GPS技術下的露天礦山爆破設計及布孔

董強 張印帥

摘? ? 要：研究表明，使用GPS技術進行爆破布孔，可以最大化地提高孔位的布設精度，操作簡單，效率相比較之前也有顯著提高，滿足了礦山精確化的爆破要求，使得最終的爆破效果得到改善。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，最終爆破大塊率降低40%，減少了處理大塊時間，滿足露天礦山采裝的要求，收獲了較好的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：GPS技術;露天礦山;爆破;布孔

1? GPS技術

GPS定位系統(tǒng)是指利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實時進行定位、導航的系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)功能必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡和監(jiān)控平臺三個要素;這三個要素缺一不可;GPS定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，已遍及國民經(jīng)濟各種部門?；谝陨蟽?yōu)點，將GPS技術應用于礦山的地形測量和鉆孔位置的確定等有著極大的優(yōu)勢。

1.1? GPS的工作原理

基準站、數(shù)據(jù)鏈和流動站組成了實時動態(tài)定位系統(tǒng)，要保證實時動態(tài)的檢測就要建立無線數(shù)據(jù)通訊，它的原理就是以精確度比較高的控制點作為基準點，安裝一臺接收機做參考站，開始對衛(wèi)星連續(xù)觀測，流動站安裝的接收機接收衛(wèi)星信號時通過無線電傳輸設備接收到基準站上觀測的數(shù)據(jù).然后流動站上的計算機會根據(jù)相對定位的原理實時得出流動站的三維坐標和測量的精度，這樣在礦山測量的過程中就可以實時檢測情況，而且十分精確，節(jié)省了測量的時間，從而提高了工作效率。

1.2? GPS技術應用優(yōu)勢

（1）操作簡便、效率高。只要處于GPS基站的覆蓋范圍之內(nèi)，且四周地勢不復雜的情況下，就可以方便地完成作業(yè)任務。在整個操作過程中，1名作業(yè)人員就可以完成整個操作，作業(yè)難度幾乎為零，大大增加工作效率，實現(xiàn)降本增效。

（2）定位精度高、數(shù)據(jù)安全性強。在基準站覆蓋到的區(qū)域范圍內(nèi)，GPS技術的精度可達到毫米級別，增加了現(xiàn)場布孔的精度，增加了爆破安全性。

（3）數(shù)據(jù)處理更高效。該項技術基于專業(yè)設備而建，操作十分簡便，可以極快的速度完成對基準數(shù)據(jù)的對比和比較，并返回到手簿當中。

2? 工程項目應用

爆區(qū)概況某鐵礦采場東西長4700m，南北寬1100m。為保證該礦業(yè)公司2-48線采場生產(chǎn)能力持續(xù)穩(wěn)定，按照礦山生產(chǎn)采剝計劃要求，需在該鐵礦西采場南幫1468m段18-23-1線之間進行爆破工作。爆區(qū)位置主要巖性為白云巖型磁鐵礦，爆區(qū)中間賦存部分的礦層長度為527m，寬度55m。

爆破質(zhì)量的好壞與現(xiàn)場地質(zhì)資料的準確度有極大的關系，如若爆區(qū)邊界不準確，設計準確更是無從談起，而且現(xiàn)場很容易出現(xiàn)邊排孔被電鏟挖掉的現(xiàn)象，爆區(qū)邊界更加不準確。因此，在電鏟收區(qū)之后，必須認真仔細地對爆破區(qū)域現(xiàn)場進行測量，以使采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)能夠真實詳細地反映出爆區(qū)現(xiàn)場的實際情況和特征，滿足設計要求和爆區(qū)目標。該鐵礦使用的GPS設備為南方測繪S86T，其精

度高，信號強，覆蓋范圍廣，可以用來對爆區(qū)進行數(shù)據(jù)采集工作。爆區(qū)坡頂線位置測量的準確與否，直接影響著接下來爆區(qū)設計的準確性，可以說，爆區(qū)的形狀和位置就是由坡頂線決定的。故在使用GPS設備時，要注意保證該爆區(qū)坡頂線的測量精度，保證測繪出的爆區(qū)形狀與現(xiàn)場相符，在收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的過程中，基站架設的標準與野外移動站的架設要求有區(qū)別爆破質(zhì)量不同于地質(zhì)數(shù)據(jù)庫關系的精度，如果爆炸帶邊界不準確，設計不準確，且現(xiàn)場很容易出現(xiàn)側(cè)排孔被鏟狀，爆炸帶邊界就更不準確。因此，在鏟土面積確定后，必須對爆破面積進行仔細的測量，以便收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，能夠真實地反映爆炸區(qū)域的實際情況，符合設計要求和爆破區(qū)域目標的詳細情況和特點。基礎要穩(wěn)固，高度要高，坐高要高，容易放置?；鶞收镜母浇苊庥写蠊β薀o線電發(fā)射器以及高壓電線，他們產(chǎn)生的磁場會對GPS信號產(chǎn)生干擾;且附近要遠離高大的建筑物或者構(gòu)筑物，因為大的建筑物或構(gòu)筑物會阻擋或遮擋信號的傳遞。在建立基準站時，附近的大面積水域應避開或干擾衛(wèi)星信號的物體，信號接收效果不佳，產(chǎn)生多徑效應。

使用移動站時，應注意危險邊幫和坡底。如在采集坡頂線和坡底線時，應避免交叉打點，且在坡頂線和坡底線處應注意上部巖石垮塌風險，在保證安全的情況下保證采集的精度。當使用移動站點收集數(shù)據(jù)時，注意收集的數(shù)據(jù)被劃分為同一步內(nèi)邊界上的點和邊界上的點進行區(qū)分。在地形極其復雜的情況下，應注意爆炸區(qū)域，對采集點進行分類，并用圖形標注，便于后期數(shù)據(jù)處理的校正。

3? 孔網(wǎng)設計

該鐵礦選用穿孔設備為YZ55B牙輪鉆進行穿孔作業(yè);采掘設備為WK-10C電鏟，運輸設備為MT3700B、830E、MT4400電動輪運礦車進行采裝作業(yè)，以此進行爆破孔網(wǎng)參數(shù)的設計?，F(xiàn)場爆區(qū)的形狀根據(jù)該爆區(qū)的巖性分布和爆區(qū)形狀，在CAD中設計該爆區(qū)的孔位圖。該爆區(qū)上部水平平均標高為1483.11m，下部水平標高為1469m。本區(qū)域穿孔面積約為25072.3m2，根據(jù)設計孔網(wǎng)參數(shù)，預計穿孔462個，穿孔米道7854m;鉆孔孔徑310mm，平均段高為13.62m，超深3.5m，孔深17m，孔距9m，排距6m。根據(jù)爆炸區(qū)域的形狀和礦石、巖石的分布情況，對加工后的現(xiàn)場爆炸區(qū)域進行初步布設電子地圖計算，為排和方陣設計和布設炮眼位置。在CADThe設備中使用VBA管理，加載并運行“CoodSheet.DVB”插件，拾取并按順序加載標注設計好的孔，并將每個標注好的孔的坐標輸入到Excel中，保存文件，并將文件后綴改成CSV，這樣原始后綴XLS文件更改為可被測量系統(tǒng)識別的CSV文件，就可以被測量并通過數(shù)據(jù)傳輸文件到手機。

現(xiàn)場放樣時要確保GPS移動臺信號在覆蓋范圍內(nèi)的參考站內(nèi)，信號強度良好，根據(jù)孔的設計，現(xiàn)場布置相應的標志和拾取順序。需要注意的是，在野外布置作業(yè)時，要保證GPS移動站桿的垂直線和水柱的圓心，以保證布孔的精度。放置好孔位后，用一定的措施保證孔不被磨損和移動，且易于識別，提高布孔的質(zhì)量。

為了突出本次爆破采用GPS布孔的優(yōu)勢，本次爆破作業(yè)采用內(nèi)蒙古紅旗化工生產(chǎn)的高精度管雷管，并選取了5種雷管：17ms地表頭排連接雷管、42ms地表頭排連接雷管、65ms地表排間連接雷管、100ms地表排間連接雷管、500ms孔內(nèi)高精度雷管，采用逐孔微差起爆方式。

爆破效果評價巖體的密度和爆破樁的形狀是衡量爆破質(zhì)量是否合格的重要指標，巖體的大小直接影響到后期礦山配套設備的磨損和更換成本。傳統(tǒng)控制方法用于爆破孔分布、爆破巖石大小不均勻，體積率高，爆破是盡量避免減少大塊的概率，等待時間大量礦石搬運工和無效使用大型液壓shovelsIt需要時間使正常的裝運是不可能的。

4? 結(jié)束語

通過GPS打點取樣采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過后期處理生成準確的爆區(qū)CAD圖，并在此基礎上進行爆破設計工作，拾取每個孔的坐標之后，再利用GPS進行布孔，提高了孔網(wǎng)的布設精度。最終的結(jié)果表明，該露天鐵礦應用GPS技術在現(xiàn)場布孔取得了良好的應用效果，且最終的爆破效果良好。但需要指出的是，爆區(qū)坡頂線處布孔時，可能會遇到頭排抵抗線過大但小于排距的情況，因此現(xiàn)場應格外注意前兩排孔的布設。

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