水电站边坡智能爆破设计与管控系统研究

水利工程爆破施工具有周期长、规模大的特点,传统爆破设计与施工管控方式难以满足当前水利工程的建设和发展要求,研究建立平台化、网络化、智能化的爆破设计与管控系统具有重大的工程意义。基于BIM、WebGIS和已开发的爆破设计软件,利用Angular框架和SpringBoot框架,采用前、后端分离式方法开发了智能爆破设计与管控系统,系统由智能爆破设计模块、三维可视化模块、数字化爆破管控模块以及智能安全评价及预测预警模块四个功能模块组成,实现了智能爆破设计与全流程爆破审核功能一体化,能够根据现场实际施工情况,采用模型参数化动态联合裁剪方法,选取开挖轮廓线上的控制点进行智能爆破设计,生成爆破设计方案,并将设计方案上传审查,有效地促进了爆破全流程的标准化、信息化、数字化管理,加强设计、施工、监理等单位的实时交互办公。该系统在叶巴滩水电站边坡爆破开挖工程的应用结果表明,系统能有效进行爆破设计,并提高管控效率,可为水电站边坡爆破设计开挖施工提供技术支持。

隧道改扩建爆破设计及安全控制研究

为探究隧道改扩建工程设计方案及安全控制,本文根据隧道爆破相关理论对某国道隧道工程开展实例分析,系统研究隧道爆破施工方案、爆破参数选取、爆破网路设计,并探究隧道爆破安全控制,其中计算的工程爆破振速均符合规范规定,现场爆破情况良好验证了爆破设计方案的准确性。主要研究结论如下:(1)隧道支护强度、超前支护及开挖方式应随围岩条件的恶化而同步增强,连拱隧道与明洞的爆破设计相比分离式隧道需进一步优化并关注隧道连接位置;(2)爆破时侧墙与顶部分别采用预裂与光面爆破方式,不同围岩条件及施工状况下爆破参数应有差异,深孔爆破主要用于主爆孔,浅孔爆破主要用于明洞开挖段路基与隧道下台阶;(3)爆破设计时炮孔布设、爆破方式及参数、爆破网络应随地质状况与隧道类型进行优化调整,采用预裂与光面爆破结合的方式并严格控制爆破飞溅;(4)现场通过施工爆破控制与振动监测有效控制爆破扰动,现场爆破情况良好并且计算所得不同类型隧道爆破振速符号规范要求验证了爆破方案的准确性。

低温冰冻环境下的岩塞爆破设计与施工实践

引松供水是解决吉林省中部地区城市供水问题的大型调水工程,取水口的岩塞爆破是项目的重点控制性工程。该岩塞为喇叭口形状,顶宽28.4 m,底宽7.0 m,塞体厚15.76 m。施工地处低温地带,气温在-10~-15℃左右,正直冰冻期,冰盖厚约0.5 m。在低温冰冻的环境下实施岩塞爆破作业,可参考的工程案例较少。针对所面临的技术难点,分别进行了1∶1岩塞爆破试验和爆器材低温试验。1∶1岩塞爆破试验与原位岩塞爆破方案基本一致,爆后经检查,进水口形状、尺寸与设计基本符合,达到了预期目标,实际验证了设计中的掏槽孔等相关炮孔布置、装药结构、炸药使用量和起爆网路的可行性。爆破器材低温试验解决了低温冰冻环境下普通乳化炸药的水相氧化剂析晶与敏化气泡丧失后拒爆的问题,检验了采用了物理方式的固体颗粒进行敏化高抗水乳化炸药的可靠性,试验实测值达到了技术要求。高精度数码电子雷管的通讯、授时、组网全部正常。高能导爆索因采取设置端头帽和环氧树脂等防护措施,爆轰感度没有明显变化。通过正常装药的爆破孔爆破对比,经过低温试验的爆破器材较好地满足设计要求。根据两次试验结果,对爆破方案进行了优化。在实际作业过程中遇到炮孔内壁出现凸起冰凌,药柱无法装入等问题都得到很好的解决。起爆网路采用的是将沿衬砌连接段环绕一周的三条主线分为不同颜色,电子雷管按分组接在对应颜色的主线上。环形的爆破主线的能有效避免低温渗漏水导致连接件内防水失效,也为后续拆除钻孔、装药作业平台提供便利。通过在岩塞上部冰层开凿泄压孔进行爆破破冰,及时泄放压力。爆后断面与设计相差很小,洞口外侧未发现垮塌,关键部位爆破振动监测点峰值均有效控制在安全允许范围内,达到了预期的一次爆通成型、控制爆破振动和环境保护的效果,证明该岩塞爆破良好。本次爆破成功表明在低温冰冻的气候环境下实施精准的岩塞爆破是可行,可为类似环境下的岩塞爆破施工提供相关数据参考。

白鹤滩水电站尾水出口围堰拆除爆破设计与施工

白鹤滩水电站尾水出口围堰拆除爆破具有工期紧、任务重、岩石条件复杂、近距离靠近保护物、水流冲渣要求高等突出特点。针对施工中的重难点,采取“分期分区分层”爆破拆除方案,将单个围堰分为“两期三层八区”,通过预留经济围堰,提前拆除水上部分等措施,克服了工程量大、工期紧的难题;采用“大直径钻机造孔、孔内套管护孔”的方式,有效减少了复杂地质条件下塌孔的产生,提高了施工工效也确保了爆破效果;“高单耗、低单响”的药量设计、“孔间分段、孔内延时”的爆破网路设计,即能满足近距离爆破条件下质点振速安全控制要求,又确保了爆后渣料块度满足水流冲渣条件。工程应用结果表明,最不利工况下爆破诱发质点峰值振速为11.85 cm/s,小于结构混凝土允许的安全控制标准12 cm/s;实测水击波峰值压力为0.12 MPa,小于水工钢闸门的安全允许控制值0.4 MPa;爆后绝大部分渣料块度粒径控制在40 cm以内,大块率控制在5%以内,爆破效果良好,满足水流冲渣条件。

铁路管控区石方控制爆破设计与实践

安全开采铁路附近的矿产资源对维护社会稳定,促进社会经济发展有重要意义。如何安全开采铁路管控区内的资源是当今爆破行业的重要课题。通过对爆破有害效应进行分析,列举了铁路附近设施的爆破标准,并进一步在这些爆破标准下做出了一些爆破参数设计和有害效应的控制措施,通过工程实践,取得了完美的爆破效果,此设计可为该类铁路工程爆破提供参考。

路基边坡数字化光面爆破设计研究

介绍了一种数字化光面爆破施工技术,针对路基边坡施工中存在的安全隐患和效率低下等问题进行了研究与应用。数字化边坡测量通过激光扫描及三维建模技术实现对边坡形态和地形的高精度测量与数据采集,数字化光面设计,实现对光面形态的精细设计和优化。该技术的应用结果表明,数字化光面爆破设计具有多种优势,如提高了爆破施工效率和安全性、减少了设计和施工的时间及成本、保护了环境等。通过数字化光面爆破设计,可以充分利用现代科技手段,提高爆破施工的质量和效率,同时减少了人为因素的干扰,有效地保障了爆破施工的安全性,且具有一定的普适性,在其他类似工程中也可以得到应用。

基于动态爆破设计的隧道超欠挖控制技术分析

友谊隧道横洞位于湖北省十堰(郧阳)地区,掌子面主要揭露岩性为绢云石英片岩,掌子面围岩多呈片状~薄层状,拱部易掉块,局部地区见线状滴水,围岩节理裂隙发育。在隧道爆破开挖扰动后易松动、掉块,造成一定的安全隐患,且超挖较多时初喷质量难以保证,造成极大的经济浪费。为有效解决友谊隧道变质片岩施工中的超欠挖问题,保障现场施工安全及施工质量,基于超前地质预报技术、掌子面地质素描、动态爆破设计、全断面3D扫描的技术措施,动态选取爆破参数指导现场施工,极大程度解决了存在的问题,既保障了施工安全,又降低了施工成本。

采用CMS辅助矿柱回采爆破设计研究

准确掌握矿柱实际边界是矿柱回采爆破设计的基础,也是提高矿山经济效益的有效途径之一。针对传统的测量方法很难准确地确定矿柱实际边界的实际问题,提出了采用空区三维激光探测系统CMS(Cavity Moni-toring System)辅助矿柱回采爆破设计的解决方案。介绍了CMS的基本工作原理和基本构成,并用实例阐明了运用CMS辅助矿柱回采爆破设计的具体方法。实践证明,该方法能很好地解决矿柱回采中其边界难以确定的问题,具有重要的推广应用价值。

矿柱回采与空区处理的爆破设计与施工

利用地下矿山实例 ,介绍了矿柱回采与空区处理大爆破的设计方法 ,并根据地下矿一般微差雷管段别数不多的特点 ,提出了采用导爆管微差雷管→导爆索→导爆管微差雷管→初始引爆火雷管的孔内和孔外相结合的接力式微差延时起爆系统 ;同时对矿区爆破安全校核方法 ,也作了较为详细的介绍。

水厂铁矿地质地形数据库及其在爆破设计中的应用

基于AutoCAD技术开发了水厂铁矿采场地质地形数据库。该数据库具有地质地形信息 (包括图形 )的自动查询、识别与处理功能 ,并能够按属性对任一给定范围内的矿岩自动进行分类和方量计算 ,从而可为计算机自动优化选取爆破设计参数和模拟爆破等工作提供充分和可靠的前提条件。将采场地质地形数据库与爆破设计软件相结合 ,实现了爆破参数的自动优化选取 。

露天矿爆破设计三维可视化系统

为提供一种科学化、规范化的露天矿爆破设计三维可视化技术和方法,对露天矿爆破计算机辅助设计技术和爆破机理进行了深入研究。以AutoCAD为开发平台,采用Visual Studio 2008中的visual C++环境,结合AutoCAD的二次开发工具ObjectARX对三维地质模型软件SMCAD进行了再次开发,研究出露天矿爆破设计三维可视化系统应用软件。通过在神宝能源公司一号露天煤矿的应用表明,该软件不仅可以通过多次演示,优化出最佳起爆顺序和爆堆形状,而且具有较强的适应性和扩展性,极大地提高了露天矿企业的爆破管理水平和设计效率,减轻设计人员的劳动强度,为爆破设计方案的有效决策及露天矿台阶爆破三维可视化设计的科学化、规范化提供了依据。

Excel VBA在大直径深孔爆破设计的应用

针对地下大直径深孔间隔装药微差爆破设计过程复杂、繁琐、低效、易出错的特点,应用Excel强大的计算统计功能和VBA自动化功能,通过调用函数、编写宏代码及设置控件,构建功能模块,开发了具有参数化数据输入、动态计算与统计、自动生成材料报表、爆破设计优化、自动查错功能的爆破设计表格系统;在凡口铅锌矿大直径深孔采矿实践应用中,表格系统能够快速准确实现爆破设计图的表格化,用于指导爆破现场的精细化施工,并且自动分类统计出爆破器材、单响药量等,取代手工计算,明显提高了设计效率和准确度、降低了工作强度,取得了良好的效果,可为其它间隔装药微差爆破设计提供借鉴。

MICRONMINE系统在爆破设计中的应用

以某铜矿为研究对象,介绍了一种可用于地下矿山进行爆破设计的软件系统——MICRONMINE。利用该系统建立了整个矿山矿床以及工程的三维实体模型,并在此模型的基础上进行爆破设计。详细地阐述、分析了爆破设计的过程及其结果,从而得出结论:MICRONMINE系统提供的平台使爆破设计过程智能化、参数化、数字化,能够实现在整个设计过程中可视、可控、可调等功能,并且优化了设计,满足了矿山生产要求,取得了良好的技术经济效益。

露天矿爆破设计与模拟Blast-Code模型及其在水厂铁矿的应用

结合实例介绍了一种用于露天矿台阶垂直中深孔爆破设计并对爆破破碎效果和爆堆形状分别进行预测和模拟的软件系统———Blast Code模型。该模型主要由采场地质地形数据库、爆破设计与模拟两大部分构成 ,前者可以准确和方便快捷地反映采场的地形条件、矿岩物理力学性质及地质构造等信息 ;后者则依据对爆区地形 (包括台阶自由面条件 )、爆区内矿岩的物理力学性质与地质构造特征、炸药爆炸性能三类对爆破效果具有直接影响的关键因素的综合定量分析 ,由计算机自动进行完整的爆破设计 ,并可对矿岩的破碎效果和爆堆形状进行定量的模拟和预测。Blast Code模型具有爆破参数选取的人工干预和钻孔爆破成本计算功能 ,可对多个设计方案进行技术经济对比分析 。

基于CMS及DIMINE的矿柱回采爆破设计优化

厚大矿体采用中深孔分步骤开采时,往往由于一步骤矿房开采存在不同程度的超挖或欠挖情况,导致二步骤待采矿柱的实际形态极不规则,影响到矿柱回采的爆破设计.利用三维激光探测系统(CMS)对某铜矿第一步骤采空区的现场测量,准确地确定矿柱相邻两侧空区形态,通过DI-MINE生成空区模型,将该模型与设计采场三维实体模型进行布尔运算后建立了矿柱的三维实体模型.然后利用DIMINE进行了深孔和中深孔爆破回采方案设计,生成了矿柱采场爆破设计报告和施工图,提高了布孔质量和工作效率.

基于RTK手簿的露天矿爆破设计系统实现

随着计算机辅助爆破设计系统的发展及普及,传统爆破设计在定位精确度、布孔方案合理性、破碎效果等方面的弊端日益显露。为了提升爆破效果,将爆破理论与RTK技术精确定位的优势相结合,通过对影响爆破效果的各项因素进行分析,完成对现场地形参数及实际炮孔参数的动态精确采集,并实时调整和优化,实现精确定位与爆破设计一体化。在此基础上,详细研究了爆破设计的方法并综合运用数据库与嵌入式开发技术,阐述了系统的需求分析、系统设计思路、系统功能模块分析、数据库开发策略以及系统实现等关键技术。该系统的应用为爆破设计的科学化、规范化及精确爆破提供了较为先进的设计平台,可以节省大量的人力、物力,缩短设计周期,提高设计精度,为矿山开采降低了成本。

隧道爆破设计智能系统的组成与结构研究

针对目前隧道掘进爆破设计多以人工设计并辅以CAD绘图而存在设计质量差、速度慢的不足,进行了爆破设计智能系统的组成和结构研究。按照爆破设计与施工所涉及的参数特点,应用软件工程、人工智能等方法,确定以知识库、数据库、推理机、人机交互系统和解释机构为隧道爆破设计智能系统的组成部分。创建了系统管理、参数智能计算、爆破数据、布孔设计、施工设计和施工信息管理等系统功能模块,并给出了爆破设计数据流程图。实现了掘进掌子面上炮孔的自适应布置。由此研制的智能系统能够完成传统、人工智能和完全智能3种方法的隧道爆破设计。隧道爆破实例的设计结果表明,采用本设计系统能够自动、准确、快速、高质量地获得炮孔布置、布孔说明、爆破命令等设计图表。

根据经验公式和数据进行爆破设计的计算方法

阐述了一种利用经验公式和实验数据进行爆破设计的方法 ,揭示了其相应的数学机理 .通过在爆破块度计算中的应用 ,验证了该方法的有效性 .该模型的计算结果不仅与经验公式相符 ,而且与实测数据相一致 .借助于计算机技术 ,在大型爆破设计问题中应用该方法 。

隧道掘进爆破设计数据库的应用研究

以隧道掘进爆破设计与施工为背景,进行隧道掘进爆破设计数据库应用研究。按照爆破设计与施工所涉及参数特点,提取了相应的爆破设计参数及相关数据,应用关系数据库技术分析得到适合隧道爆破设计的数据库结构及其数据表结构并创建各个数据库表。以Visual C++作为开发平台并结合MFCODBC技术,研制出隧道爆破设计数据库系统,实现用户通过该系统即可对隧道爆破设计过程中的数据进行管理和操作,从而使隧道掘进爆破设计及施工管理更加系统、合理和规范。

基于DIMINE软件的爆破设计

利用DIMINE矿业工程软件,建立某铁矿的三维实体模型,并在此基础上进行爆破设计。认为建立在DIMINE软件基础上的三维数字模型能够为设计者提供形象、直观、准确、动态的图形数据,能够满足矿山生产的实际需要。