一种矿岩移动监测系统及方法与流程

本申请涉及矿石开采技术领域，具体而言，涉及一种矿岩移动监测系统及方法。

背景技术：

台阶爆破是指以台阶形式推进，利用炸药爆炸产生的能量对矿岩进行破碎与抛掷，达到工程生产的目的。爆堆形态跟破碎效果一样，会对后续的生产工艺产生影响，如在矿山生产中，不合理的爆堆宽度会降低铲装效率。在抛掷爆破中，抛掷率和爆堆形态是评价爆破效果好坏的主要指标，预测爆堆形态是抛掷爆破设计中重要工作之一。在金属采矿中，爆破后的矿岩移动会改变矿岩界线，若在无法衡量和预测爆破移位的情况下依据爆前矿石位置进行爆后矿石圈定，就会造成矿石的损失与贫化，导致严重的经济损失。

为了研究台阶爆破矿岩移动规律，对矿岩移动实施现场监测是重要的科研手段。现有的监测技术有：高速摄影法和标志物法。高速摄影法是利用高速相机对爆破过程进行拍摄，观测爆破过程中的矿岩移动过程，从而分析被观测矿岩的抛掷初速度以及抛掷角度，根据弹道理论预测矿岩移动距离，该方法只对爆堆的表面移动进行观测和分析。而标志物法是爆破前在爆区内选定的位置上钻孔，该孔作为监测孔而放置标志物，爆破后，寻找出标志物，测量爆后标志物所在位置的坐标，根据爆前、爆后标志物的坐标，计算出标志物的移动距离，属于静态统计方法。

然而，现有技术对爆堆的表面移动进行分析及对爆堆内部的矿岩移动距离的静态统计，都很难深入的了解台阶爆破矿岩移动规律，实用性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种矿岩移动监测系统及方法，改善了现有技术中对爆堆的表面移动进行分析及对爆堆内部的矿岩移动距离的静态统计所出现的很难深入的了解台阶爆破矿岩移动规律的问题，智能化和准确性均较好，实用性较佳。

本申请实施例主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供了一种矿岩移动监测系统，包括：至少一个检测装置、定位装置和处理装置；所述检测装置、所述定位装置与所述处理装置电连接；每个所述检测装置均设置在爆区范围内对应的预设监测孔内；

所述检测装置，用于在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下所述矿岩的加速度变化信息，并将所述加速度变化信息发送至所述处理装置；

所述定位装置，用于确定所述检测装置在爆破前静止状态时的初始位置信息，并将所述初始位置信息发送至所述处理装置；

所述处理装置，用于接收所述检测装置发送的加速度变化信息，以及所述定位装置发送的所述初始位置信息，根据所述加速度变化信息和所述初始位置信息确定所述矿岩在当前爆破运动状态下的移动数据信息。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述检测装置包括加速度传感器和通信模块；

所述加速度传感器，用于在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下所述矿岩的加速度变化信息，并将所述加速度变化信息发送至通信模块；

所述通信模块，用于接收所述加速度变化信息，将所述加速度变化信息发送至所述处理装置。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述通信模块包括有线通信单元和/或无线通信单元。

结合第一方面第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述无线通信单元包括蓝牙模块、无线保真wifi模块、第三代移动通信3g模块、第四代移动通信4g模块和第五代移动通信5g模块中的任意一种。

结合第一方面第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述检测装置还包括天线，所述天线的一端与所述无线通信单元电连接，另一端延伸至爆区范围外。

所述天线，用于接收所述无线通信单元发送的加速度变换信息，并向外发射。

结合第一方面第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述天线的长度根据所述检测装置所处的位置确定。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述定位装置包括以下设备中的一种或多种：全球定位系统gps定位装置、全站仪。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，每个所述预设监测孔内对应设置至少一个所述检测装置。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述处理装置，具体用于：

接收所述检测装置发送的加速度变化信息，以及所述定位装置发送的所述初始位置信息；

基于所述加速度变化信息以及由爆破前静止状态至当前爆破运动状态对应的时间差，确定所述矿岩在当前爆破运动状态下的移动速度变化信息；

基于所述移动速度变化信息以及由爆破前静止状态至当前爆破运动状态对应的时间差，确定所述矿岩由爆破前静止状态至当前爆破运动状态下的移动位移变化信息。

第二方面，本申请实施例提供了一种矿岩移动监测方法，包括：

利用检测装置在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下所述矿岩的加速度变化信息；

利用定位装置确定所述检测装置在爆破前静止状态时的初始位置信息；

利用处理装置根据所述加速度变化信息和所述初始位置信息确定所述矿岩在当前爆破运动状态下的移动数据信息。

本申请实施例提供的一种矿岩移动监测系统及方法，包括：至少一个检测装置、定位装置和处理装置；所述检测装置、所述定位装置与所述处理装置电连接；每个所述检测装置均设置在爆区范围内对应的预设监测孔内；述检测装置，用于在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下所述矿岩的加速度变化信息，并将所述加速度变化信息发送至所述处理装置；所述定位装置，用于确定所述检测装置在爆破前静止状态时的初始位置信息，并将所述初始位置信息发送至所述处理装置；所述处理装置，用于接收所述检测装置发送的加速度变化信息，以及所述定位装置发送的所述初始位置信息，根据所述加速度变化信息和所述初始位置信息确定所述矿岩在当前爆破运动状态下的移动数据信息。

通过本申请实施例提供的矿岩移动监测系统及方法，改善了现有技术中对爆堆的表面移动进行分析及对爆堆内部的矿岩移动距离的静态统计所出现的很难深入的了解台阶爆破矿岩移动规律的问题，智能化和准确性均较好，实用性较佳。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种矿岩移动监测系统结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的检测装置布置示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的检测装置防护结构示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的一种矿岩移动监测系统通讯示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的一种矿岩移动监测方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，“输入”、“输出”、“反馈”、“形成”等术语应理解为是描述一种光学、电学变化或光学、电学处理。如“形成”仅仅是指光信号或电信号通过该元件、仪器或装置之后发生了光学上或电学上的变化，使得所述光信号或所述电信号受到处理，进而获得实施技术方案或解决技术问题所需要的信号。

考虑到目前现有技术中对爆堆的表面移动进行分析及对爆堆内部的矿岩移动距离的静态统计很难深入的了解台阶爆破矿岩移动规律的问题实用性较差，基于此，本申请实施例提供了一种矿岩移动监测系统及方法，详见下述实施例的描述。

如图1所示，本申请实施例提供了一种矿岩移动监测系统，包括：至少一个检测装置101、定位装置102和处理装置103；检测装置101、定位装置102与处理装置103电连接；每个检测装置101均设置在爆区范围内对应的预设监测孔内；

其中，检测装置101，用于在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下矿岩的加速度变化信息，并将所述加速度变化信息发送至处理装置103；

定位装置102，用于确定检测装置101在爆破前静止状态时的初始位置信息，并将初始位置信息发送至处理装置103；

处理装置103，用于接收检测装置101发送的加速度变化信息，以及定位装置102发送的初始位置信息，根据加速度变化信息和初始位置信息确定矿岩在当前爆破运动状态下的移动数据信息。

具体的，台阶爆破是指以台阶形式推进，利用炸药爆炸产生的能量对矿岩进行破碎与抛掷，达到工程生产的目的。其中，矿岩的移动是形成爆堆形态的动态过程，只有对矿岩移动实施实时的动态监测，才能更加深入的了解台阶爆破矿岩移动规律，更加全面地了解台阶爆破机理，以提高台阶爆破技术水平，为了研究台阶爆破矿岩移动规律，对矿岩移动实施现场监测是重要的科研手段。

本实施例的露天台阶爆破的爆区台阶高度15m，炮孔孔径140mm，超深2m，孔网参数6×4.5m如图2(b)所示，逐孔起爆网路，前排控制排使用17ms高精度塑料导爆管雷管，排间使用65ms高精度塑料导爆管雷管，孔内使用400ms高精度塑料导爆管雷管和80g起爆弹。

使用钻屑对炮孔进行填塞并在顶部填塞处埋放2m长的pvc管或竹竿，一半埋在炮孔里，一半露出地表，以观测爆后，爆堆表面矿岩移动距离。

在爆区内选择需要被监测的位置进行钻孔作为监测孔，被监测的位置在矿/岩体中和矿岩分界线处，本实施例在每排的炮孔中间加钻一个孔深15m的孔作为监测孔202，如图2(b)所示。

选择合适的检测装置101(即本实施例选用三轴无线网络加速度仪)，检测装置101参数选择如下：传感器量程±200g，采样率6.4ksps，采样时间10s，存储容量1g，电池容量6400mah，4g全通网或wi-fi数据通信(天线)，外形尺寸：圆柱形，高80mm，直径80mm。

在监测孔里放置已防护好的检测装置101，具体如下：首先对检测装置101进行抗爆防护，具体如下：如图3所示，无缝钢管305一端用钢板焊接封死，在另一端管壁上钻一对小孔304。无缝钢管305的大小依据检测装置101的外形尺寸以及预设监测孔的孔径合理选择。启动检测装置101，使检测装置101进入采集触发及联网状态，然后将检测装置101放置于无缝钢管305内，检测装置101与无缝钢管305之间的缝隙用柔性介质进行填充，如沙土等，这样使检测装置101在运动过程中不会损坏。同时将直径4mm的钢丝绳303拴在制作的无缝钢管305管壁的小孔304上，并在钢丝绳303上捆绑彩旗302，钢丝绳303从小孔304处一直延伸至爆区外，如此操作的目的是为了爆破后能更加高效、准确地回收检测装置101。再将图3制作完毕的检测装置放置在预设监测孔里，每个预设监测孔放置3个，如图2(c)所示。当每个检测装置放置到设计好的标高位置时，用钻屑进行填塞，一直填塞到要放置第二个检测装置的标高停止，再放置第二个检测装置，同理，放置第三个检测装置，最后在顶部填塞处埋放pvc管。

在埋设检测装置101的同时，使用定位装置102，这里采用gps定位装置，并配以测绳(卷尺)作为辅助，获取埋设的检测装置101初始位置信息(即所在位置坐标(x1，y1，z1))，并将初始位置信息发送至处理装置103。

起爆后，检测装置101对矿岩移动加速度历程进行实时动态监测，采集的加速度变化数据通过网络传至处理装置103(即服务器和用户电脑)，同时，检测装置101自身也能自动存储数据。

爆破后，在铲装过程中，根据钢丝绳标注，确定爆后检测装置101所在位置，使用全站仪获取爆后坐标值(x2，y2，z2)。

处理装置103接收定位装置102发送的检测装置101初始位置信息及检测装置101发送的加速度变化信息，基于加速度变化信息以及由爆破前静止状态至当前爆破运动状态对应的时间差，确定矿岩在当前爆破运动状态下的移动速度变化信息；

基于移动速度变化信息以及由爆破前静止状态至当前爆破运动状态对应的时间差，确定所述矿岩由爆破前静止状态至当前爆破运动状态下的移动位移变化信息；

基于移动位移变化信息和初始位置信息确定矿岩在当前爆破运动状态下的当前位置信息；

将移动速度变化信息、移动位移变化信息以及当前位置信息作为移动数据信息。根据矿岩在当前爆破运动状态下的移动数据信息，进而获得矿岩爆破移动距离、加速度时间历程、速度时间历程和运动轨迹。

另外，检测装置101包括加速度传感器和通信模块，接下来分别进行具体说明：

加速度传感器，主要用于在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下矿岩的加速度变化信息，并将加速度变化信息发送至通信模块；

通信模块，用于接收加速度传感器采集的加速度变化信息，将加速度变化信息发送至处理装置103。

而且，通信模块包括有线通信单元和/或无线通信单元，信号较强，可以只用无线通信单元，信号较弱可以使用有限通信单元和无线通信单元并用。

且无线通信单元可以是蓝牙模块、无线保真wifi模块、第三代移动通信3g模块、第四代移动通信4g模块和第五代移动通信5g模块中的任意一种、本实施例采用第四代移动通信4g模块和无线保真wifi模块，如图4所示，检测装置将采集的加速度变化信息通过第四代移动通信4g模块和无线保真wifi模块将传送给处理装置103，处理装置103通过4g模块将加速度变化信息发送给电脑用户及手机用户。

检测装置101还可以安装天线301，如图3所示，且天线301的一端与无线通信单元电连接，另一端延伸至爆区范围外如图2(a)所示，用于将信号引致检测装置101的通信单模块；用于接收无线通信单元发送的加速度变换信息，并向外发射；且天线301的长度根据所述检测装,101所处的位置确定。本实施例根据所述检测装置101所处的位置确定天线的长度，具体的，根据不同的位置分别设置了5m、7m、9m、11m长度的天线。

定位装置102包括以下设备中的一种或多种：全球定位系统gps定位装置、全站仪。本次实施例检测装置102初始位置检测使用了gps定位装置，并用测绳作以辅助。

另外，每个预设监测孔内对应设置至少一个检测装置101，根据需要在预设检测孔可以装一个检测装置101，也可以装多个检测装置101。

本实施例中一般预设监测孔深15米，每个监测孔放置3个，如图2(c)所示，具体放置方式如下：当每个检测装置放置到设计好的标高位置时，用钻屑进行填塞，一直填塞到要放置第二个检测装置的标高停止，再放置第二个检测装置，同理，放置第三个检测装置，最后在顶部填塞处埋放pvc管。

处理装置103，具体用于接收检测装置101发送的加速度变化信息，以及定位装置102发送的初始位置信息；

基于加速度变化信息以及由爆破前静止状态至当前爆破运动状态对应的时间差，确定矿岩在当前爆破运动状态下的移动速度变化信息；

基于移动速度变化信息以及由爆破前静止状态至当前爆破运动状态对应的时间差，确定矿岩由爆破前静止状态至当前爆破运动状态下的移动位移变化信息；

基于移动位移变化信息和初始位置信息确定矿岩在当前爆破运动状态下的当前位置信息；

将移动速度变化信息、移动位移变化信息以及当前位置信息作为移动数据信息。

基于上述实施例提供的矿岩移动监测系统，本申请实施例还提供了一种矿岩移动监测方法，上述矿岩移动监测方法具体包括如下步骤，如图5所示：

s501、利用检测装置在预设监测孔内的矿岩发生爆破时，采集当前爆破运动状态下所述矿岩的加速度变化信息；

s502、利用定位装置确定所述检测装置在爆破前静止状态时的初始位置信息；

s503、利用处理装置根据所述加速度变化信息和所述初始位置信息确定所述矿岩在当前爆破运动状态下的移动数据信息。

有关上述矿岩移动监测方法的实现内容在前文已经进行了相应的描述，在此不再赘述。

基于上述分析可知，本申请实施例提供的一种矿岩移动监测系统及方法，改善了现有技术中对爆堆的表面移动进行分析及对爆堆内部的矿岩移动距离的静态统计所出现的很难深入的了解台阶爆破矿岩移动规律的问题，智能化和准确性均较好，实用性较佳。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行矿岩移动监测方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述矿岩移动监测方法，从而改善了现有技术中对爆堆的表面移动进行分析及对爆堆内部的矿岩移动距离的静态统计所出现的很难深入的了解台阶爆破矿岩移动规律的问题，进而达到智能化和准确性均较好，实用性较佳的效果。

本公开实施例所提供的矿岩移动监测方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。