一种爆破空腔新增面积按比例变化的炮孔孔位确定方法

技术领域

本发明涉及巷、隧道智能爆破技术领域，具体涉及一种爆破空腔新增面积按比例变化的炮孔孔位确定方法。

背景技术

在巷隧道爆破工程中，炮孔的布置和设计是关键因素，直接影响爆破效果。

当前，隧道施工的主要趋势是推广和应用全电脑凿岩台车。在巷隧道工程推广采用全电脑凿岩台车后，现场钻孔操作严格按照设计内容展开，炮孔实际尺寸与设计尺寸之间的差异得到了有效控制。基于爆破空腔逐渐从小到大变化，即自由面条件逐渐改善的过程，合理规划各炮孔承担的破岩面积，从而更好地响应受限岩体被爆后运动、抛出的需要成为可能。

然而传统的方法主要集中在孔口断面的孔位分布，而忽视了孔底断面的孔位布置，无法合理的对不同的炮孔承担的破岩面积和爆破效果进行分配，极大减低了爆破效果和爆破质量。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种爆破空腔新增面积按比例变化的炮孔孔位确定方法，能够实现对炮孔布置位置的合理规划，从而提高爆破效果和爆破质量。

为了达到上述目的，提供了一种爆破空腔新增面积按比例变化的炮孔孔位确定方法，包括以下步骤：

S1、根据当前的孔底断面和孔口断面，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围；

S2、基于当前的孔底断面和孔口断面，设计对应的断面尺寸和设计进尺，同时确定周边孔和掏槽孔的孔位参数；

S3、建立穿过掏槽区几何中心的水平剖面和竖直剖面，并基于水平剖面和竖直剖面，确定计划爆破空腔在两个剖面内的投影面积，以及掏槽区两侧和上方的辅助孔的排数；

S4、设定爆破空腔面积的逐排递增比率，并根据总增比率计算公式和爆破空腔面积计算公式，依次计算出各个排的辅助孔承担的爆破空腔面积的总新增比率以及各个排的辅助孔承担的爆破空腔面积；

S5、设定炮孔任意一端孔位分布规则，根据确定的孔位分布规则以及预设的孔位确定公式，计算出各个排的炮孔孔口和孔底的排距，并得到各个排的辅助孔的位置信息。

本方案的原理及效果：在本方案中，首先是根据当前的孔底断面和孔口断面，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围，然后设计对应的断面尺寸和设计进尺，与此同时还需要对周边孔以及掏槽孔的孔位参数进行确定。

然后在孔底断面上建立穿过掏槽区几何中心的水平剖面和竖直剖面，并且基于水平剖面和竖直剖面将计划爆破空腔投影到两个剖面上，以此来确定计划爆破空腔在两个剖面上的投影面积，以及对应的掏槽区两侧和上方的辅助孔的排数。

之后就对爆破空腔面积的逐排递增比率进行设定，在设定完成之后，通过总增比率计算公式和爆破空腔面积计算公式，依次计算出各个排的辅助孔承担的爆破空腔面积的总新增比率以及各个排的辅助孔承担的爆破空腔面积。再对炮孔任意一端孔位分布规则进行设定，基于孔位分布规则以及预设的孔位确定公式，计算出各个排的炮孔孔口和孔底的排距，并生成各个排的辅助孔的位置信息。

本方案中基于各排辅助孔承担的爆破空腔面积新增比率、面积和孔距的几何关系确定各排炮孔的孔位，实现对孔位的快速计算，可操作性强，能够高效的得到各个辅助孔的最终孔位，提高爆破设计的合理性，提升爆破效果。

进一步，所述S1中根据当前的孔底断面和孔口断面，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围包括：

根据地质条件、爆破试验结果或工程经验，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围。

有益效果：通过地质条件、爆破试验结果或者工程经验来进行掏槽区两侧和上方辅助孔孔口距和孔底距的取值范围的确定，极大提高了确定的合理性和可行性。

进一步，所述S2中的孔位参数包括：周边孔孔口到断面轮廓的距离，周边孔孔底到断面轮廓的距离，掏槽孔的孔底距，掏槽孔的超深，掏槽孔的角度，掏槽区的上边界高度。

有益效果：通过对孔位参数的多方位确定，极大提高了孔位参数确定的精准度和准确性。

进一步，所述S3包括：

S30、在当前的孔底断面上，建立穿过掏槽区几何中心的水平剖面和竖直剖面，将计划爆破空腔向两个剖面投影；其中，水平剖面的投影为沿掏槽区竖直中线对称的两个梯形，梯形的上底是孔口断面内掏槽区两侧边界到周边孔孔口轨迹的距离，梯形的下底是孔底断面内掏槽区两侧边界到周边孔孔底轨迹的距离；竖直剖面的投影为掏槽区上方的梯形，梯形的上底是孔口断面内掏槽区上边界到周边孔孔口轨迹的距离，梯形的下底是孔底断面内掏槽区上边界到周边孔孔底轨迹的距离；

S31、基于设计进尺，确定计划爆破空腔在两个剖面上的投影面积；

S32、计算出水平剖面内梯形的上底宽度除以掏槽区两侧辅助孔孔口距上限所对应的第一数据；计算出水平剖面内梯形的下底宽度除以掏槽区两侧辅助孔孔底距上限所对应的第二数据；对第一数据和第二数据进行取整处理，生成对应的取整结果，并选取对应取整结果最大的作为掏槽区两侧辅助孔的排数；

S33、计算出竖直剖面内梯形的上底长度除以掏槽区上方辅助孔孔口距上限所对应的第三数据；计算出竖直剖面内梯形的下底长度除以掏槽区上方辅助孔孔底距上限所对应的第四数据；对第三数据和第四数据进行取整处理，生成对应的取整结果，并选取对应取整结果最大的作为掏槽区上方辅助孔的排数。

有益效果：在本方案中，首先是在掏槽区建立穿过掏槽区几何中心的水平剖面和竖直剖面，然后将对应的计划爆破空腔投射到两个剖面上，然后基于设计进尺来进行爆破空腔在两个剖面上的投影面积。之后根据计划爆破空腔在两个剖面上的投影情况进行对应的掏槽区两侧辅助孔以及上方辅助孔的排数的确定，极大提高了对应的掏槽区的两侧辅助孔和上方辅助孔排数确定的准确性。

进一步，所述总增比率计算公式为：

r

r

其中，K

有益效果：本方案中，总增比率的计算公式将对应的掏槽区的逐排递增比率进行结合，极大提高了总增比率的计算准确性。

进一步，所述爆破空腔面积计算公式为：

其中，K

有益效果：通过爆破空腔面积计算公式的设置，实现对爆破空腔面积的快速的计算，极大提高了爆破空腔的面积计算的效率，更好的为后续的爆破的炮孔位置的确定。

进一步，所述孔位确定公式为：

S

S

其中，K

有益效果：通过对孔位确定公式的设置，极大提高了孔位确定的准确性，实现对炮孔孔位的精确确定，提高了后续爆破的效率。

附图说明

图1为本发明实施例一中爆破空腔新增面积按比例变化的炮孔孔位确定方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

一种爆破空腔新增面积按比例变化的炮孔孔位确定方法，基本如图1所示，包括以下步骤：

S1、根据当前的孔底断面和孔口断面，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围；在本实施例中，掏槽孔可以是斜孔，也可以是直孔。在本实施例中，其目的在于协调控制不同炮孔承担破岩面积的分配情况，主要是为了保证孔位涉及取得良好的岩体破碎效果，保障爆破质量的充分条件。

所述S1中根据当前的孔底断面和孔口断面，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围包括：

根据地质条件、爆破试验结果或工程经验，在孔口断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔口距的取值范围，在孔底断面上确定掏槽区两侧和上方辅助孔的孔底距的取值范围。

S2、基于当前的孔底断面和孔口断面，设计对应的断面尺寸和设计进尺，同时确定周边孔和掏槽孔的孔位参数；

所述S2中的孔位参数包括：周边孔孔口到断面轮廓的距离，周边孔孔底到断面轮廓的距离，掏槽孔的孔底距，掏槽孔的超深，掏槽孔的角度，掏槽区的上边界高度。

S3、建立穿过掏槽区几何中心的水平剖面和竖直剖面，并基于水平剖面和竖直剖面，确定计划爆破空腔在两个剖面内的投影面积，以及掏槽区两侧和上方的辅助孔的排数；

所述S3包括：

S30、在当前的孔底断面上，建立穿过掏槽区几何中心的水平剖面和竖直剖面，将爆破空腔向两个剖面投影；其中，水平剖面的投影为沿掏槽区竖直中线对称的两个梯形，梯形的上底是孔口断面内掏槽区两侧边界到周边孔孔口轨迹的距离，梯形的下底是孔底断面内掏槽区两侧边界到周边孔孔底轨迹的距离；竖直剖面的投影为掏槽区上方的梯形，梯形的上底是孔口断面内掏槽区上边界到周边孔孔口轨迹的距离，梯形的下底是孔底断面内掏槽区上边界到周边孔孔底轨迹的距离；

S31、基于设计进尺，确定计划爆破空腔在两个剖面上的投影面积；

S32、计算出水平剖面内梯形的上底宽度除以掏槽区两侧辅助孔孔口距上限所对应的第一数据；计算出水平剖面内梯形的下底宽度除以掏槽区两侧辅助孔孔底距上限所对应的第二数据；对第一数据和第二数据进行取整处理，生成对应的取整结果，并选取对应取整结果最大的作为掏槽区两侧辅助孔的排数；

S33、计算出竖直剖面内梯形的上底长度除以掏槽区上方辅助孔孔口距上限所对应的第三数据；计算出竖直剖面内梯形的下底长度除以掏槽区上方辅助孔孔底距上限所对应的第四数据；对第三数据和第四数据进行取整处理，生成对应的取整结果，并选取对应取整结果最大的作为掏槽区上方辅助孔的排数。

S4、设定爆破空腔面积的逐排递增比率，并根据总增比率计算公式和爆破空腔面积计算公式，依次计算出各个排的辅助孔承担的爆破空腔面积的总新增比率以及各个排的辅助孔承担的爆破空腔面积；

所述总增比率计算公式为：

r

r

其中，K

所述爆破空腔面积计算公式为：

其中，K

S5、设定炮孔任意一端孔位分布规则，根据确定的孔位分布规则以及预设的孔位确定公式，计算出各个排的炮孔孔口和孔底的排距，并得到各个排的辅助孔的位置信息。

所述孔位确定公式为：

S

S

其中，K

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。