第二课时爆破设计的各个测试环节

1、1lGPS定位l立体扫描l台阶坡面l裂纹信息l爆堆块度l智能设计 爆破爆破设计成果应用设计成果应用 3 建立矿山三维模型建立矿山三维模型 露天台阶爆破设计露天台阶爆破设计 爆破爆破设计的安全校验设计的安全校验 4l工程测量学：研究工程建设在设计、施工和管理阶段时的各种测量工作的学科。布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部矿山地形参数主要由GPS、全站仪、三维数字图像技术或三维激光扫描数据获得。5lGPS技术：l1定义l 全球定位系统GPS（Global Positioning System）,是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精

2、度的三维位置，三维速度和时间信息。 6l2.GPS的产生与发展l 利用多普勒频移原理1964年建成子午卫星导航定位系统(TRANSIT)。l 美国从1973年开始筹建全球定位系统，1994年投入使用。经历20年，耗资300亿美元，是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。 l 1957年10月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运而生7l3.GPS的组成l GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户GPS接收机三部分组成。8l4.GPS的特点l 1 、定位精度高。 应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7， 1

3、000KM可达10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面 位置误差小于1mm。 l 2 、观测时间短。 随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。l 3、 测站间无须通视l 4 、可提供三维坐标。 经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。 目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。9l4.GPS的特点l5、操作简便。 随着GPS接收机不断

4、改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积 越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。 使野外工作变得轻松愉快。 l6、全天候作业。目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。 l7、在爆破工程具有广泛的应用前景。 地形测量，方量测算，钻孔定位，孔位验收，爆堆形态 测量，等。105.动态测量（1）方法：先建立一个基准站，并在其上安置接收机连续观测可见卫星，另一台接收机在第1点静止观测数分钟后，在其他点依次观测数秒。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。动态相对定位的作业范围一般不能超过

5、15km。（2）用途：适用于精度要求不高的碎部测量。（3）精度：可达到（1020mm+1ppm一百万分之一） 11l6.GPS实时动态定位（RTK）方法l 与动态相对定位方法相比，定位模式相同，仅要在基准站和流动站间增加一套数据链，实现各点坐标的实时计算、实时输出。12l7.GPS的测量误差l 通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，并通过伪距与解方程组来确定地面点的三维坐标，其测量结果的误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程以及地面接收设备。13 类别类别 误差来源误差来源对误差距离影响对误差距离影响/m/m卫星部分卫星部分星历误差；卫星种差；相对论效应1.515信号传播信号传播电离层；

6、对流层；多路径效应1.515信号接收信号接收钟的误差；位置误差；天线相位中心误差1.515其他影响其他影响地球潮汐；负荷潮 1.0l7.GPS的测量误差lGPS误差解决方法l在GPS伪距定位技术的广泛应用中，差分定位是其中的佼佼者。根据差分GPS基准站发送的消息方式，可将其分为三类：位置差分、伪距差分和相位差分。三类差分方式的工作原理基本相同，都是由基准站发送修正数，由用户站接收并对其测量结果进行校正，以获得精确的定位结果。但三类差分方式发送修正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。1415架设GPS基准站校准移动站l采集数据架好基准站并开机，设置相关参数后，基站自动启动并进入收发数据模式

7、。打开手簿和移动站，采用蓝牙方式将手簿与移动站进行连接，设置测量软件后设置椭球名称及中央子午线等参数，然后校准移动站，进入点测量模式开始进行数据采集。1617l 数据处理导出原始数据后，结合南方CASS对数据异常点、重叠点、遗漏点进行检查。使用南方测绘S86T GPS得到的DAT数据文件，将数据点整理为特定的高程点记录格式后，结合地形填充算法、平滑算法以及偏移高程图算法，使其在不同分辨率下显示不同位置的地形曲面，并通过地形生成软件使数据点在失真很小的情况下形成三维地形模型。18l 8. 数据处理 高程点记录格式l 数字高程模型（DEM）包括一系列等间隔的地形高程值, 它在地形上按照网格规则采点

8、。地形上的点被整齐地排列在网格上, 并把各点的高程值按顺序存在文件中。其中高程点记录格式分为区域边界点记录和区域内部点记录，并使用南方测绘S86T GPS采集数据点，DAT文件标准格式为：点名、点属性、北坐标、东坐标、高程值。192021l 三维建模的建立l 三维矿山建模将计算机科学和图像处理技术相结合，并涵盖了计算机图形学、计算机视觉、计算机辅助设计、地球空间科学、软件开发技术等多门学科的知识和理论，根据三维地形坐标，建立一体化的三维空间模型。22l 三维建模的建立l 该模型能够将数据中的物理现象和自然规律转化为直观的图形、图像的方式表达出来，并大大加快数据的处理速度，从而改变技术人员直接面

9、对大量抽象数据的被动局面，以便更直观、更有效的进行日常工作。在今天的信息化时代，并伴随着计算机图形技术和地质学研究的不断发展，建立矿山三维模型已成为计算机在工程地质领域应用的一个必然趋势。23l 三维地形的组织方式l 网格模型是计算机图形学中表示三维实体的重要而有效的方法。为了减少模型的数据量并且提高绘制速度，根据人的视觉特征,在绘制三维实体时可以对网格模型做适当简化,即当物体距离视点较近时,采用较为精细的模型表示；当物体距离视点较远时,采用较为粗糙的模型来表示。采取这种方法不仅可以提高绘制速度,而且大量减少模型表示中所需三角形面片的数量。24l 四叉树数据结构l 树结构是地形绘制中经常采用的

10、数据结构。它采用规则格网的地形数据来实现动态LOD简化技术，并对地形中的不同部分采用不同表达分辨率，也就是通过一种分层的表达方式，对规则格网中不同部分实现渐进细分。用四叉树表示地形的基本思想是：把整个地形作为根节点，先把根节点分割成四等分的子块，如果检查到某个子块的所有格网都达到所要求的渲染精度，就不需要再往下分割；否则就把该子块再分割成四等分更小的子块，这样递归分割下去，直到所有子块中的地形格网都达到所要求的渲染精度。25l 四叉树数据结构一个四叉树把一个地形递归的分割成一个个小块，并建立一个近似的高度图。通过将地形模型的顶点数指定为(2n+1)(2n+1)，并划分为不同的层次，因而形成四叉

11、树；通过使树中的每一节点对应着由四块格网单元组成的面片，形成不同细节的层次模型。如图2.1所示,树中的每一个节点代表真实地形中的一块相应区域，其中根节点C0代表了整个区域。采用四叉树对整个区域处理后，得到C1C4（层次1）和C5C20(层次2)。在改变视角浏览地形时，根据浏览者的方位和地形本身的几何复杂程度，决定四叉树的层次、平衡失真与速度之间的矛盾。l使用GPS对矿山现状地形的测量传统的测图方法（如用经纬仪、测距仪等）通常是先对周围的地貌和地物布设控制网点，然后根据控制点测定地物点和地形点在地图上的位置，最后按照一定的规律和符号绘制成平面图。这种方法要求点间通视，测量的工作人员至少需要23人

12、，费工费时，而且精度不均匀，外业中无法预测测量成果的精度，内业处理后如发现问题必须进行重测。26l使用GPS对矿山现状地形的测量GPS RTK技术在一般的地形条件下，移动站可以一次性完成对半径10km范围内的区域实现测量 ,大大减少了所需要的控制点和测量仪器的数量,以及设备移动的次数。在对地形的碎部点测量时，仅需一个人背着仪器站在碎部点上等待几秒钟，既能得到三维坐标，又能实时知道定位精度。测量完成后经过简单的数据处理再结合三维建模软件，即可生成三维矿山模型。27l生成模型将数据导入地形生成软件内，并结合现场草图与地图手动绘制功能，得到露天矿三维模型。28l生成模型（局部）2930l1 爆破区域

13、爆破区域将选择爆区设置为手动选择，并默认设定为逆时针顺序点选。首先选取后排设计推进边界线点Q、下一台阶面点Y，此时软件将自动连接QY并与台阶坡顶线相交以确定出点N，然后继续在下一台阶面上选取点X，在台阶面上选取点P，同样道理软件将自动确定出坡顶线上点M。此时PQ即为后排设计推进边界线，MN为坡顶线。3132爆破区域的选择l2 爆破方案爆破方案首先根据岩石相关性质（岩石种类、裂缝平均间隙、大块构成含量、层理走向等）和B.H.库图佐夫等人的岩石可爆性分级表确定岩石可爆性级别。330度30度60度75度90度120度150度34爆破性分级岩体自然裂隙平均间距/m岩体中大块构体含量/%极限抗压强度/M

14、pa岩石容重/tm-3岩石坚固性系数爆破性程度大于500mm大于1000mmI 0.1002010301.401.8012非常易爆II0.100.25216020451.752.3524非常易爆III0.200.5010520130652.252.5546易爆IV0.450.7545800450902.502.8068易爆V0.701.007598215701202.752.90810中等可爆B.H.库图佐夫等人的岩石可爆性分级表（仅列出部分内容）钻孔设备的数据库中包含了常用的潜孔钻机和牙轮钻机，足以满足露天矿山常规爆破设计的要求。35选择相应炸药类别及型号，将其添加到方案设计对话框中，该选项

15、包含炸药名称、密度、爆热、比容和单位炸药计算威力。确定布孔方式和装药结构。3637综合所有的计算数据，得到爆破设计参数。38根据上一步的孔网参数，进行自动布孔，并可根据个人需要进行后期调整。l3 爆破网路爆破网路（1）孔内雷管选择首先选中要进行孔内雷管选择的单个或多个炮孔，并打开孔内雷管设置对话框，根据需要进行选择，同时右键可以取消孔内雷管选择；显示所有炮孔信息选项则可以检查炮孔装药结构、堵塞长度等信息。3940（2）孔外雷管选择选取相应毫秒延期地表雷管，选取起爆点并根据设计要求连接控制排；选取传爆列地表雷管依次按斜线起爆、“V”型起爆等方式连接；最后点击显示爆破时间，根据显示的单孔起爆时间对

16、爆破网络进行修改。41l1 爆破图表设计爆破图表设计文档与报表主要包括四类：火工品材料审批单、钻孔任务书、装药任务书以及连线任务书。工程制图主要包括三种设计图纸：布孔设计图、钻孔验收图和网络连线图。42l2 GPS布孔布孔由软件输出的坐标文件与南方测绘S86T GPS手簿兼容性非常好，可直接复制到手簿的SD卡上，并利用点放样功能进行现场布孔。43l3 钻孔验收钻孔验收因施工现场与设计图纸不同，会出现孔位不合理的情况，因此需要由技术人员对钻孔后的现场情况进行检察监督，并绘制出实际钻孔图。图纸中应包含炮孔位置、炮孔深度、炮孔孔径、废孔等信息。44l4 工程量的测量工程量的测量利用软件可以计算实际工

17、程量，方格网法土方计算。45l5 爆堆形态测量爆堆形态测量爆堆形状是衡量爆破效果的重要指标之一，其中爆堆的前冲距离、隆起高度、后翻高度等直接影响着爆破效果的优劣。而爆堆高度和宽度对于人员、设备的安全有重要影响，良好的爆堆形状且爆区后部有明显的开裂，有利于提高铲装运设备的效率。46l6 爆破碎块尺寸测量爆破碎块尺寸测量l 爆破块度是衡量爆破效果的重要指标之一，它直接影响施工成本、装运和破碎的劳动生产率。在实际施工过程中，应该尽量避免出现大量的大石块，否则会造成爆破后的岩石不能通过铲斗，无法进行正常的装运。所以一般要求岩石块度在两个方向上的尺寸不得大于L，较好的破碎度是衡量爆破质量的标准之一。47

18、48l1 爆破器材的性能参数爆破器材的性能参数l炸药性能参数（化学，物理，爆炸性能）l起爆器材性能参数（可靠性）l其他相关器材参数49l2 爆破网路的可靠性爆破网路的可靠性l在网路连接过程中，应利用爆破参数测定仪随时监测网路电阻，网路连接完毕后，必须对网路所测电阻值与计算值进行比较，如果有较大误差，应查明原因，排除故障，重新连接。这里特别强调所有接头应使用高质量绝缘胶布缠裹，保证接头质量；监测网路必须使用专用爆破参数测试仪器，切忌使用普通万能电表。50l3 爆破振动爆破振动l 在地面建筑物的爆破振动判据要采用质点峰值振动速度和主振频率两个指标，因为：从理论上讲地震动是由不同频率、不同幅值在一个

19、有限时间范围内组合的随机过程。地震动的最大振幅、频率和持续时间是表征地震的“三要素”，而最大振幅又与速度、加速度密切相关。从工程上看，结构在爆破作用下的反应与频率特性的关系十分密切。从国外发展趋势看，采用速度-频率作为地振强度指标更趋合理。51l4 爆破个别飞散物爆破个别飞散物爆破飞石是指爆破时个别或少量脱离爆堆、飞得较远的石块或碎块（混凝土块、砖块等）。在爆破中，爆破飞石往往是造成人员伤亡、建筑物和仪器设备等损坏的主要原因。52l5 爆破冲击波爆破冲击波l空气冲击波的破坏作用主要与下列因素有关：l（1）冲击波超压（Pm）；l（2）冲击波正压区作用时间（t+）；l（3）冲击波冲量（I）；l（4