最小抵抗线按比例变化的炮孔孔底位置确定方法与流程

本发明涉及智能爆破自动设计，具体涉及一种最小抵抗线按比例变化的炮孔孔底位置确定方法。

背景技术：

1、在煤炭开采、石方开挖、矿山开采、铁路公路开掘隧道、高速轨道高速铁路制造、水利工程、拆除楼房中，通过爆破产生的巨大能量破坏某种物体的原结构，这种“破坏”效果其他方法不可代替，是一个重要的工序；炮孔抵抗线是其爆破作用的主导方向，直接影响爆破效果。因此在爆破设计中，对炮孔抵抗线的设计进行优化，并以此为基础，合理确定炮孔孔底位置，对提升爆破效果有重要作用，对有限资源进行节能方面同样有着重要作用。炮孔孔底是整个炮孔装药段沿线抵抗线最大的点位，当炮孔孔底抵抗线尺寸能够保证被爆岩体破坏时，即可保证该炮孔装药段其他位置抵抗线也能满足爆破需要。

2、当前，爆破施工的主要趋势是采用全电脑凿岩台车这种设备进行钻孔操作，能够有效地减小炮孔抵抗线的实际尺寸与设计尺寸之间的差异，从而实现钻孔的严格控制；基于全电脑凿岩台车，展开爆破智能设计研究，以取得更好的爆破效果，已成为目前的研究热点。爆破设计是钻孔操作的关键前置工序，其质量直接影响着爆破效果。目前的设计方法仅着重于钻孔工作面(孔口断面)的孔位分布，忽略了对炮孔孔底抵抗线和孔底位置的设计。而实际爆破过程中，不同位置和不同起爆顺序的炮孔的抵抗线尺寸应根据实际情况合理确定和调整变化，目前尚未有一套方法能够有效实现这一设计目标。

技术实现思路

1、本发明意在提供最小抵抗线按比例变化的炮孔孔底位置确定方法，以在爆破设计中基于孔底抵抗线计算结果，确定炮孔孔底位置。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、最小抵抗线按比例变化的炮孔孔底位置确定方法，包括：

4、s1、确定炮孔的孔底抵抗线预期值；

5、s2、确定辅助孔排数以及各排辅助孔孔口的位置；

6、s3、确定各排辅助孔的孔底抵抗线的最大值与最小值的比值，得到各排辅助孔的孔底抵抗线与最小值的比值及所述比值的平均值，获得所述比值与所述平均值的相对比例；

7、s4、计算孔底抵抗线预期值和所述相对比例的乘积，确定各排辅助孔的孔底位置，计算周边孔孔底抵抗线的计算值与设定值之间的误差；

8、s5、建立误差分配函数，通过误差分配函数更新炮孔孔底抵抗线的预期值，直至抵抗线误差满足要求，得到各排辅助孔的孔底最终位置。

9、本方案的原理及优点是：实际应用时，通过设定不同排辅助孔孔底抵抗线的最大值与最小值的比值，得到各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值及其平均值，获得各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值与平均值的相对比例，以及通过计算孔底抵抗线预期值和相对比例的乘积，确定各排辅助孔的孔底位置，计算周边孔孔底抵抗线的计算值与设定值之间的误差，进而建立误差分配函数，更新炮孔孔底抵抗线的预期值，直至抵抗线误差满足要求，得到各排辅助孔的孔底最终位置。即基于相对比例和误差对各排炮孔的孔底抵抗线进行更新，计算收敛快，能够高效的得到各排辅助孔的孔底最终位置，在保证周边孔抵抗线误差的控制要求的基础上，提高爆破设计的合理性，提升爆破效果。

10、优选的，作为一种改进，确定炮孔孔底抵抗线预期值的方法包括：根据地质条件、爆破试验结果或工程经验确定炮孔孔底抵抗线预期值。

11、技术效果：综合依据多原则，在保证爆破能够顺利实施的前提下，使孔底抵抗线尽可能大，达到节约炮孔和爆破器材的目的；设定该预期值，才能确定辅助孔排数k，才能开展后续运算。

12、优选的，作为一种改进，所述s2的具体步骤包括：

13、s21、确定断面宽度和进尺；确定掏槽孔的倾斜角、孔底距和超深；确定掏槽孔的孔口和孔底位置；确定周边孔孔口和孔底到断面轮廓的距离，确定周边孔的孔口和孔底位置；

14、s22、计算掏槽孔和周边孔孔底之间的距离，将所述距离除以炮孔孔底抵抗线预期值，取其商的取整结果作为辅助孔排数，并确定各排辅助孔孔口的位置。

15、技术效果：通过上述步骤为依据孔底抵抗线的比例关系确定辅助孔孔位做好了计算准备；以往方法均忽视了不同辅助孔起爆时所拥有的爆破条件不同，主要是自由面条件、岩体运动空间并不相同，进而破岩难度也不相同，因此造成炮孔破岩过程能量释放的浪费或不足；通过上述步骤确定辅助孔位置将有效改善辅助孔破岩效果，提升破岩任务分配的合理性；使得各排辅助孔承担的爆破破岩任务与其起爆时所拥有的爆破条件产生关联，提高爆破效率。

16、优选的，作为一种改进，所述s3包括：

17、s31、设定各排最靠近掏槽孔的辅助孔拥有最小的孔底抵抗线，最靠近周边孔的辅助孔拥有最大的孔底抵抗线；

18、s32、设定各排辅助孔孔底抵抗线的最大值除以最小值为大于1的值；

19、s33、计算各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值，具体为：

20、

21、其中，k为辅助孔排数；k为辅助孔排编号；r为不同排辅助孔孔底抵抗线的最大值与最小值的比值；r(k)为第k排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值；

22、s34、计算各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值的平均值，具体为：

23、

24、其中，rm为各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值的平均值；

25、s35、所述各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值与平均值的相对比例，具体为：

26、

27、其中，s(k)为各排辅助孔孔底抵抗线与最小值的比值与平均值的相对比例。

28、技术效果：建立各排辅助孔孔底抵抗线值之间的比例关系，依据该相对比例，能够采用递归及迭代算法求得各排辅助孔孔底抵抗线的值。

29、优选的，作为一种改进，所述s4包括：

30、s41、所述孔底抵抗线预期值和相对比例的乘积，具体为：

31、w(k)＝s(k)*w0

32、其中，w(k)为孔底抵抗线预期值和相对比例的乘积；s(k)为相对比例；w0为孔底抵抗线预期值；

33、s42、从最靠近掏槽孔的辅助孔开始，逐排确定辅助孔的孔底位置，具体为：

34、求解计划工作面内，到前排炮孔轴线的最短距离等于该排辅助孔对应的w(k)值的位置；将该位置作为该排辅助孔的孔底位置；

35、s43、计算周边孔孔底抵抗线的计算值与设定值之间的误差，具体为：

36、e＝wcc-wcs

37、其中，e为误差，wcc为周边孔孔底抵抗线的计算值，wcs为周边孔孔底抵抗线的设定值。

38、技术效果：通过计算周边孔孔底抵抗线的计算值与设定值之间的误差，便于及时调整，以确保满足需求。

39、优选的，作为一种改进，所述s5中，建立误差分配函数，更新炮孔孔底抵抗线的预期值，具体为：

40、w0a＝w0b+λ*f(e,k)

41、其中，w0a为更新后的孔底抵抗线预期值，w0b为更新前的孔底抵抗线预期值，λ为设置的学习率，f(e,k)为考虑误差e和辅助孔排数k等因素在内的误差分配函数。

42、技术效果：

43、优选的，作为一种改进，所述s5中，抵抗线误差不能满足要求时，对学习率进行调整。

44、技术效果：通过调整学习率，能够使得抵抗线误差满足需求，以提高准确性。