第二課時爆破設(shè)計的各個測試環(huán)節(jié)

臺階爆破智能設(shè)計1臺階爆破需求GPS定位立體掃描臺階坡面裂紋信息爆堆塊度智能設(shè)計爆破智能設(shè)計的主要步驟

爆破設(shè)計成果應(yīng)用

3建立礦山三維模型露天臺階爆破設(shè)計

爆破設(shè)計的安全校驗

建立礦山三維模型4工程測量學(xué)：研究工程建設(shè)在設(shè)計、施工和管理階段時的各種測量工作的學(xué)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(xì)部礦山地形參數(shù)主要由GPS、全站儀、三維數(shù)字圖像技術(shù)或三維激光掃描數(shù)據(jù)獲得。5建立礦山三維模型GPS技術(shù)：1．定義全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositioningSystem）,是一種可以授時和測距的空間交會定點的導(dǎo)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2.GPS的產(chǎn)生與發(fā)展利用多普勒頻移原理1964年建成子午衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(TRANSIT)。美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年投入使用。經(jīng)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。1957年10月第一顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導(dǎo)航應(yīng)運而生7建立礦山三維模型3.GPS的組成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4.GPS的特點

1、定位精度高。應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6，100-500KM可達(dá)10-7，1000KM可達(dá)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。

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(nèi)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(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)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。

3、測站間無須通視

4、可提供三維坐標(biāo)。經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。GPS可同時精確測定測站點的三維坐標(biāo)。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度。9建立礦山三維模型4.GPS的特點5、操作簡便。隨著GPS接收機不斷改進(jìn)，自動化程度越來越高，有的已達(dá)“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。6、全天候作業(yè)。目前GPS觀測可在一天24小時內(nèi)的任何時間進(jìn)行,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響。7、在爆破工程具有廣泛的應(yīng)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(zhǔn)站，并在其上安置接收機連續(xù)觀測可見衛(wèi)星，另一臺接收機在第1點靜止觀測數(shù)分鐘后，在其他點依次觀測數(shù)秒。最后將觀測數(shù)據(jù)輸入計算機，經(jīng)軟件解算得各點坐標(biāo)。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(dá)到（10～20mm+1ppm一百萬分之一）

11建立礦山三維模型6.GPS實時動態(tài)定位（RTK）方法與動態(tài)相對定位方法相比，定位模式相同，僅要在基準(zhǔn)站和流動站間增加一套數(shù)據(jù)鏈，實現(xiàn)各點坐標(biāo)的實時計算、實時輸出。12建立礦山三維模型7.GPS的測量誤差

通過地面接收設(shè)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(biāo)，其測量結(jié)果的誤差主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號的傳播過程以及地面接收設(shè)備。13建立礦山三維模型

類別

誤差來源對誤差距離影響/m衛(wèi)星部分星歷誤差；衛(wèi)星種差；相對論效應(yīng)1.5~15信號傳播電離層；對流層；多路徑效應(yīng)1.5~15信號接收鐘的誤差；位置誤差；天線相位中心誤差1.5~15其他影響地球潮汐；負(fù)荷潮1.07.GPS的測量誤差GPS誤差解決方法在GPS偽距定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用中，差分定位是其中的佼佼者。根據(jù)差分GPS基準(zhǔn)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(zhǔn)站發(fā)送修正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進(jìn)行校正，以獲得精確的定位結(jié)果。但三類差分方式發(fā)送修正數(shù)的具體內(nèi)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(shè)GPS基準(zhǔn)站校準(zhǔn)移動站建立礦山三維模型采集數(shù)據(jù)架好基準(zhǔn)站并開機，設(shè)置相關(guān)參數(shù)后，基站自動啟動并進(jìn)入收發(fā)數(shù)據(jù)模式。打開手簿和移動站，采用藍(lán)牙方式將手簿與移動站進(jìn)行連接，設(shè)置測量軟件后設(shè)置橢球名稱及中央子午線等參數(shù)，然后校準(zhǔn)移動站，進(jìn)入點測量模式開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。16建立礦山三維模型17數(shù)據(jù)處理導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)后，結(jié)合南方CASS對數(shù)據(jù)異常點、重疊點、遺漏點進(jìn)行檢查。使用南方測繪S86TGPS得到的DAT數(shù)據(jù)文件，將數(shù)據(jù)點整理為特定的高程點記錄格式后，結(jié)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(shù)據(jù)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188.數(shù)據(jù)處理

高程點記錄格式

數(shù)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(wǎng)格規(guī)則采點。地形上的點被整齊地排列在網(wǎng)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(nèi)部點記錄，并使用南方測繪S86TGPS采集數(shù)據(jù)點，DAT文件標(biāo)準(zhǔn)格式為：點名、點屬性、北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、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21三維建模的建立三維礦山建模將計算機科學(xué)和圖像處理技術(shù)相結(jié)合，并涵蓋了計算機圖形學(xué)、計算機視覺、計算機輔助設(shè)計、地球空間科學(xué)、軟件開發(fā)技術(shù)等多門學(xué)科的知識和理論，根據(jù)三維地形坐標(biāo)，建立一體化的三維空間模型。建立礦山三維模型22三維建模的建立該模型能夠?qū)?shù)據(jù)中的物理現(xiàn)象和自然規(guī)律轉(zhuǎn)化為直觀的圖形、圖像的方式表達(dá)出來，并大大加快數(shù)據(jù)的處理速度，從而改變技術(shù)人員直接面對大量抽象數(shù)據(jù)的被動局面，以便更直觀、更有效的進(jìn)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(shù)和地質(zhì)學(xué)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(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的一個必然趨勢。建立礦山三維模型23三維地形的組織方式網(wǎng)格模型是計算機圖形學(xué)中表示三維實體的重要而有效的方法。為了減少模型的數(shù)據(jù)量并且提高繪制速度，根據(jù)人的視覺特征,在繪制三維實體時可以對網(wǎng)格模型做適當(dāng)簡化,即當(dāng)物體距離視點較近時,采用較為精細(xì)的模型表示；當(dāng)物體距離視點較遠(yuǎn)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(shù)量。建立礦山三維模型24四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹結(jié)構(gòu)是地形繪制中經(jīng)常采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它采用規(guī)則格網(wǎng)的地形數(shù)據(jù)來實現(xiàn)動態(tài)LOD簡化技術(shù)，并對地形中的不同部分采用不同表達(dá)分辨率，也就是通過一種分層的表達(dá)方式，對規(guī)則格網(wǎng)中不同部分實現(xiàn)漸進(jìn)細(xì)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，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(wǎng)都達(dá)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(wǎng)都達(dá)到所要求的渲染精度。建立礦山三維模型25四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shù)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(yīng)著由四塊格網(wǎng)單元組成的面片，形成不同細(xì)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(yīng)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，得到C1~C4（層次1）和C5~C20(層次2)。在改變視角瀏覽地形時，根據(jù)瀏覽者的方位和地形本身的幾何復(fù)雜程度，決定四叉樹的層次、平衡失真與速度之間的矛盾。建立礦山三維模型使用GPS對礦山現(xiàn)狀地形的測量傳統(tǒng)的測圖方法（如用經(jīng)緯儀、測距儀等）通常是先對周圍的地貌和地物布設(shè)控制網(wǎng)點，然后根據(jù)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2~3人，費工費時，而且精度不均勻，外業(yè)中無法預(yù)測測量成果的精度，內(nèi)業(yè)處理后如發(fā)現(xiàn)問題必須進(jìn)行重測。26建立礦山三維模型使用GPS對礦山現(xiàn)狀地形的測量GPSRTK技術(shù)在一般的地形條件下，移動站可以一次性完成對半徑10km范圍內(nèi)的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)測量,大大減少了所需要的控制點和測量儀器的數(shù)量,以及設(shè)備移動的次數(shù)。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(biāo)，又能實時知道定位精度。測量完成后經(jīng)過簡單的數(shù)據(jù)處理再結(jié)合三維建模軟件，即可生成三維礦山模型。27建立礦山三維模型生成模型將數(shù)據(jù)導(dǎo)入地形生成軟件內(nèi)，并結(jié)合現(xiàn)場草圖與地圖手動繪制功能，得到露天礦三維模型。28建立礦山三維模型生成模型（局部）29露天臺階爆破設(shè)計30露天臺階爆破設(shè)計1爆破區(qū)域?qū)⑦x擇爆區(qū)設(shè)置為手動選擇，并默認(rèn)設(shè)定為逆時針順序點選。首先選取后排設(shè)計推進(jìn)邊界線點Q、下一臺階面點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(shè)計推進(jìn)邊界線，MN為坡頂線。31露天臺階爆破設(shè)計32爆破區(qū)域的選擇露天臺階爆破設(shè)計2爆破方案首先根據(jù)巖石相關(guān)性質(zhì)（巖石種類、裂縫平均間隙、大塊構(gòu)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。33露天臺階爆破設(shè)計34爆破性分級巖體自然裂隙平均間距/m巖體中大塊構(gòu)體含量/%極限抗壓強度/Mpa巖石容重/t·m-3巖石堅固性系數(shù)爆破性程度大于500mm大于1000mmI<

0.100~2010~301.40~1.801~2非常易爆II0.10~0.252~16020~451.75~2.352~4非常易爆III0.20~0.5010~520~130~652.25~2.554~6易爆IV0.45~0.7545~800~450~902.50~2.806~8易爆V0.70~1.0075~982~1570~1202.75~2.908~10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(nèi)容）露天臺階爆破設(shè)計鉆孔設(shè)備的數(shù)據(jù)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(shè)計的要求。35選擇相應(yīng)炸藥類別及型號，將其添加到方案設(shè)計對話框中，該選項包含炸藥名稱、密度、爆熱、比容和單位炸藥計算威力。露天臺階爆破設(shè)計確定布孔方式和裝藥結(jié)構(gòu)。36露天臺階爆破設(shè)計37綜合所有的計算數(shù)據(jù)，得到爆破設(shè)計參數(shù)。露天臺階爆破設(shè)計38根據(jù)上一步的孔網(wǎng)參數(shù)，進(jìn)行自動布孔，并可根據(jù)個人需要進(jìn)行后期調(diào)整。露天臺階爆破設(shè)計3爆破網(wǎng)路（1）孔內(nèi)雷管選擇首先選中要進(jìn)行孔內(nèi)雷管選擇的單個或多個炮孔，并打開孔內(nèi)雷管設(shè)置對話框，根據(jù)需要進(jìn)行選擇，同時右鍵可以取消孔內(nèi)雷管選擇；顯示所有炮孔信息選項則可以檢查炮孔裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞長度等信息。39露天臺階爆破設(shè)計40（2）孔外雷管選擇選取相應(yīng)毫秒延期地表雷管，選取起爆點并根據(jù)設(shè)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；最后點擊顯示爆破時間，根據(jù)顯示的單孔起爆時間對爆破網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改。爆破設(shè)計成果應(yīng)用41爆破設(shè)計成果應(yīng)用1爆破圖表設(shè)計文檔與報表主要包括四類：火工品材料審批單、鉆孔任務(wù)書、裝藥任務(wù)書以及連線任務(wù)書。工程制圖主要包括三種設(shè)計圖紙：布孔設(shè)計圖、鉆孔驗收圖和網(wǎng)絡(luò)連線圖。42爆破設(shè)計成果應(yīng)用2GPS布孔由軟件輸出的坐標(biāo)文件與南方測繪S86TGPS手簿兼容性非常好，可直接復(fù)制到手簿的SD卡上，并利用點放樣功能進(jìn)行現(xiàn)場布孔。43爆破設(shè)計成果應(yīng)用3鉆孔驗收因施工現(xiàn)場與設(shè)計圖紙不同，會出現(xiàn)孔位不合理的情況，因此需要由技術(shù)人員對鉆孔后的現(xiàn)場情況進(jìn)行檢察監(jiān)督，并繪制出實際鉆孔圖。圖紙中應(yīng)包含炮孔位置、炮孔深度、炮孔孔徑、廢孔等信息。44爆破設(shè)計成果應(yīng)用4工程量的測量利用軟件可以計算實際工程量，方格網(wǎng)法土方計算。45爆破設(shè)計成果應(yīng)用5爆堆形態(tài)測量爆堆形狀是衡量爆破效果的重要指標(biāo)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(shè)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(shè)備的效率。46爆破設(shè)計成果應(yīng)用6爆破碎塊尺寸測量

爆破塊度是衡量爆破效果的重要指標(biāo)之一，它直接影響施工成本、裝運和破碎的勞動生產(chǎn)率。在實際施工過程中，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)大量的大石塊，否則會造成爆破后的巖石不能通過鏟斗，無法進(jìn)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(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。47爆破設(shè)計的安全校驗48爆破設(shè)計的安全校驗1爆破器材的性能參數(shù)炸藥性能參數(shù)（化學(xué)，物理，爆炸性能）起爆器材性能參數(shù)（可靠性）其他相關(guān)器材參數(shù)49爆破設(shè)計的安全校驗2爆破網(wǎng)路的可靠性在網(wǎng)路連接過程中，應(yīng)利用爆破參數(shù)測定儀隨時監(jiān)測網(wǎng)路電阻，網(wǎng)路連接完畢后，必須對網(wǎng)路所測電阻值與計算值進(jìn)行比較，如果有較大誤差，應(yīng)查明原因，排除故障，重新連接。這里特別強調(diào)所有接頭應(yīng)使用高質(zhì)量絕緣膠布纏裹，保證接頭質(zhì)量；監(jiān)測網(wǎng)路必須使用專用爆破參數(shù)測試儀器，切忌使用普通萬能電表。50爆破設(shè)計的安全校驗3爆破振動

在地面建筑物的爆破振動判據(jù)要采用質(zhì)點峰值振動