一种露天矿山岩体声速的现场测量方法技术

本发明专利技术公开了一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，所述方法利用布置在爆区外围安全区域的台阶坡面中下部的两个测振仪器，获取两个测振仪器对应测振点围岩振动信号，两个测振点距离初始震源位置的距离差除以所获取振动信号的时间差，即为相应矿山岩体的声速。本发明专利技术方法测量的声速是实现炸药与岩石波阻抗匹配、高效利用炸药爆炸做功破碎岩体的重要指导参数，所采集振动波的传播路径与炮孔内柱状炸药主要做功方向一致，信号强度高、干扰少，不影响正常施工作业，不需要进行矿山水平工作平台清理露出原岩后再布置测振仪器，也避免了矿山工作面的虚渣层对测试信号的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种声速的测量方法，尤其是一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，属于工程爆破和露天矿山开采

技术介绍
通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，炸药传递给岩石的能量最多，在岩石中引起的应变值最大，可获得较好的爆破效果。为了获得炸药与岩石波阻抗的匹配关系，需要分别测量炸药密度、炸药爆速、岩石密度和岩石声速四个物理量。一般情况下，炸药密度和岩石密度可通过称重和体积测量获得，炸药爆速往往通过相关炸药爆速测试标准测得，岩石声速通过声速测试仪测得。声波探测仪通过声波的反射测试打磨岩样的相对自由面的传输时间差，再用打磨岩样相对自由面的距离除以声波时差，获得该打磨岩样的声速。该测试方法的测试样本是一块完整的岩石，用岩块的声速表征岩体的声速。事实上，岩石的声速和其破裂程度有关，破裂越严重，声速越低。因此，在研究炸药与岩石的波阻抗匹配时，需要按照工程实际情况，测量有一定破裂的岩体声速，才能更好地促进炸药与岩石的波阻抗匹配。因此，为了在矿山爆破生产过程中实现炸药与岩石的波阻抗匹配，实现高效率低成本开采矿石，需要测量采场不同性质的破裂岩体的声速，从而为优选炸药品种、设计炸药性能、调整装药参数提供依据，充分发挥炸药爆炸时释放的能量来破碎岩体，实现精细爆破和环保爆破。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，该方法可以通过爆破施工炮孔或测试炮孔的装药爆破获得同一台阶水平的邻近爆区的破裂岩体声速，从而方便快捷地获得炸药与岩石的匹配关系，指导精细爆破设计与施工。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，所述方法利用布置在爆区外围安全区域的台阶坡面中下部的两个测振仪器，获取对应测振点围岩振动信号，两个测振点距离初始震源位置的距离差除以所获取振动信号的时间差，即为相应矿山岩体的声速。作为一种优选方案，所述方法包括以下步骤：1)选定测试炮孔；2)确定测试炮孔的起爆点埋置深度；3)在爆区外围安全区域的台阶坡面中下部选择裸露原岩，在裸露原岩上布置两个测振仪器；其中，两个测振仪器对应的测振点与起爆点位于同一高程；4)测量起爆点及两个测振点的三维坐标；5)对测试炮孔进行装药；6)将两个测振仪器与同步信号采集器连接，并启动同步信号采集器，进入待测状态；7)按照爆破安全规程要求，进行爆破警戒，再下达起爆命令；8)起爆后，根据起爆点及两个测振点的三维坐标，计算起爆点到两个测振点的距离，即为两个测振点距离初始震源位置的距离，从同步信号采集器读取两个测振点的围岩振动信号到达时间，两个测振点距离初始震源位置的距离差与两个测振点的振动信号到达的时间差，即为相应矿山岩体的声速。作为一种优选方案，步骤4)中，所述测量起爆点及两个测振点的三维坐标，具体为：起爆点的坐标间接测量获得，即起爆点的方位坐标与炮孔孔口方位坐标相同，起爆点的高程坐标为炮孔孔口高程减去起爆点的埋置深度；两个测振点的坐标直接测量获得。作为一种优选方案，步骤4)中，所述起爆点及两个测振点的三维坐标利用全站仪或GPS测量。作为一种优选方案，步骤8)，具体为：设起爆点为O，两个测振点分别为E和F，根据起爆点及两个测振点的三维坐标，计算起爆点到两个测振点的距离OE和OF，OE和OF即为两个测振点距离初始震源位置的距离，若OE＜OF，计算两个测振点距离初始震源位置的距离差Δl＝OF–OE，若OE＞OF，计算两个测振点距离初始震源位置的距离差Δl＝OE–OF；从同步信号采集器读取两个测振点的振动信号到达时间tE和tF，若tE＜tF，计算两个测振点的振动信号到达的时间差Δt＝tF–tE，若tE＞tF，计算两个测振点的振动信号到达的时间差Δt＝tE–tF；最后计算相应矿山岩体的声速C岩＝Δl/Δt。作为一种优选方案，所述在爆区外围安全区域的台阶坡面是指在爆区同一水平邻近爆区的台阶坡面，所测声速为同一水平侧方爆区的岩体声速，该声速与露天矿山台阶爆破循环推进的方向一致。作为一种优选方案，所述测振仪器为振动传感器。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术方法利用布置在爆区外围安全区域台阶坡面中下部的两个测振仪器，获取两个测振仪器对应测振点的围岩振动信号，两个测振点距离初始震源位置的距离差除以所获取振动信号的时间差，即为相应矿山岩体的声速，该声速是实现炸药与岩石波阻抗匹配、高效利用炸药爆炸做功破碎岩体的重要指导参数。2、本专利技术方法将两个测振仪器(测振点)布置在爆区同一水平的邻近爆区的台阶坡面中下部的裸露原岩上，不需要进行矿山水平工作平台清理露出原岩后再布置测振仪器，也避免了矿山工作面的虚渣层对测试信号的干扰。3、本专利技术方法获得被测爆区同一水平侧方爆区的岩体声速，该声速与露天矿山台阶爆破循环推进的方向一致，即同一台阶水平左右相邻爆区先后爆破，有利于充分利用采场工作面进行钻、爆、挖、运的流水作业组织，实验测试结果能够快速反馈并用于指导下一爆区的爆破施工。4、本专利技术方法中所采集振动信号的传播路径与炮孔内柱状炸药主要做功方向一致，均是沿垂直于炮孔的水平方向，信号强度高、干扰少，不影响正常施工作业，能够更好地表征被测爆区的破裂程度对岩体波速和爆破效果的影响。5、本专利技术方法可以现场测量特定爆区的具有一定破裂度岩体的声速，非经过打磨的完整岩块试样的声速，更贴近工程实际，能够更加准确地指导矿山爆破生产。6、本专利技术方法适用于现场测量矿山爆破时同一水平邻近爆区的岩体声速，用来研究深孔爆破时炸药与岩石的波阻抗匹配关系及不同性能炸药爆炸后做功破碎特定岩体的能量综合利用率，从而提高爆破效率，降低爆破成本。附图说明图1为本专利技术实施例1的露天矿山岩体声速的现场测量方法原理图。图2为本专利技术实施例1的爆破工作面流水组织施工顺序图。其中，1-炮孔，2-炸药，3-堵塞，4-台阶坡面，5-同步信号采集器，6-台阶，7-爆区。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：常规爆破振动监测或者爆炸法测量岩体声速，一般将测振点布置在爆区的钻孔工作平台的后方或者侧方，甚至将测振仪器(如振动传感器)埋置于钻孔中，测振点布置在该爆区的钻孔工作平台上时，振动波的传播方向与炸药爆炸做功方向斜交，且振动信号受工作平台表面虚渣层的干扰，导致测量数据有一定程度的失真。本专利技术将测振点布置在爆区同一水平的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，其特征在于：所述方法利用布置在爆区外围安全区域的台阶坡面中下部的两个测振仪器，获取两个测振仪器对应测振点围岩振动信号，两个测振点距离初始震源位置的距离差除以所获取振动信号的时间差，即为相应矿山岩体的声速。

【技术特征摘要】
1.一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，其特征在于：所述方法利用布置在爆
区外围安全区域的台阶坡面中下部的两个测振仪器，获取两个测振仪器对应测振点围
岩振动信号，两个测振点距离初始震源位置的距离差除以所获取振动信号的时间差，
即为相应矿山岩体的声速。
2.根据权利要求1所述的一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
1)选定测试炮孔；
2)确定测试炮孔的起爆点埋置深度；
3)在爆区外围安全区域的台阶坡面中下部选择裸露原岩，在裸露原岩上布置两个
测振仪器；其中，两个测振仪器对应的测振点与起爆点位于同一高程；
4)测量起爆点及两个测振点的三维坐标；
5)对测试炮孔进行装药；
6)将两个测振仪器与同步信号采集器连接，并启动同步信号采集器，进入待测状
态；
7)按照爆破安全规程要求，进行爆破警戒，再下达起爆命令；
8)起爆后，根据起爆点及两个测振点的三维坐标，计算起爆点到两个测振点的距
离，即为两个测振点距离初始震源位置的距离，从同步信号采集器读取两个测振点的
围岩振动信号到达时间，两个测振点距离初始震源位置的距离差与两个测振点的振动
信号到达的时间差，即为相应矿山岩体的声速。
3.根据权利要求2所述的一种露天矿山岩体声速的现场测量方法，其特征在于：
步骤4)中，所述测量起爆点及两个测振点的三维坐标，具体为：
起爆点的坐标间接测量获得，即起爆点的方位坐标与炮孔孔口方位坐标相同，起
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓荣，林谋金，刘翼，开俊俊，王昌平，
申请(专利权)人：宏大矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44