礦山三維炮眼安排分析

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本文作者：霍躍禮 單位：平煤股份十二礦

三維建模與可視化在煤礦生產(chǎn)中占有重要作用，在礦產(chǎn)資源勘探、區(qū)域環(huán)境地質(zhì)綜合分析等領(lǐng)域通過建立可擴(kuò)展的地質(zhì)三維信息模型可為決策提供重要依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)外已有很多文獻(xiàn)詳細(xì)地論述了炮眼布置方法,但缺乏可視化計(jì)算分析和三維直觀效果功能。炮眼布置計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)不但可以科學(xué)、準(zhǔn)確的生成炮眼布置的二維圖形和詳細(xì)的工程量表，而且實(shí)現(xiàn)了在三維建模系統(tǒng)中直觀顯示炮眼布置情況。用戶可以方便的在所生成的三維炮眼布置模型中修改炮眼參數(shù)，以達(dá)到良好的爆破效果。

目前國(guó)內(nèi)采礦行業(yè)破碎巖石的主要手段是鉆眼爆破，爆破作業(yè)是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，炮眼布置的準(zhǔn)確性、科學(xué)性直接影響到爆破質(zhì)量的好壞。炮眼布置圖是布置炮眼的重要依據(jù)，煤礦井下施工中必須了解和掌握影響爆破效果的主要因素以及工程爆破的要素，特別是煤礦的地質(zhì)條件、爆破技術(shù)的理論和方法等。由于煤礦井下巷道掘進(jìn)中地質(zhì)條件變化很大，工作面的炮眼布置必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況調(diào)整，才能達(dá)到理想的爆破效果。

1煤礦掘進(jìn)炮眼分類：按位置和用途不同，炮眼可分為三類。

1.1掏糟眼-首先在工作面上將某一部分巖石破碎并拋出，創(chuàng)造自由面為其他炮眼的爆破創(chuàng)造有利條件。

1.2輔助眼-又稱崩落眼，是大量崩落巖石和繼續(xù)擴(kuò)大掏槽的炮眼。

1.3周邊眼-是爆落巷道周邊巖石，最后形成巷道斷面設(shè)計(jì)輪廓的炮眼，周邊眼布置合理與否，直接影響巷道成型是否規(guī)整。

2炮眼的布置

2.1掏糟眼的布置：掏槽眼一般布置在巷道斷面中央靠近底板處，這樣便于打眼時(shí)掌握方向，并有利于其他多數(shù)炮眼的巖石能借助于自重崩落，掏槽的形式可分為斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽3種。

2.2輔助眼要均勻布置在掏糟眼與周邊眼之間，其間距一般為500～700mm，炮眼方向一般垂直于工作面，裝藥系數(shù)一般為0.45～0.60。2.3周邊眼的布置：現(xiàn)在光面爆破已較成熟，一般應(yīng)按光爆要求進(jìn)行周邊眼布置。

3實(shí)例說明

數(shù)字礦山是采礦技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、3S(GIS,GPS,RS）技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和軟件技術(shù)的總集成。數(shù)字礦山為打造高產(chǎn)高效的本質(zhì)安全型礦井提供信息保障，只有智慧礦山能夠?qū)崿F(xiàn)礦山生產(chǎn)管理的精細(xì)化、自動(dòng)化、智能化和無人化。數(shù)字礦山已經(jīng)成為現(xiàn)代采礦企業(yè)追求的最高目標(biāo)。藍(lán)光數(shù)字化礦山平臺(tái)是一套具有自主版權(quán)的、集MIS、CAD、GIS和三維可視化于一體的大型應(yīng)用軟件平臺(tái)。該平臺(tái)可自動(dòng)完成礦圖的填繪、儲(chǔ)量的可視化管理、地表巖移、涌水量和瓦斯涌出量的合理預(yù)計(jì)、礦山測(cè)量的精密計(jì)算以及煤礦井上下的真三維建模，并且可以根據(jù)采掘進(jìn)尺的測(cè)量數(shù)據(jù)完成模型的自動(dòng)更新。其巷道建模和三維漫游系統(tǒng)系統(tǒng)可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)（3DT文件或DAT文件）進(jìn)行三維建模，生成三維模型?？蓪?duì)地質(zhì)體、鉆孔、硐室、斷層、采場(chǎng)、巷道、地面建筑和剖面進(jìn)行三維建模，還可以把三維對(duì)象迭加建模。其主要用于對(duì)已建立的三維化模型（3DT文件或DAT文件）進(jìn)行渲染、移動(dòng)、縮放和旋轉(zhuǎn)，以便讓用戶從不同的視點(diǎn)進(jìn)行觀察研究。炮眼布置計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個(gè)基于藍(lán)光數(shù)字化礦山平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)炮眼布置的參數(shù)化繪圖功能和三維可視化建模。將布置炮眼的所有變量參數(shù)化，通過輸入斷面大小、炮眼間距等相關(guān)參數(shù)值就能自動(dòng)繪制適合不同條件的炮眼布置圖和三維可視化模型。

3.1炮眼布置程序界面及其參數(shù)化設(shè)計(jì)

炮眼布置程序具有良好的用戶界面，通過界面的菜單或命令行方式可以方便地進(jìn)行各種操作。讓用戶能很快地學(xué)會(huì)使用。炮眼布置圖和其三維可視化模型和參數(shù)建立了關(guān)系，圖形可以根據(jù)參數(shù)的變化而變化，又可以根據(jù)圖形的要求來修改參數(shù)。這樣提高設(shè)計(jì)圖形生成和修改的效率。本程序的炮眼布置參數(shù)大致分三類：

3.2二維圖形的生成本程序的二維圖形在藍(lán)光公司開發(fā)的礦山數(shù)字化平臺(tái)中顯示。炮眼布置圖分為平、斷、剖面圖。巷道斷面形狀有切圓形、梯形、半圓形、矩形。炮眼的種類有掏糟眼、輔助眼、周邊眼。用戶僅需輸入原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（斷面形狀、炮眼間距等），便能自動(dòng)生成繪圖數(shù)據(jù)，藍(lán)光數(shù)字化礦山平臺(tái)可以直接打開該圖形，并有相應(yīng)的工程量表。

3.3三維圖形的生成巷道建模和三維漫游系統(tǒng)可以直接打開炮眼布置程序生成的三維數(shù)據(jù)（3DT文件或DAT文件），生成三維可視化模型。該系統(tǒng)可以對(duì)模型進(jìn)行剪切、旋轉(zhuǎn)、縮放、漫游等操作。其三維圖形比二維圖形更直觀，結(jié)合三圖形的數(shù)據(jù)信息可以對(duì)炮眼布置做更全面、科學(xué)地分析。炮眼布置的三維可視化圖例（如圖1）。

4結(jié)論

該炮眼布置程序簡(jiǎn)單，易懂。用戶只需輸入相應(yīng)的炮眼參數(shù)就能生成炮眼布置的二維和三維圖形，若要修改圖形只需在界面上修改其參數(shù)就行，這種圖形和參數(shù)的雙向?qū)?yīng)關(guān)系給用戶提供了很大的方便，提高了工作效率。充分的顯示了計(jì)算機(jī)在煤礦開采中的作用。