露天爆破炮孔测量控制技术探讨

露天 爆破炮孔测量控制 技术探讨

郭正义

中国核工业第二二建设有限公司 湖北 武汉 430050

摘要：露天爆破中，炮孔的质量（包括孔距、炮孔倾角、深度等）是保证爆破效果以及工程质量的重要因素。随着现场混装炸药技术在爆破中的推广应用,爆破规模随之扩大,大型露天矿山以及露天负挖工程单次爆破炮孔个数动辄几百个、甚至上千。而传统的爆破孔钻孔孔深确定因为工作量巨大进而现场一般都由测量人员现场给出一个或者几个孔深参照点，其他孔深均由现场钻孔人员根据参照点来确定，这样就无法保证炮孔深度的准确性以及炮孔位置准确性（因为钻孔设备在布孔区域作业会扰动孔位）。而钻孔完成后验孔则是用传统的人工皮尺测量，这样就无法保证炮孔的成孔质量。故露天深孔台阶爆破测孔技术严重影响了爆破效果及工程质量,现急需一种能够快速、便捷、准确的炮孔成孔质量测量方法,同时兼有装药长度、堵塞长度的功能。

关键词：爆破 炮孔 测量 验孔

我国爆破工程中的炮孔测量控制技术普遍不成熟，炮孔成孔质量不好主要表现在预裂爆破后边坡凹凸不一、坡比达不到设计要求、爆破后地板欠爆严重、爆破后地板超爆严重、爆破挖方率低；以及由此而产生的采装效率低、二次爆破成本高、开挖后平台高低不平等问题。

1 露天爆破炮孔测量控制现状

1.1钻孔前孔深确定方法

测量人员给出一个或者几个孔深参照点，钻孔作业人员根据参照点来确定其他炮孔需钻孔深度。因为打孔区域地势起伏不一，根据参照点由肉眼确定所有打孔深度误差较大，而且钻孔设备在钻孔作业时会对已布设好的孔点造成损毁，再次进行补孔时无法精准补至原孔位。现场孔位如图1、孔深测量如图2：

图1

图2

1.2钻孔后验孔方法

成孔后的验收现在普遍为人工皮尺炮孔测量,在卷尺的端部坠一垂物,将其下放至炮孔内,达到测量炮孔深度、装药长度及堵塞长度的目的。该方法同时可以测试炮孔内是否含水及含水深度,由于水浮力作用,技术人员上提卷尺时可感受水面位置,从而确定含水深度。卷尺端部的垂物有一定质量(通常在0. 5 kg 左右),故该方法耗时费力,效率低下,并且不能测量炮孔内是否倾斜及倾斜角度,但炮孔测量精度较高。现场验孔如下图：

2露天爆破炮孔测量控制技术改进

2.1钻孔前孔深度确定

测量人员采用RTK对所有布设炮孔进行采点（采集坐标点及高程点），采集单个点用时约10s，点采集完成后可直接现场将数据传送给孔深计算人员，计算人员可利用成图软件和计算软件快速计算出孔深数据（孔深数据表还可附带点位置图），钻孔人员根据精准计算的孔深数据表进行钻孔作业，作业中若损毁其他还未钻炮孔还可根据计算人员给出的点位置图及时进行补孔。计算孔深图表如图3

图3

2.2钻孔后验孔测量方法技术改进

基于声波的炮孔测量方法

基于声波的炮孔测量方法基本原理是在孔口发射声波信号,信号经孔底反射后至孔口,根据声波在孔内的传播时间确定炮孔深度。武汉钢铁集团矿业有限责任公司设计研究所发明生产了中深孔深度倾角测量仪,包含中深孔深度测量仪和中深孔倾角测量仪:深度测量仪使用声波测距的原理,配合智能回波信号处理算法,测量炮孔深度;倾角测量仪适用于直径为60 ~120 mm 的炮孔,使用重力摆锤传感器测量倾角的变化,由精密的光电编码器给出准确的测量结果。其主要优点包括:工作效率高,测量单个炮孔用时1 min,传统方法则需8 ~ 10min;质量轻,便于携带,只需2 人配合操作,工作效率提高;测量精度满足测孔要求。主要缺点是遇到穿孔时没有明确提示,只能根据操作人员经验判断。智能炮孔深度和角度测量仪由借助测杆将探头置于孔口即可测量炮孔的深度和倾角。其深度测量采用声回波测距原理,倾角和温度测量采用微电子加速度传感器,并以微控制器作为仪器的核心部件,该仪器同时具有温度检测的功能。该仪器对于孔径为60 ~90 mm、在岩体完整性较好的条件下量程为2 ~40 m,误差±0． 3 m;倾角量程0 ~90°,误差±1°;温度量程0 ~50 ℃,误差±2 ℃。上述2 款声波测孔仪均仅适用于地下矿山向上炮孔深度和倾角的测量,且炮孔孔径一般小于100mm。而露天深孔台阶爆破的孔径一般大于100 mm,声波测孔仪应用于大孔径炮孔测量时,其声波信号散射严重,导致测量误差较大,且当孔内含水时,测量的结果实际为孔内水面至孔口的距离。改进措施:增大声波信号发射功率和接受装置灵敏度,当所测结果与设计结果相差较大时,可配合人工皮尺炮孔测量方法。

基于激光的炮孔测量方法

基本原理类似于声波测孔法,同样是在孔口发射激光信号,信号经孔底反射后至孔口,根据激光在孔内的传播时间确定炮孔深度。葛洲坝易普利股份有限公司发明了一种激光测距仪固定装置 ,该装置可将激光测距仪固定在炮孔的顶部,使激光测距仪的发射端和接收端与炮孔的轴线重合,从而达到准确测量炮孔深度的目的。该装置包括主体圆柱体环结构,支撑杆用于连接主体圆柱体环和连杆,最后一环的支撑杆还与滑块相连,可以实现装置的伸展和收缩,激光测距仪固定在主体圆柱体环右边,弹簧位于主体圆柱体环和副圆柱体环之间,紧锁杆可以固定滑块。此固定装置开始处于收缩状态,弹簧处于拉伸状态,随着装置放在炮孔中,受弹簧的拉力作用,该装置也随之伸展,之后由炮孔直径大小限制,可以让装置稳定固定于炮孔,从而实现对不同直径炮孔的深度准确测量。紧锁杆可以拉伸紧锁弹簧,使整套装置可以从炮孔移出。激光测距仪固定装置如图4、图5：

图5

结束语

根据露天爆破炮孔测量技术的发展现状,分别论述了以上几种露天爆破炮孔测量方法,指出了各种方法的测试原理、优缺点、适应条件及相应的改进措施,其中基于声波和激光的炮孔测量方法具有潜在的改进和应用空间,具有数字存储、传输功能,可作为数字化爆破施工综合技术测孔分支的发展方向。

参考文献：

[1]马　彬,雷　斌,谭学军. WGL-1 型中深孔深度倾角测量仪的应用和评价[J] . 黄金科学技术,2019,13(1/2):30-33.

[2]黎　勇,周桂松,刘　庆,等. 一种激光测距仪固定装置:中国,104034304[P]. 2018-05-26.