煤礦巷道掘進爆破布孔設計智能研究

于慧　王永林

隨著地下礦產的開采越來越頻繁，我國的巷道工程建設任務越來越繁重，目前國內普遍存在著巷道掘進速度偏低的問題。在煤礦巷道掘進爆破中采用人工布孔難免出現工作效率低的問題，嚴重影響巷道開挖進度。計算機技術的發展，使得巷道掘進爆破施工設計中應用計算機輔助設計成為可能，也使其成為解決目前巷道掘進爆破設計中出現問題的理想辦法。

本文以廣能煤礦開采項目為研究背景，根據巷道掘進爆破技術并結合計算機智能系統理論，進行巷道掘進爆破智能布孔設計的系統功能組成、模塊設計的研究，通過計算機模擬技術實現根據巷道基本參數自動生成炮孔布置圖，從而提高巷道掘進爆破的工作效率。

一、智能系統的組成

通過對傳統巷道爆破設計工藝的研究，確立了系統各組成部分的構造方法和組織形式，主要由用戶界面、數據庫、推理機構、知識獲取機構四個部分構成，如圖1-1所示。

圖1-1 智能系統的基本結構

二、智能系統的數據庫

通過研究整理，將關于巷道掘進爆破的數據劃分為用戶信息、經驗知識庫、爆破數據、掏槽參數以及設計圖表等五種類型。本文的數據庫采用Microsoft Access進行編輯建立，如圖2-1所示。

圖2-1 數據庫截圖

三、巷道掘進爆破布孔設計智能系統

廣能煤礦的巷道斷面采用拱形設計，寬5.2×高4.2米～寬2×高2米，大多采用楔形掏槽。本文以廣能煤礦中一寬4.8m×高3.6m的采用單楔形掏槽的拱形斷面為例進行自適應布孔智能系統的介紹。

1.斷面輪廓線繪制

在系統中建立一個坐標系，按照一定順序輸入斷面拐點（控制點），利用控制點坐標表示控制點間的曲線特征參數，然后將控制點和曲線連接起來生成斷面輪廓線。在用戶界面中，輸入已知的斷面參數后即可得到斷面輪廓線，如圖3-1所示：

2.布置掏槽孔

根據經驗數據庫及斷面參數確定循環進尺及孔深，選擇合適的掏槽角并確定孔口距之后，即可以在斷面直角坐標系下準確的布置出掏槽孔。在廣能煤礦中，掏槽孔傾角經現場反復測試在68～79°之間為合理。在系統的用戶界面輸入參數即可得到楔形掏槽孔布置圖，如圖3-2所示。

圖3-1 巷道斷面輪廓線圖3-2 掏槽孔布置圖

3.布置周邊孔

用曲線弧的圓心為圓心、以曲線半徑減去周邊孔孔口與開挖輪廓線的距離為半徑作與曲線弧等角度的弧。然后，以周邊孔間距對應的弧長從前一個控制點開始，按控制點序號順序順時針方向布置周邊孔，圖3-3所示。

4.布置輔助孔

系統獲取輔助孔參數后，以排距為單位由掏槽區域邊界向巷道兩側布置炮孔排，然后以孔距在各排掏槽區域的上下距離范圍內布置炮孔，如圖3-4所示。

圖3-3 周邊孔布置圖圖3-4 輔助孔布置圖

5.巷道掘進爆破布孔設計方案

最后系統再根據確定的底孔距離和崩落眼距離，按照和輔助眼相同的布孔方式得到完整的炮孔布置圖，如圖3-5所示。

圖3-5 巷道掘進炮孔布置圖圖3-6 現場施工巷道掘進爆破布置圖

將專家的設計方案（圖3-6）與系統的設計方案進行比較，設計參數基本合理，爆破效果比較理想。利用智能設計系統，能夠實現爆破參數優化、計算機自適應布孔成圖，可以在較短時間內完成巷道爆破設計，提高了施工質量和進度。

四、結論

本文根據巷道爆破設計技術并結合計算機智能系統理論，創建了巷道爆破布孔設計數據庫，并結合廣能煤礦各類巷道斷面的特點，建立了可用于計算機編程的自適應布孔數學模型。使用Visual C++6.0工具編制程序，使系統框架下的各個相互獨立的模塊成為一個相互關聯的整體。本文中所確定的巷道掘進爆破布孔設計智能系統的組成與結構是合理、可行的，并且可以預見計算機技術在爆破技術中的應用會越來越廣泛。

參考文獻

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