中太区间爆破

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中太区间隧道爆破施工作业图中太区间爆破（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）上台阶炮眼布置示意图上台阶爆破参数表段位炮眼名称眼数（个）眼深（m）眼距（m）角度（°）单孔装药（Kg）段装药量（Kg）1、3掏槽眼61.60.6780.93.65、7、9辅助眼181.40.700.65.411、13、15周边眼351.40.400.31.5爆破员现场技术员日期中太区间隧道爆破施工作业图下台阶炮眼布置示意图下台阶爆破参数表段位炮眼名称眼数（个）眼深（m）眼距（m）角度（°）单孔装药（Kg）段装药量（Kg）1、3掏槽眼41.60.6780.93.65、7、9辅助眼231.40.700.64.811、13、15周边眼261.40.400.32.7爆破员现场技术员日期凿岩爆破1、钻爆器材的选择1)、凿岩机具：选用FJD-6B型伞形钻架，配YGZ-70凿岩机。选用YT-29型高频凿岩机，配20台，15台配用。(2)、钻杆：选用直径Ф25mm和Ф22mm中空六角钢成品钎杆，钎杆长3.5m。(3)、钎头：选用直径Ф55mm和Ф42mm柱齿形或“一”字形钎头。(4)、炸药：岩石水胶炸药，药卷规格为Ф45×400mm和Ф35×500mm，每卷重量为分别为740g、500g。(5)、雷管：选用6m长铜脚线毫秒延期电雷管，电阻为7.5Ω。(6)、起爆电源：2、炮眼参数：⑴炮眼深度的确定按循环组织形式确定炮眼深度，每遍炮有效进尺3.0m，则炮眼深度为：L=H/η式中：L-炮眼深度mH-有效进尺H=3.0mη-爆破效率η=85.7%取L=3.5m⑵炮眼数目的确定掏槽眼：采用两阶复式直眼掏槽。一阶掏槽眼深2.0m，二阶掏槽眼深3.7m，一阶眼圈径为1.6m，布置9个眼，眼距550mm，二阶眼圈距2.6m，布置14个眼，眼距为650mm。周边眼：井筒掘进直径12.12m，炮眼布置圈径为12.0m，共布置63个眼，眼距为650mm。辅助眼：辅助眼共布置五圈炮眼，第一圈圈径为4.2m，共布置22个炮眼，眼距为650mm；第二圈圈径为5.8m，共布置30个炮眼，眼距为650mm；第三圈圈径为7.4m，共布置39个炮眼，眼距为650mm。第四圈圈径9.0m，共布置47个炮眼，眼距为650mm，第五圈圈径10.6m，共布置55个炮眼，眼距为650mm。炮眼总数为：M=9+14+22+30+39+47＋55＋63=278个⑶每循环炸药消耗量具体炮眼布置、爆破参数、炸药消耗量见炮眼布置图、表4.2.1、4.2.2。3、爆破网络设计原始条件：一次起爆雷管个数78发，雷管电阻RL=7.5Ω，放炮电缆采用25mm2电缆，长度800m。母线电阻Rm=ρ×L/S=0.0184×800/25=0.59Ω式中：L-放炮电缆长度800m；S-放炮电缆面积25mm2；ρ-电阻系数；ρ铁=0.132mm2Ω/m；ρ铜=0.0184mm2Ω/m联接线采用4mm2铁线，长100m。则：RJ=0.132×100/4=3.3Ω爆破网络采用全并联，则爆破网络雷管总电阻：Rw=RL/N=7.5/217=0.034Ω爆破网络总电阻：R=Rm+Rj+Rw=0.59+3.3+0.034=3.924Ω通过每个雷管的电流为i=I/N=V/(N×Rz)=660/(217×3.924)=0.78A>0.75A准爆。图4.2.1基岩段爆破炮眼布置示意图表4.2.1竖井爆破参数圈别每圈炮眼数圈径/m炮眼倾角炮眼深/m炮眼间距/mm装药量装药系数雷管段数起爆顺序联线方式每个炮眼每圈炮眼深眼间距圈间距每圈炮眼药量/kg191.690°2185505004.320.6Ⅰ1并联2142.690°3.755.5600500120.54Ⅰ13224.290°3.58460080015.50.46Ⅱ24305.890°3.5115.560080021.30.46Ⅱ25397.490°3.5147600800270.46Ⅲ3647990°3.5178.560080050.70.71Ⅳ475510.690°3.5213.560080060.60.71Ⅴ58621289°3.5241.560070040.60.42Ⅵ6合计2781053.5232表4.2.2预期爆破效果序号爆破指标单位数量1炮眼利用率%85.72每循环进尺m2.83每循环爆破实体岩石量m33384每循环炸药消耗量kg2325每循环雷管消耗量个304.06每循环炮眼长度m1053.57每米井筒炮眼消耗量m/m249.98单位原岩炮眼消耗量m/m32.169每米井筒炸药消耗量kg/m8310每米井筒雷管消耗量个/m1092号竖井井筒支护参数井深/m施工支护二次衬砌喷混凝土/cm砼强度锚杆（Ф22）钢筋网Ф8间距/cm混凝土强度、结构及厚度长度/m间距/m0～3026C253.520×20C30防水钢筋砼、80cm30～4017C253.525×25C30防水钢筋砼、50cm40～1056C25C30防水砼、40cm105～12515C253.525×25C30防水砼、45cm125～3856C25C30防水砼、40cm385～40515C253.525×25C30防水砼、45cm405～636.16C25C30防水砼、40cm636.1～655.68715C253.525×25C30防水钢筋砼、50cm圈梁厚120cm超大直径深竖井施工技术及稳定性研究

——施工监测方案一、监测目的超大直径深竖井监控量测总体目标是通过各种有效的技术手段，取得可靠的监测数据，全面反映围岩及竖井结构工程的受力、变形状况，确保隧道工程施工安全并积累超大直径深竖井施工经验。具体而言，其监控量测的主要目的可描述为：通过对典型地段爆破后洞内地质和支护状况观察，科学、全面记录竖井穿越地带的工程地质信息，为超大直径深竖井安全施工提供评定依据。通过洞周位移量测，了解超大直径深竖井收敛情况，对围岩稳定性作出评价。通过围岩压力和支护结构内力测定，了解支护结构的受力状况和应力分布，揭示围岩变形与衬砌结构的相互作用关系，对原支护结构形式、支护参数和支护时间做出评价。通过围岩内部位移的测试，了解围岩松动破坏范围，对围岩稳定性作出评价。二、监测项目1．项目名称周边收敛位移（表面应变测量）；锚杆轴力监测；围岩压力监测；二衬钢筋应力监测；围岩内部位移监测。2．选择的依据及实施的可行性现有的施工监测技术近年来随着隧道建设项目的增多，以新奥法为理论基础的信息化施工逐渐被人们所接受和广泛使用，因此关于隧道建设的监测技术已经较为成熟，其主要监测项目包括：边坡位移监测、山体内部位移的多点位移计监测、洞内四周收敛监测、拱顶下沉监测、锚杆内力监测、衬砌钢筋内力监测、衬砌与围岩压力监测。其中，前四项是针对洞室变形的，后三项是针对结构和围岩内力的。这些项目的设置主要是依据隧道的受力和变形以及结构和施工方法特点而设置的，我们通常将隧道视为平面应变问题，因此可在容易出现偏压现象的洞口进行边坡位移监测——在隧道顶部进行埋设垂直于隧道断面的多点位移计进行监测；隧道断面通常是马蹄形或者是直墙拱形、曲墙拱形等，可在在洞内一个横断面上进行收敛和拱顶下沉监测；隧道衬砌形式一般是初衬为锚杆、钢拱架、钢筋网、喷射混凝土，为此，在锚杆上安装钢筋计可进行锚杆拉应力监测；围岩既是荷载也是受力结构，为了研究其特性，在它与衬砌间埋设压力盒进行围岩压力监测；隧道二衬一般为钢筋混凝土结构，在钢筋上安装钢筋计客监测其内力。竖井施工的特点和测量项目的选取根据已有的隧道监测技术和经验，结合终南山竖井结构和施工方法的特点，我们可以选择合适的监测项目，并制定出一套行之有效的监测方法。秦岭终南山隧道2号竖井的特点（相对于隧道）有：1）可视为轴对称问题；2）竖井横断面为统一直径的圆形；3）重力方向垂直于结构横断面，平行于纵断面；4）结构承受有岩石自重应力产生的水平应力，且由于尺寸关系，通常情况下，同一横断面上受到的地层各个方向的水平力应相等；5）本竖井所处位置的地质条件较好，大部分是强度和完整性较好的Ⅵ类围岩，只有较短长度的Ⅲ类或Ⅳ类围岩夹层，因此支护大多采用喷射混凝土和防水混凝土，少数部位采用锚杆钢筋网以及钢筋混凝土衬砌；6）区别于隧道施工，竖井施工时，人员和机械的进出，都要靠专门的提升设备来完成，这不仅给施工带来了困难，也给监测工作带来较大的麻烦。因此，根据竖井特点1）,2）,3）我们需要开展洞周的水平收敛量测工作；根据特点4）,围岩压力监测显得很重要，并且也可以进行多点位移计的布设；根据此竖井的衬砌结构特点，可在部分断面进行锚杆应力和衬砌钢筋内力监测。由于主体结构基本不使用钢拱架，因此关于钢拱架的内力监测可取消；由于吊盘边缘距离岩壁距离较小，进行垂直收敛的量测没有办法进行，故予以取消。三、监测总体方案及详细监测方法1．监测总体方案根据前述拟定的监测项目，同时考虑到竖井的施工流程及现场实际条件，本着尽量减小对施工流程的干扰及安全监测的原则，本项目采用的监测总体方案如图2.1所示。图2.1施工监测总体方案图 该方案中，利用施工吊盘，在设计位置安设测试元件（钢筋计、压力盒等）及现场数据采集/控制器（每个测试截面的测试元件集中到若干个采集/控制器上），并引数据传输线到井口监测站。之后，即可实现数据的自动采集，避免了对施工工序的干扰。 采用该监测方案的优点在于：1）可实现对施工现场位移、压力等各种参数的实时采集。2）底层数据采集/控制器独立完成数据采集和控制信号的输出，分散控制。故系统总体可靠性高、风险小。3）通信可靠性高，数据最大传输距离可达10km，较好满足了本工程的要求。4）系统可以总体设计，分布实施。因系统实现了全分布式智能控制，所以安装和维护既简单、方便，而且费用低。5）对现场测试元件和数据采集模块的周期检测可以通过电脑上的自动校验软件进行，无需人员到井内检测。6）系统自动整理汇集数据运行参数，可按用户要求的报表格式，及时给出要求的图、表。7）该系统是分布式采集检测系统，如果现场某一个数据采集/控制器具出现故障，不影响整个系统的运行。2．周边收敛监测量测内容竖井周边收敛量测，是量测竖井内壁两点连线方向的相对位移。量测目的竖井周边位移是竖井围岩应力状态变化的最直接反映，量测周边位移可为判断竖井空间的稳定性提供可靠的信息；根据变位速度判断竖井围岩的稳定程度及判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计与施工；断面位置根据科研和施工需要，收敛拟布置2个断面，分别位于中等埋深但围岩不稳定处及埋深较大（地应力较大）处。根据《施工组织》提供的资料，这两个断面的深度大约在（从井口算起）100m、600m处。实际布点时，可根据吊盘的位置及施工的进度调整。测点安装当施工到设计测量断面时，利用吊盘，在断面上安设两条收敛测线（如图2.2）。图2.2竖井洞周收敛测线布置示意图（施工单位须配合提供测量平台，根据实际竖井井筒施工设施布置作调整）量测方法量测人员可利用吊盘将至收敛断面，待吊盘停稳后，利用收敛计，通过百分表测度竖井周边某两点相对位置的变化，安装后立即量测其初读数。量测频度如果现场条件允许，则每隔一个星期进行一次量测，如发现收敛变化速率较大，可加大频率，如发现进入稳定状态，可降低频率。并根据施工状况作调整。说明根据现场情况，若收敛无法测量时，拟采用表面应变测量的方法来反映。3．锚杆轴力监测量测内容量测锚杆轴力的大小。量测目的了解锚杆受力状态及轴力的大小，为确定合理的锚杆参数提供依据；判断围岩变形的发展趋势，概略判断围岩内强度下降区的界限；评价锚杆的支护效果；掌握围岩内应力重分布的过程。断面位置根据科研和施工需要，布置2个锚杆内力测量断面，分别位于需要使用锚杆加固的两个Ⅳ类围岩夹层中。根据《施工组织》提供的资料，这两个断面的深度大约在（从井口算起）115m、395m处。实际布点时，可根据吊盘的位置及施工的进度调整。测点安装使用12ｍ线长的钢筋计，预先将钢筋计两端装在接手上，再将两端的接手与锚杆焊接，（注意记录下钢筋计编号并将线路理清），当预设断面靠近开挖面时，可将焊有钢筋计的锚杆运至开挖面，在一个断面上安装四个锚杆内力测点，如图所示：图2.3竖井锚杆测点布置示意图锚杆打入岩壁后，将导线引出（导线的端部要有编号），导线卷起用强度较高的麻袋包好，扎紧麻袋口，尽量紧凑，以免被吊盘拖坏，挂在岩壁上，同时通知施工人员，保证喷射防水混凝土后，线头能够保留在外。记下断面高程，并将编号和各钢筋计的位置关系记录。量测方法测量锚杆安装好后，将数据线连接到最近的数据采集/控制期测量端口上，并监测信号是否畅通。安装、连接成功后，根据设定的测量频率在竖井口通过数据采集软件统一采集锚杆钢筋计的读数。量测频度初始每隔1h采集一次，如发现变化速率较大，可加大频率，如发现进入稳定状态，可降低频率，并可根据科研及施工的要求作调整。4．围岩压力监测量测内容量测围岩与初期支护之间的压力、初期支护与二次衬砌之间的围岩压力。量测目的了解初期支护、二衬对围岩的支护效果；了解初期支护、二衬的实际承载情况及分担围岩压力的情况；保证施工安全，优化支护参数。断面位置根据科研和施工需要，围岩压力测量拟布置2个断面，分别位于中等埋深但围岩不稳定处及埋深较大（地应力较大）可能发生岩爆裂处。根据《施工组织》提供的资料，这两个断面的深度大约在（从井口算起）100m、600m处。实际布点时，可根据吊盘的位置及施工的进度调整。测点安装使用导线长为12m的振弦式土压力盒。利用吊盘，监测人员将四个土压力盒、铁丝和固定用器材带到开挖面，如果在做一衬时有钢筋网，将压力盒用铁丝与钢筋网牢牢固定，如果没有钢筋网，则用膨胀螺丝和铁丝将压力盒固定在围岩上，导线的处理方法与钢筋计相同。一个断面布置四个土压力盒可见图示。如果布置的是二衬的土压力盒，则利用吊盘将至预设断面，用铁丝将压力盒与钢筋相连，紧贴一衬表面，或用膨胀螺丝和铁丝将压力盒固定在一衬表面。导线处理方法与钢筋计相同。一个断面布置四个压力盒，位置见图示。（a）（b）图2.4超大直径深竖井土压力测点布置示意图量测方法与钢筋计的测量方法相同。量测频率初始每隔1h采集一次，如发现变化速率较大，可加大频率，如发现进入稳定状态，可降低频率，并可根据科研及施工的要求作调整。5．二衬钢筋应力监测量测内容量测二衬钢筋中内外钢筋的轴力，从而计算其所受的二衬轴力和弯矩。量测二衬钢筋纵向受力情况，了解不同深度围岩压力变化情况及二衬纵向受力情况。监测目的了解二衬的实际工作状态，视具体情况决定是否需要采取加固措施；判断二衬承载能力，保证施工安全，优化设计参数。断面位置共有两个断面，布置在二衬有钢筋的竖井段，所在位置的深度大约为35m和648m。实际布点时，可根据吊盘的位置及施工的进度调整。测点安装使用导线长为12m的振弦式钢筋计，将钢筋计的两端安装在接口上，利用吊盘将设备降至预设断面的深度，将钢筋计的两端接手焊接在二衬的钢筋上，导线的处理同前面的锚杆钢筋计，16个钢筋计的位置如图2.5所示：（a）（b）图2.5超大直径深竖井二衬钢筋应力测点布置示意图测试方法与钢筋计的测量方法相同。监测频率初始每隔1h采集一次，如发现变化速率较大，可加大频率，如发现进入稳定状态，可降低频率，并可根据科研及施工的要求作调整。6．围岩内部位移监测量测内容从开挖面斜向下（或水平）向围岩内钻孔，在空内设测试元件，量测沿钻孔不同深度岩层的位移值。量测目的判断围岩位移随深度变化曲线；找出围岩的移动范围，深入研究支架与围岩相互作用的关系；判断开挖后围岩的松动区、强度下降区与围岩相互作用的关系；判断锚杆长度是否适宜，以便确定合理的锚杆长度；断面位置根据科研和施工需要，多点位移测量拟布置1个断面，位于中等埋深但围岩不稳定处或埋深较大（地应力较大）可能发生岩爆裂处。根据《施工组织》提供的资料，这两个断面的深度大约在（从井口算起）100m、600m处。实际布点时，可根据吊盘的位置及施工的进度调整。值得注意的是，如果由于对工期影响较大，难以开展该项测量时，可与施工单位协商，采取变通的办法。安装方法测点具体布置如图2.6所示，其中2根水平向打入，其他2根按一定角度斜向下打入。具体安装如下：①在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，然后再在此钻孔内钻一同心的直径为48mm的小孔，孔深由试验要求确定，钻孔要求平直，并用水冲洗干净；②矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上；③把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，在操作时要注意定向，避免安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆和锚头脱落；④紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用30～50公斤力拉钢丝，如果锚头不滑动，即可认为锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用30～50公斤力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固；⑤重复以上2、3、4操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕；⑥把与各锚头连接的钢丝分别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔内，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整导杆距离，使之有15mm的伸长量；⑦把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当试验点离开挖面很近时，必须采取防护措施，以防止爆破飞石损坏电缆及测筒；⑧开始初读数（如果用百分表测读，应每次打开盖板）。为保证读数的稳定性，第一次读数的建立应不小于24小时；⑨开始阶段，每天应至少进行一次测度测读，随着开挖面的远离，测读间隔时间可以酌情延长。图2.6超大直径深竖井多点位移计测点布置示意图测量方法多点位移使用4点钻孔伸长计进行量测。它由四个钻孔锚头、四根量测钢丝、一个测筒、四个电感式传感器和它的量测仪器—数字位移计组成，需要利用吊盘到预设位置进行读数。量测频率初始阶段，当吊盘位于测试断面时，根据施工组织情况，确定量测频率。当掘进面远离时，需与施工单位协调，利用吊盘进行量测。 《煤矿井下爆破监控系统》简介 3.1目的与意义煤矿井下爆破监控系统是专门为实现爆破的“本质安全，不安全就不能爆破”，研发的新一代智能安全爆破系统。该系统实现了爆破管理从“措施管理”到“本质安全”管理的飞跃，最终目标是实现煤矿井下爆破的本质安全。据统计，十一五期间，我国煤矿爆破引起的瓦斯爆炸事故占瓦斯爆炸事故的41%，爆破成为与电火花一样重要的引爆瓦斯的火源，同时，爆破事故还引起了煤尘爆炸、透水、冒顶、煤层与瓦斯突出以及直接炸死人等事故。煤矿井下爆破已经成为煤矿最不安全的操作工序之一。推广煤矿井下爆破监控系统，实现爆破本质安全，将大大降低煤矿安全事故。每年可减少死亡人数500人左右，意义重大。3.2基本功能爆破监控系统具有“十个不能，一个监控”功能：“十个不能”为：安全距离不够，就不能爆破;不三人连锁，就不能爆破;网络电阻超限，可能有瞎炮，就不能爆破;警戒人员不到位，就不能爆破；危险区域有人，就不能爆破;瓦斯超限，就不能爆破;粉尘超限，不能爆破;喷雾设施没有打开，就不能爆破;工作面风量不足，就不能爆破;没有停动力电，就不能爆破。“一个监控”是：地面指挥中心可以对井下爆破全过程进行监控。各级领导可以通过网络实时监控爆破的全过程。3.3系统构成与结构示意图系统由主机、数据传输接口、区域控制器、安全位置标识器、信息发爆器、人员监视器、虹膜识别仪以及瓦斯传感器、粉尘传感器等其它安全参数监控设备构成。3.4技术路线（原理）爆破监控系统各项功能实现的技术路线是：1）安全距离不够，就不能爆破。通过信息发爆器和安全位置标识器的综合作用实现的，使用时按照经矿批准的《爆破作业说明书》设定好安全起爆位置，在起爆安全位置处设定一台安全位置标识器，信息发爆器只有在收到安全位置标识器发出的信号时，才能启动进入工作状态，否则，不工作。2）不进行三人连锁，就不能爆破。三人连锁实现两个功能，一个是《规程》规定的三人连锁人员（班长、瓦检员、放炮员）必须到现场，另一个是如果操作过程中，有连锁人员突然离开，系统自动闭锁。人员的识别是通过虹膜识技术实现的，虹膜技术是目前识别准确率最高的井下人员识别，识别错误率小于10-6的技术，可以保证职责人员的可靠。人员突然离开就停止起爆作业是采用连锁卡和信息发爆器的联合作用实现的，爆破时，三人连锁人员必须在发爆器附近5m～16m范围，一旦有人离开，系统将自动终止作业。此项技术，可以避免班长等违章误入爆破警戒区所造成的伤亡事故。3）有人在危险区域，就不能爆破。在爆破警戒区域安装人员监视器，人员监视器可以用来监测矿灯灯光和人员所携带的识别卡，监控人员的进出和是否有人在危险区域。一旦发现危险区域有人就自动闭锁，不能起爆。4）警戒人员不到位，就不能爆破；在警戒位置安装人员监视器，系统首先监测警戒点的警戒人员是否到位，如果警戒人员不到位系统就自动闭锁，不能爆破。5）瓦斯超限，就不能爆破。瓦斯检测值从两个方面获得：一个是从现场悬挂的无线瓦斯传感器获得，无线瓦斯传感器由放炮员携带，也可以悬挂在现场可能有瓦斯超限的地方，该传感器采用无线传输的方式将瓦斯数据传输到爆破监控系统中；另一个就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取瓦斯数据。一旦瓦斯数据超标，则系统自动闭锁，不能爆破；6）网络电阻不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。系统自动监测爆破网络电阻，发现不合格，就自动闭锁，不能起爆。这种不合格状态有三种情况：一是网络电阻值超标，就不能爆破；二是网络电阻值虽然不超标，但是一直在波动，就不能爆破；三是电阻值虽然不超标，但是一直在升高，就不能爆破。7）粉尘超限，就不能爆破。当粉尘超限时，系统自动闭锁不能爆破。粉尘数据来源可以通过两种途径实现，一个是在系统上直接接入粉尘传感器，直接由传感器控制起爆系统。另一个是，系统读取其他粉尘监控系统的数据。8）喷雾设施没有打开，就不能爆破。起爆前，系统自动给智能喷雾设施发出开启命令，在起爆前一定时间（几秒或者几分钟）自动开启喷雾设施，并接收到喷雾信号后，才可以起爆。9）没有停止动力电，就不能爆破。系统自动接收工作地点的供电继电器的是否供电的信号，没有停止供电时，系统自动闭锁，不能爆破。10）工作地点风量不足，就不能爆破。系统接受起爆地点风速数据，风速（风量)不够，就不能起爆。一个监控功能：地面监控指挥中心可以实时监控井下放炮的全过程，综合各方面安全情况，可以在爆破前可以通过权限随时中止井下放炮作业；煤矿其它领导、集团公司、煤监局、公安等相关职能管理部门也可以通过授权在网络进行实时监测、监控。3.5应用推广情况本系统已经在山东、山西、河南、贵州、吉林、河北、辽宁、新疆等地部分煤矿推广应用，应用效果和用户反响良好；其中贵州省容光煤矿装备本系统后避免了一起伤亡7人的放炮事故，山东省煤炭工业管理局下文强制装备推广。 油库罐区自动化监控系统设计与实现叶彦斐,等油库罐区自动化监控系统设计与实现DesignandRealizationofAutomationMonitoringSystemforOilTanksArea叶彦斐李训铭刘光辉吴平121122(河海大学电气学院,南京210098;南京富岛工控网络科技,南京210061摘要:针对国内油库罐区监控总体水平低、作业效率不高的现状,设计了一种基于采集控制层和监控计量层的SCADA系统解决方案。在采集控制层中,详细介绍了PLC与仪表的RS2485总线通信和脉冲频率计数。在监控计量层中,描述了基于iFix组态软件开发的监控计量软件,实现监控、计量、曲线、报警等功能。实践运行表明,该系统对改善油库罐区监控现状、提高作业效率起到了很重要的作用,同时,对在类似监控场合的应用也有重要的借鉴意义。关键词:罐区自动化监控系统可编程逻辑控制器监控计量软件中图分类号:TP273文献标志码:AAbstract:OiltanksareaautomaticmonitoringsystemisanimportantcomponentofoilfarmautomaticInthelightofcurrentstatuses,e.g.lowgeneralmonitoringlevelofdomesticoiltanksareaandadataacquisitionsystemsolu2tionbasedontheacquisitionandcontrollevelandthemonitoringandIacquisitionandcontrollevel,RS2485buscommunicationandfrequencycountbetweenPLCandinInthemonitoringandmeasuringlevel,monito2ringandmeasuringsoftwarebasedoniFixwisithasfunctionssuchassupervisorycontrol,measurement,curveandalarmetc.,accordingtomethod.Thepracticeshowsthatthesystemplaysanimportantroleinimprovingthemonitoringleveland.Itisworthusingforreferenceintheothersimilarmonitoringplaces.Keywords:AutomatiareaoringsystemPLCMonitoringandmeteringsoftware0引言目前,我国的油库罐区自动化监控与国外相比,总体水平较低。罐区数据还主要依靠人工测量、读取和录入;工艺生产很多还是人工开阀、手动控泵。系统不仅存在监控不及时、人为误差大,还有随意性强、可靠性不高等缺点,因此,很多油库罐区都在进行以摆脱传统监控方式、作业方法,建立便捷、先进、可靠的监控系统为目的的自动化改造。油库罐区自动化监控系统运用现代信息化、自动化技术,方便、快捷地了解现场设备实时运行情况及历史生产信息,为生产调度决策提供可靠的数据依据;同时还能迅速、及时地对现场设备进行有效控制,从而提高作业效率。图1系统网络结构图Fig.1Structureofsystematicnetwork1油库监控系统架构油库罐区监控自动化系统由采集控制层和监控计量层通过现场总线连接而成,监控计量层通过服务器与以太网相连[1]采集控制层主要由现场工艺设备、仪器仪表、可编程逻辑控制器及现场总线组成,实现对油库罐区工艺和资源的测控。油库罐区工艺设备由油罐和管道两部分组成。油罐涉及光导液位计、Pt100和压力传感器等仪表;管道涉及质量流量计、温度传感器和压力传感器等仪表,这些仪表共同用来采集现场数据。同时,管道上安装泵、43,系统网络结构如图1所示。修改稿收到日期:2007-01-12。第一作者叶彦斐,男,1974年生,2004年毕业于电子科技大学,获硕士学位,讲师;主要研究方向为现场总线、集散控制、过程控制及智能控制等。《自动化仪表》第28卷第7期2007年7月油库罐区自动化监控系统设计与实现叶彦斐,等阀等执行机构用于工艺流程控制。采用基于可编程序控制器(PLC的测控方案,确保系统的高可靠性[2]位和温度测量,该仪表由二次表ZYG2A101和一次表ZYG2B101两部分组成。10个罐装有10台一次表ZYG2B101,按内部协议方式传递液位、温度信号给控。PLC选用SiemensCPU31522DP可编程控制器,通过CPU的DP口连接分布式站点ET200来拓展系统具有两个分布机架扩展机架。为增强与操作站计算机之间的通信能力,在采集控制层中插有通信处理器CP34225,监控计量层计算机中插有CP5611网卡,通过Profibus现场总线将两者连接起来构成网络。监控计量层由两台监控计量操作站组成,基于iFix组态软件开发。具有工艺流程监控、资源数据监督、数据计算、趋势图查询、系统报警及用户管理等功能二进行数据处理,操作站计量精度很高。两台监控计量操作站互为备用,监控油库罐区现场工艺,计量现场数据。[4][3]制室的一台二次表ZYG2A101(每台最多可接30台一次表,二次表轮询显示10个罐的液位和温度,并以标准RS2485总线协议输出结果。如图1所示,CP341通过RS2485总线与光导液位计二次表ZYG2A101相连,总线两端接入120终端电阻,构成RS2485总线控制网络。在PLC硬件组态中设定波特率1200bps、8位数据位、1位结束位、无奇偶校验、异步ASCII码通信方式。PLC通过CP341向光导液位计二次表ZYG2A101发。罐上数据接主机架,管道信号接。送查询命令,液位计返回应答信息,从而获得10个罐的液位、温度数据。具体协议格式如表1和表2所示。表1Tab.1Formmandframe[5]同时,由于采用精确计量算法(精度小于万分之温度命令1200CR2采集控制层、温度、压力,,采集泵、阀。为满足采集与控制需要,PLC模块配置如下:开关量输入模块,SM321,DI32×24V,6块;开关量输出模块,SM322,DO8×Relay,8块;模拟量输入模块,SM331,AI8×16bit,10块;模拟量输入模块,SM332,AO8×12bit,4块;RS485串行通信模块CP341,1块;高频计启始符lt表2响应帧格式Tab.2Formatofresponseframe1罐的液位4位16进制4位BCD码#・・・・・・・・・n罐的液位#结束符CRCR4位16进制4位BCD码通过区分起始符,判断获得的ASCII码是液位数据还是温度数据。另外,PLC定时发送液位和温度查询命令,为了避免发送命令与接收数据之间冲突,设定查询周期6s,确保有足够的时间发送和接收数据。2.2流量脉冲数据获取数模块FM35022,1块。液位仪表选用珠峰ZYG2101电子智能光导液位计。PLC通过CP341串行通信模块,采用RS2485总线协议方式读取数据。质量流量计选用太航LZLB28型质量流量计测量管道流量。PLC通过FM35022高频计数模块以脉冲方式读入,与标准电流方式采集相比提高了数据的准确性。2.1PLC与液位仪表的通信PLC通过CP341按照约定的RS2485串行通信协太航LZLB28型质量流量计提供标准电流和脉冲输出[6],为保证测量流量的准确性,采用流量脉冲的频率和个数分别获得管道质量流量的瞬时值和累积值。由于脉冲频率较高、范围在0～10kHz之间,不易采用开关量模块计数,故采用专用计数模块FM35022进行频率测量和脉冲计数。罐区入口和出口各装有一台LZLB28型质量流量计,分别将其脉冲输出信号线接至FM35022模块,其中入口流量计脉冲信号接0和1通道;出口流量计脉冲接2和3通道。硬件组态FM35022使0和2通道工作于“频率测量”模式以得到瞬时流量;1和3通道工作于“循环计数”模式以得到累积流量。在“频率测量”模式下,“时间窗”参数太大,瞬时数据平稳但“实时性”不强;“时间窗”参数太小,瞬时########议与珠峰ZYG2101光导液位计通信,获取各油罐的液位和温度。CP341通信处理器是Siemens公司提供的低成本高性能串行通信解决方案,具有RS2232(V.24、20mA(TTY和RS2422/RS2485(X.27三种不同传输接口,可以实现ASCII码、3964(R和打印机驱动三种通信协议。罐区装有光导液位计ZYG2101,进行罐内油品液44PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.28No.7July2007油库罐区自动化监控系统设计与实现叶彦斐,等数据“实时性”强但数据波动较大,经综合考虑、调试,设定频率测量“时间窗”100ms。另外,质量流量计中组态单位脉冲代表质量流量的大小对计数精度影响较大,若该值太大,单位质量对应脉冲少或频率值较低,分度过大造成计数精度低;该值过小,单位质量对应脉冲多或频率高,又可能丢失脉冲造成流量精度差,经综合考虑、调试,质量流量计单位脉冲设定为20g,正常工作频率在3kHz左右。2.3泵、阀控制PLC检测现场泵、阀状态、各油罐液位,依据油库要根据这些数据计算出油品的体积和质量等相关数据。这就需要依据高精度的计量算法进行数据计算和处理,并将运算结果通过实时画面、历史曲线等方式生动地表现出来。此外,系统还有趋势图查询、系统报警及用户管理等功能。3.3计量算法计量算法主要包括:罐容计算(高度到体积、视标准密度转换、温度及压力修正等算法。其中标准密度又是油品进行其他相关后续运算的基础,精度关系整个计量算法精度。通常,罐容计算、温度体积修正都有固定的算法;而视密度到标准密度转换要通过查表获得,对某种油品,根据测得的温度和视密度,查《石油计量表》得到它的标准密度。由于查表存在较多的不便,因此我们给出标准密、,公式如下:ρρ20t+181t(t-20-×t33工艺逻辑、发出信号有效控制泵、阀。如某罐处于进油状态:入口阀开、入口泵运行,同时不断检测油罐液位,当液位高于高限时,PLC自动停泵、关阀。3监控计量层监控计量层采用iFix组态软件、依据精确的计量算法开发而成,包含两台互为备用的操作站。具有工艺流程监控、资源数据监督、数据计算、趋势图查询、报警及用户管理等功能。3.1软件结构(1时的标准密度,kg/m;ρ2℃t为视密度,kg/m;t为温度,℃;k为修正系数,在0～20℃间根据需求,图2所示。每5℃分段给出。实际测试表明,通过该算法处理得到的结果与查《石油计量表》相比误差小于万分之一,从而保证了整个计量算法精度很高(精度小于万分之二。4结束语该油库罐区自动化监控系统自投运以来,监控实时性、操作简便性、计量准确性均大大提高。整个油库罐区生产过程控制及时、有效,减少了违反工艺流程的图2软件结构图Fig.2Structureofsoftware操作,避免了信息误报错报,提高了收、发、输转和存储等作业效率。同时,生产过程数据集中、准确、可靠,为油库操作人员操作甚至管理层指导生产提供了依据。该监控系统的成功投运对改善油库罐区监控现状、提高作业效率起到了很重要的作用,同时,对在类似监控场合的应用也有重要的借鉴意义。参考文献1阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,2001.2叶彦斐,李训铭.管塔焊接自动化监控系统设计与实现[J].自动3.2功能实现3.2.1工艺流程监控工艺流程图展示罐区油品分布、工艺流向及设备的运行状态,管道里液体流向、温度、压力大小,以及泵、阀的工作状态等。此外,通过工艺流程画面还能按照工艺要求进行有效控制。3.2.2资源数据监督资源数据包括库区单罐图、巡检图及总体资源。单罐图显示了每个油罐的详细信息;巡检图从总体角度显示油罐的几个主要参数;总体资源图按照不同标准(如油品类型、罐类型等进行总体参数统计、显示。3.2.3数据计算化仪表,2006,27(5:49-51.3宋伯生.可编程控制器配置・编程・联网[M].北京:中国劳动出版社社,1998.4马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版社,2001.5石油静态和轻烃计量标准化技术归口单位.GB/T1885—1998石仪表测量只能得到油位高度和温度,而实际生产《自动化仪表》第28卷第7期2007年7月油计量表原油部分[S].北京:中国标准出版社,1999.45摘要设计要求：设计一个油料液位监控系统。当液位高于X1时，鸣响振铃病点亮红色LED灯；当液位低于X2时，鸣响振铃并点亮黄色LED灯；当液位处于X1和X2之间时，点亮绿色LED灯。本次设计系统以AT89S52为核心，当测量液面超过设定的液面上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警显示稳定，从而达到自动报警的功能。随着社会的进步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测提出了更高的要求。而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到液位系统的控制中来。本文介绍了用液位检测集成芯片LM1042和A/D转换芯片A/D574A，以及AT89C51单片机作为主控元件的液位检测的原理、电路及监控程序。用LM1042液位检测集成芯片测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集，并且计算出真实液位值，通过运算判断是否超限报警，使检测具有更高的智能性。关键词：AT89C51AD574A液位检测LM1402超限报警AT89C51一、方案选择与论证1、液位传感器模块方案一：此方案采用光电传感器来实现，光电传感器是利用光的转换来获取数据，在经过AD转换来实现可以在LCD可以显示的数据，这样的话，硬件和软件都会变得复杂，在加上光电传感器检查的原理可知，在此系统使用并不稳定。方案二：此方案采用液位传感器来实现，液位传感器所采集到的数据能直接显示到LCD上，不需要转换，这样的话，硬件和软件就能简化，而且液位传感器所检测到的数据稳定性好，精确度高。综上分析，我们采用了第二个方案。2、显示模块方案一：采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能，显示格式受限制，且耗电量大，不宜用电池给系统供电。方案二：采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用LCD12864四行十六个字符的显示，能同时显示日期、时间、星期、温度和液位的控制，更能体现人机对话。3、微控制器模块方案一：此方案采用AT89C51八位单片机实现。它内存较小，只有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，无在线下载编程功能，也无在线仿真功能。只能通过编程器烧写成以.hex为后缀名的文件。方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大，有8K的字节Flash闪速存储器，比AT89C51要多4K。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。综上所述，我们采用了第二个方案，即AT89S52。二、系统的具体设计与实现1、系统的总体设计方案采用液位传感器LLE100、光电耦合器控制，读取液位信号并进行计算处理，分析并作出是否进行报警的判断，同时读取时钟芯片DS1302的时间，并送入液晶显示器LCD12864显示，同时通过与PC机的连接对整个系统的控制和显示。图1系统设计框图2、时钟模块该模块的主要功能是向单片机提供时间的信息包括年、月、日、星期及时间。其是由DS1302、晶振、电容等组成。图2时钟模块电路图3、报警模块当液位高于X1时，鸣响振铃病点亮红色LED灯；当液位低于X2时，鸣响振铃并点亮黄色LED灯；当液位处于X1和X2之间时，点亮绿色LED灯。如图图3报警模块4、主控程序代码段为：

com:process(current_state,eoc)

--规定各种状态的转换方式

begin

casecurrent_stateis

whenst0=>next_state<=st1;ale<='0';start<='0';en<='0';

whenst1=>next_state<=st2;ale<='1';start<='0';en<='0';

whenst2=>next_state<=st3;ale<='0';start<='1';en<='0';

whenst3=>ale<='0';start<='0';en<='0';

ifeoc='1'thennext_state<=st3;

--检测EOC的下降沿

elsenext_state<=st4;

endif;

whenst4=>ale<='0';start<='0';en<='0';

ifeoc='0'thennext_state<=st4;

--检测EOC的上升沿

elsenext_state<=st5;

endif;

whenst5=>next_state<=st6;ale<='0';start<='0';en<='1';

whenst6=>next_state<=st0;ale<='0';start<='0';en<='1';regl<=d;

whenothers=>next_state<=st0;ale<='0';start<='0';en<='0';

endcase;

endprocess;转化时序代码段为：

clock:process(clk)

--对系统时钟进行分频，得到ADC0809转换工作时钟

begin

ifclk'eventandclk='1'thenqq<=qq+--在clk1的上升沿，转换至下一状态

ifQQ="01111111"THENclk1<='1';current_state<=next_state;

elsifqq<="01111111"thenclk1<='0';

endif;

endif;

endprocess;

q<=regl;

abc_out<=abc_in;

endbehav;

大红山铜矿一期小补偿空间挤压爆破的应用郑永红1..2,刘让2,庙延钢1(1.昆明理工大学国土资源学院,云南昆明650093;2.大红山铜矿,云南新平653405)摘要：通过中深孔小补偿空间挤压爆破的研究，找出大块产出的原因，改进爆破工艺，降低大块产出率，提高爆破质量。关键词：小补偿空间、微差挤压爆破、大块产出率ApplicationofBlastingofSqueezesinSmallCompensationSpaceattheFirstStageofDaHongShanCopperMineZHENGYong–hong1,LIUrang2,MIAOYAN-gang2(1.FacultyofLandResourceEngineering,KungmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China；2.DaHongShancoppermine，XingPing653405,China)Abstract:ThroughtheresearchtoblastingofsqueezesinSmallcompensationspace,findoutthereasonofthebigpieceoutput,andimprovethecraftofblasting,andlowthebigpieceoutputrate,inordetoincreasethequantityofblastingKeywords:Smallcompensationspace,tinydiffertosqueezetoblowup,bigpieceoutputrate1概述1.1地质概况:大红山铜矿矿区位于滇中台南端，介于红河深断裂与绿汁江断裂所夹持的三角地，出露地层为大红山群。含矿地层为曼岗河组第三岩性段，属海底火山喷发沉积变质中厚缓倾斜高温多层铜铁矿床。矿体走向EW—N600W，走向长1800m，倾向S300W，倾角20-350，倾斜宽1200m，埋深191-705m，矿体平均厚度11.61m，属典型的多分层层状难采矿床。岩石坚固性系数f=8-14,主要含矿岩性为坚硬半坚硬石榴黑云变钠质凝灰岩，石榴黑云母片岩，条带状石榴黑云白云石大理岩及炭质板岩，其构造较为发育，矿石体重3.15—3.35t/m3，松散系数1.71,安息角40°30，—41°。1.2采矿工艺:采矿方法有两种,一种是以有底部结构漏斗受矿崩落嗣后充填空场法，占采矿量的85%，用YGZ—90中孔凿岩机配TJ—25台架凿岩，采用垂直扇形中深孔落矿，废石和分级尾砂充填采空区。薄小矿体采用浅眼留矿房柱（矿房内留连续矿柱或点柱）采矿法，占采矿量15%，废石和分级尾砂充填采空区，极小矿体不充填。每隔50米布置一个盘区，盘区布置形式分为沿走向布置和沿倾向布置两种，一般当倾角>200时采用沿走向布置，倾角≤200盘区结构尺寸50m×40～45m（走向长×倾向斜长），走向上每个盘区留有5m宽的壁柱，盘区中分段间柱为3米，而中段与中段间矿柱留5米，底部结构高1.3爆破工艺：1997年投产时中深孔的孔网参数抵抗线w=1.20米，孔底距a=2.2—2.4米，中孔超矿体顶板回采界线0.3米。1998年后进行了三次调整后的矿房中深孔抵抗线w=1.0米，孔底距a=1.8—2.0米，并且中孔不超顶板回采界线；切割槽中深孔抵抗线w=0.8米，孔底距a=0.6—0.8米。走向布置的盘区都是在盘区中间布置一个切割槽，中深孔拉切槽爆破时，每边加带一排矿房的中孔而使拉槽宽度达到4.4米，整个盘区的矿房采用扇形中孔侧向崩矿，整个45米宽的盘区一般共分4次爆破完；而沿倾向布置的盘区，则在盘区的中下部布置一个切割槽，由上往下侧向分次爆破，一般要3—5次才能爆破完整个盘区，切槽中孔爆破后易出现悬顶或采宽不够。另外爆破补偿空间在35%以上，上一次爆破后都供出采矿量的75%以上，才放下一循环，此时爆破补偿空间达到100%以上，形不成挤压爆破，大块采出率高。整个盘区落矿需要4个月以上，再加上落矿后的供矿1.4存在的问题①由于红山矿岩石呈多层缓倾斜状，地质构造多，层理明显，节理裂隙发育。特别是爆破时炸药在排位面上相对集中，爆破能从节理、裂隙、岩石层理面之间及孔口部分瞬间释放，爆能利用率低，加之爆破补偿空间35%以上，无法形成挤压，大块多。平均每个盘区的落矿周期为四个月，同一盘区多次爆破后，供矿强度因大块产出而降低,顶板曝露时间长，垮落混入爆堆，造成矿石贫化，有的甚至是超级大块，堵塞漏斗，矿房内局部矿石无法供出，，场内贫化、损失变大。②大红山采空区顶板暴露面积一般在1600—2000m2左右，随着应力重新分布,地压活动，相邻凿岩巷道顶板受影响破环、采取支护，支护掩盖及中深孔孔口变形导致部分孔无法装药，相邻采场爆破后质量更差，大块产出率更高③中深孔拉切割槽，由于YGZ—90中孔机精度不高，切槽中孔角度多为86°—90°，中孔施工后，同排或不同排的炮孔底部相互交错或偏差大，切槽中孔爆破后出现悬顶或采宽不够，造成矿房爆破夹制作用大，这也是矿房爆破质量差的原因之一。④爆能没充分利用，就释放，对周围相邻居工程震动造成破坏，巷道支护投入过多人力、物力，每放一炮运输巷、电耙道，停产清理浮石，正常生产工作日减少。⑤大块产出率高，放解炮次数多，排炮烟时间长，纯供矿作业时间缩短，劳动效率低。总之补偿空间较大，挤压爆破效果不理想，大块产出率高，采场生产能力低，回采周期长，贫化大，损失大，经营效果不理想。综上所述寻找合理补偿空间，形成挤压爆破，控制爆破次数，缩短回采周期，是成为解决问题的关键。2、解决措施：2.1、理论依据微差挤压原理：爆破过程的能量分布及其作用时间是决定爆破质量的主要因素，留碴是缓冲层，它能改善冲击波的分布，延缓其作用时间，促使爆破过程中来不及扩展的表面附近裂隙继续扩张，从而可减少由于自由面应力波反射和卸载作用而产生的大块。当岩体的节理、裂隙比较发育时，往往由于爆破震动作用或应力波作用使岩块沿原有不连续面崩塌、振落、开裂形成大块，而留碴起到限制和阻碍作用，改变了以上过程发生的条件，也降低了大块率。留碴吸取爆破能充分地用于破碎矿石。新分离岩石带有一定的能量，以50—100m/s速度撞击留碴或前排爆破体，二者均得到进一步破碎，爆能充分利用，而清碴后，爆破把过多的能量用于抛掷和冲击波，而不利于破碎。合理的微差间隔时间，使先后起爆产生的地震能量在时间上和空间上错开，特别是错开地震波的主震相，从而大大降低地震效应。微差爆破比普通爆破可降震30%—70%，这很大程度上与整个爆区的总装药量分散为多段起爆有关，控制每一段最大药量所产生的爆炸能，从而减少了爆破地震效应，有利保护相邻巷道工程。2.2、改进爆破工艺：合理的补偿空间，实现微差挤压爆破，控制爆破次数，缩短落矿周期，降低大块产出。⑴切割槽中孔爆破拉槽改为浅眼溜矿法回采拉切割槽，首先可以保证切割槽质量，其次布置方式灵活，可以根据崩矿范围，调整采宽及切槽个数，从而控制爆破次数。再者切割槽中孔爆破排面药量相对矿房更加集中，传递爆炸后多余能量给相邻工程较多，相邻工程所受震动更加剧烈，破坏性较强，改为浅眼溜矿法回采拉槽可以避免一次强破坏。最后切割槽爆破量小，但爆破准备工作同矿房大爆破一样，减少切割槽爆破，相对可以节省人、财、物投入，降低工人劳动强度。⑵红山矿岩石呈多层缓倾斜，地质构造、层理、节理裂隙发育，炸药在排位面上相对集中，爆能从爆破弱面即节理裂隙岩石层理面之间和孔口部分瞬间释放，利用率降低。由以往的每段爆破2—3排增至5—7排，多排同段，提高同段管的崩矿步距，控制矿房爆破次数（1—2、3次），充分利用爆能，逐次侧向挤压破碎矿石。⑶确定合理的补偿空间，实现挤压爆破。2000年以前认为小补偿空间爆破主要对相邻工程破坏大，补偿空间较大，可以维护相邻工程的稳固，尤其是耙巷，生产实践证明相反。小补偿空间爆破不仅有利于破碎矿石，控制大块产出，而且爆碴能吸收多余爆能，降低震动、冲击波对相邻工程的坡坏作用，这一点在理论上及以后实践都得以证明。只有确定合理的补偿空间，实现挤压爆破，才能控制爆破次数，缩短落矿周期，降低大块的产出。大红山通过小型工业试验，找到科学合理的补偿空间25%这一重要数据，增大崩矿步距，降低矿房爆破次数。要求供矿只允许供下一循环爆破处的漏斗，满足爆破补偿空间就进行下一循环爆破作业，实现逐次挤压，控制大块产出，缩短落矿、供矿周期，提高劳动生产率。535中段58一I盘区沿走向布置4条电耙道，穿脉装矿，矿体平均厚19米，切割槽布置在中间，用浅采回采，矿房用中孔凿岩，采用二个分层回采，分层高10m。以中切槽为自由面先放西矿房，后放东矿房，东矿房为二次，共三次爆破，最大崩矿距离20米。在东边末放完之前西边耙巷禁止供矿，以达到控制西矿房顶板爆露面积，减少西边顶板爆露时间。只供爆破循环处的斗，只要补偿空间达到15%，就放下一循环。大量供矿时，按放矿椭球体理论，严格控制供矿顺序，使矿房内的矿堆平面均匀下降，避免顶板掉下的大块混入爆堆，供出造成贫化。575中段38一I盘区沿倾向布置电耙道，沿脉装矿，布置两条切割槽，一条在中部采幅宽5—6M，一条在北部采幅宽为4M，矿体厚12-18米，切割槽采用浅采。盘区沿倾向布置三条耙巷，三条凿岩上山。矿房长63.6M-57.6M，矿房宽44.5M。 盘区采矿量(t)一次单耗（kg/t）二次单耗(kg/t)爆破次数爆破成本(元/t)损失率%贫化率%供矿度(t/d)58-Ⅰ1855860.580.12833.644.847.0559038-Ⅰ825140.560.1313.655.9313.947258一I盘区控制补偿空间，逐次挤压爆破，大块产出率降低，供矿强度高，供矿周期短，顶板大量垮落前就供完矿，供出矿石贫化小，损失小，经济效果优于575中段38一I盘区。2000年后厚大、富矿体消失，矿体变贫，且复杂受构造影响大，边角矿体居多。爆破器材二次长价，考虑上述因素，改进爆破工艺取得的成果相当明显。年度盘区个数采矿量(t)一次单耗（kg/t）二次单耗(kg/t)爆破成本(元/t)损失率%贫化率%供矿度(t/d)199984333260.6490.23.8818.3529.58237200094266930.6960.2024.1317.894.382732001104879850.6690.144.032.0510.821862002116212760.6690.134.0311.036.21892003147337820.590.133.74.257.912492.3、优化采切设计，缩短电耙耙矿距离，提高盘区出矿能力。沿走向布置的采场，东西两端布置溜井，两端耙矿。沿倾向布置的耙巷，两段耙矿，北段溜子布于耙巷中部，耙巷上坡，耙巷南北两端布置溜井，南边耙矿上坡，北端平坡耙矿矿。以上布置形式目的充分发挥电耙效率，提高盘区出矿能力,缩短生产周期，降低贫化。2.4、提高充填强度，及时充填采空区，维护地压，降低地压活动对相邻盘区的影响，减少对相邻工程、中孔孔口的破坏，减少不必要的支护,提高中孔利率，提高爆破质量。2.5、加强中深孔施工、爆破质量关管理，中深孔排间距、排面方向、角度和深度达不到设计要求及时补孔。装药时装药密度一定要达到设计要求,防装起爆药时要细心，不能出现错装、误装，混装，并认真作好现场记录，铺设网络联线时要搞清传爆方向，主线与主线之间、主线与支线之间联接要清楚规范。注意爆破材料质量．特别是非电毫秒延期雷管，每进一批雷管，一定要抽检试验，不合格产品应坚决杜绝使用，非同批、同厂雷管不能同时使用。3、进一步解决的问题⑴其次现在施工用的YGZ—90中孔凿岩机，精度有限，设计中孔与现场实测误差大，这也是影响爆破质量原因之一，需使用高精度的凿岩设备，降低中孔深孔排间距、排面方向、角度，提高中孔质量。⑵另外大红山矿装结构全孔导爆索、毫秒导爆管孔内延期、孔口起爆，因孔口起爆，存在炸药爆能有一部从孔口释放，得不到利用，改进为孔底起爆，有效利用炸药爆能，破碎大块，改善爆破效果、进一步降低爆破器材单耗。⑶采用先进施工方法,加快一次成井试验,找到降低盘区采准施工周期的方法,使采矿工艺各环节衔接更紧密,降低盘区生产周期,提高劳动生产率.参考书：爆破原理与设计、张志呈王刚杜云贵编著、重庆大学出版社岩石破碎机理、钮强、东北工学院出版社作者简介：郑永红昆明理工大学在读工学硕士刘让大红山铜矿工程师，从事技术管理工作庙延钢昆明理工大学教授、博士生导师空间误差补偿技术在大型机床中的应用美国自动精密工程公司

来源：MM现代制造为进一步缩小大型机床，尤其是5轴、6轴机床工作时的公差范围，提升其加工精度，美国国家制造科学中心（NCMS）组织了一次名为大型机床空间精度研究（VALMT，VolumetricAccuracyforLargeMachineTools）的大规模联合行动。此次联合行动邀请了包括美国自动精密工程公司（API）、波音公司（Boeing）、西门子（Siemens）、辛辛那提（MagCincinnati）等众多行业精英企业参加。大型机床空间误差补偿技术（VEC，VolumetricErrorCompensation）由此诞生。

空间误差补偿技术（VEC）使用API自主知识产权的T3激光跟踪仪与同样是API专利产品的ActiveTarget高性能传感器相配合，在有效时间内对大型机床进行精确测量。在经过简单的调试、安装后，使用T3激光跟踪仪对大型机床的运动空间进行持续不间断的跟踪测量，以得到机床操作过程中自始至终的运行数据。空间误差补偿技术测量的特点就在于：测量是在一个整体坐标系中完成的，而不是像普通测量那样需要分别测量不同的坐标轴，由此便可以记录到与机床实际运动最吻合及精确的数据。接下来，将这些数据输入计算机，使用软件工具对机床运行的整个路径进行模拟，以图片的形式反映空间误差，并生成补偿数据列表、核实空间补偿数值，最后直接将处理后的数据反馈于控制系统。

由于结构复杂的5轴、6轴机床通常会产生40～50个误差参数，以至于使用传统的21项误差机床检测法无法对结构复杂的大型机床进行全面的误差检测。而相比于传统的机床误差检测方法，VEC技术对机床运行空间的测量更具持续性，从而能够检测出机床工作时所产生的全部误差参数。实验表明，使用VEC方法进行检测、校准后的机床精度较传统检测方法校准的机床提高了4倍以上。

空间误差补偿技术（VEC）使用API自主知识产权的T3激光跟踪仪（T3LaserTracker）与同样是API专利产品的ActiveTarget高性能传感器相配合，在有效时间内对大型机床进行精确测量。传统的机床校准与补偿方法

长期以来，一个普遍的问题一直困扰着使用大型机床进行生产、加工的企业，那就是：企业所购买的价格不菲的高精度大型机床在生产加工过程中总会产生大大小小的误差，使其加工出的产品达不到精度要求。而造成误差的原因通常有多种因素：滚珠丝杠及齿轮的磨损、金属疲劳、甚至机床本身设计或安装时所造成的缺陷等等因素都会使机床工作时产生误差。

使用空间误差补偿的方法对大型机床工作时产生的误差进行修正已经在理论上被证实为是减小机床定位误差的有效方法。使用这种方法可以通过生成机床整个工作过程的误差参数来全面了解机床工作时在精度上的偏差，从而生成补偿参数，并将补偿参数输入机床控制系统从而对机床现有的定位误差进行实时纠正。而现代大型机床也在技术上支持这种空间误差补偿的操作方法。

21项误差补偿法是被公认的传统机床的校准方法。以结构较简单的普通3轴机床为例，这种方法需要使用激光干涉仪对机床的每个轴（X、Y、Z）分别进行测量。而在进行这些测量之前，需要对测试仪器做大量的安装调试，以便使干涉仪的激光束与机床相吻合，且对于每个轴的测量，都需要重新调整激光干涉仪的位置，并运行各自的测量步骤。如此，便耗费了大量的时间，使机床闲置，导致生产力的下降。而且由于激光干涉仪工作时间过长，还要将热漂移的因素考虑在内。

每一个线性轴都会产生6个误差参数（即线性定位误差、水平直线度误差、垂直直线度误差、俯仰角、偏摆角、滚动角）。通常来讲，为确保测量的精度及数据的准确性，需要对每个线性轴上的6个可能发生的误差参数各进行2次测量。从而，至少要进行36次测量，才可以收集到18个误差参数；再加上三个轴两两之间（X到Y，Y到Z，Z到X）的垂直度，就可以得到21项误差参数。接下来，根据收集到的误差参数就可以分别确定对于各个轴的补偿参数。完成这一过程，通常需要进行几天甚至是几周的测量，而测量期间内由于天气的不同以及昼夜温差导致的温度变化也会对测量结果有较大影响。

如果在测量中使用API最高配置的XD6型激光干涉仪，便可以在一次测量中得到一条线性轴上的6个误差参数。在同样测量3轴机床的情况下，便将通常需进行的36次测量减少到了6次，从而大幅缩减了测量时间。然而，即便使用XD6型激光干涉仪进行测量，仍然不能在不安装辅助仪器的情况下对垂直轴的滚动角进行测量。此外，在测量结构较为复杂的5轴、6轴机床时，热漂移现象仍会带来不可忽视的影响。

高精度的VEC技术

空间误差补偿技术（VEC）的使用较其他机床标定方法更为简单且精确度更高。由于VEC技术的测量是在一个整体的坐标系中完成，而不是像其他技术那样要分别对机床的每一个轴进行测量，所以只需一次安装检测仪器，便可以对从较为简单的3轴机床到结构复杂的6轴机床进行精确的测量；且激光跟踪仪对机床运行的整个过程进行跟踪测量，所以测量所得结果与机床实际运动轨迹完全吻合，从而达到极高的测量精度。使用VEC技术在几个小时内就可以完成对6轴大型机床的测量，较传统方法大幅缩短了时间，从而解决了大型机床标定过程时间过长的问题。而且这样还能将热漂移对测量精度的影响降到最低。

配合软件自动计算出误差补偿值，进行核实后上载到机床控制器，从而对机床进行实时误差补偿。经实验证明，使用VEC空间误差补偿的方法校准过的机床比一般方法校准的机床精度高出4倍以上。

空间误差补偿技术（VEC）的数据计算方式是基于切比雪夫多项式（ChebyshevPolynomials）演变而来。API独有的测量软件计算出多项式的运动学方程来描述机床运动时产生的不同误差，从而对机床运动空间内的任何坐标上的误差进行精准补偿。

使用VEC技术的第一个步骤就是建立VEC机床模型。应用机床的CAD模型，根据不同机床的特征建立运动误差模型。根据建立的运动误差模型，API的测量软件会计算并提供出一个测量路径的最佳解决方案，并避免与机床运行过程中有可能关联到的物体，例如固定装置、夹具等相冲突。利用这种计算方法，可以使带有复杂结构的机床（如带旋转轴的机床和6轴机床等）的测量标定变得像标准3轴机床一样简单。

图1在机床运动的空间内随机选取200～400个参照点API测量软件计算出的测量路径可以避免测量过程中可能发生的部件相互碰撞的情况。而这一测量路径是如何得出的呢？方法就是：在机床运动的空间内随机选取200～400个参照点（图1），将机床在这一运行空间内每个轴上的所有可能形成的姿态进行模拟，从而根据这一数据来计算出最终的测量路径。测量时，机床主轴会沿着预先设计好的路线进行运动，与此同时，API的T3激光跟踪仪发射出的激光束将会始终跟踪固定在位于机床中心点机床主轴上的APIActiveTarget活动靶标，对机床运行的完整路线进行测量。由于测量软件已为测量设计出了最佳路线，所以在测量过程中绝不会发生碰撞事件，也不会因为主轴的运动遮挡了激光束而中断测量。

实际测量中，无论机床的大小和结构复杂与否，整个测量的过程会在1～3h之内完成。由于API的T3跟踪仪在设计上的紧凑性、便携性、高复合性以及测量范围极广的特性，在测量时，T3激光跟踪仪既可以被安装在机床上，也可以被安置于机床之外。而ActiveTarget活动靶标则被安装固定在位于机床中心点的机床主轴上。ActiveTarget实际上是一个机动化的SMR，其特有的内置反射镜进行不间断的转动，从而可以在移动中始终锁定T3激光跟踪仪发射出的激光束，不会将激光束跟丢。测量时，每当机床运行到一个新的测量点就会停顿3～4s，使机床完成休整并稳定在其所应到达的位置，T3激光跟踪仪会在这一间隙对这个参照位置实施30～100次的测量。当计算出测量数据的平均值，便会反射信号至机床，使其移动到下一个待测位置。

图2每个待测的参照点与其前一个被测量的点之间都会形成一个杆状的连接，

随着测量进程的发展，所连接的点就越多整个过程需要对待测机床进行三次测量（