基于Dimine的爆破漏斗體積計算

孫永茂 王邦策

(安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責(zé)任公司)

為了確定張莊礦采場深孔爆破合理的爆破參數(shù)，通過在現(xiàn)場進(jìn)行爆破漏斗試驗確定礦巖巖性與炸藥的匹配關(guān)系，即求出炸藥的變性能系數(shù)與最佳埋深比，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行采場爆破設(shè)計［1］。在試驗過程中，爆破后的漏斗體積是一個至關(guān)重要的參數(shù)，它的準(zhǔn)確與否直接影響到試驗的結(jié)果可靠性。傳統(tǒng)計算爆破漏斗體積的方法有拋物線法、體重法和三點基準(zhǔn)定位法［2］，拋物線法因采集數(shù)據(jù)時受主觀因素影響較大，測出漏斗體積的準(zhǔn)確度不高;體重法需要出碴稱重，因而工作量較大、勞動強(qiáng)度高，另外爆破過程中由于礦巖迸濺，導(dǎo)致相鄰漏斗爆出的礦巖存在一定程度的疊加，導(dǎo)致漏斗體積計算的精度不高;基準(zhǔn)定位法雖然精度較高但數(shù)據(jù)計算處理過程較復(fù)雜。因此，基于Dimine軟件強(qiáng)大的實體建模功能和分析處理數(shù)據(jù)的能力，將其應(yīng)用于計算不規(guī)則形狀漏斗的體積，為計算爆破漏斗體積提供一種新的思路。

1 礦體概況

礦床位于區(qū)域構(gòu)造周集倒轉(zhuǎn)向斜的西翼，呈單斜構(gòu)造形態(tài)，產(chǎn)狀為近SN走向，傾向W，傾角陡(50°～70°)，總體為急傾斜厚大礦體。整個礦床共由3個平行排列的礦體組成，自西向東分別為Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#礦體，其中Ⅱ#礦體為礦床的主礦體，占全礦床資源量的90.41%，礦床形態(tài)見圖1。礦體礦石按成因可分為原生礦和氧化礦，氧化礦體埋深在-210 m以上，氧化礦體以下為原生磁鐵礦體，其中原生礦占全礦資源量的86.18%，主要為石英磁鐵礦，礦巖較堅硬完整穩(wěn)固性較好。

圖1 礦床形態(tài)

2 爆破漏斗試驗

2.1 試驗方案

由于氧化礦在設(shè)計中暫不回采，該原生礦體的脈石類型主要為石英磁鐵礦石，因而將具有代表性的石英磁鐵礦作為爆破漏斗試驗對象。試驗炮孔采用單孔形式布置，單個藥包逐個起爆，藥包重量為3 kg，直徑為 140 mm，長度為 170 mm，長徑比為1.21∶1，屬于球狀藥包;炮孔孔徑為 165 mm，共 9 個炮孔，分2組進(jìn)行。

2.2 爆破漏斗實體建模與體積計算

爆破漏斗是藥包爆后形成的一個不規(guī)則體，輪廓面凹凸不平，整體形狀像漏斗，要準(zhǔn)確計算出漏斗體積比較困難。Dimine軟件通過特征線建立實體模型來描述三維空間物體，可通過建立三維模型計算體積。因而，采用該軟件對爆破漏斗形狀進(jìn)行模擬，生成漏斗實體，從而計算出漏斗體積。

以炮孔軸線的垂直面為基準(zhǔn)面，在爆破前后按20 cm×20 cm的網(wǎng)度首先測量爆破前的地面與爆破后漏斗輪廓面距基準(zhǔn)面的豎直高度，將2次所測高度相減得出漏斗輪廓面各點的爆破高度;然后將每個點的高度輸入三維軟件Dimine中，形成一個模擬漏斗;最后計算出漏斗的體積。具體步驟如下:

(1)將3 m×3 m的方框以20 cm×20 cm的網(wǎng)度輸入CAD軟件中，并將在現(xiàn)場以炮孔中心為起點每隔45°所測的炮孔中心至漏斗邊界的距離(即漏斗半徑)輸入網(wǎng)格內(nèi)，并用多線段將其連接形成光滑的曲面，如圖2所示。

圖2 漏斗地面輪廓線

(2)將上一步處理的圖形轉(zhuǎn)化成“.dtm”格式文件并導(dǎo)入到Dimine軟件中，將現(xiàn)場按20 cm×20 cm網(wǎng)度測得的爆破漏斗輪廓面各點高度導(dǎo)入到網(wǎng)格點上，效果如圖3所示。

圖3 測點標(biāo)高導(dǎo)入到Dimine軟件中效果

(3)首先將同一平面上的各空間點采用多線段連接，形成一個漏斗縱斷面(圖4)，然后采用Dimine軟件的生成實體功能形成一個模擬漏斗(圖5)，調(diào)用屬性功能即可計算該漏斗的體積為0.939 8 m3(圖6)。

圖4 漏斗縱斷面

圖5 生成實體

圖6 測算漏斗體積

3 結(jié)語

基于Dimine軟件提出了一種新的計算爆破漏斗體積的方法，與傳統(tǒng)方法相比，該方法可以通過模擬能夠較為直觀地反映出爆破后漏斗體積的形狀及爆破效果，并且可以求解其他空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體的體積，因而具有一定的推廣價值。

［1］袁節(jié)平，宋嘉棟，歐任澤.地下中深孔大規(guī)模爆破的研究與實踐［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2008(2):76-80.

［2］江飛飛，陳 良，李向東.爆破漏斗體積多方法測量及其比較分析［J］.采礦技術(shù)，2013(4):126-128.