一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法技術

本發明專利技術公開了一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，所述方法利用布置在爆區外圍安全區域的臺階坡面中下部的兩個測振儀器，獲取兩個測振儀器對應測振點圍巖振動信號，兩個測振點距離初始震源位置的距離差除以所獲取振動信號的時間差，即為相應礦山巖體的聲速。本發明專利技術方法測量的聲速是實現炸藥與巖石波阻抗匹配、高效利用炸藥爆炸做功破碎巖體的重要指導參數，所采集振動波的傳播路徑與炮孔內柱狀炸藥主要做功方向一致，信號強度高、干擾少，不影響正常施工作業，不需要進行礦山水平工作平臺清理露出原巖后再布置測振儀器，也避免了礦山工作面的虛渣層對測試信號的干擾。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種聲速的測量方法，尤其是一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，屬于工程爆破和露天礦山開采

技術介紹
通常認為炸藥的波阻抗與巖石的波阻抗相匹配時，炸藥傳遞給巖石的能量最多，在巖石中引起的應變值最大，可獲得較好的爆破效果。為了獲得炸藥與巖石波阻抗的匹配關系，需要分別測量炸藥密度、炸藥爆速、巖石密度和巖石聲速四個物理量。一般情況下，炸藥密度和巖石密度可通過稱重和體積測量獲得，炸藥爆速往往通過相關炸藥爆速測試標準測得，巖石聲速通過聲速測試儀測得。聲波探測儀通過聲波的反射測試打磨巖樣的相對自由面的傳輸時間差，再用打磨巖樣相對自由面的距離除以聲波時差，獲得該打磨巖樣的聲速。該測試方法的測試樣本是一塊完整的巖石，用巖塊的聲速表征巖體的聲速。事實上，巖石的聲速和其破裂程度有關，破裂越嚴重，聲速越低。因此，在研究炸藥與巖石的波阻抗匹配時，需要按照工程實際情況，測量有一定破裂的巖體聲速，才能更好地促進炸藥與巖石的波阻抗匹配。因此，為了在礦山爆破生產過程中實現炸藥與巖石的波阻抗匹配，實現高效率低成本開采礦石，需要測量采場不同性質的破裂巖體的聲速，從而為優選炸藥品種、設計炸藥性能、調整裝藥參數提供依據，充分發揮炸藥爆炸時釋放的能量來破碎巖體，實現精細爆破和環保爆破。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，該方法可以通過爆破施工炮孔或測試炮孔的裝藥爆破獲得同一臺階水平的鄰近爆區的破裂巖體聲速，從而方便快捷地獲得炸藥與巖石的匹配關系，指導精細爆破設計與施工。本專利技術的目的可以通過采取如下技術方案達到：一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，所述方法利用布置在爆區外圍安全區域的臺階坡面中下部的兩個測振儀器，獲取對應測振點圍巖振動信號，兩個測振點距離初始震源位置的距離差除以所獲取振動信號的時間差，即為相應礦山巖體的聲速。作為一種優選方案，所述方法包括以下步驟：1)選定測試炮孔；2)確定測試炮孔的起爆點埋置深度；3)在爆區外圍安全區域的臺階坡面中下部選擇裸露原巖，在裸露原巖上布置兩個測振儀器；其中，兩個測振儀器對應的測振點與起爆點位于同一高程；4)測量起爆點及兩個測振點的三維坐標；5)對測試炮孔進行裝藥；6)將兩個測振儀器與同步信號采集器連接，并啟動同步信號采集器，進入待測狀態；7)按照爆破安全規程要求，進行爆破警戒，再下達起爆命令；8)起爆后，根據起爆點及兩個測振點的三維坐標，計算起爆點到兩個測振點的距離，即為兩個測振點距離初始震源位置的距離，從同步信號采集器讀取兩個測振點的圍巖振動信號到達時間，兩個測振點距離初始震源位置的距離差與兩個測振點的振動信號到達的時間差，即為相應礦山巖體的聲速。作為一種優選方案，步驟4)中，所述測量起爆點及兩個測振點的三維坐標，具體為：起爆點的坐標間接測量獲得，即起爆點的方位坐標與炮孔孔口方位坐標相同，起爆點的高程坐標為炮孔孔口高程減去起爆點的埋置深度；兩個測振點的坐標直接測量獲得。作為一種優選方案，步驟4)中，所述起爆點及兩個測振點的三維坐標利用全站儀或GPS測量。作為一種優選方案，步驟8)，具體為：設起爆點為O，兩個測振點分別為E和F，根據起爆點及兩個測振點的三維坐標，計算起爆點到兩個測振點的距離OE和OF，OE和OF即為兩個測振點距離初始震源位置的距離，若OE＜OF，計算兩個測振點距離初始震源位置的距離差Δl＝OF–OE，若OE＞OF，計算兩個測振點距離初始震源位置的距離差Δl＝OE–OF；從同步信號采集器讀取兩個測振點的振動信號到達時間tE和tF，若tE＜tF，計算兩個測振點的振動信號到達的時間差Δt＝tF–tE，若tE＞tF，計算兩個測振點的振動信號到達的時間差Δt＝tE–tF；最后計算相應礦山巖體的聲速C巖＝Δl/Δt。作為一種優選方案，所述在爆區外圍安全區域的臺階坡面是指在爆區同一水平鄰近爆區的臺階坡面，所測聲速為同一水平側方爆區的巖體聲速，該聲速與露天礦山臺階爆破循環推進的方向一致。作為一種優選方案，所述測振儀器為振動傳感器。本專利技術相對于現有技術具有如下的有益效果：1、本專利技術方法利用布置在爆區外圍安全區域臺階坡面中下部的兩個測振儀器，獲取兩個測振儀器對應測振點的圍巖振動信號，兩個測振點距離初始震源位置的距離差除以所獲取振動信號的時間差，即為相應礦山巖體的聲速，該聲速是實現炸藥與巖石波阻抗匹配、高效利用炸藥爆炸做功破碎巖體的重要指導參數。2、本專利技術方法將兩個測振儀器(測振點)布置在爆區同一水平的鄰近爆區的臺階坡面中下部的裸露原巖上，不需要進行礦山水平工作平臺清理露出原巖后再布置測振儀器，也避免了礦山工作面的虛渣層對測試信號的干擾。3、本專利技術方法獲得被測爆區同一水平側方爆區的巖體聲速，該聲速與露天礦山臺階爆破循環推進的方向一致，即同一臺階水平左右相鄰爆區先后爆破，有利于充分利用采場工作面進行鉆、爆、挖、運的流水作業組織，實驗測試結果能夠快速反饋并用于指導下一爆區的爆破施工。4、本專利技術方法中所采集振動信號的傳播路徑與炮孔內柱狀炸藥主要做功方向一致，均是沿垂直于炮孔的水平方向，信號強度高、干擾少，不影響正常施工作業，能夠更好地表征被測爆區的破裂程度對巖體波速和爆破效果的影響。5、本專利技術方法可以現場測量特定爆區的具有一定破裂度巖體的聲速，非經過打磨的完整巖塊試樣的聲速，更貼近工程實際，能夠更加準確地指導礦山爆破生產。6、本專利技術方法適用于現場測量礦山爆破時同一水平鄰近爆區的巖體聲速，用來研究深孔爆破時炸藥與巖石的波阻抗匹配關系及不同性能炸藥爆炸后做功破碎特定巖體的能量綜合利用率，從而提高爆破效率，降低爆破成本。附圖說明圖1為本專利技術實施例1的露天礦山巖體聲速的現場測量方法原理圖。圖2為本專利技術實施例1的爆破工作面流水組織施工順序圖。其中，1-炮孔，2-炸藥，3-堵塞，4-臺階坡面，5-同步信號采集器，6-臺階，7-爆區。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例1：常規爆破振動監測或者爆炸法測量巖體聲速，一般將測振點布置在爆區的鉆孔工作平臺的后方或者側方，甚至將測振儀器(如振動傳感器)埋置于鉆孔中，測振點布置在該爆區的鉆孔工作平臺上時，振動波的傳播方向與炸藥爆炸做功方向斜交，且振動信號受工作平臺表面虛渣層的干擾，導致測量數據有一定程度的失真。本專利技術將測振點布置在爆區同一水平的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，其特征在于：所述方法利用布置在爆區外圍安全區域的臺階坡面中下部的兩個測振儀器，獲取兩個測振儀器對應測振點圍巖振動信號，兩個測振點距離初始震源位置的距離差除以所獲取振動信號的時間差，即為相應礦山巖體的聲速。

【技術特征摘要】
1.一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，其特征在于：所述方法利用布置在爆
區外圍安全區域的臺階坡面中下部的兩個測振儀器，獲取兩個測振儀器對應測振點圍
巖振動信號，兩個測振點距離初始震源位置的距離差除以所獲取振動信號的時間差，
即為相應礦山巖體的聲速。
2.根據權利要求1所述的一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，其特征在于：
所述方法包括以下步驟：
1)選定測試炮孔；
2)確定測試炮孔的起爆點埋置深度；
3)在爆區外圍安全區域的臺階坡面中下部選擇裸露原巖，在裸露原巖上布置兩個
測振儀器；其中，兩個測振儀器對應的測振點與起爆點位于同一高程；
4)測量起爆點及兩個測振點的三維坐標；
5)對測試炮孔進行裝藥；
6)將兩個測振儀器與同步信號采集器連接，并啟動同步信號采集器，進入待測狀
態；
7)按照爆破安全規程要求，進行爆破警戒，再下達起爆命令；
8)起爆后，根據起爆點及兩個測振點的三維坐標，計算起爆點到兩個測振點的距
離，即為兩個測振點距離初始震源位置的距離，從同步信號采集器讀取兩個測振點的
圍巖振動信號到達時間，兩個測振點距離初始震源位置的距離差與兩個測振點的振動
信號到達的時間差，即為相應礦山巖體的聲速。
3.根據權利要求2所述的一種露天礦山巖體聲速的現場測量方法，其特征在于：
步驟4)中，所述測量起爆點及兩個測振點的三維坐標，具體為：
起爆點的坐標間接測量獲得，即起爆點的方位坐標與炮孔孔口方位坐標相同，起
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔曉榮，林謀金，劉翼，開俊俊，王昌平，
申請(專利權)人：宏大礦業有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44