体地，一个或多个爆孔钻机(“钻机”)被用于在岩体上钻出某一图案的孔洞，以用于接纳爆破物。爆破的设计(例如，孔洞的几何尺寸安排，以及被传递到每个孔洞的爆破能量)限定了岩体碎块的分布(例如，单个岩石颗粒的尺寸)。均匀的碎块带来一致的挖掘和矿石处理操作。相反，不均匀的碎块通常导致挖掘和运输中的低效性，以及在采矿处理操作中额外的成本和停机时间。当均匀的爆破能量施加到具有变化的硬度和其它非均匀结构的岩体时，可能出现不佳的和不一致的碎块。因为岩体的物料特性通常是不均匀的，所以爆破理想地被设计成使施加到岩体的每个三维位置的爆破能量与获得均匀的碎片所需要的能量相匹配。通过对穿过各种不同三维位置的岩体硬度进行估计，爆破设计可被改进成使得在岩体的不同三维位置处被施加的爆破能量能够与获得均匀碎片所需要的爆破能量相匹配。

当前的爆破实践结合了稀疏地质勘查数据(例如，岩芯样本)以及来自以前的附近采矿活动(例如，其它爆破和钻井活动)的启发性数据，以便确定爆破要求(例如，爆炸能量要求)。地质勘查数据的解决方案受限于岩芯采样所需要的成本和时间。因此，常常根据大岩体的平均物料特性来规划爆破。材料岩性(例如，硬度、断层作用、材料类型之间的边界等等)上的变化并没有被精确地了解，所以可能导致得到的碎块存在差异。

可以使用来自钻机控制系统的运行监测和其它数据来得出钻孔的性能度量值(例如，具体的钻孔能量)。这种钻井性能度量值可被用于指示爆破活动。然而，从钻孔得到的数据(进而是诸如具体能量的定量测量值)可能被扰乱。例如，这个数据可能被机械的动力学、机械与岩体之间的复杂交互、以及机械的运行状态(例如，用磨损的钻头钻孔比用新的钻头需要更多的能量)等扰乱。据此，在不考虑机械随时间变化的性能和不知道机械的运行状态(例如，替换钻头)的情况下，很难直接测量岩石特性。

还应当指出，可能需要在孔洞被钻探后的短时间内识别出用于孔洞的爆破设计，以便将爆炸物快速填充到孔洞内，从而使材料塌方最小化。据此，在爆破设计之前，就整个钻探图案进行优化无法通过单批次计算而得以实行。

发明内容

因此，实施例提供了用于在工业机械操作期间估计岩体硬度的方法和系统。例如，某一实施例提供一种方法，其包括：用电子处理器接收岩体模型和接收来自工业机械的实时钻探数据。该方法还包括：基于实时钻探数据，更新岩体模型；以及基于更新的岩体模型，估计用于孔洞的钻探指数。该方法还包括：基于估计的钻探指数，设置用于孔洞的爆破参数。任选地，该方法还可以包括：诸如从收集变成碎块的岩石的至少一个铲车、轮式装载机、挖掘机、另一种类型的采矿机械等等(在此统称为“第二工业机械”)接收实时装载数据；以及基于实时装载数据，用电子处理器更新岩体模型。

另一实施例提供了用于在工业机械操作期间估计岩体硬度的系统。该系统包括电子处理器，其被配置成：接收岩体模型和接收来自工业机械的实时钻探数据。电子处理器还被配置成：基于实时钻探数据更新岩体模型；和基于更新的岩体模型估计用于孔洞的钻探指数。在估计用于孔洞的钻探指数之后，电子处理器还被配置成：基于估计的钻探指数设置用于孔洞的爆破参数。