第二課時爆破設計的各個測試環(huán)節(jié)

1、臺階爆破智能設計1臺階爆破需求lGPS定位l立體掃描l臺階坡面l裂紋信息l爆堆塊度l智能設計爆破智能設計的主要步驟 爆破設計成果應用爆破設計成果應用 3 建立礦山三維模型建立礦山三維模型 露天臺階爆破設計露天臺階爆破設計 爆破設計的安全校驗爆破設計的安全校驗 建立礦山三維模型4l工程測量學：研究工程建設在設計、施工和管理階段時的各種測量工作的學科。布局上：由整體到局部 精度上：由高級到低級次序上：先控制后細部礦山地形參數主要由GPS、全站儀、三維數字圖像技術或三維激光掃描數據獲得。5建立礦山三維模型lGPS技術：l1定義l 全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System

2、）,是一種可以授時和測距的空間交會定點的導航系統(tǒng),可向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。 6建立礦山三維模型l2.GPS的產生與發(fā)展l 利用多普勒頻移原理1964年建成子午衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(TRANSIT)。l 美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年投入使用。經歷20年，耗資300億美元，是繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的第三項龐大空間計劃。 l 1957年10月第一顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導航應運而生7建立礦山三維模型l3.GPS的組成l GPS定位系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星空間部分、地面控制部分和用戶GPS接收機三部分組成。8建立礦山三維模型l4.GPS

3、的特點l 1 、定位精度高。 應用實踐已經證明，GPS相對定位精度在50KM以內可達10-6，100-500KM可達10-7， 1000KM可達10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面 位置誤差小于1mm。 l 2 、觀測時間短。 隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15KM以內時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。l 3、 測站間無須通視l 4 、可提供三維坐標。 經典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。GPS可

4、同時精確測定測站點的三維坐標。 目前GPS水準可滿足四等水準測量的精度。9建立礦山三維模型l4.GPS的特點l5、操作簡便。 隨著GPS接收機不斷改進，自動化程度越來越高，有的已達“傻瓜化”的程度；接收機的體積 越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動強度。 使野外工作變得輕松愉快。 l6、全天候作業(yè)。目前GPS觀測可在一天24小時內的任何時間進行,不受陰天黑夜、起霧刮風、下雨下雪等氣候的影響。 l7、在爆破工程具有廣泛的應用前景。 地形測量，方量測算，鉆孔定位，孔位驗收，爆堆形態(tài) 測量，等。10建立礦山三維模型5.動態(tài)測量（1）方法：先建立一個基準站，并在其上安置接收

5、機連續(xù)觀測可見衛(wèi)星，另一臺接收機在第1點靜止觀測數分鐘后，在其他點依次觀測數秒。最后將觀測數據輸入計算機，經軟件解算得各點坐標。動態(tài)相對定位的作業(yè)范圍一般不能超過15km。（2）用途：適用于精度要求不高的碎部測量。（3）精度：可達到（1020mm+1ppm一百萬分之一） 11建立礦山三維模型l6.GPS實時動態(tài)定位（RTK）方法l 與動態(tài)相對定位方法相比，定位模式相同，僅要在基準站和流動站間增加一套數據鏈，實現各點坐標的實時計算、實時輸出。12建立礦山三維模型l7.GPS的測量誤差l 通過地面接收設備接收衛(wèi)星傳送來的信息，并通過偽距與解方程組來確定地面點的三維坐標，其測量結果的誤差主要來源于G

6、PS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號的傳播過程以及地面接收設備。13建立礦山三維模型 類別類別 誤差來源誤差來源對誤差距離影響對誤差距離影響/m/m衛(wèi)星部分衛(wèi)星部分星歷誤差；衛(wèi)星種差；相對論效應1.515信號傳播信號傳播電離層；對流層；多路徑效應1.515信號接收信號接收鐘的誤差；位置誤差；天線相位中心誤差1.515其他影響其他影響地球潮汐；負荷潮 1.0l7.GPS的測量誤差lGPS誤差解決方法l在GPS偽距定位技術的廣泛應用中，差分定位是其中的佼佼者。根據差分GPS基準站發(fā)送的消息方式，可將其分為三類：位置差分、偽距差分和相位差分。三類差分方式的工作原理基本相同，都是由基準站發(fā)送修正數，由用戶站接收并對其測

7、量結果進行校正，以獲得精確的定位結果。但三類差分方式發(fā)送修正數的具體內容不一樣，其差分定位精度也不同。14建立礦山三維模型建立礦山三維模型15架設GPS基準站校準移動站建立礦山三維模型l采集數據架好基準站并開機，設置相關參數后，基站自動啟動并進入收發(fā)數據模式。打開手簿和移動站，采用藍牙方式將手簿與移動站進行連接，設置測量軟件后設置橢球名稱及中央子午線等參數，然后校準移動站，進入點測量模式開始進行數據采集。16建立礦山三維模型17l 數據處理導出原始數據后，結合南方CASS對數據異常點、重疊點、遺漏點進行檢查。使用南方測繪S86T GPS得到的DAT數據文件，將數據點整理為特定的高程點記錄格式后

8、，結合地形填充算法、平滑算法以及偏移高程圖算法，使其在不同分辨率下顯示不同位置的地形曲面，并通過地形生成軟件使數據點在失真很小的情況下形成三維地形模型。建立礦山三維模型18l 8. 數據處理 高程點記錄格式l 數字高程模型（DEM）包括一系列等間隔的地形高程值, 它在地形上按照網格規(guī)則采點。地形上的點被整齊地排列在網格上, 并把各點的高程值按順序存在文件中。其中高程點記錄格式分為區(qū)域邊界點記錄和區(qū)域內部點記錄，并使用南方測繪S86T GPS采集數據點，DAT文件標準格式為：點名、點屬性、北坐標、東坐標、高程值。建立礦山三維模型1920建立礦山三維模型建立礦山三維模型21l 三維建模的建立l 三

9、維礦山建模將計算機科學和圖像處理技術相結合，并涵蓋了計算機圖形學、計算機視覺、計算機輔助設計、地球空間科學、軟件開發(fā)技術等多門學科的知識和理論，根據三維地形坐標，建立一體化的三維空間模型。建立礦山三維模型22l 三維建模的建立l 該模型能夠將數據中的物理現象和自然規(guī)律轉化為直觀的圖形、圖像的方式表達出來，并大大加快數據的處理速度，從而改變技術人員直接面對大量抽象數據的被動局面，以便更直觀、更有效的進行日常工作。在今天的信息化時代，并伴隨著計算機圖形技術和地質學研究的不斷發(fā)展，建立礦山三維模型已成為計算機在工程地質領域應用的一個必然趨勢。建立礦山三維模型23l 三維地形的組織方式l 網格模型是計

10、算機圖形學中表示三維實體的重要而有效的方法。為了減少模型的數據量并且提高繪制速度，根據人的視覺特征,在繪制三維實體時可以對網格模型做適當簡化,即當物體距離視點較近時,采用較為精細的模型表示；當物體距離視點較遠時,采用較為粗糙的模型來表示。采取這種方法不僅可以提高繪制速度,而且大量減少模型表示中所需三角形面片的數量。建立礦山三維模型24l 四叉樹數據結構l 樹結構是地形繪制中經常采用的數據結構。它采用規(guī)則格網的地形數據來實現動態(tài)LOD簡化技術，并對地形中的不同部分采用不同表達分辨率，也就是通過一種分層的表達方式，對規(guī)則格網中不同部分實現漸進細分。用四叉樹表示地形的基本思想是：把整個地形作為根節(jié)點

11、，先把根節(jié)點分割成四等分的子塊，如果檢查到某個子塊的所有格網都達到所要求的渲染精度，就不需要再往下分割；否則就把該子塊再分割成四等分更小的子塊，這樣遞歸分割下去，直到所有子塊中的地形格網都達到所要求的渲染精度。建立礦山三維模型25l 四叉樹數據結構一個四叉樹把一個地形遞歸的分割成一個個小塊，并建立一個近似的高度圖。通過將地形模型的頂點數指定為(2n+1)(2n+1)，并劃分為不同的層次，因而形成四叉樹；通過使樹中的每一節(jié)點對應著由四塊格網單元組成的面片，形成不同細節(jié)的層次模型。如圖2.1所示,樹中的每一個節(jié)點代表真實地形中的一塊相應區(qū)域，其中根節(jié)點C0代表了整個區(qū)域。采用四叉樹對整個區(qū)域處理后

12、，得到C1C4（層次1）和C5C20(層次2)。在改變視角瀏覽地形時，根據瀏覽者的方位和地形本身的幾何復雜程度，決定四叉樹的層次、平衡失真與速度之間的矛盾。建立礦山三維模型l使用GPS對礦山現狀地形的測量傳統(tǒng)的測圖方法（如用經緯儀、測距儀等）通常是先對周圍的地貌和地物布設控制網點，然后根據控制點測定地物點和地形點在地圖上的位置，最后按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。這種方法要求點間通視，測量的工作人員至少需要23人，費工費時，而且精度不均勻，外業(yè)中無法預測測量成果的精度，內業(yè)處理后如發(fā)現問題必須進行重測。26建立礦山三維模型l使用GPS對礦山現狀地形的測量GPS RTK技術在一般的地形條件下，

13、移動站可以一次性完成對半徑10km范圍內的區(qū)域實現測量 ,大大減少了所需要的控制點和測量儀器的數量,以及設備移動的次數。在對地形的碎部點測量時，僅需一個人背著儀器站在碎部點上等待幾秒鐘，既能得到三維坐標，又能實時知道定位精度。測量完成后經過簡單的數據處理再結合三維建模軟件，即可生成三維礦山模型。27建立礦山三維模型l生成模型將數據導入地形生成軟件內，并結合現場草圖與地圖手動繪制功能，得到露天礦三維模型。28建立礦山三維模型l生成模型（局部）29露天臺階爆破設計30露天臺階爆破設計l1 爆破區(qū)域爆破區(qū)域將選擇爆區(qū)設置為手動選擇，并默認設定為逆時針順序點選。首先選取后排設計推進邊界線點Q、下一臺階

14、面點Y，此時軟件將自動連接QY并與臺階坡頂線相交以確定出點N，然后繼續(xù)在下一臺階面上選取點X，在臺階面上選取點P，同樣道理軟件將自動確定出坡頂線上點M。此時PQ即為后排設計推進邊界線，MN為坡頂線。31露天臺階爆破設計32爆破區(qū)域的選擇露天臺階爆破設計l2 爆破方案爆破方案首先根據巖石相關性質（巖石種類、裂縫平均間隙、大塊構成含量、層理走向等）和B.H.庫圖佐夫等人的巖石可爆性分級表確定巖石可爆性級別。330度30度60度75度90度120度150度露天臺階爆破設計34爆破性分級巖體自然裂隙平均間距/m巖體中大塊構體含量/%極限抗壓強度/Mpa巖石容重/tm-3巖石堅固性系數爆破性程度大于50

15、0mm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.庫圖佐夫等人的巖石可爆性分級表（僅列出部分內容）露天臺階爆破設計鉆孔設備的數據庫中包含了常用的潛孔鉆機和牙輪鉆機，足以滿足露天礦山常規(guī)爆破設計的要求。35選擇相應炸藥類別及型號，將其添加到方案設計對話框中，該選項包含炸藥名稱、密度、爆熱、比容和單位炸

16、藥計算威力。露天臺階爆破設計確定布孔方式和裝藥結構。36露天臺階爆破設計37綜合所有的計算數據，得到爆破設計參數。露天臺階爆破設計38根據上一步的孔網參數，進行自動布孔，并可根據個人需要進行后期調整。露天臺階爆破設計l3 爆破網路爆破網路（1）孔內雷管選擇首先選中要進行孔內雷管選擇的單個或多個炮孔，并打開孔內雷管設置對話框，根據需要進行選擇，同時右鍵可以取消孔內雷管選擇；顯示所有炮孔信息選項則可以檢查炮孔裝藥結構、堵塞長度等信息。39露天臺階爆破設計40（2）孔外雷管選擇選取相應毫秒延期地表雷管，選取起爆點并根據設計要求連接控制排；選取傳爆列地表雷管依次按斜線起爆、“V”型起爆等方式連接；最后

17、點擊顯示爆破時間，根據顯示的單孔起爆時間對爆破網絡進行修改。爆破設計成果應用41爆破設計成果應用l1 爆破圖表設計爆破圖表設計文檔與報表主要包括四類：火工品材料審批單、鉆孔任務書、裝藥任務書以及連線任務書。工程制圖主要包括三種設計圖紙：布孔設計圖、鉆孔驗收圖和網絡連線圖。42爆破設計成果應用l2 GPS布孔布孔由軟件輸出的坐標文件與南方測繪S86T GPS手簿兼容性非常好，可直接復制到手簿的SD卡上，并利用點放樣功能進行現場布孔。43爆破設計成果應用l3 鉆孔驗收鉆孔驗收因施工現場與設計圖紙不同，會出現孔位不合理的情況，因此需要由技術人員對鉆孔后的現場情況進行檢察監(jiān)督，并繪制出實際鉆孔圖。圖紙

18、中應包含炮孔位置、炮孔深度、炮孔孔徑、廢孔等信息。44爆破設計成果應用l4 工程量的測量工程量的測量利用軟件可以計算實際工程量，方格網法土方計算。45爆破設計成果應用l5 爆堆形態(tài)測量爆堆形態(tài)測量爆堆形狀是衡量爆破效果的重要指標之一，其中爆堆的前沖距離、隆起高度、后翻高度等直接影響著爆破效果的優(yōu)劣。而爆堆高度和寬度對于人員、設備的安全有重要影響，良好的爆堆形狀且爆區(qū)后部有明顯的開裂，有利于提高鏟裝運設備的效率。46爆破設計成果應用l6 爆破碎塊尺寸測量爆破碎塊尺寸測量l 爆破塊度是衡量爆破效果的重要指標之一，它直接影響施工成本、裝運和破碎的勞動生產率。在實際施工過程中，應該盡量避免出現大量的大

19、石塊，否則會造成爆破后的巖石不能通過鏟斗，無法進行正常的裝運。所以一般要求巖石塊度在兩個方向上的尺寸不得大于L，較好的破碎度是衡量爆破質量的標準之一。47爆破設計的安全校驗48爆破設計的安全校驗l1 爆破器材的性能參數爆破器材的性能參數l炸藥性能參數（化學，物理，爆炸性能）l起爆器材性能參數（可靠性）l其他相關器材參數49爆破設計的安全校驗l2 爆破網路的可靠性爆破網路的可靠性l在網路連接過程中，應利用爆破參數測定儀隨時監(jiān)測網路電阻，網路連接完畢后，必須對網路所測電阻值與計算值進行比較，如果有較大誤差，應查明原因，排除故障，重新連接。這里特別強調所有接頭應使用高質量絕緣膠布纏裹，保證接頭質量；監(jiān)測網路必須使用專用爆破參數測試儀器，切忌使用普通萬能電表。50爆破設計的安全校驗l3 爆破振動爆破振動l 在地面建筑物的爆破振動判據要采用質點峰值振動速度和主振頻率兩個指標，因為：從理論上講地震動是由不同頻率、