СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ШПУРОВ ДЛЯ ПРОХОДКИ КАВЕРНЫ В ГОРНОЙ ПОРОДЕ
PROCEDURE FOR DEVELOPMENT OF LAYOUT OF BLAST HOLES PLACEMENT FOR ROCK CAVITY DRIVING

Настоящее изобретение относится к разработке схемы размещения шпуров для проходки каверны в горной породе. Схема размещения шпуров задает комплект шпуров, подлежащих бурению в забое туннеля, по меньшей мере, точки заложения и углы направления шпуров в системе координат схемы размещения шпуров. 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.
Настоящее 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, например, информацию о виде 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 и 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. Недостатком имеющихся программ проектирования схемы размещения шпуров, вместе с тем, является то, что они громоздкие и медленно действующие. Дополнительно, внесение изменений в законченные схемы размещения шпуров является сложным.
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 и усовершенствованной буровой установки, в блоке управления которой можно создавать схему размещения шпуров с помощью компьютера.
Способ, согласно изобретению, отличается определением, по меньшей мере, одного задающего шпура, по меньшей мере, для одной группы шпуров в схеме размещения шпуров, определением, по меньшей мере, одного доминирующего параметра для задающего шпура, определением на основании доминирующего параметра задающего шпура параметра, по меньшей мере, одного другого шпура и использованием задающего шпура, параметры которого можно позже исправить, который можно добавлять или удалять и доминирующие параметры которого можно менять.
Программный продукт, согласно изобретению, отличается тем, что исполняется в компьютере и обеспечивает выполнение, по меньшей мере, следующих действий: создание схемы размещения шпуров при совместной работе с проектировщиком; определение для схемы размещения шпуров, по меньшей мере, точек заложения и углов направления шпуров в системе координат схемы размещения шпуров для комплекта шпуров, подлежащих бурению в горной породе, расположение в схеме размещения шпуров, по меньшей мере, одной группы шпуров и нескольких шпуров в упомянутой группе шпуров, определение, по меньшей мере, для одной группы шпуров схемы размещения шпуров, по меньшей мере, одного задающего шпура, параметры которого можно позже править, определение, по меньшей мере, одного доминирующего параметра для задающего шпура и определение на основании доминирующего параметра задающего шпура, по меньшей мере, одного параметра, по меньшей мере, одного другого шпура.
Буровая установка согласно изобретению отличается тем, что программный продукт можно исполнять в блоке управления буровой установки, и его исполнение обеспечивает возможность, по меньшей мере, следующих действий: создание схемы размещения шпуров при совместной работе с проектировщиком, определение для схемы размещения шпуров, по меньшей мере, точек заложения и углов направления шпуров в системе координат схемы размещения шпуров для комплекта шпуров, подлежащих бурению в горной породе, расположение в схеме размещения шпуров, по меньшей мере, одной группы шпуров и нескольких шпуров в упомянутой группе шпуров, определение, по меньшей мере, для одной группы шпуров схемы размещения шпуров, по меньшей мере, одного задающего шпура, параметры которого можно позже править, определение, по меньшей мере, одного доминирующего параметра для задающего шпура и определение на основании доминирующих параметров задающего шпура, по меньшей мере, одного параметра, по меньшей мере, одного другого шпура.
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 править универсальным способом. Таким образом, задающие шпуры можно легко добавлять и убирать, и их точка заложения и другие параметры можно менять.
Преимущество изобретения состоит в том, что разработка схемы размещения шпуров выполняется быстрее и проще, чем раньше. Проектировщик может концентрироваться на определении точки заложения и параметров задающих шпуров, поскольку программа проектирования схем размещения шпуров может автоматически определять параметры шпуров, зависящих от задающих шпуров. Дополнительно, можно лучше контролировать параметры схемы размещения шпуров. Дополнительно, доминирующие параметры и точки заложения задающих шпуров с возможностью правки можно впоследствии изменять. Благодаря этому можно легко и быстро править схемы размещения шпуров. Проектировщик может также использовать старые схемы размещения шпуров как основу новой схемы размещения и видоизменять задающие шпуры в ней под требования нового комплекта шпуров, подлежащих бурению, результатом чего является сокращение проектных работ. Благодаря хорошим возможностям правки, схема размещения шпуров может иметь большую продолжительность службы.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении, по меньшей мере, двух задающих шпуров для группы шпуров в схеме размещения. Между задающими шпурами находятся один или несколько промежуточных шпуров, по меньшей мере, один параметр которых определен на основании доминирующего параметра задающего шпура. В данном решении является возможным посредством задающих шпуров легко выделять область воздействия, содержащую один или несколько промежуточных шпуров, находящихся под воздействием задающих шпуров. Размер области воздействия впоследствии можно править посредством изменения точки заложения задающих шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении для каждого индивидуального задающего шпура области воздействия, содержащей один или несколько шпуров. Область воздействия можно определить, когда проектируют схему размещения шпуров, и впоследствии ее можно править. Область воздействия можно определить таким образом, например, чтобы она содержала заданное число шпуров, ближайших к задающему шпуру, или шпуры на заданном абсолютном расстоянии от задающего шпура. Дополнительно, область воздействия можно определить таким образом, чтобы задающий шпур имел воздействие только в данной части схемы размещения, например в секции подошвы, или в углу. Дополнительно, область воздействия может содержать шпуры, расположенные между задающим шпуром и некоторой частью схемы размещения, такой как угловая точка. Правило, определяющее область воздействия задающего шпура, может храниться в одном элементе данных с возможностью правки, что и доминирующие параметры задающего шпура. Настоящее изобретение даже допускает расположение в необходимых секциях только одного задающего шпура, оказывающего влияние на заданное число шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в том, что доминирующий параметр задающего шпура является одним из следующего: точка заложения в группе шпуров, глубина, угол направления шпура, степень заряда или разнос шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в отображении схемы размещения шпуров, подлежащей разработке, в графическом интерфейсе пользователя и перемещении задающего шпура вдоль группы шпуров схемы размещения на необходимую точку заложения. Перемещение может происходить посредством компьютерной мыши в интерфейсе пользователя или соответствующего устройства указания точки. Затем, когда задающие шпуры соединены с линией профиля, их легко перемещать вдоль линии профиля во время правки.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в преобразовании любого шпура в задающий шпур и наоборот. Таким образом, новые виды элементов шпуров можно легко выполнять в группе шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в свободном образовании, по меньшей мере, одного нового задающего шпура в любой точке заложения между наиболее удаленными шпурами в группе шпуров. Таким образом, задающий шпур можно добавить к схеме размещения также там, где ранее шпур отсутствовал.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в соединении задающего шпура, по меньшей мере, с одним элементом данных, заранее сохраненном в запоминающем устройстве и образующем доминирующий параметр задающего шпура. Таким образом, доминирующие параметры задающих шпуров можно легко менять как во время разработки, так и впоследствии, например, правкой содержания данных таблиц величин или выбором другого используемого элемента данных.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении задающих шпуров на забое комплекта шпуров в одной или нескольких группах шпуров. Задающие шпуры можно определить на забое комплекта шпуров, например, на взрывной плоскости, расположенной на таком расстоянии от навигационной плоскости, которое совпадает с длиной в схеме размещения. Схему размещения шпуров можно разработать с углом визирования, проходящим от забоя комплекта шпуров, в таком случае принимают в расчет взрывотехнические аспекты в разработке схемы размещения. Задающие шпуры можно располагать в концевых профилях, вспомогательных рядах и элементах поля шпуров, определенных для взрывной плоскости.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении задающих шпуров в одной или нескольких группах шпуров на навигационной плоскости. Разработка схемы размещения шпуров на навигационной плоскости является обычным делом. Задающие шпуры можно располагать в начальном профиле, вспомогательном ряду и поле элементов шпуров, определенных для навигационной плоскости.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении, по меньшей мере, одного элемента шпуров в, по меньшей мере, одной группе шпуров схемы размещения шпуров. Элемент шпуров образован расположением первого шпура, задающего точку заложения, и второго шпура, задающего точку заложения, в группе шпуров, в которой часть группы шпуров, остающаяся между данными шпурами, образует линии элементов из элементов шпуров, с одним или несколькими промежуточными шпурами, расположенными на данной линии. Дополнительно, определяют, по меньшей мере, один общий параметр для элемента шпуров, изменение данного параметра оказывает влияние на параметры шпуров, принадлежащих элементу. Посредством шпура, задающего точку заложения, необходимые элементы шпуров можно легко выделить из группы шпуров. Дополнительно, поскольку форма линии элементов соответствует секции, выделенной задающими шпурами в группе шпуров, линия элементов может содержать не только прямые формы, но также искривленные формы, а также различные комбинации прямых и искривленных форм.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении для элемента шпуров класса заряда, образующего, по меньшей мере, удельный заряд q, среднюю степень I заряженности и проектный разнос Е шпуров. Программа проектирования схем размещения шпуров обеспечивает автоматическое образование промежуточных шпуров в секции между шпурами, задающими точку заложения. Количество и разнос промежуточных шпуров, подлежащих образованию, определяют на основании класса заряда элемента шпуров. Промежуточные шпуры располагают, по существу, с одинаковым разносом в секции между шпурами, задающими точку заложения, в схеме размещения шпуров, и их могут отображать на графическом интерфейсе пользователя.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении проектного разноса Е шпуров, при этом промежуточные шпуры можно автоматически образовывать программой проектирования схемы размещения шпуров. Число промежуточных шпуров определяют на основании проектного разноса Е шпуров. Промежуточные шпуры располагают в секции между шпурами, задающими точку заложения в схеме размещения шпуров, и их могут отображать в графическом интерфейсе пользователя.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении максимального разноса Е шпуров для элемента шпуров, при этом программа проектирования схемы размещения шпуров обеспечивает автоматическое образование промежуточных шпуров для элемента шпуров. Число промежуточных шпуров определяют как наименьшее возможное, принимая в расчет наибольший допустимый разнос Е шпуров. Промежуточные шпуры располагают в секции между шпурами, задающими точку заложения в схеме размещения шпуров, и их могут отображать в графическом интерфейсе пользователя.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении, по меньшей мере, двух шпуров в одной группе шпуров в схеме размещения шпуров как задающих глубину и задании глубины этих шпуров. Глубины интерполируют для промежуточных шпуров между двумя задающими глубину шпурами на основании числа промежуточных шпуров и длин задающих глубину бурения шпуров. Если требуется, данное изобретение дает проектировщику возможность отклонения от глубины, определяемой по умолчанию на основании размеров в схеме размещения шпуров, таких как координаты по оси y, определенные для групп шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении, по меньшей мере, двух шпуров в одной группе шпуров в схеме размещения шпуров как задающих направление и определяющих углы направления шпуров. Углы направления шпуров интерполируют для промежуточных шпуров между двумя задающими направление шпурами на основании числа промежуточных шпуров и угла направления шпуров, задающих направление. Преимуществом данного вида задающего шпура является хорошая возможность правки. Если шпуры позже добавляют или их число уменьшают между шпурами, задающими направление, или если величины задающих направление шпуры меняют, программа проектирования схемы размещения шпуров может выполнять новую интерполяцию для определения нового угла направления промежуточных шпуров.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в отображении начального профиля в графическом интерфейсе пользователя и определении угла направления для шпуров, задающих направление в концевом профиле. Дополнительно, в программе проектирования схемы размещения шпуров рассчитывают угол обзора, таким образом, что начальные точки шпуров концевого профиля, задающих направление, привязывают к начальному профилю.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в определении для схемы размещения шпуров, по меньшей мере, одного задающего шпура, имеющего, по меньшей мере, одновременно два доминирующих параметра.
Идея варианта осуществления изобретения заключается в отображении задающего шпура в графическом интерфейсе пользователя в режиме отклонения от других шпуров.
Задающие шпуры можно указывать в графическом интерфейсе пользователя, например, отличающимся цветом или символом шпура в сравнении с забоями или начальными точками других шпуров.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Варианты осуществления изобретения описаны более подробно с прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее.
На фигуре 1 схематично показан вид сбоку буровой установки и средство для разработки схемы размещения шпуров.
На фигуре 2 схематично показано размещение шпуров на плоскости xz.
На фигуре 3 схематично показана проекция на плоскость xy, то есть вид сверху, показывающий признаки, относящиеся к схеме размещения шпуров.
На фигуре 4 схематично показана проекция на плоскость xz групп шпуров в схеме размещения шпуров.
На фигуре 5 схематично показана проекция на плоскость xy глубин шпуров в различных группах шпуров схемы размещения шпуров.
На фигуре 6a и 6b схематично показана проекция на плоскость xz расположения концевых точек шпуров в группах шпуров.
На фигуре 7 схематично показана таблица удельных зарядов.
На фигуре 8 схематично показана проекция на плоскость xz точек заложения шпуров, расположенных в концевом профиле.
На фигуре 9 схематично показана проекция на плоскость xz глубины шпуров, задающих глубину и промежуточных шпуров, расположенных в секции угла А в схеме размещения шпуров.
На фигуре 10 схематично показан принцип шпуров, задающих глубину согласно фигуре 8, на виде с направления B - B.
На фигуре 11 схематично показана проекция на плоскость xz действия шпуров, задающих направление, расположенных в секции угла А в схеме размещения шпуров.
На фигуре 12 схематично показана проекция на плоскость xz привязки начальных точек шпуров, задающих направление к группе шпуров в схеме размещения шпуров посредством функции, фиксирования к профилю в программе проектирования схемы размещения шпуров.
На фигурах 13a и 13b показаны угол α направления шпура и угол β обзора концепции.
На фигуре 14 схематично показана проекция на плоскость xz расположения элементов поля шпуров в схеме размещения шпуров.
На фигуре 15 схематично показана проекция на плоскость xz для разработки схемы размещения шпуров на навигационной плоскости.
На фигуре 16 схематично показана проекция на плоскость xz задающих шпуров, каждый из которых имеет заданную область воздействия.
Для ясности варианты осуществления изобретения на фигурах показаны упрощенно. Одинаковые части обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 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 подающее средство может перемещать бурильную машину 6. Дополнительно, бурильный блок 4 содержит инструмент 7 для передачи ударных импульсов, подаваемых ударным устройством бурильной машины, 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 8 управления.
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, а также длины шпуров, подлежащих бурению. 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. Дополнительно, существующие схемы размещения шпуров можно править 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. Разработанные части схемы можно согласованно править в процессе проектирования для получения лучшего конечного результата.
Разработанную схему размещения шпуров можно загрузить в блок 8 управления буровой установки и исполнить. 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 фигуре 2 показана схема 12 размещения шпуров, которая может содержать несколько шпуров 13а, 13b, 13c, 13d, 13e расположенных в виде групп шпуров в несколько рядов 14, 15, 16, находящихся один в другом. 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 несколько шпуров 17а, 17b, 17c поля могут образовывать элемент 17 поля шпуров. Часто вруб 18 также содержит несколько шпуров. Ряды 14, 15, 16 шпуров, находящиеся один в другом, и элементы поля шпуров можно назвать группой шпуров. Также начальный профиль 32 на навигационной плоскости 28, упомянутый ниже, может представлять собой группу шпуров некоторого вида. При разработке и правке 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. Таким образом, может существовать один или несколько вспомогательных рядов. В схеме 12 размещения шпуров шпур 13 можно показать кружком 19, светлым или темным. Темные кружки, такие как кружки шпуров позиций 13а и 13e на фигуре 2, могут являться задающими шпурами, и светлые кружки позиций 13b, 13c, 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 фигуре 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 фигуре 3 показан принцип схемы 12 размещения шпуров для комплекта 25, подлежащего бурению. На забое 27 туннеля 26, подлежащего проходке, находится 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 определять точку привязки и направление буровой установки 1 в системе координат, в таком случае навигация перед началом бурения буровой установки 1 осуществляется согласно системе координат. На забое комплекта 25 шпуров может находиться взрывной слой 29 на расстоянии L, соответствующем длине в схеме размещения от навигационного слоя 28. При разработке схемы 12 размещения шпуров точки 13 заложения забоев шпуров, подлежащих бурению, могут располагаться на взрывной плоскости 29. Программе проектирования схемы размещения шпуров может быть дано 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, программе проектирования схемы размещения шпуров может быть дана 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. Параметры шпура можно определять от забоя комплекта 25 шпуров, от взрывной плоскости 29 к навигационной плоскости 28, хотя 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 фигуре 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, данной программе проектирования схемы размещения шпуров. Дополнительно, заказчик может определять разрешенные допуски 31а и 31b для теоретического профиля 31 проходки. Дополнительно к этому, на фигуре 4 показан начальный профиль 32, который можно задавать для навигационной плоскости 28. Бурение шпуров можно начинать на навигационной плоскости 28 от начального профиля 32, другими словами, точки заложения начала шпуров могут располагаться в начальном профиле 32. Концевой профиль 14, в свою очередь, представляет собой линию, объединяющую концевые точки шпуров профиля, наиболее удаленного от центра. Дополнительно, заказчик может определять наибольшую допустимую зону 33 образования трещин для каверны 26 в горной породе, что означает недопущение распространения трещин, обусловленных взрывом взрывчатого материала, за пределы данной зоны в поверхности, ограничивающие каверну в горной породе.
На фигуре 5 показано, что шпуры в различных группах 14, 15, 16 и 34 шпуров могут иметь следующие различные глубины: глубина Lp концевого профиля 14, глубина Lp1 наиболее удаленного от центра первого вспомогательного ряда 15, глубина Lp2 второго вспомогательного ряда и глубина Lp3 третьего вспомогательного ряда. Длина L в схеме является расстоянием между навигационной плоскостью 28 и взрывной плоскостью 29. Концевыми точками шпуров являются точки 13.
На фигурах 6а и 6b показано расположение концевых точек шпуров в группе шпуров. Расположение шпуров можно начинать от концевого профиля 14. Когда точки заложения шпуров расположены в концевом профиле 14, программа проектирования схемы размещения шпуров может содействовать определению требуемых вспомогательных рядов. Расположение концевых точек шпуров в группе шпуров может быть многократно повторяемым, другими словами, точки заложения забоев шпуров в группе шпуров можно позже менять, если требуется. На фигурах 6а и 6b темными кружками указаны точки заложения забоев 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 концевого профиля 14 может принадлежать к классу по заряду, отличающемуся от стенки 14b концевого профиля. Дополнительно, 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, подошвы, стенки и кровли групп шпуров 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 фигуре 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 взрывотехнического изучения следующей схемы размещения.
На практике проектировщик располагает шпуры 35, задающие точку заложения в группе шпуров, после чего определяет класс заряда секции между шпурами 35, задающими точку заложения. Затем программа проектирования схемы размещения шпуров может автоматически располагать 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 степень удельного заряда, но также предварительно ограниченный максимальный разнос шпуров или проектный разнос шпуров. Когда определен наибольший допустимый разнос шпуров для линии элементов между шпурами 35, задающими точку заложения, программа проектирования схемы размещения шпуров рассчитывает наименьшее возможное число шпуров и располагает промежуточные шпуры на линии элементов так, чтобы наибольший допустимый разнос шпуров не был превышен.
На фигуре 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, он может изменить их вручную. Дополнительно, проектировщик может вручную перемещать шпур, задающий точку заложения в группе шпуров, удалить шпур, задающий точку заложения, добавить шпур, задающий точку заложения, или преобразовать один из промежуточных шпуров в шпур, задающий точку заложения.
На фигуре 6b показана ситуация, где, в сравнении с ситуацией на фигуре 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. Проектировщик может дать 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 располагает 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, и их разнос E1 и E2 шпуров, а также удельные заряды q1 и q2 остаются неизменными. Если проектировщик желает убрать, например, позже шпур 35d, задающий точку заложения, ситуация возвращается к показанной на фигуре 6а в данном отношении, то есть между шпурами 35а и 35c, задающими точку заложения, находится секция 14b с разносом E2 шпуров и удельным зарядом q2. Также, другими путями, проектировщик может впоследствии править схему, изменяя точку заложения и число шпуров 35, задающих точку заложения, а также параметры, относящиеся к ним, и классы зарядов.
3
t
m
На фигуре 7 показана таблица удельных зарядов, в которой параметры, подлежащие использованию, как данные величины, определены для взрывотехнических экспертиз и расположения забоев шпуров. Класс заряда, количество взрывчатого материала на единицу объема кг/м, то есть удельный заряд q, идентификационная информация зарядов, то есть паспорт зарядов, проектный разнос Eшпуров и наибольший допустимый разнос E шпуров можно определить для каждой группы шпуров, такой как группа концевого профиля, вспомогательных рядов и элементов поля. Дополнительно, является возможным определение других параметров для таблицы удельного заряда, таких как необходимость равного количества промежуточных шпуров для секций между шпурами, задающими точку заложения. Использование таблицы ускоряет проектную работу и, если требуется, таблицу просто править. При взрывотехническом расчете можно использовать формулу V=I/(q*E), где q - удельный заряд, E - разнос шпуров, V - нагрузка и I средняя степень заряженности.
На фигуре 8 показана ситуация, где программой проектирования схемы размещения шпуров расположены точки заложения забоев промежуточных шпуров 36а, 36b, 36c и 36h с одинаковыми разносами в различных частях 14а, 14b, 14c и 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 фигуре 9 показан угол А концевого профиля 14, для которого определены шпуры 45а, 45b и 45c, задающие глубину для секции 14а подошвы. Проектировщик может выбрать в качестве шпуров 45, задающих глубину, шпуры, уже существующие в схеме 12 размещения шпуров, или альтернативно, проектировщик может вручную определить точки заложения шпуров, задающих глубину в схеме размещения шпуров, например, указывая курсором компьютерной мыши или давая их координаты. Шпуры 45, задающие глубину, определяют координаты концевых точек шпуров по оси y. По умолчанию глубины можно определять для шпуров 45, задающих глубину, на основании базовых размеров схемы размещения. Базовые размеры включают в себя размеры длины, показанные на фигуре 5, то есть длину L в схеме размещения, глубину Lp концевого профиля, глубину Lp1 первого вспомогательного ряда и т.д. Когда точки заложения забоев шпуров располагают в рядах шпуров, их глубину определяют по умолчанию, как глубину конкретного ряда шпуров. Вместе с тем, по желанию, проектировщик может править параметры шпуров 45, задающих глубину, давая им величины координат по оси y, отличающиеся от величин, установленных по умолчанию. Дополнительно, проектировщик может добавлять или удалять шпуры, задающие глубину, и перемещать их по линии элементов.
На фигуре 10 показано, что задающий глубину бурения шпур 45 располагается на глубине Lp, установленной по умолчанию. Иначе проектировщик определил координаты по оси y шпуров 45b и 45c, задающих глубину, для отклонения их от глубины Lp, устанавливаемой по умолчанию. В данном случае программа проектирования схемы размещения шпуров может интерполировать глубины промежуточных шпуров 47 в секции 46 между двумя задающими глубину бурения шпурами 45а и 45b и, соответственно в секции 46b между двумя задающими шпурами 45b и 45c, задающими глубину на основании числа промежуточных шпуров 47 между шпурами, задающими глубину, и длины шпуров 45, задающих глубину. Если позже длину промежуточных шпуров 47 увеличивают или уменьшают 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 располагать где угодно в группе шпуров.
На фигуре 11 показан угол А концевого профиля 14, где расположены шпуры 48а-48e, задающие направление, углы направления для данных шпуров определены. Проектировщик может выбирать в качестве шпуров 48 шпуры, задающие направление, шпуры, уже существующие в схеме 12 размещения шпуров, или альтернативно проектировщик может вручную определять точки заложения шпуров, задающих направление, в схеме размещения шпуров, например, указывая курсором компьютерной мыши или задавая их координаты. Угол направления шпура можно показать графически линией 20 направления указывающей совместно с кружками или тому подобным, представляющим точку заложения шпура. Шпуры 48а и 48b, задающие направление, определяют между собой секцию 50а, имеющую промежуточный шпур 51. Соответственно, шпуры 48b и 48c, задающие направление, определяют секцию 50b, шпуры 48а и 48d, задающие направление, определяют секцию 50c, и, дополнительно, шпуры 48d и 48e, задающие направление, определяют 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 увеличивают или уменьшают, между шпурами 48, задающими направление, или если величины шпуров 48, задающих направление, меняют, программа проектирования схемы размещения шпуров может выполнять интерполирование для определения новых углов направления промежуточных шпуров 51.
На фигуре 12 показан угол А концевого профиля 14, где располагаются шпуры 48а-48e, задающие направление, углы направления для данных шпуров определены. Начальные точки шпуров, задающих направление, в концевом профиле можно привязывать к одному из профилей схемы размещения шпуров, например начальному профилю 32. Для привязки программа проектирования схемы размещения шпуров может содержать функцию фиксирования к профилю, помогающую привязке начальных точек. На практике проектировщик может определять углы α направления шпуров, задающих направление, в концевых профилях, после чего программа проектирования схемы размещения шпуров рассчитывает углы β обзора в программе проектирования схемы размещения шпуров таким образом, чтобы привязывать начальные точки шпуров концевого профиля, задающих направление, к начальному профилю 32. Впоследствии программа проектирования схемы размещения шпуров может рассчитывать углы β обзора промежуточных шпуров 51 таким образом, чтобы также начальные точки промежуточных шпуров привязывались к начальному профилю 32. Углы α направления промежуточных шпуров, в свою очередь, можно интерполировать на основе углов направления шпуров, задающих направление. Таким образом, углы β обзора определяют на основании начального профиля 32, при этом шпур, задающий направление, определяет углы α направления шпуров. Если задействована функция фиксирования к профилю, проектировщик правит положение забоя шпура, задающего глубину, в разработанной схеме размещения шпуров, например, давая координату направления по оси y или давая относительное или абсолютное значение изменения в направлении шпура, начальные точки шпуров остаются неизменными, поскольку привязаны к начальному профилю или тому подобному. Вместе с тем, программа проектирования схемы размещения шпуров обновляет схему размещения шпуров, рассчитывая новые углы α направления шпуров и углы β обзора для шпуров.
На фигурах 13а и 13b показаны концепции угла α направления шпура и угла β обзора.
Дополнительно, пользователь может указать устройством, таким как компьютерная мышь, начальную точку шпура на начальном профиле 32, после чего программа проектирования схемы размещения шпуров рассчитывает углы направления шпуров. Это также применимо в группах шпуров, не относящихся к концевому профилю.
На фигуре 14 показано, что задающие шпуры 17a, 17b можно также использовать в связи с элементами 17 поля шпуров. Когда разрабатывают схему размещения шпуров на навигационной плоскости 28, проектировщик может давать концевые точки элемента 17 поля шпуров, между которыми образована линия элементов. Программа проектирования схемы размещения шпуров может автоматически определять концевыми точками элемента 17 поля шпуров шпуры 17а, 17b, задающие точки заложение. Вместе с тем, если необходимо, проектировщик может добавлять шпуры, задающие точки заложения, в элемент поля шпуров, а также перемещать и удалять их. Дополнительно, программа проектирования схем размещения шпуров может располагать промежуточные шпуры 17c между шпурами 17а, 17b, задающими точки заложения после того, как проектировщик дал число промежуточных шпуров, подлежащих расположению, или, альтернативно, проектный разнос шпуров или максимальный разнос шпуров. Проектировщик может также выбирать необходимые шпуры из шпуров элемента 17 поля шпуров, являющихся шпурами, задающими направление, и шпурами, задающими глубину. Когда разрабатывают схему размещения шпуров на забое комплекта шпуров на взрывной плоскости 29, элементы 17 поля шпуров можно располагать на основе взрывотехнической экспертизы. В данном случае также элемент 17 поля шпуров может содержать задающие шпуры, описанные в данной заявке.
На фигуре 15 показана разработка схемы 12 размещения шпуров на навигационной плоскости 28. Проектировщик может определять точки заложения начальных точек шпуров на навигационной плоскости 28 посредством шпуров, задающих точки заложения. Проектировщик может устанавливать положение шпуров 35а-35d, задающих точки заложения в начальном профиле 32 в необходимых точках на линии элементов. Дополнительно, проектировщик может определять для секций 14а-14d число промежуточных шпуров, проектный разнос шпуров или максимальный разнос шпуров, после чего программа проектирования схемы размещения шпуров может автоматически располагать промежуточные шпуры 36а-36d в секциях 14а-14d. Если проектировщик позже меняет параметры одной из секций, например проектный разнос шпуров, программа проектирования схемы размещения шпуров вторично определяет промежуточные шпуры в данной секции. Дополнительно к этому, проектировщик может определить шпуры, с возможностью правки, шпур, задающий глубину, и шпуры, задающие направление для начального профиля 32. После расположения начальных точек шпуров на начальном профиле требуемые вспомогательные ряды 15 можно определить в начальном профиле 32. Проектировщик может дать программе проектирования схемы размещения шпуров расстояния а1-а4 между вспомогательным рядом 15 и начальным профилем 32, после чего программа проектирования схемы размещения шпуров может определить вспомогательный ряд 15. Соответственно, также можно определить другие вспомогательные ряды. Проектировщик может также располагать различные задающие шпуры во вспомогательных рядах.
Следует заметить, что буровой шпур в группе шпуров может являться задающим два или несколько параметров шпура одновременно. Таким образом, шпур, задающий точку заложения, может являться одновременно шпуром, задающим глубину бурения, и шпуром, задающим направление бурения. Шпур, таким образом, является задающим несколько параметров шпуров.
Вместо используемого в данном описании термина «секция» можно также использовать термин «элемент шпуров» для секции между двумя задающими шпурами. Элемент шпуров содержит линию элементов, имеющую первый задающий шпур, второй задающий шпур и один или несколько промежуточных шпуров между ними. Задающие шпуры располагают в комплекте буровых шпуров, при этом форма линии элементов между ними соответствует форме группы шпуров в точке элемента бурового шпура.
На фигуре 16 показано несколько дополнительных вариантов практического применения задающих шпуров. Параметры секций схемы 12 размещения шпуров, таких как подошва 14а, стенка 14b и криволинейная кровля 14c, можно определять расположением задающего шпура в каждой секции. На фигуре 16, например, секция 14c кровли снабжена задающим шпуром 52а, оказывающим влияние на параметры промежуточных шпуров 54а между концевыми точками 53а, 53b секции 14c кровли. Соответствующие задающие шпуры могут также располагаться в секциях 14b стенки и секции 14а подошвы. Правило, согласно которому область 55 воздействия задающих шпуров является одной из секций 14а-14c схемы 12 размещения шпуров, определено для таких задающих шпуров. Дополнительно, возможным является расположение в схеме 12 размещения шпуров задающего шпура 52b, область 55b воздействия которого можно определить как являющуюся секцией группы шпуров, остающихся между задающим шпуром 52b и угловой точкой 53c схемы размещения. В таком случае доминирующие параметры задающего шпура 52b оказывают влияние на параметры промежуточных шпуров 54b. Вместо угловых точек 53c область воздействия можно также определить согласно другим концевым точкам 53а, 53b и не только по угловым точкам 53c, 53d. Дополнительно, область 55с воздействия задающего шпура 52c можно определить как абсолютное расстояние S, при этом задающий шпур 52c оказывает влияние на все промежуточные шпуры 54c на данном расстоянии S. Дополнительно, направление воздействия определено для такого задающего шпура 52c, указанного стрелкой на фигуре 16. Дополнительно, схема размещения шпуров может использовать задающий шпур 52d, для чего определено число N ближайших шпуров 54d как область 55d воздействия. Еще дополнительно, определено направление воздействия для такого задающего шпура 52d, указанного стрелкой на фигуре. Области 55c и 55d воздействия задающих шпуров 52c и 52d можно определить проходящими в одном направлении или, альтернативно, в двух направлениях. Дополнительно, размер области воздействия может быть различным в различных направлениях. Областью воздействия могут, таким образом, являться, например, ближайшие три шпура справа и ближайшие два шпура слева. Задающий шпур может также иметь комбинацию вышеупомянутых областей воздействия, то есть он может охватывать ближайшие три шпура в одном направлении и проходить до концевой точки или тому подобного одной секции схемы размещения в другом направлении. Любое правило, отличающееся от вышеописанного, может также быть установлено для определения области 55 воздействия задающего шпура 52. Доминирующие параметры, точка заложения и определение области воздействия задающих шпуров можно править позже. Правило, определяющее области воздействия, можно сохранить в одном файле, элементе сохранения данных или тому подобном как доминирующие параметры задающего шпура, или в другом устройстве. Задающий шпур с заданной областью воздействия может быть шпуром любого типа, то есть он может быть шпуром, задающим точку заложения, шпуром, задающим направление, шпуром, задающим глубину, или любым другим задающим шпуром, определяющим один или несколько параметров.
Схему размещения шпуров согласно изобретению можно изменять универсальным способом. Новую схему размещения шпуров можно разработать путем редактирования старой существующей схемы размещения шпуров. Таким образом, можно сэкономить время, потраченное на разработку. Дополнительно, 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. Впоследствии проектировщик может перемещать элементы шпуров в схеме размещения и удалять их. Проектировщик может также масштабировать схему размещения шпуров для увеличения или уменьшения. Дополнительно, проектировщик может добавлять задающие шпуры в схему размещения шпуров и удалять их. Соответственно, проектировщик может править содержание данных таблиц величин перед загрузкой их с 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.
Дополнительно возможно также последующее изменение длины в разработанной схеме размещения шпуров. Проектировщик может выбрать в программе проектирования схемы размещения шпуров функцию редактирования длины в схеме размещения шпуров, при этом программа проектирования схемы размещения шпуров может включать в работу все шпуры, задающие глубину, и шпуры, задающие направление в схеме размещения шпуров. С другой стороны, проектировщик может, если необходимо, выключать из работы необходимые шпуры. После этого проектировщик может править глубины включенных в работу задающих шпуров одним из способов, описанных в данной заявке. В результате редактирования длина L в схеме размещения шпуров меняется. Проектировщик может дать задающим шпурам новые координаты по оси y или изменить длину в направлении шпура на данную величину относительного изменения или абсолютную длину в направлении шпура. Простейшим способом является правка длины в схеме размещения шпуров с использованием относительного изменения. Программе проектирования схем размещения шпуров можно давать величины пределов, в которых можно изменять длину в схеме размещения шпуров.
Дополнительно, схему размещения шпуров можно менять с увеличением или уменьшением в целом в одном направлении или одновременно в двух или более направлениях.
Для создания схемы размещения шпуров можно разработать различные данные таблицы величин, таблицы параметров и файлы параметров, и параметры, сохраненные в них, можно загрузить в любое время для использования программой проектирования схем размещения шпуров. Альтернативой, конечно, является задание параметров, относящихся к элементам шпуров программе проектирования схем размещения шпуров проектировщиком вручную.
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, программный продукт можно загружать в компьютер, используемый в разработке, из сети передачи данных. Исполнение программы проектирования схем размещения шпуров выполнено с возможностью генерирования 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.