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。根據現場統計，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定位系統是指利用衛星，在全球范圍內實時進行定位、導航的系統。GPS定位系統功能必須具備GPS終端、傳輸網絡和監控平臺三個要素;這三個要素缺一不可;GPS定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。隨著全球定位系統的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，已遍及國民經濟各種部門。基于以上優點，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勢。

1.1? GPS的工作原理

基準站、數據鏈和流動站組成了實時動態定位系統，要保證實時動態的檢測就要建立無線數據通訊，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，開始對衛星連續觀測，流動站安裝的接收機接收衛星信號時通過無線電傳輸設備接收到基準站上觀測的數據.然后流動站上的計算機會根據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，節省了測量的時間，從而提高了工作效率。

1.2? GPS技術應用優勢

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

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

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

2? 工程項目應用

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

爆破質量的好壞與現場地質資料的準確度有極大的關系，如若爆區邊界不準確，設計準確更是無從談起，而且現場很容易出現邊排孔被電鏟挖掉的現象，爆區邊界更加不準確。因此，在電鏟收區之后，必須認真仔細地對爆破區域現場進行測量，以使采集到的現場數據能夠真實詳細地反映出爆區現場的實際情況和特征，滿足設計要求和爆區目標。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，可以用來對爆區進行數據采集工作。爆區坡頂線位置測量的準確與否，直接影響著接下來爆區設計的準確性，可以說，爆區的形狀和位置就是由坡頂線決定的。故在使用GPS設備時，要注意保證該爆區坡頂線的測量精度，保證測繪出的爆區形狀與現場相符，在收集現場數據的過程中，基站架設的標準與野外移動站的架設要求有區別爆破質量不同于地質數據庫關系的精度，如果爆炸帶邊界不準確，設計不準確，且現場很容易出現側排孔被鏟狀，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，以便收集現場數據，能夠真實地反映爆炸區域的實際情況，符合設計要求和爆破區域目標的詳細情況和特點。基礎要穩固，高度要高，坐高要高，容易放置。基準站的附近要避免有大功率無線電發射器以及高壓電線，他們產生的磁場會對GPS信號產生干擾;且附近要遠離高大的建筑物或者構筑物，因為大的建筑物或構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星信號的物體，信號接收效果不佳，產生多徑效應。

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據時，注意收集的數據被劃分為同一步內邊界上的點和邊界上的點進行區分。在地形極其復雜的情況下，應注意爆炸區域，對采集點進行分類，并用圖形標注，便于后期數據處理的校正。

3? 孔網設計

該鐵礦選用穿孔設備為YZ55B牙輪鉆進行穿孔作業;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，以此進行爆破孔網參數的設計。現場爆區的形狀根據該爆區的巖性分布和爆區形狀，在CAD中設計該爆區的孔位圖。該爆區上部水平平均標高為1483.11m，下部水平標高為1469m。本區域穿孔面積約為25072.3m2，根據設計孔網參數，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。根據爆炸區域的形狀和礦石、巖石的分布情況，對加工后的現場爆炸區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識別的CSV文件，就可以被測量并通過數據傳輸文件到手機。

現場放樣時要確保GPS移動臺信號在覆蓋范圍內的參考站內，信號強度良好，根據孔的設計，現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，提高布孔的質量。

為了突出本次爆破采用GPS布孔的優勢，本次爆破作業采用內蒙古紅旗化工生產的高精度管雷管，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? 結束語

通過GPS打點取樣采集數據，經過后期處理生成準確的爆區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，提高了孔網的布設精度。最終的結果表明，該露天鐵礦應用GPS技術在現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，因此現場應格外注意前兩排孔的布設。

參考文獻：

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