浅析数字化测绘在露天矿山爆破工程中的应用

浅析数字化测绘在露天矿山爆破工程中的应用
本文以深孔爆破处理采空区在露天采矿中的具体测绘工作为例，简单明了的说明了露天矿山爆破工程在数字化测绘中的应用。

分析结果可知，数字化测绘的应用提高了在工程中的测绘精度和测绘效率，使该工作的顺利进行得到了有力的保障。

标签：露天矿山爆破工程数字化测绘
0引言
数字化测绘中的核心是计算机，连接测量仪器的输出、输入设备，在软、硬件的支持下，采集、输入、编辑、制图、输出、管理空间数据的测绘系统。

广泛应用了GPS等先进的测量工艺，来使数字化测图得到了进一步的加速发展。

数字化测绘与传统的测图方法相比，数字化测绘具有独特的全数字化、高自动化、高精度的优势，继而得到广泛的應用。

本文将主要阐述了数字化测绘在爆破工程中的应用。

1爆破工程中基本测绘任务
爆破工程的全过程是测绘工作的基本任务。

爆破的效果，与炮孔行距、间距、台阶高度、炮孔口距坡顶线的距离、超钻值、最小抵抗线的大小以及装药量和炸药质量等参数有关。

而合理选择爆破参数，则需要通过必要的测绘工作才能确定。

保证高质量爆破和高爆破工作顺利进行的重要条件，则是爆破工程中测绘工作的精度和效率。

同时，准确的评估爆破效果的基础是详细的爆堆测绘。

爆破工程的主要测量内容主要包括以下几项：
（1）提供必要的爆破设计图纸资料，绘制爆破地区的采剥工程断面图和平面图。

图上应绘制台阶坡底线、坡顶线，设置具有代表性的高程点。

（2）炮孔的测量位置。

炮孔的测量位置包括两个方面：一是孔位放样，设计图上的实地设计孔位；二是在图上绘制实地已有的孔位。

（3）爆破区域的测量工作。

当穿孔（如图1所示）完成后，需要全面的对爆破地区进行测量，提供爆破设计必要的数据支持。

测量工作包括高程测量、爆破区平面测量、炮孔深度测量和横断面测量。

爆破区平面量的包括内容：阶段爆破的坡底线、坡顶线、炮孔位置、岩石在爆破时散落周围的构筑物、孔间距离等。

其中高程的测量包括爆破台阶上测出具有代表性的炮孔口的点和高程，来得到爆破区域的平均高度。

横断面测量的内容是垂直于坡顶线的垂直断面测绘并通过炮孔中心。

是为了较准确的得到计算装药量和最小抵抗线的数值，以此来使爆破效果得到提高。

炮孔的测量深度，是在打完炮孔后，以及验收所有的炮孔深度。

需要测出孔内有积水时的深度，以便采取措施进行抽水。

（4）爆破测量验收
在爆破后需要对爆破区进行一次全面的爆破验收测量，以此来检查爆破工作的效果和质量。

根据相应的测量规范，测绘爆堆碎布点，以此真实反映爆堆坡面的形状。

根据数据处理来构建爆堆DTM，然后绘制断面图，计算爆堆体积等操作，并结合铲后平场高程、岩墙岩根出露情况、大块率，来进行爆破质量评估，爆破效果的检验。

2实践应用
现在以某金属露天矿的露天台阶爆破为例，在质量评估和爆区测绘等方面，简单阐述数字化测绘在爆破工程中的应用。

本次爆破位于该矿1402—1414台阶中部，此区域存在地下采空区，本次爆破兼顾采空区处理效果，采空区处理任务也是爆破评估效果的重要内容。

根据探孔和资料探明下部采空区基本状况：1385采空区底板标高为1385.0 m，顶板标高为1393.5m，采空区高度在8.5m左右，面积约为4177m 2，体积约35504.5m 3。

2.1爆破区平面图测绘
测量人员根据GPS RTK对爆破区现状进行采集数据，通过一系列数据处理，把数据传送到计算机内，并附上采空区资料完成了爆破区平面图的绘制，为穿孔设计提供了原始资料和数据支持。

然后将设计孔位放样到实地，并待穿孔完成后采集孔口坐标、穿孔深度等信息，为各种爆破参数的准确确定提供基础。

图2为穿孔前台阶平面图。

2.2爆破效果评估与爆堆现状图验收
根据采空区与场地复合状况进行针对性穿孔，并实施爆破处理。

经监测确定地压活动稳定后，依据相关的测量技术规范于对整个爆堆进行全面的数据采集，而后将外业采集的爆堆碎部点绘制成图。

利用离散的爆堆碎部点的三维坐标值，通过Taiesson多边形算法、高程插值算法等一系列方法构造爆堆点间的不规则三角形格网，剔除违规三角，建立爆堆的数字地面模型DTM。

利用DTM获得爆堆的三维立体视图，并进行绘制剖面图、等高线、土石方计算等一系列绘图操作。

在原有空区位置通过切剖面来处理评估效果。

剖面的生成如图3所示。

通过爆前现状的数据和爆堆多条剖面线、数字地面模型对比，可以看出1414台阶爆区中部的塌落区有10 m左右，而两端塌落区出现5m左右，但只考虑深孔爆破后在露天台阶中排孔拉槽特点，还无法判定完全已经达到了处理1385空区预期目的。

下面通过台阶爆破量和爆堆体积对比空区处理效果来加以评估。

在引进数字化测图系统之前，多采用图解法计算来进行土石方计算，如水平断面法和垂直断面法，图解法计算验收比价繁琐，误差比较大，效率低，在现代化的露天矿生产中已逐渐无法适应。

如今采用一种DTM的土石方计算法，如表1所示。

选择1402台阶底盘水平1402为参考平面，通过辅助计算机计算，可以得到本次1402—1414台阶爆岩总量为162903.99 m3；1402以上爆堆DTM体积为172365.84 m3 ，爆堆松散系数除以空区塌落条件下的经验值 1.3，实方量为133357.34 m3。

本次空区处理爆破通过数据显示约有28546.65 m3 岩石塌落，考虑破碎后的岩石体积膨胀松散，下填量约36609.347m3。

本次爆破通过DTM土石方量化分析可知达到处理该区1385空区的预期目的。

3爆破作业在露天矿山中的存在问题作为露天矿山的生产流程，无论是采剥作业、边坡维护，还是矿石运输、凿岩爆破，爆破作业是所有的工作内容的核心，简单的说，爆破作业主要的五个工序有打眼、装药、堵塞、连线、起爆。

对于露天采石场爆破作业的高强度来说，控制工作的安全问题则是比较复杂的，因为采石爆破工程技术不但涉及到工程企业和作业人员的安全问题，还有爆炸物的使用、贮藏等一系列安全技术问题。

受设备机械、爆破技术、资源投入和作业管理等因素的影响，高强度露天矿山事故预警和安全防治措施十分落后，也使得爆破工作环境越来越差，爆破事风险系数和事故隐患越来越多，以此发展下去，所造成的爆破事故也会越来越多。

现在，爆破工程中的高强度露天矿山，主要存在以下的几个问题：
（1）合理的选址。

如今许多的露天矿山选址就在附近的村庄，或相邻采石场选址过近，对于爆破飞石的安全距离没有相应的控制，很容易发生爆破飞石事故，这使得周围人员的生命安全无法得到保障。

（2）爆破前需要严格爆破设计工作。

由于作业人员的马虎大意，或采石场业主贪图省钱省时，所以很多都是凭着经验进行施工爆破，爆破前爆破设计没有详细的制定，这就使得在选用爆破参数的时候，评价抵抗线值过高，导致爆破工程质量不佳，造成滚石危险的可能进一步增加。

（3）没有合理规范爆破器材的管理。

对爆破器材管理制度严重缺乏，使得一些采石场的炸药与雷管没有实行分库存放，以此来使爆破的安全问题进一步加大。

（4）技术水平低。

采石场的工作人员大都文化水平不高，有限的技术水平，在没有参加安全技术培训考核的包括那些技术要求极高的爆破人员，也有很多人，严重造成了采石场技术人员无证上岗的现象。

（5）落后的爆破技术。

许多采石场为尽可能的减少凿岩量依旧采取扩掏底
崩落扩壶爆破的方式进行作业，也就时常发生崩落岩石尺寸过大的现象，在二次爆破中，爆破人员操作技术万一不合理，将会产生大量飞石，使得爆破事故很容易发生。

4结束语
数字化测绘提高了露天爆破工程中的测绘效率和测绘精度，有力的保障了露天采场爆破工作的顺利进行。

参考文献
[1] 高祥.数字测图原理与方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2002.
[2] 张国.矿山测量学[M]. 徐州：中国矿业大学出版社.2001.
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[4] 杨强等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武漢大学出版社，2000.。