基于surpac软件的露天爆破设计

汪惊奇，邱朝阳

(1.长沙矿冶研究院，湖南 长沙 410012;2.湖南金能科技股份有限公司，湖南长沙 410013)

1 引言

爆破设计人员提供的爆破设计方案包括对选定爆区的布孔设计、起爆网路设计、装药结构设计等。这些工作要以图纸、表格的形式提供给现场工作人员，作为实施爆破作业的依据［1］。以前通常由技术人员利用CAD等软件绘图、编制爆破说明书等，既繁琐复杂，又不准确，无法满足大型矿山的开采对爆破设计效率的要求。

2 工程现状

该工程爆破有限公司承接的业务主要是三河东部燕山山脉采石场的爆破设计与施工工作。采石场矿岩为石灰岩，爆破后经过破碎分级加工售出。爆破公司没有参与设计施工前，该段各采石场爆破施工极不规范，常年无序开采，私人滥采严重，没有按照规范进行台阶爆破设计，爆破施工也不符合规范要求，当地居民饱受粉尘污染侵害和爆破震动带来的不良影响。三河市地处北京天津交界地带，与北京仅一河之隔，不规范的爆破施工产生的大量粉尘对北京天津的空气质量也造成了影响。该爆破公司承接爆破设计与施工后，结合当地采石场实际，采用分段起爆中深孔台阶爆破设计。严格按照《爆破安全规程》要求安全施工。形成了规范的爆破台阶，降低了爆破震动，减少了爆破粉尘，爆破效果良好。公司平均每两天进行一次B级或C级露天岩石爆破施工［2］，爆破设计任务繁重。各个爆破采石场相互距离不远，岩石性质相近，爆破环境相似。但由于采用的是传统的二维设计方式、CAD出图，致使每次爆破重复设计较多，繁琐复杂，出图慢且不准确，二维图纸在指导现场施工过程中不够直观，影响爆破施工，甚至影响爆破质量［3］。

3 工程分析与设计环境准备

Surpac软件是GEMCOM(金康)国际矿业软件公司推出的一款全面集成地质勘探信息管理、矿体资源模型建立、矿山生产规划及设计、矿山测量及工程量验算、生产进度计划编制等功能的大型三维数字化矿山软件［4］。能与多种矿山软件接口，共享数据，在我国矿山、高校已得到一定的应用。采场爆区边缘100m范围内没有居民集中区、大型养殖场或重要设施，部分采石场周围有少量居民或者碎石厂房，值班室等少量建筑。爆区环境不复杂［5］。将已经矢量化的爆区CAD地形图导入Surpac软件，建立爆破区表面地质模型(见图1)。选择blastdesign界面作为工作界面，将露天爆破设计文件夹设置为当前工作目录，创建一个新的爆破数据库。

图1 爆区表面地质模型

4 爆破设计

4.1 爆破参数设计

台阶高度设计主要考虑为钻孔、爆破和铲装创造安全和高效率的的作业条件［6］。设计台阶高度为13m。采用潜孔钻钻孔，孔径为140mm。设计超深1.5m，填塞长度4m，最小底盘抵抗线7m，孔距7m，排拒5m［7］。爆破炸药一般选择120mm直径2#普通岩石乳化炸药，起爆弹选择小直径2#乳化炸药。根据微差爆破间隔时间计算，雷管选择8号毫秒导爆管雷管，单价13元。爆区各参数见表1。

进入软件爆破设计＞＞钻孔和爆破设置，在标签内输入各项爆破参数，对岩石进行自动分级。再通过线文件运算，将爆区岩石设置为已经定义好的分类岩石。

表1 采石场爆区参数

4.2 炮孔的生成

参数设定好以后，打开地质模型线文件，点击爆破设计模式，选择爆区。按F2键，在软件已经设置好的爆破方案模式和炮孔布置模式选择需要的爆破方案和炮孔布置形式，确定炮孔的标高，深度，方位角，倾角，布孔形式等。执行后软件自动生成炮孔。点击删除命令，选择边界线外，删除爆区之外的炮孔。将布置好的炮孔上传到已经定义好的爆破数据库中。爆区炮孔布置见图2。

图2 爆区炮孔布置

4.3 装药起爆设计

打开爆区地形文件，从数据库中下载炮眼。采用连续装药结构，起爆弹放在距底部1/4处，每个起爆弹中布置两发毫秒雷管。结束孔方式选择为调整装填量至孔深，软件自动将装药深度调整到炮孔的实际深度。再按照软件弹出的装药报告检查炮孔装药情况。在软件爆破模式模板中选用排间顺序起爆网路，延时时间为25ms，各排炮孔依次从自由面开始向后起爆，一排瞬发，后排间隔起爆。

4.4 设计结果输出

爆破设计完成后，通过爆破边界生成爆破实体(见图3)，根据爆破实体可以计算出爆破岩石量(见图4)。对于每一个炮排可以在标准的图框中输出二维图形，每一个炮孔的信息也可以自动排布在炮排下方，用以指导爆区现场施工。

图3 爆破实体

5 结语

该工程爆破公司以二维软件进行爆破设计存在过程繁琐，工作量大，重复度高，查询工作复杂甚至设计不够准确等弊端。建立在Surpac软件基础上的三维数字模型可以为设计者提供直观，形象的图形数据，借助软件辅助爆破设计，节省人力、物力，减少设计的重复性，缩短设计周期，提高了爆破设计效率和精度，有效控制了爆破危害，改善了爆破效果，能够有效地推进矿山信息化建设［8］。

图4 爆破岩量

［1］ 胡贵如.露天台阶爆破CAD开发模型的研究［J］.有色金属(矿山部分)，2010(2):60－62.

［2］ (GB 6722－2011)，爆破安全规程［S］.

［3］ 肖英才.基于DIMINE软件工程实体建模与设计方法研究［D］.长沙:中南大学，2012.1.

［4］ 石慧.基于Surpac的潘家田铁矿三维地质建模［D］.成都理工大学，2012.

［5］ (GB 6722－2011)，爆破安全规程［S］.

［6］ 李夕兵.凿岩爆破工程［M］.长沙:中南大学出版社，2011:224.

［7］ 段宝福.工程爆破［M］.北京:北京大学出版社，2012:209－210.

［8］ 肖英才，王李管，朱明海，等.基于DIMINE软件的爆破设计［J］.现代矿业，2011(1):26 －29.