СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ШПУРОВ ДЛЯ ПРОХОДКИ КАВЕРНЫ В ГОРНОЙ ПОРОДЕ
DEVELOPMENT METHOD OF ARRANGEMENT DIAGRAM OF BORE PITS FOR DRIVING OF CAVERN IN MINE ROCK

Предпосылки создания изобретения
Изобретение относится к разработке схемы размещения шпуров для проходки каверны в горной породе. Схема размещения шпуров задает, по меньшей мере, точки заложения и углы направления шпуров в системе координат схемы размещения шпуров и длины шпуров для комплекта шпуров, подлежащих бурению в забое туннеля. В способе проектировщик разрабатывает схему размещения шпуров с помощью программы проектирования схемы размещения шпуров. Объект изобретения описан более подробно в преамбуле первого независимого пункта формулы изобретения.
Изобретение также относится к программному продукту согласно второму независимому пункту формулы изобретения, исполнение которого в компьютере проектирования выполняет действия, требуемые в разработке схемы размещения шпуров. Дополнительно, изобретение относится к буровой установке, описанной в преамбуле третьего независимого пункта формулы изобретения, в блоке управления которой может выполняться программный продукт для осуществления действий, требуемых в разработке схемы размещения шпуров.
Проходку туннелей, подземных хранилищ и других каверн осуществляют комплектами шпуров. В забое туннеля бурят шпуры, в которые после бурения закладывают заряды и взрывают. Материал горной породы, соответствующий количеству одного комплекта шпуров, отделяется от породы за время одного взрыва. Для проходки каверны в породе предварительно выполняют проект и определяют, помимо прочего, информацию о виде горной породы. В общем, заказчик проходки каверны в горной породе также устанавливает различные требования по качеству для каверны, подлежащей проходке. Дополнительно, схему размещения шпуров разрабатывают в процессе камеральной работы, схему предоставляют на буровую установку для бурения шпуров в горной породе для выполнения необходимого комплекта шпуров.
Для разработки схемы размещения шпуров созданы программы проектирования схем размещения шпуров, помогающие проектировщику в разработке схемы размещения. Разработка схемы размещения шпуров, таким образом, является совместным действием проектировщика и программы проектирования схемы размещения шпуров. В сегодняшних программах разработки схемы размещения шпуров их разрабатывают на навигационной плоскости, то есть ситуация изучается с точки зрения оператора буровой установки. Дополнительно к этому, взрывание горной породы и отрыв горной породы являются трехмерными событиями, сложными для изучения на навигационной плоскости. Кроме того, обнаружено, что схемы размещения шпуров, разработанные на навигационной плоскости, содержат существенные неточности, особенно в углах схемы размещения, являющиеся результатом углов обзора шпуров профиля схемы размещения. Как следствие, проблемой схем размещения шпуров, разработанных на навигационной плоскости является то, что они не достигают точности, удовлетворяющей требованиям при взрывании комплекта.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание нового и усовершенствованного способа и программного продукта для разработки схемы размещения шпуров. Дополнительно, целью настоящего изобретения является создание новой усовершенствованной буровой установки, в блоке управления которой можно создавать схему размещения шпуров с помощью компьютера.
Изобретение отличается определением в схеме размещения шпуров взрывной плоскости, расположенной на забое комплекта шпуров на расстоянии, соответствующем длине схемы размещения от навигационной плоскости, размещением точек заложения забоев шпуров на забое комплекта шпуров на взрывной плоскости, выполнением взрывотехнического расчета на взрывной плоскости, по меньшей мере, для нескольких шпуров в схеме размещения шпуров, использованием взрывотехнических данных, заранее хранящихся в запоминающем устройстве для взрывотехнического расчета, и введением одного из следующих параметров шпура в программу проектирования схемы размещения шпуров: начальной точки заложения шпура на навигационной плоскости, направления шпура, и определения отсутствующего второго параметра шпура на основании точки заложения забоя шпура и первого данного параметра, при этом параметры шпура определяются рассмотрением от забоя комплекта шпуров к навигационной плоскости. Отличительные признаки изобретения определены более подробно в отличительной части каждого независимого пункта формулы изобретения.
Идея изобретения заключается в том, что основой проектирования схемы размещения шпуров является экспертиза шпуров на забое комплекта шпуров. Затем определяют взрывную плоскость в схеме размещения шпуров, расположенную на забое комплекта шпуров на расстоянии, соответствующем длине схемы размещения от навигационной плоскости. Точки заложения забоев шпуров можно размещать на забое комплекта шпуров на взрывной плоскости, обеспечивая выполнение взрывотехнического расчета, по меньшей мере, для нескольких шпуров схемы размещения шпуров на взрывной плоскости. Взрывотехнические данные, заранее сохраненные в запоминающем устройстве, используются во взрывотехническом расчете.
Преимуществом изобретения является проектирование схемы размещения шпуров, более наглядное, чем предыдущее, поскольку проектируется пространство, подлежащее образованию вместо концентрации на определении начальных точек заложения шпуров, в обычных способах проектирования. Дополнительно к этому, благодаря взрывотехнической экспертизе точки заложения забоя шпуров, подлежащих бурению, можно определять согласно требованиям взрывотехники. При этом шпуры имеют правильное заложение на забое комплекта шпуров для взрыва и, с другой стороны, исключается бурение избыточных шпуров. Кроме того, можно эффективно отделять горную породу во время взрыва. Дополнительно к этому, когда обуславливается режим планируемого отделения горной породы во время взрыва, качество выработки каверны в горной породе может быть выше. Проектирование, осуществляемое на забое комплекта шпуров, вместе с взрывотехнической экспертизой также улучшает определение заряжания. Определение удельного заряда для различных секций схемы размещения шпуров является более простым и наглядным для выполнения на забое комплекта шпуров, чем на навигационной плоскости. Обычно удельный заряд невозможно правильно определить во всех секциях схемы размещения шпуров, пока не проведены до 10-20 взрывов, после анализа результатов каждого взрыва и итерации взрывных величин. В данном случае, когда проектирование выполняется на забое комплекта шпуров и данные взрывотехнической экспертизы принимаются при этом во внимание с самого начала, значения удельного заряда можно правильно определить после только нескольких комплектов шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в том, что взрывотехнические параметры можно сохранять в виде файла удельного заряда или соответствующего элемента данных, откуда их можно загружать, когда требуется для использования в программе проектирования схемы размещения шпуров. С другой стороны, проектировщик может вручную вводить параметры для взрывотехнического расчета посредством клавиатуры, например.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в использовании правил взаимозависимости между расстоянием наименьшего сопротивления при взрывании, разносом шпуров, удельным зарядом и степенью заряженности, заранее сохраненных в запоминающем устройстве, и взрывотехнических данных, касающихся удельного заряда и степени заряженности, заранее сохраненных в запоминающем устройстве.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в использовании заданных значений удельного заряда q, разноса Е шпуров и средней степени I заряженности согласно формуле V=I/(q*E), в которой V является расстоянием наименьшего сопротивления при взрывании во взрывотехническом расчете.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в том, чтобы задавать значения удельного заряда для шпуров различных частей схемы размещения шпуров. Кроме того, заряды, подлежащие использованию в различных частях схемы размещения, можно свести в таблицу заранее.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в том, чтобы определить зоны образования трещин, по меньшей мере, для шпуров концевого профиля на основании данных заряда каждого шпура. Зоны образования трещин шпуров в концевом профиле затем сравнивают с заданной зоной допустимого образования трещин, по меньшей мере, на забое комплекта шпуров, и пользователю указывается, если зона образования трещин даже одного шпура больше зоны допустимого образования трещин. С другой стороны, зоны образования трещин можно отображать на отображающем устройстве компьютера проектирования в режиме, обеспечивающем проектировщику активное принятие в расчет зон образования трещин во время проектирования. Таким образом, проектировщик способен немедленно модифицировать параметры схемы размещения шпуров, чтобы контролировать образование трещин. Зоны образования трещин можно отображать на отображающем устройстве одновременно с разработкой схемы размещения шпуров. Если необходимо, экспертизу зон образования трещин можно выполнять не только для концевого профиля, но также, по меньшей мере, для шпуров, наиболее удаленных от центра вспомогательного ряда. Концевой профиль является линией, проходящей через забои шпуров, наиболее удаленных от центра групп шпуров, и вспомогательные ряды в свою очередь являются группами шпуров, расположенными внутри концевого профиля, также содержащими множество шпуров. На основании экспертизы зон образования трещин проектировщик способен модифицировать разработанные схемы размещения шпуров способом, исключающим выход за пределы зон допустимого образования трещин. Требования качества, установленные заранее заказчиком каверны в горной породе, можно, таким образом, принимать в расчет в проектировании каждого комплекта шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в том, чтобы отображать профиль заданной зоны допустимого образования трещин между навигационной плоскостью и взрывной плоскостью в графическом интерфейсе пользователя. Дополнительно к этому, зона образования трещин каждого шпура отображается в графическом интерфейсе пользователя в виде окружности образования трещин, образованной вокруг забоев и начальных точек заложения шпуров в концевом профиле. Величина диаметра окружности образования трещин пропорциональна величине зоны образования трещин. Между окружностью образования трещин забоя и окружностью образования трещин начальной точки заложения каждого шпура образуется цилиндрическое пространство образования трещин, которое можно отобразить на отображающем устройстве компьютера проектирования, обеспечивая обращение внимания проектировщика на образование трещин во время проектирования. Дополнительно к этому, пользователю можно указать, если даже одно цилиндрическое пространство образования трещин пересекает профиль зоны допустимого образования трещин между навигационной плоскостью и взрывной плоскостью. Окружности образования трещин и пространства образования трещин, подлежащие визуальному отображению в интерфейсе пользователя, наглядно показывают проектировщику, соответствует ли схема размещения шпуров требованиям, установленным в отношении зон образования трещин.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении совокупности расположений забоев шпуров для концевого профиля на взрывной плоскости на расстоянии, равном размеру необходимого интервала E между шпурами, и определении расчетных линий V наименьшего сопротивления при взрывании для данных шпуров. Для расчета линий V наименьшего сопротивления при взрывании выполняется взрывотехнический расчет для шпуров на взрывной плоскости. Дополнительно к этому, расчетная линия наименьшего сопротивления при взрывании определяется на концах расчетных линий для шпуров концевого профиля внутри концевого профиля. Наиболее удаленный от центра вспомогательный ряд размещается на расчетной линии наименьшего сопротивления при взрывании концевого профиля. Множество точек заложения забоев шпуров определяется на наиболее удаленном от центра вспомогательном ряду на взрывной плоскости с расстоянием друг от друга, равном необходимому размеру интервалов между шпурами. Концевой профиль, расчетная линия наименьшего сопротивления при взрывании и точки заложения забоев шпуров можно представить визуально в графическом интерфейсе пользователя. Взрывотехническое проектирование обеспечивает более точное определение расчетной линии наименьшего сопротивления при взрывании, и, следовательно, число шпуров, подлежащих бурению, можно в некоторых случаях уменьшить по сравнению со схемами размещения шпуров, разработанными обычными способами. Время бурения, естественно, сокращается, поскольку избыточные шпуры не бурятся.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в расчете линий V наименьшего сопротивления при взрывании во взрывотехническом расчете по формуле V=I/(q*E), в которой q - величина удельного заряда, E - интервал между шпурами, и I - средняя степень заряженности. Эти взрывотехнические параметры могут быть заданными, например, в идее компьютерного файла, таблицы или соответствующего элемента данных, откуда их можно загружать для использования программой проектирования схемы размещения шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в образовании окружности наименьшего сопротивления при взрывании для каждого шпура концевого профиля вокруг забоя шпура. Окружность наименьшего сопротивления при взрывании образуется таким образом, чтобы величина ее радиуса была пропорциональной размеру наименьшего сопротивления при взрывании. Дополнительно к этому, может быть образована линия наименьшего сопротивления при взрывании, касающаяся периметра каждой окружности наименьшего сопротивления при взрывании в одной точке на внутреннем крае периметра. Соответственно линия наименьшего сопротивления при взрывании является огибающей, составленной касательными, проведенными к внутренней точке каждой окружности наименьшего сопротивления при взрывании. Окружности наименьшего сопротивления при взрывании и линию наименьшего сопротивления при взрывании можно визуально представить в интерфейсе пользователя. Следующим шагом можно определить совокупность точек заложения забоев шпуров на наиболее удаленном от центра вспомогательном ряду на взрывной плоскости с заложениями шпуров, имеющими необходимый интервал между ними. Заложения забоев шпуров вспомогательного ряда можно также отобразить в графическом интерфейсе пользователя.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении расчетной линии наименьшего сопротивления при взрывании для шпуров на наиболее удаленном от центра вспомогательном ряду на основании взрывотехнического расчета, выполненного на взрывной плоскости. В данном случае второй вспомогательный ряд образуется внутри наиболее удаленного от центра, то есть первого вспомогательного ряда, и совокупность точек заложения забоев шпуров определяется на взрывной плоскости с расстоянием между ними, равным необходимым интервалам между шпурами. Соответствующим способом можно определить расчетные линии наименьшего сопротивления при взрывании любого следующего вспомогательного ряда, и внутренние вспомогательные ряды можно адаптировать к определенным расчетным линиям наименьшего сопротивления при взрывании. Дополнительно, целесообразно использовать взрывотехнический расчет наименьшего сопротивления при взрывании для определения заложения шпуров поля в схеме размещения шпуров в секции между врубом и наиболее близким к центру вспомогательным рядом.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в учете взрывотехнического расчета при размещении точек заложения забоев шпуров комплекта.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении коэффициента F, являющегося соотношением разноса Е шпуров и расстоянием V наименьшего сопротивления при взрывании, то есть F=E/V, по меньшей мере, в одном элементе данных для размещения точек заложения забоев шпуров. Соотношение F можно определять отдельно для каждой группы шпуров. Дополнительно к этому, расчетный разнос Е шпуров определяется формулой Е=√[(I*F)/q], в которой q является значением удельного заряда и I является средней степенью заряженности. Следующим шагом определяется необходимая секция из схемы размещения шпуров, в которой подлежат размещению точки заложения забоев шпуров. Длина выбранной секции делится на расчетный разнос Е шпуров, давая точное число забоев шпуров, подлежащих размещению в секции, обычно десятичную дробь. Проектировщик или программа проектирования схемы размещения шпуров затем выбирает ближайшее целое число для числа забоев шпуров, подлежащих размещению в выбранной секции, после чего программа рассчитывает новый разнос E1 шпуров таким способом, чтобы точки заложения забоев шпуров находились на одинаковом расстоянии в выбранной секции. В завершение расстояние наименьшего сопротивления при взрывании может быть дополнительно рассчитано по формуле V=E1/F. Коэффициент F можно определить эмпирически для различных групп шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в размещении точек заложения забоев шпуров вручную, по меньшей мере, в одной группе шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в задании разноса шпуров между забоями в группе шпуров. Следующим шагом точки заложения забоев шпуров автоматически размещаются в группе шпуров посредством программы проектирования схемы размещения шпуров, учитывая определенный разнос шпуров. Альтернативно, необходимые секции группы шпуров можно выделить вручную и точки заложения забоев шпуров можно автоматически разместить на упомянутых выделенных секциях посредством программы проектирования схемы размещения шпуров согласно заданному разносу шпуров. Еще одной альтернативой является определение вручную некоторой необходимой части групп шпуров и определение вручную числа шпуров упомянутой секции групп шпуров. Затем программе проектирования схемы размещения шпуров предоставляется возможность автоматического размещения точек заложения забоев шпуров на одинаковых расстояниях в выбранной секции группы шпуров. Автоматические функции в программе проектирования схемы размещения шпуров для размещения забоев шпуров в группах шпуров существенно облегчают и ускоряют работу проектировщика. Проектировщик может возложить выполнение рутинных задач на программу проектирования схемы размещения шпуров. С другой стороны, последующая корректировка схемы размещения шпуров также является простой и быстрой.
Идея варианта осуществления изобретения заключается во вводе направления шпура в программу проектирования схемы размещения шпуров. Программа затем определяет начальные точки заложения шпура на навигационной плоскости на основании точки заложения забоя шпура и направления шпура.
Идея варианта осуществления изобретения заключается во вводе начальной точки заложения шпура на навигационной плоскости в программу проектирования схемы размещения шпуров. Программа проектирования схемы размещения шпуров затем рассчитывает направление шпура на основании забоя шпура и данного начального заложения шпура.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении, по меньшей мере, одной точки выравнивания перед навигационной плоскостью. Кроме того, проектировщик выбирает шпур, начальное заложение которого определяется на основании точки выравнивания и точки заложения забоя шпура. Программа проектирования схемы размещения шпуров затем определяет прямую линию, проходящую через забой выбранного шпура и точку выравнивания, и принимает пересечение упомянутой прямой линии и навигационной плоскости за начальную точку заложения шпура. Программа проектирования схемы размещения шпуров способна рассчитать направления шпуров на основании точки заложения забоя шпура и начальной точки заложения, определяемых посредством точки выравнивания.
Идея изобретения заключается в определении, по меньшей мере, одного задающего шпура для группы шпуров в схеме размещения шпуров. Определяют один или несколько доминирующих параметров для задающего шпура и на основании доминирующих параметров задающего шпура определяют, по меньшей мере, один параметр, по меньшей мере, одного шпура. Группой шпуров может быть, например, концевой профиль, вспомогательная линия или элемент поля шпуров. Дополнительно, идеей изобретения является использование в схеме размещения задающих шпуров, которые можно позже корректировать универсальным способом. Таким образом, задающие шпуры можно легко добавлять и убирать, и их точки заложения и другие параметры можно менять.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в том, что проектировщик определяет, по меньшей мере, два задающих шпура, по меньшей мере, в одной группе шпуров в схеме размещения шпуров, между которыми расположены один или несколько промежуточных шпуров. Дополнительно к этому, проектировщик определяет один или несколько доминирующих параметров для задающих шпуров, например одно из следующего: заложение в группе шпуров, глубина, угол направления шпура, степень заряженности, разнос шпуров. В данном случае программа проектирования схемы размещения шпуров способна рассчитать один или несколько параметров промежуточных шпуров на основании доминирующих параметров задающих шпуров. Группа шпуров может являться концевым профилем, вспомогательным рядом или элементом поля шпуров. Преимущество использования задающих шпуров состоит в том, что они существенно ускоряют и упрощают разработку схемы размещения шпуров. Дополнительно к этому, использование задающих шпуров облегчает последующие модификации схем размещения шпуров, поскольку проектировщик способен легко изменить значения параметров задающих шпуров, при этом программа проектирования схемы размещения шпуров вновь рассчитывает новые значения параметров для промежуточных шпуров. Кроме того, проектировщик способен модифицировать схему размещения шпуров удалением и добавлением задающих шпуров.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения описаны более подробно с прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее.
На фиг.1 схематично показан вид сбоку буровой установки и средство для разработки схемы размещения шпуров.
На фиг.2 схематично показана проекция схемы размещения шпуров на плоскость xz.
На фиг.3 схематично показана проекция на плоскость xy, то есть вид сверху, принципа схемы размещения шпуров.
На фиг.4 схематично показана проекция на плоскость xz некоторых профилей в схеме размещения шпуров.
На фиг.5 схематично показана проекция на плоскость xy глубин шпуров в различных группах шпуров схемы размещения шпуров.
На фиг.6а и 6b схематично показана проекция на плоскость xz расположения концевых точек шпуров в группах шпуров.
На фиг.7а схематично показана таблица удельных зарядов.
На фиг.7b схематично показана таблица, содержащая данные взрывчатого вещества.
На фиг.8 схематично показана проекция на плоскость xz точек заложения забоев шпуров, адаптированных в концевой профиль, и обеспечиваемая зона образования трещин вокруг концевого профиля.
На фиг.9 схематично показана проекция на плоскость xz экспертизы зоны образования трещин для шпуров в концевом профиле.
На фиг.10 схематично показан изометрический вид окружностей образования трещин на взрывной плоскости и навигационной плоскости, цилиндрическая зона образования трещин, образующаяся между ними.
На фиг.11 схематично показана проекция на плоскость xz расчета линии наименьшего сопротивления при взрывании для шпуров на концевом профиле.
На фиг.12 схематично показана проекция на плоскость xz расчета линии наименьшего сопротивления при взрывании для шпуров внешнего вспомогательного ряда.
На фиг.13 схематично показана проекция на плоскость xz шпуров, задающих глубину, и промежуточных шпуров, адаптированных для секции угла А в схеме размещения шпуров.
На фиг.14 схематично показан принцип шпуров, задающих глубину согласно фиг.13, на виде с направления B-B.
На фиг.15 схематично показана проекция на плоскость xz действия шпуров, задающих направление, адаптированных для секции угла А в схеме размещения шпуров.
На фиг.16 схематично показана проекция на плоскость xy некоторых деталей, связанных с углами направления шпуров.
На фиг.17 схематично показана проекция на плоскость xy определения углов направления шпуров посредством точки схода.
На фиг.18 схематично показана проекция на плоскость xy так называемого воронкообразного перехода в каверне, образуемой в горной породе.
На фиг.19 схематично показана проекция на плоскость yz модификации схемы размещения шпуров для необходимого числа реперов между точками перехода, связанными с воронкообразным переходом.
На фиг.20 схематично показана проекция на плоскость xz задающих шпуров, каждый из которых имеет заданную область воздействия.
Для ясности варианты осуществления изобретения на чертежах показаны упрощенно. Одинаковые части обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 показана буровая установка 1, содержащая подвижное транспортное средство 2, один или несколько манипуляторов 3 и бурильных блоков 4, установленных на манипуляторах 3. Бурильный блок 4 содержит направляющую балку 5, по которой устройство подачи может перемещать бурильную машину 6. Дополнительно, бурильный блок 4 содержит инструмент 7, которым ударные импульсы, подаваемые ударным устройством бурильной машины, передаются на породу, подлежащую бурению. Буровая установка 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, один блок 8 управления, выполненный с возможностью управления исполнительными механизмами буровой установки 1. Блок 8 управления может представлять собой компьютер или соответствующее устройство и может содержать интерфейс пользователя с устройством отображения, а также средство управления для подачи команд и информации на блок управления 8.
Обычно для бурения каждого комплекта шпуров разрабатывают схему 12 размещения шпуров, в которой определены, по меньшей мере, места заложения и углы направления шпуров, подлежащих бурению в системе координат схемы размещения шпуров. Схему размещения шпуров могут разрабатывать за пределами буровой площадки, например в офисе 9, где ее могут сохранять в запоминающем устройстве, таком как компьютерная карта памяти или дискета, или ее могут передавать непосредственно на блок 8 управления буровой установки по линии 10 передачи данных и сохранять в запоминающем устройстве на установке, таком как жесткий диск или дискета запоминающего устройства. Альтернативно, разработку и правку схемы 12 размещения шпуров может осуществлять блок 8 управления, например, в кабине 11 буровой установки 1. Дополнительно, существующие схемы размещения шпуров можно корректировать как на буровой площадке, так и за ее пределами. Разработку схемы размещения шпуров выполняют с помощью компьютера, часто с естественным многократным повторением. Программа разработки схемы размещения шпуров выполняется в компьютере 21 проектирования, блоке 8 управления или тому подобном, и проектировщик 23 работает во взаимодействии с программой разработки схемы размещения шпуров и закладывает требуемую информацию, осуществляет выбор и управляет процессом разработки. Существующие разработанные части схемы можно многократно корректировать в процессе проектирования для получения лучшего конечного результата.
Разработанную схему размещения шпуров можно вводить в блок 8 управления буровой установки и исполнять. Запроектированные шпуры бурят в горной породе 24, закладывают в них заряды и взрывают. Материал горной породы в необходимом для комплекта шпуров количестве отделяется от горной породы 24 и затем транспортируется в нужное место. Затем бурят новые шпуры для следующего комплекта согласно новой схеме 12 размещения шпуров.
На фиг.2 показана схема 12 размещения шпуров, которая может содержать несколько шпуров 13а-13e, расположенных в виде групп шпуров в несколько рядов 14-16. Дополнительно, схема размещения шпуров может содержать шпуры 17а-17c поля, расположенные в секции между ближайшим к центру рядом 16 шпуров и врубом 18. Два или более шпура 17а-17c поля могут образовывать элемент 17 поля шпуров. Часто вруб 18 также содержит несколько шпуров. Ряды 14-16 шпуров, находящиеся один в другом, и элементы поля шпуров можно назвать группой шпуров. При разработке и корректировке схемы размещения шпуров такие группы шпуров можно рассматривать как одно целое, или из них можно выделить необходимую часть.
Наиболее удаленный от центра ряд шпуров является концевым профилем 14, следующий внутренний ряд шпуров является первым вспомогательным рядом 15, следующий после него внутренний ряд является вторым вспомогательным рядом 16 и т.д. Соответственно может существовать один или несколько вспомогательных рядов. В схеме 12 размещения шпуров шпур 13 можно показать кружком 19, светлым или темным. Темные кружки шпуров 13а и 13e на фиг.2, могут являться задающими шпурами, и светлые кружки шпуров 13b-13d могут являться промежуточными шпурами. Дополнительно, направление каждого шпура 13 может быть указано линией 20 направления в схеме 12 размещения шпуров. Проекция на плоскость xz схемы 12 размещения шпуров, аналогичная проекции на фиг.2, может быть показана на графическом интерфейсе 22 пользователя в компьютере 21 проектирования, а также в графическом интерфейсе пользователя в блоке 8 управления буровой установки 1.
На фиг.3 показан принцип схемы 12 размещения шпуров для комплекта 25, подлежащего бурению. На забое 27 туннеля 26, подлежащего проходке, расположена навигационная плоскость 28, к которой прикреплена система координат схемы 12 размещения шпуров. Навигационная плоскость 28 часто находится на плоскости забоя 27, но иногда может устанавливаться, по меньшей мере, частично внутри горной породы. Схема 12 размещения шпуров может включать в себя определенную точку заложения и направление буровой установки 1 в системе координат, в таком случае навигация перед началом бурения буровой установки 1 осуществляется согласно системе координат. Забой комплекта 25 шпуров может включать в себя взрывную плоскость 29 на расстоянии L, соответствующем длине схемы размещения от навигационного слоя 28. При проектировании схемы 12 размещения шпуров точки 13 заложения забоев шпуров, подлежащих бурению, могут располагаться на взрывной плоскости 29. В программу проектирования схемы размещения шпуров может быть введено направление 20 шпуров, подлежащих бурению, при этом программа проектирования схемы размещения шпуров может рассчитывать точку 30 заложения начала шпура на навигационной плоскости 28 на основе точки 13 заложения забоя шпура и направления 20 шпура. Альтернативно, в программу проектирования схемы размещения шпуров может быть введена точка 30 заложения начала шпура на навигационной плоскости 28, при этом программа проектирования схемы размещения шпуров может рассчитать направление 20 шпура на основании точки 13 заложения забоя шпура и точки 30 заложения начала шпура. Соответственно параметры шпура можно определять от забоя комплекта 25 шпуров к навигационной плоскости 28, тогда как обычно определение проводят от навигационной плоскости к забою комплекта 25 шпуров, другими словами, в прямо противоположном направлении. На взрывной плоскости 29 можно выполнять взрывотехнический расчет при проектировании точек 13 заложения забоя шпуров.
В окончательной схеме размещения шпуров точки заложения забоя всех шпуров не обязательно расположены на взрывной плоскости, поскольку забою схемы размещения шпуров обычно придают выгнутую форму. В направлении оси y шпуры поля могут проходить дальше, чем шпуры концевого профиля и вспомогательных рядов. Вместе с тем, придание формы забою схемы размещения шпуров проводят только после первого расположения точек заложения забоев шпуров на одной плоскости в направлении xz, например на взрывной плоскости. Это упрощение способствует процессу разработки и улучшает ясность. На придание формы забою схемы размещения шпуров могут влиять глубины и углы направления шпуров.
На фиг.4 показано несколько профилей и групп шпуров схемы 12 размещения шпуров. Теоретический профиль 31 проходки, заданный заказчиком каверны 26 в горной породе, является одной из основных частей информации, подлежащей вводу в программу проектирования схемы размещения шпуров. Дополнительно к этому, заказчик может определять разрешенные допуски для теоретического профиля 31 проходки, которые также могут использоваться в качестве базовой информации в проектировании схемы размещения. Дополнительно на фиг.4 показан начальный профиль 32, который можно задавать на навигационной плоскости 28. Бурение шпуров можно начинать на навигационной плоскости 28 от начального профиля 32. Концевой профиль 14 в свою очередь представляет собой линию, соединяющую концевые точки шпуров профиля, наиболее удаленного от центра. Дополнительно, заказчик может определять зону 33 наибольшего допустимого образования трещин для каверны 26 в горной породе, устанавливая предел, за который не допускается распространения трещин, обусловленных взрывом взрывчатого вещества, в пределах поверхностей, ограничивающих каверну 26 в горной породе. Экспертизу зон образования трещин можно выполнить, когда точки заложения забоев шпуров размещены на концевом профиле 14 и на наиболее удаленных от центра вспомогательных рядах 15 и 16, зоны образования трещин для них определены на основе заданной информации о взрыве.
На фиг.5 показано, что шпуры в различных группах 14, 15, 16 и 34 шпуров могут иметь различные глубины. На чертеже показаны глубина Lp концевого профиля 14, глубина Lap1 наиболее удаленного от центра первого вспомогательного ряда 15, глубина Lap2 второго вспомогательного ряда и глубина Lap3 третьего вспомогательного ряда. Длина L схемы является расстоянием между навигационной плоскостью 28 и взрывной плоскостью 29. Концевыми точками шпуров являются точки 13 на чертеже.
На фиг.6а и 6b показано расположение концевых точек шпуров в группе шпуров. Размещение шпуров можно начинать от концевого профиля 14. После того как точки заложения шпуров размещены в концевом профиле 14, программа проектирования схемы размещения шпуров может содействовать определению требуемых вспомогательных рядов. Размещение концевых точек шпуров в группе шпуров может быть многократно повторяемым, другими словами, точки заложения забоев шпуров в группе шпуров можно позже менять, если необходимо. На фиг.6а и 6b темными кружками указаны точки заложения забоев, так называемых шпуров 35, задающих точки заложения, и светлыми кружками - точки заложения забоев промежуточных шпуров 36 между двумя шпурами, задающими точку заложения.
Классы зарядов можно определить для групп шпуров для секций между шпурами 35, задающими точку заложения. Например, подошва 14а концевого профиля 14 может принадлежать к классу по заряду, отличающемуся от стенки 14b концевого профиля. Дополнительно к этому, искривленную кровлю 14c концевого профиля 14 или любую другую секцию группы шпуров можно выделить шпурами 35, задающими точку заложения, и отдельный класс заряда может быть определен для данной секции. Различные секции групп шпуров, подошвы, стенки и кровли могут иметь различные удельные заряды (q1-q4) вследствие отличающихся качественных требований к ним в отношении зон образования трещин, например. Класс заряда, таким образом, определяет, по меньшей мере, удельный заряд q, подлежащий использованию. Данные величины параметров классов зарядов могут сохраняться в таблице удельных зарядов, аналогичной показанной на фиг.7, или тому подобной. При использовании таких предварительно установленных параметров пользователь может избежать загрузки ненужных цифровых данных. Пользователь может, вместе с тем, менять необходимые параметры и сохранять новые параметры в таблице удельных зарядов, которую можно взять за начальную точку для взрывотехнической экспертизы следующей схемы размещения.
На практике проектировщик размещает шпуры 35, задающие точку заложения в группе шпуров, затем определяет класс заряда секции между шпурами 35, задающими точку заложения. Затем программа проектирования схемы размещения шпуров может автоматически размещать в секции между шпурами 35, задающими точку заложения, одинаково разнесенные промежуточные шпуры 36, количество которых соответствует классу заряда. Программа проектирования схемы размещения шпуров, таким образом, учитывает не только уровень удельного заряда, но также заданный максимальный разнос шпуров или проектный разнос шпуров.
На фиг.6а показан удельный заряд q1 и разнос Е1 шпуров в секции 14а подошвы между шпурами 35а и 35b, задающими точку заложения. Секция стенки между шпурами 35а и 35c, задающими точку заложения, имеет в свою очередь отличающиеся удельный заряд q2 и разнос Е2 шпуров. Если проектировщик не принимает точку заложения или число промежуточных шпуров 35, установленные программой проектирования схемы размещения шпуров, проектировщик имеет возможность изменить их вручную. Дополнительно к этому, проектировщик может вручную перемещать шпур, задающий точку заложения в группе шпуров, удалить шпур, задающий точку заложения, добавить шпур, задающий точку заложения, или преобразовать промежуточный шпур в шпур, задающий точку заложения. Таким образом, задающие шпуры не являются изначально привязанными к какой-либо конкретной группе шпуров или тому подобному. Таким образом, схему размещения можно гибко модифицировать, обеспечивая возможность ее использования в качестве исходного заложения новой схемы размещения. Следовательно, схема размещения имеет продолжительный срок службы.
На фиг.6b показана ситуация, в которой в сравнении с ситуацией на фиг.6а проектировщик захотел увеличить число точек заложения забоев шпуров в левом углу А концевого профиля 14. Таким образом, проектировщик определил два новых шпура, задающих точку заложения 35d и 35e в области угла А. Проектировщик может назначить класс заряда секции 14d между шпурами 35а и 35d, задающими точку заложения, и соответственно секции 14f между шпурами 35а и 35е, задающими точку заложения. Программа проектирования схемы размещения шпуров размещает промежуточные шпуры 35 в секции 14d и 14f на основании параметров класса заряда. Альтернативно, проектировщик может вручную задавать требуемые параметры, такие как разнос Е шпуров и удельный заряд q, для секций 14d и 14f. Проектировщик может определить параметры и класс зарядов таким образом, чтобы разнос Е шпуров в секции, выделенной шпурами 35, задающими точку заложения, соответствовал необходимому. Это не оказывает влияния на другие выделенные секции 14e и 14g концевого профиля, но разнос E1 и E2 шпуров данных секций и удельные заряды q1 и q2 остаются неизменными. Если проектировщик удаляет позже, например, шпур 35d, задающий точку заложения, ситуация соответственно возвращается к показанной на фиг.6а, то есть к секции 14b с разносом Е2 и удельным зарядом q2 между шпурами 35а и 35c, задающими точку заложения. Также другими путями или позже проектировщик может править схему размещения и менять точку заложения и число шпуров 35, задающих точку заложения, и менять параметры, а также классы зарядов, связанных с ними.
3
t
m
anfo
На фиг.7 показана таблица удельных зарядов, в которой параметры, подлежащие использованию как начальные величины, определены для взрывотехнических экспертиз и размещения забоев шпуров. Класс заряда, количество взрывчатого материала на единицу объема кг/м, то есть удельный заряд q, идентификационная информация зарядов, то есть паспорт заряда, проектный разнос Eшпуров и наибольший допустимый разнос E шпуров можно определить для каждой группы шпуров, а также для группы концевого профиля, вспомогательного ряда и элемента поля. Дополнительно к этому, является возможным определение других параметров для таблицы удельного заряда, таких как необходимость равного количества промежуточных шпуров для секций между шпурами, задающими точку заложения, например. Кроме того, в таблице 7а можно определить заданное соотношение F, являющееся отношением разноса шпуров E и расстояния V наименьшего сопротивления при взрывании, для каждой группы шпуров. Идентификационная информация зарядов, показанная в таблице 7a, может связывать шпур с файлом или элементом данных, таким как таблица 7b, который может содержать информацию, связанную с взрывчатым веществом, такую как удельный заряд q [кг/м], размер [м] зоны образования трещин, обусловленной взрывчатым веществом, и другую необходимую информации о заряде. Использование таблицы ускоряет проектную работу, и если необходимо, таблицу просто править.
На фиг.8 показана ситуация, в которой программой проектирования схемы размещения шпуров установлены точки заложения забоев промежуточных шпуров 36а, 36b, 36c, 36h с одинаковыми разносами в различных частях 14а, 14b, 14c, 14h концевого профиля, ограниченных шпурами 35а, 35b, 35c и 35g, задающими точку заложения. Для ясности точки заложения забоев промежуточных шпуров указаны линиями, поперечными линии элементов концевого профиля 14. На фиг.8 дополнительно показана зона 33 допустимого образования трещин вокруг концевого профиля. Взрыв взрывчатого вещества в шпуре обуславливает не только отделение горной породы, но также образование трещин в остальной горной породе в стенках каверны в горной породе, поэтому заказчик работы обычно определяет максимально допустимое продвижение зоны образования трещин, например 400 мм. Таким образом, зона 33 образования трещин является требованием качества в горных работах. Различные секции схемы размещения могут иметь различные требования качества относительно образования трещин, при этом также зона 33 допустимого образования трещин может иметь разный размер в разных секциях. Графическое представление зоны 33 образования трещин на отображающем устройстве блока управления существенно улучшает точность экспертизы. Профиль зоны 33 допустимого образования трещин может отображаться на графическом интерфейсе пользователя не только на взрывной плоскости 29, но также на навигационной плоскости 28 и между взрывной плоскостью и навигационной плоскостью, как показано на фиг.10.
На фиг.9 показана экспертиза образования трещин. Величину образования трещин, обусловленную взрывом взрывчатого вещества, можно определить выполнением экспертизы зоны образования трещин на шпурах в концевом профиле. Проектировщик может выбрать заряды, подлежащие применению в индивидуальных шпурах, или заряды, подлежащие применению в каждой секции 14a, 14b, 14c, 14h, и другие факторы, связанные с заложением зарядов в режиме, исключающем удлинение образования трещин шпура до зоны допустимого образования трещин. На размер зоны образования трещин особенно влияет используемое взрывчатое вещество и степень заряда. Кроме того, соотношение диаметра заряда к диаметру шпура, то есть то, насколько плотно заряд заложен в шпур, может влиять на размер зоны образования трещин. Кроме того, разницы во времени воспламенения детонаторов могут влиять на размер зоны образования трещин. Эти данные закладки зарядов можно свести в таблицу или иным способом превратить в элемент данных, который может использовать программа проектирования схемы размещения шпуров в экспертизе зоны образования трещин. Экспертиза зоны образования трещин выполняется, по меньшей мере, на взрывной плоскости 29, но она может также осуществляться в секции между навигационной плоскостью 28 и взрывной плоскостью 29, как показано ниже на фиг.10.
Дополнительно к этому, экспертиза зоны образования трещин может выполняться, если необходимо, не только для шпуров концевого профиля 14, а также для шпуров первого вспомогательного ряда 15 и иногда также для шпуров второго вспомогательного ряда 16. Зону образования трещин вспомогательных рядов 15, 16 можно регулировать изменением размера заряда, подлежащего применению, или, альтернативно, изменением разноса E шпуров наиболее удаленных от центра вспомогательных рядов или концевого профиля. Фактически, изменение разноса E шпуров влияет на расстояние V наименьшего сопротивления при взрывании, что также влияет на расстояние между концевым профилем 14 и первым вспомогательным рядом 15. Чем больше расстояние наиболее удаленных от центра вспомогательных рядов 14, 15 от зоны 33 допустимого образования трещин, тем более в ней гарантирован контроль образования трещин шпурами.
Экспертиза зоны образования трещин может быть ясно отображена на графическом интерфейсе пользователя компьютера проектирования или буровой установки, при этом проектировщик может активно принимать ее к сведению при разработке схемы размещения шпуров. Кроме того, профиль зоны 33 допустимого образования трещин, а также зона образования трещин каждого шпура могут отображаться на графическом интерфейсе пользователя как окружность 37 образования трещин, образующихся, по меньшей мере, вокруг забоев шпуров на концевом профиле 14. Величина диаметра зон образования трещин пропорциональна величине зон образования трещин, определенной проектной схемой размещения шпуров. Ни одна из окружностей 37 образования трещин не может пересекать профиль 33 допустимой зоны образования трещин. Если такое происходит, программа разработки схемы размещения шпуров может сообщать об этом пользователю, который может затем менять взрывотехнические параметры для корректировки ситуации. Использование окружностей 37 образования трещин значительно увеличивает ясность.
На фиг.10 показано цилиндрическое пространство 38 образования трещин, которое может образовываться между навигационной плоскостью 28 и взрывной плоскостью 29, концами пространства образования трещин являются окружность 37 образования трещин, образованная на взрывной плоскости 29, и окружность 37'' образования трещин, образованная на навигационной плоскости 28. Таким образом, каждая точка центральной линии, проходящей через точку заложения забоя и начальную точку заложения каждого шпура 36, содержит окружность 37' образования трещин, такую как в точке 36', например. Программа проектирования схемы размещения шпуров сообщает проектировщику, если даже одно цилиндрическое пространство 38 образования трещин пересекает профиль зоны 33 допустимого образования трещин между навигационной плоскостью 28 и взрывной плоскостью 29. Окружности 37 образования трещин и пространства 38 образования трещин, визуально отображенные на интерфейсе пользователя, ясно указывают проектировщику, соответствует ли схема 12 размещения шпуров требованиям, установленным относительно зон образования трещин.
Фиг.11 иллюстрирует расчет расстояния V и отображение расчетного расстояния V наименьшего сопротивления при взрывании на графическом интерфейсе пользователя посредством окружностей нагрузки 39. После того как точки заложения забоев шпуров размещены на концевом профиле 14 и выполнена экспертиза зоны образования трещин на нем, рассчитывают расстояния наименьшего сопротивления при взрывании для шпуров, размещенных в концевом профиле 14 с использованием взрывотехнического расчета. Взрывотехнический расчет выполняют на взрывной плоскости 29. В расчете линии наименьшего сопротивления при взрывании можно использовать формулу V=I/(q*E), где q - удельный заряд, E - разнос шпуров, V - расстояние наименьшего сопротивления при взрывании, и I - средняя степень заряженности. Эти взрывотехнические параметры могут быть заданными в виде компьютерного файла, таблицы или соответствующего элемента данных, откуда их можно загрузить для использования программой проектирования схемы размещения шпуров. Расстояние V наименьшего сопротивления при взрывании является кратчайшей дистанцией от каждого забоя шпуров 35, 36 концевого профиля 14 до следующего ряда шпуров, то есть первого вспомогательного ряда 15. Различные секции 14a, 14b, 14c, 14h концевого профиля 14 могут иметь расстояния Va, Vb, Vc и Vh наименьшего сопротивления при взрывании равных или различных величин в зависимости от взрывотехнические параметров, определенных для шпуров концевого профиля 14. После того как расстояния наименьшего сопротивления при взрывании рассчитаны, расчетную линию 40 наименьшего сопротивления при взрывании можно определить на взрывной плоскости 29 для шпуров 35, 36 концевого профиля 14 на расстоянии, равном определенным расстояниям V наименьшего сопротивления при взрывании до внутренней части концевого профиля 14. После этого наиболее удаленный от центра вспомогательный ряд 15 можно разместить на расчетной линии 40 наименьшего сопротивления при взрывании концевого профиля 14. Таким путем, первый вспомогательный ряд 15 образован взрывотехническим расчетом. Концевой профиль, расчетная линия наименьшего сопротивления при взрывании и точки заложения забоев шпуров можно визуально отобразить на графическом интерфейсе пользователя. Дополнительно к этому, окружность 41 наименьшего сопротивления при взрывании можно образовать для каждого шпура 35, 36 концевого профиля 14 вокруг забоя шпура. Окружность 41 образуется таким способом, что величина ее радиуса пропорциональна величине расстояния V наименьшего сопротивления при взрывании. В данном варианте расчетная линия 40 наименьшего сопротивления при взрывании является огибающей, касающейся периметра каждой окружности 41 наименьшего сопротивления при взрывании в одной точке на своей внутренней кромке. Окружности 41 наименьшего сопротивления при взрывании и расчетная линия 40 наименьшего сопротивления при взрывании могут отображаться на графическом интерфейсе пользователя для улучшения ясности.
На фиг.12 показано, что после образования первого вспомогательного ряда 15 несколько точек 42 заложения забоев шпуров с необходимым разносом E между ними можно определить на взрывной плоскости 29. Аналогичные принципы связаны с размещением и свойствами шпуров 42, описанными выше в связи со шпурами 35 и 36 концевого профиля. Соответственно вспомогательный ряд может также включать в себя задающие шпуры и промежуточные шпуры. Дополнительно к этому, заложение и количество шпуров и взрывотехнические параметры, связанные с ними, можно легко менять во время повторяющегося проектирования и также позднее во время корректировки схемы размещения 12. Дополнительно к этому, можно выполнить расчет расстояния наименьшего сопротивления при взрывании для шпуров 42, размещенных в первом вспомогательном ряду 15 на взрывной плоскости 29, способом, обеспечивающим создание второй расчетной линии 43 наименьшего сопротивления при взрывании, для которой можно определить второй вспомогательный ряд 16. Как показано на фиг.12, окружности 44 наименьшего сопротивления при взрывании могут образовываться вокруг забоев 42 шпуров. Соответствующим способом может образовываться требуемое количество внутренних вспомогательных рядов, и на них можно расположить места заложения забоев шпуров на необходимых расстояниях друг от друга.
После образования наиболее близкого к центру вспомогательного ряда и размещения на нем точек заложения забоев шпуров вруб 18 можно разместить в схеме 12 способом, показанным на фиг.2. В схеме размещения 12 можно использовать заданный вруб 18, который можно ввести из запоминающего элемента, альтернативно, проектировщик может вручную задавать взрывотехнические параметры вруба и его заложение. После того как вруб 18 размещен, шпуры 17 поля размещаются в схеме размещения 12 для заполнения секции между наиболее близким к центру вспомогательным рядом и врубом 18. Проектировщик имеет возможность размещения шпуров 17 поля вручную, или ему может помочь в размещении шпуров 17 поля программа проектирования схемы размещения шпуров. Расчет расстояния V наименьшего сопротивления при взрывании можно использовать в определении заложения шпуров поля и элементов 17.
На фиг.13 показан угол A концевого профиля 14, в котором определены шпуры 45а, 45b и 45c, задающие глубину в секции 14а подошвы. Шпуры 45, задающие глубину, определяют координаты концевых точек шпуров в их направлении. По умолчанию глубины можно определять для шпуров 45, задающих глубину, на основании базовых размеров схемы размещения. Базовые размеры включают в себя размеры L, показанные на фиг.5, то есть длину L схемы размещения, глубину Lp концевого профиля, глубину Lap1 первого вспомогательного ряда и т.д. Когда точки заложения забоев шпуров размещают в группах шпуров, их глубину определяют по умолчанию как глубину упомянутой группы шпуров. Если необходимо, проектировщик может править параметры шпуров 45, задающих глубину, давая им величины координат, отклоняющиеся от величин, установленных по умолчанию. Кроме того, проектировщик может добавлять или удалять шпуры, задающие глубину, и перемещать их по линии элементов группы шпуров.
На фиг.14 показано, что задающий глубину бурения шпур 45а располагается на глубине Lp, установленной по умолчанию. Вместе с тем, проектировщик уже определил координаты шпуров 45b и 45c, задающих глубину, отличающихся по глубине от глубины Lp, устанавливаемой по умолчанию. В данном случае программа проектирования схемы размещения шпуров может интерполировать глубины промежуточных шпуров 47 в секции 46а между двумя задающими глубину бурения шпурами 45а и 45b и, аналогично, в секции 46b между двумя задающими шпурами 45b и 45c, задающими глубину, на основании количества промежуточных шпуров 47 между шпурами, задающими глубину, и длин шпуров 45, задающих глубину. Если позже добавляют или исключают промежуточные шпуры 47 между шпурами 45, задающими глубину, или если величины шпуров 45, задающих глубину, изменяют, программа проектирования схемы размещения шпуров может выполнять новую интерполяцию для определения новых глубин для промежуточных шпуров 47. Шпуры 45, задающие глубину, позволяют проектировщику осуществлять отклонение, если необходимо, ряда шпуров от глубины, установленной по умолчанию, в необходимых секциях схемы размещения шпуров. Шпуры 45, задающие глубину, можно расположить где угодно в группе шпуров.
На фиг.15 показан угол А концевого профиля 14, в котором размещены шпуры 48а-48e, задающие направление, для которых углы направления определены. Угол направления шпура можно показать графически линией 20 направления, размеченной кружками или тому подобным и представляющей точку заложения забоя шпура. Шпуры 48а и 48b, задающие направление, образуют между собой секцию 50а, включающую в себя промежуточные шпуры 51. Аналогично, шпуры 48b и 48c, задающие направление, образуют секцию 50b, шпуры 48а и 48d, задающие направление, образуют секцию 50c, и, дополнительно к этому, шпуры 48d и 48e, задающие направление, образуют секцию 50d. Программа проектирования схемы размещения шпуров может интерполировать углы направления шпуров для промежуточных шпуров 51 между двумя шпурами 48, задающими направление, на основании числа промежуточных шпуров между шпурами, задающими направление, и углов направления шпуров, задающих направление. Если промежуточные шпуры 51 позже добавляют или удаляют между шпурами 48, задающими направление, или если величины шпуров 48, задающих направление, меняют, программа проектирования схемы размещения шпуров может выполнять новое интерполирование для определения новых углов направления промежуточных шпуров 51.
Следует заметить, что шпур, принадлежащий группе шпуров, может одновременно иметь два или более параметров задающего шпура. Следовательно, например, шпур, задающий заложение, может одновременно являться шпуром, задающим глубину, и шпуром, задающим направление, то есть шпуром, задающим много параметров.
Можно упомянуть, что можно также использовать термин элемент шпуров для секции между двумя задающими шпурами вместо ранее использованного термина секция. Элемент шпуров содержит линию элементов, имеющую первый задающий шпур, второй задающий шпур и один или несколько промежуточных шпуров между ними. Задающие шпуры располагают на профиле, при этом форма линии элементов между ними соответствует форме профиля на элементе шпуров.
На фиг.16 показано, что когда известны заложение 36 забоя шпура на взрывной плоскости 29 и направление 52, программа проектирования схемы размещения шпуров способна определить начальное заложение 36'' шпура на навигационной плоскости 28 на основании этих данных. Представление фиг.16 ниже дополнительно показывает, что при введении начального заложения 36'' шпура на навигационной плоскости 28 в программу проектирования схемы размещения шпуров программа способна определять направление 52 шпура на основании начального заложения 36'' и заложения 36 забоя.
На фиг.17 показано другое альтернативное устройство для определения направлений и начальных заложений 36'' шпура на навигационной плоскости 28. Проектировщик способен определить точку 53 схода и выбрать один или несколько шпуров, которые можно совместить согласно точке 53 схода. Программа проектирования схемы размещения шпуров определяет совмещение таким способом, что продолжения 54 выбранных шпуров проходят через выбранную точку 53 схода. Это обеспечивает определение начального заложения 36'' упомянутых шпуров на необходимой плоскости. Начальные заложения 36'' можно определить на навигационной плоскости 28 или начальной плоскости 55, с которой фактически начинается бурение. Проектировщик может указать точку 53 выравнивания на графическом интерфейсе пользователя некоторым средством индикации, таким как компьютерная мышь, например. Альтернативно, проектировщик может вводить координаты точки совпадения в системе координат схемы размещения шпуров в программе проектирования схемы размещения шпуров. Дополнительно к этому, программа проектирования схемы размещения шпуров может загружать информацию о буровой установке, подлежащей использованию, и отображать фигуру буровой установки 1 в связи с планируемым бурением комплекта шпуров. В данном случае проектировщик может определить местоположение буровой установки 1 на оголовке туннеля и затем определить точку схода сзади буровой установки 1. Проектировщик может использовать визуальную экспертизу для обеспечения схождения шпуров согласно точке 53 выравнивания и бурение шпуров до забоев шпуров 36 без препятствий буровым манипуляторам буровой установки 1. Точку 53 выравнивания можно практически применять не только для шпуров в профиле и вспомогательных рядах, но также для определения углов направления шпуров поля и индивидуальных дополнительных шпуров.
На фиг.18 показан воронкообразный переход каверны в горной породе, подлежащей образованию, в виде проекции на плоскость xy. Воронкообразный переход означает, что профиль каверны 26 в горной породе расширяется или сужается на плоскости xz при рассмотрении в направлении y. Разбивочные номера 60a-60g сечений, поперечных направлению y, можно определить в схеме размещения шпуров, которую можно идентифицировать, например, цифровым показателем 61, который может, таким образом, показывать расстояние в метрах от заданного начального заложения. Разбивочные номера 60 сечений можно задавать на необходимых расстояниях друг от друга, например 1 метр. На фиг.18, разбивочные номера сечений 60b-60f расположены в переходных точках 62 воронкообразного перехода, то есть в точках, где профиль каверны 26, подлежащей выработке, меняется. Необходимые профили шпуров, такие как начальные профили и концевые профили, можно определять посредством программы проектирования схемы размещения шпуров на необходимых разбивочных номерах сечений. Кроме того, схемы размещения шпуров можно разрабатывать посредством программы проектирования схемы размещения шпуров на необходимых разбивочных номерах сечений. Дополнительно к этому, направление центральной оси каверны 26 в горной породе обычно определяют посредством таблиц кривизны и тому подобного, например.
Начальный профиль 32 и концевой профиль 14 можно интерполировать посредством программы проектирования схемы размещения шпуров для любого разбивочного номера сечения. В примере на фиг.18 интерполяция выполняется между разбивочными номерами 60b и 60c сечения. В данном случае программа проектирования схемы размещения шпуров интерполирует начальные и концевые профили согласно профилям разбивочных номеров 60b и 60c сечения и отображает их на графическом интерфейсе пользователя проектировщика. Условием интерполирования является однородность разбивочного профиля предыдущего и последующего номера сечения. На практике задача проектировщика заключается только в выборе таблицы кривой, номера сечения и длины схемы размещения шпуров и затем инициировании функции интерполирования.
На фиг.19 показан способ практического применения, который можно использовать для каверны 26 в горной породе, имеющей изменяющийся профиль. Когда каверна 26 в горной породе имеет воронкообразный переход, схему размещения шпуров можно разработать грамотно для любого разбивочного номера 60i сечений, расположенных между точками 62a и 62b перехода на основании схемы размещения шпуров предыдущей точки 62a перехода и профиля следующей точки 62b перехода. Программа проектирования схемы размещения шпуров схем берет схему размещения шпуров, разработанную для разбивочного номера 60i сечения, как начальное заложение и добавляет к ней заложения шпуров таким способом, что расстояние V наименьшего сопротивления при взрывании и разнос E шпуров остаются в схеме размещения шпуров неизменными. Кроме того, одинаковыми остаются углы направления шпуров. Целью способа практического применения, показанного на фиг.18 и 19, является содействие и ускорение разработки схемы размещения шпуров в особых случаях.
На фиг.20 показано еще несколько способов применения задающих шпуров. Параметры шпуров секций схемы 12 размещения шпуров, таких как подошва 14a, стенка 14b и изогнутая кровля 14c, можно определять размещением задающего шпура в каждой секции. Например, на фиг.20 задающий шпур 72a расположен в секции 14c кровли, шпур, влияющий на параметры промежуточных шпуров 74a, - между концевыми точками 73a, 73b секции 14c кровли. Соответствующие задающие шпуры могут также располагаться в секциях 14b стенки и секции 14a подошвы. Для таких задающих шпуров задано правило, согласно которому одна из секций 14a-14c схемы размещения шпуров 12 является их областью влияния. Дополнительно к этому, является возможным расположение задающего шпура 72b в схеме 12 размещения шпуров, при этом область 75b влияния данного задающего шпура определяется как секция группы шпуров, остающаяся между задающим шпуром 72b и угловой точкой 73c схемы размещения. В данном случае доминирующие параметры задающего шпура 72b влияют на параметры промежуточных шпуров 74b. Вместо угловых точек 73c область влияния можно определять согласно концевым точкам 73a, 73b вместо концевых точек 73c, 73d. Кроме того, область 75 с воздействия задающего шпура 72c можно определить как абсолютное расстояние S, при этом задающий шпур 72c оказывает влияние на все промежуточные шпуры 74c на данном расстоянии S. Дополнительно к этому, направление воздействия задано для такого задающего шпура 72c, указанного стрелкой на фиг.20. Дополнительно, в схеме размещения шпуров можно использовать задающий шпур 72d, при этом определенной областью 75d воздействия данного задающего шпура является количество N примыкающих шпуров 74d. Кроме того, дополнительно, определено направление воздействия для такого задающего шпура 72d, указанное стрелкой на чертеже. Области 75c и 75d воздействия задающих шпуров 52c и 52d можно определить как проходящие в одном направлении или, альтернативно, в двух направлениях. Дополнительно к этому, величина области воздействия может быть различной в различных направлениях. Областью воздействия могут, таким образом, являться, например, примыкающие три шпура справа и два шпура слева. Задающий шпур может также иметь комбинацию вышеупомянутых областей воздействия, то есть область воздействия может охватывать примыкающие три шпура в одном направлении и проходить до концевой точки или тому подобного одной секции схемы размещения шпуров. Любое другое правило, отличающееся от вышеописанного, может также быть установлено для определения области 75 воздействия задающего шпура 72. Доминирующие параметры, точку заложения и определение области воздействия задающих шпуров можно править позже. Правило, определяющее области воздействия, можно сохранить в одном или разных файлах, элементе сохранения данных или тому подобном, как и доминирующие параметры задающего шпура. Задающий шпур с заданной областью воздействия может быть любого типа, другими словами, им может быть шпур, задающий точку заложения, шпур, задающий направление, шпур, задающий глубину, или любой другой задающий шпур, определяющий один или несколько параметров.
Схему размещения шпуров согласно изобретению можно править универсальным способом. Новую схему размещения шпуров можно разработать путем редактирования старой существующей схемы размещения шпуров. Таким образом, можно сэкономить время, потраченное на проектирование. Дополнительно к этому, можно использовать удельные заряды и углы направления шпуров, ранее подтвердившие эффективность в работе. Старая схема размещения шпуров может быть загружена из системной памяти, чтобы служить основой новой схемы размещения. Затем проектировщик может перемещать элементы шпуров в схеме размещения, добавлять и удалять их. Проектировщик может также масштабировать схему размещения шпуров для увеличения или уменьшения. Проектировщик может свободно добавлять задающие шпуры в схему размещения шпуров и удалять их. Аналогично, проектировщик может модифицировать таблицы начальных величин перед их загрузкой программой проектирования схем размещения шпуров. Может быть использован как есть вруб старой схемы размещения шпуров, или его место заложения в схеме размещения шпуров можно переместить. Альтернативно, вруб можно заменить другим врубом, данные которого можно загрузить из другой схемы размещения шпуров.
Различные таблицы начальных значений, таблицы параметров и компьютерные файлы параметров, хранящиеся в которых параметры можно загружать для использования в программу проектирования схемы размещения шпуров в любое время, можно создавать для разработки схемы размещения шпуров. Кроме того, для взрывотехнического расчета формулы, иные, чем упомянутые в настоящей заявке, можно вводить в программу проектирования схемы размещения шпуров.
Программа проектирования схемы размещения шпуров может содержать имитационную программу. После создания схемы размещения шпуров схема размещения может быть подвергнута экспертизе на рациональность, то есть проверке рабочих параметров, до ее передачи и принятию в работу на буровой установке. Также возможно подвергнуть экспертизе на рациональность схему размещения шпуров на любом этапе разработки схемы размещения шпуров, что позволяет проектировщику немедленно внести необходимые изменения и дополнения в схему размещения шпуров. Имитационная программа, включенная в состав программы проектирования схемы размещения шпуров, может прогонять последовательности операций бурения, то есть виртуально устанавливать буровой манипулятор на каждый шпур и бурить шпуры. Имитационная программа может также включать в себя автоматические проверки, обеспечивающие сообщение проектировщику о снижении эффективности и опасных ситуациях в схеме размещения шпуров. Экспертиза рациональности обеспечивает наблюдение шпуров, во время бурения которых существует очевидный риск столкновения буровых манипуляторов друг с другом или столкновения буровых манипуляторов с подающим устройством, например. Кроме того, можно выполнить проверку возможности выдвижения буровых манипуляторов для бурения всех шпуров и наличия хорошей видимости площадки бурения у оператора буровой установки. Дополнительно к этому, имитация обеспечивает наблюдение за любой информацией, отсутствующей в схеме размещения шпуров. Во время имитации проектировщик, разрабатывающий схему размещения шпуров, может также следить за ходом последовательности бурения и визуально наблюдать ее сбои и недостатки.
Для прогона имитационной программы информацию и визуальную модель буровой установки можно извлечь из предварительно созданного компьютерного файла. Имитационная программа может отображать схему размещения шпуров на виде с направления бурения и на виде сверху. На схеме размещения шпуров также может быть показана фигура буровой установки и точка крепления бурового манипулятора, буровой манипулятор и углы поворота бурового манипулятора, углы опрокидывания, например. Проектировщик может влиять на ход имитации, ускоряя или замедляя прогон и перематывая изображение вперед и назад. Дополнительно к этому, во время имитации перемещения установки манипулятора могут быть настроены на более медленный показ, чем бурение, облегчая экспертизу критических этапов.
Программа проектирования схем размещения шпуров является программным продуктом, который можно исполнять в процессоре компьютера и тому подобном. Программный продукт можно хранить в запоминающем устройстве компьютера, используемого в разработке, или он может храниться в отдельном запоминающем устройстве, таком как компьютерный компакт-диск. Дополнительно к этому, программный продукт можно загружать в компьютер, используемый в разработке, из сети передачи данных. Исполнение программы проектирования схем размещения шпуров выполнено с возможностью образования функций, описанных в данной заявке. Программа проектирования схем размещения шпуров и проектировщик могут работать согласованно и, таким образом, создавать схему размещения шпуров вместе.
В некоторых случаях признаки, описанные в данной заявке, можно использовать как есть, вне зависимости от других признаков. С другой стороны, признаки, описанные в данной заявке, можно, если требуется, объединять друг с другом для образования различных комбинаций.
Чертежи и относящиеся к ним описания предназначены только для иллюстрации идеи изобретения. Подробности изобретения могут изменяться в объеме формулы изобретения.