[发明专利]一种露天台阶爆破中破碎块体抛掷距离的估算方法及系统

说明书

本发明公开一种露天台阶爆破中破碎块体抛掷距离的估算方法及系统，涉及工程爆破技术领域，所述估算方法包括：将前排炮孔和露天台阶的前台阶面之间的岩体等效为n个立方体破碎块体，将前排炮孔内的柱状药包等效为m个理想球形药包，计算各个理想球形药包爆破时，第j个立方体破碎块体的抛掷初速度和初始抛掷角，然后计算第j个立方体破碎块体的水平抛掷和速度和竖直抛掷和速度，之后计算第j个立方体破碎块体的抛掷和速度和最终抛掷角，最终利用弹道公式计算第j个立方体破碎块体的抛掷距离，本发明可提升对破碎块体的处理效率，提高破碎块体抛掷距离的计算精度，符合工程实际。

技术领域

本发明涉及露天台阶爆破技术领域，特别是涉及一种露天台阶爆破中破碎块体抛掷距离的估算方法及系统。

背景技术

露天台阶爆破是水利水电工程、交通、矿山等领域岩体开挖应用最广泛的开挖方法。炮孔内的炸药爆轰后，受爆炸冲击波、爆生气体膨胀和重力等多种因素联合作用，露天台阶的破碎块体将以一定的初速度沿临空面做抛掷运动，不考虑空气阻力时，破碎块体在水平方向以常速飞行，而垂直方向由于重力加速度作用自由下落。

实际爆破工程中，用于破碎岩体的能量仅占炸药总能量的20％～30％，控制台阶面破碎块体的抛掷距离可降低爆破开挖过程中的岩体的抛掷动能比例，有助于提高炸药能量的利用效率。合适的抛掷距离可减少爆堆铲装工序的辅助工作量，降低铲装工序风险，提高铲装机械的工作效率。此外，根据爆破碎块体最远抛掷距离可提前布设必要的安全防护措施，有利于爆破飞石的安全防护。因此，估算台阶面破碎块体的抛掷距离对台阶爆破设计优化具有重要意义。

台阶面的爆破破碎块体通常呈辐射状飞散，破碎块体的抛掷速度沿台阶呈非均匀分布，抛掷速度大小与药包尺寸、岩石类型、单位炸药量消耗量和炸药种类等因素有关，抛掷方向与炮孔轴线方向、最小抵抗线方向和临空面倾角等有关，可见破碎块体的抛掷速度影响因素极为复杂。

针对破碎块体的抛掷规律，定向抛掷爆破理论提出了抛体堆积法和体积平衡法两种计算方法。抛体堆积法将破碎块体等效为非弹性的角锥体或三角形分块，利用弹道理论计算大药包条件下块体的定向爆破抛掷距离，体积平衡法则假定群药包爆破形成的堆积体是由每一个药包形成的堆积体叠加，利用统计、回归原理建立了斜坡地形条件下的抛掷堆积距离计算方法。以上两种计算方法主要适用于定向爆破工程的抛掷堆积设计，且主要是针对集中药包、大抵抗线条件下破碎块体的抛掷距离计算，对台阶爆破的适用性有待进一步研究。

在中国发明中申请号为CN202110464030.8的专利公开了一种使用无人机的露天矿爆破飞石危害效应评价方法，该方法需要在爆破作业现场布置多台无人机和高速摄影仪，获取台阶面运动图像，通过图像处理后建立基于神经网络的露天矿爆破飞石危害效应评价模型，进而估算爆破飞石的抛掷速度和抛掷距离。该方法后续图像处理工作量巨大，处理工作复杂，且图像拍摄质量及其角度对所建立预测模型计算精度影响较大。因预测模型计算精度的干扰，后续破碎块体的铲装工作安排也会相应受到影响，不符合工程实际。

发明内容

本发明的目的是提供一种露天台阶爆破中破碎块体抛掷距离的估算方法及系统，能够提高破碎块体抛掷距离的计算精度，进而提升对破碎块体的铲装处理效率，符合工程实际。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种露天台阶爆破中破碎块体抛掷距离的估算方法，所述露天台阶，包括：上台阶面和前台阶面；所述上台阶面和地面之间的连接面为前台阶面；所述上台阶面上有多排炮孔，所述炮孔用于装填柱状药包；所述炮孔的深度大于所述上台阶面与所述地面之间的距离；

所述露天台阶爆破中破碎块体抛掷距离的估算方法，包括：