GPS—RTK技術(shù)在準東露天煤礦爆破施工中的應(yīng)用的研究

劉成都

摘 要：RTK測量技術(shù)及衍生的三套布孔施工工藝，先于準東露天煤礦進行應(yīng)用，后在宜化露天煤礦進行應(yīng)用推廣，結(jié)果表明：在露天礦山爆破施工中應(yīng)用這三套工藝，可提高作業(yè)效率，降低爆破單耗、減少大塊及根底，大幅度降低爆破成本。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；露天煤礦；爆破；應(yīng)用

1 概述

針對公司承接準東露天煤礦爆破布孔施工過程中存在的問題，根據(jù)GPS-RTK技術(shù)特點，研發(fā)出GPS-RTK用于露天礦山爆破布孔施工的工藝，提高生產(chǎn)效率，取得較高社會、經(jīng)濟價值。

2 研究的內(nèi)容及特點

在大型露天礦山臺階爆破施工中，現(xiàn)在多用拉測繩測尺的方法進行精略的炮孔布置，然后采用水準儀或全站儀進行孔深數(shù)據(jù)采集。這些方法生產(chǎn)效率低下，而且布孔精度較差，孔位分布不均勻，導致爆破后大塊和根底較多。在施工過程中，為保證較小的大塊率和根底率，孔網(wǎng)參數(shù)很難進行調(diào)整而達不到最優(yōu)化，炸藥單耗較高。

由于沒有采取合理有效的控制手段，每次爆破區(qū)域自由面參差不齊，為保證抵抗線一致，大部分前排孔需要向后移動（或在前排孔前加密一排孔），這導致前兩排孔炸藥沒有得到充分利用，前兩排孔實際爆破方量小于理論承爆方量。這里把實際爆破方量與理論承爆方量的差值稱為“修正方量（V修）”；實際爆破方量與理論承爆方量的比值稱為“修正系數(shù)（α）”。據(jù)統(tǒng)計，一般爆破“修正方量”占實際爆破方量的85%-95%，無形中造成成本增加非常多，這一問題是成本控制中的一大難點，解決后將對成本控制影響非常大，對露天礦山臺階爆破具有十分重要的意義。

針對上述準東露天煤礦急需解決的問題，深入推廣GPS-RTK測量技術(shù)，根據(jù)GPS-RTK技術(shù)特點，經(jīng)認真探討實施改進、完善、實踐、再完善、再實踐這一循環(huán)提高計劃，逐步形成適合于露天礦爆破布孔測量作業(yè)的一套創(chuàng)新成果體系，主要三種施工工藝。

2.1 工藝一：RTK控制礦區(qū)整體基準線工藝

（1）選取基準線。根據(jù)礦區(qū)設(shè)計圖紙、業(yè)主要求、礦區(qū)現(xiàn)狀等方面綜合考慮，選取一條參考線，一基準線最好橫跨整個礦區(qū)。RTK在校正后，將選好的基準線鍵入手簿中。

（2）布孔時，先綜合考慮各種因素，使用RTK中的參考線放樣確定后排孔孔位，保證每個炮區(qū)都平行或者垂直于基準線。把以往從前往后布置炮孔的模式慢慢改為以從后往前布置為基準綜合考慮前排抵抗線的模式，最終使礦區(qū)各臺階自由面都平行，爆破區(qū)域規(guī)整。

2.2 工藝二：RTK參考線精確布孔工藝

（1）以工藝1中的礦區(qū)整體基準線為參考線，進入手簿中的直線庫放樣界面，將桿高設(shè)置為“孔底高程+儀器高度”，屏幕上顯示的高程就是該孔的孔深。

（2）觀察炮區(qū)自由面，根據(jù)設(shè)計中的抵抗線參數(shù)選擇第一排孔的偏距，“第一排偏距-（N-1）*排距”為第N排的偏距。N=2，3，4，……

（3）第一個孔的樁號根據(jù)側(cè)邊抵抗線來確定，確定好第一個孔Ⅰ11后，移動移動站改變樁號，同時讓手簿上偏距保持不變，樁號的變化就是兩點之間的間距。假設(shè)孔距為a，當樁號變化一個a值，即得到第二個孔的孔位Ⅰ12，以此類推將第一排孔布置完成。

（4）以梅花孔為例，“Ⅰ11的樁號±a/2”即為第二排第一個孔的孔位Ⅱ11，按步驟（3）中的方法將第二排孔布置完成。

（5）以此類推，可將整個炮區(qū)的孔位布置完成。

（6）布孔完成后，將炮區(qū)邊界的偏距與樁號等內(nèi)容在施工記錄本中進行記錄。

2.3 工藝三：RTK-測繩結(jié)合快速精確布孔工藝

（1）布孔前，使用GPS-RTK中的“線放樣”，測量炮區(qū)臨空面距離基準線的距離，觀察自由面，根據(jù)爆破初步設(shè)計中的抵抗線，來確實第一排孔的偏距，再根據(jù)排距確定每排的偏距。

（2）按每排的偏距每隔一段用裝有石塊的紅塑料袋放樣（下稱“排距”），要求每段所布置的“排距”樁號都相同，每段“排距”距離為98米，不足98米時可以取小值，但要記錄下這兩個“排距”之間的距離。

（3）使用100米測量繩布孔，一名輔工將測繩的1米刻度踩在“排距”上，另外一名輔工將99米刻度踩在下一個“排距”上；若兩段“排距”之間的距離小于98米，輔工拉測量繩時，一名輔工留1米刻度踩在“排距”上后，另外一名輔工根據(jù)兩段排距之間的距離將相應(yīng)的刻度踩在“排距”上。拉好繩子后，施工員或技術(shù)員使用裝有石塊的紅塑料袋子布孔。

（4）孔布好后，使用RTK測量出每個孔的孔深，用記號筆寫在孔位上的紅袋子上，并用RTK記錄孔深數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用推廣情況

三套RTK工藝在準東露天煤礦爆破施工工程中得到了廣泛的實施和應(yīng)用，得到了巨大的社會及經(jīng)濟效益。

使用新工藝之前，由于每次爆破區(qū)域的“后排線”都不一致，使下一循環(huán)爆破時，炮區(qū)前排臨空面參差不齊（圖1）。采用此工藝一段時間后，各臺階都相對平行（圖2），礦區(qū)規(guī)整，前排孔沒有折損方量，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益非?？捎^。

為了方便對比，將孔位誤差超過0.2米的孔稱為偏差孔，偏差孔數(shù)除以總孔數(shù)得出炮區(qū)布孔偏差率。偏差率越小，說明布孔精度越高。

從表1中可以看出，使用傳統(tǒng)的布孔工藝，孔位偏差較大，孔網(wǎng)參數(shù)無法最優(yōu)化。據(jù)統(tǒng)計，礦區(qū)使用新工藝后，二次處理成本較以前降低了近80%，新工藝經(jīng)濟價值可觀。

結(jié)束語

新工藝推廣與應(yīng)用使得礦區(qū)臺階之前參差不齊的自由面變得相互平行，每次爆破區(qū)域均可視為標準炮區(qū)，布孔作業(yè)簡單方便，降低了以往前排孔由于自由面參差不齊而影響的爆破方量，實現(xiàn)了礦山精細化爆破布孔施工。精度布孔使得爆破區(qū)域孔位均勻分布，炸藥爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力均勻分布于被爆巖體中，改善了爆破效果，減少根底的產(chǎn)生，使二次處理成本降低。在不久的將來，在我們努力推動下大家對新工藝更熟知，操作更便捷，推廣運用更廣泛。

參考文獻

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