一种基于空气冲击波的电子雷管拒爆识别方法

1.本发明涉及电子雷管爆破技术领域，具体涉及一种基于空气冲击波的电子雷管拒爆识别方法。


背景技术：

2.随着电子雷管爆破技术广泛应用于现代工程建设之中，爆破作业中的安全问题也得到高度重视。目前，危害爆破安全的最大问题就是拒爆。找到拒爆孔对分析电子雷管拒爆原因有重要帮助，而实际工程中，炮孔数较多，爆破后起爆炮孔产生的岩石碎块会覆盖拒爆孔，导致很难快速找到拒爆孔位置。以往，国内外对于爆破作业中拒爆的识别定位，主要是通过直接观察法以及爆破效果的经验比较进行判断，但是爆破过程时间极短，直接观察难以准确判别，通过经验判断精确性不高，同时危害爆破作业人员的人身安全。近年来，随着科学技术的发展，对于药包拒爆的识别有了许多新的思路。
3.中国专利cn105486186a涉及一种放炮拒爆监测装置及监测方法，爆破前在各被测炮眼中放置监测探头并用炮泥封好炮眼，将监控主机的主控制器内预设与监测探头对应频段，爆破过程中监测压力传感器发射的压力电信号传输到压力示波器以及显示灯上，爆破开始后若压力示波器上波形图为水平线是表明炸药没有爆炸成功，若波形图水平线出现突然上升现象，则显示灯为红色，表明爆炸成功，以此实现放炮拒爆监测。该方法需准备大量监测探头和仪器，操作起来较为繁琐复杂。
4.中国专利cn108120355a公开一种露天深孔爆破药包拒爆的识别方法，将与爆破介质有较大色差的示踪剂放置炮孔堵塞段孔口部位，爆破过程中采用无人机或摄像器材对爆区进行摄像，根据爆破摄像中炮孔上部颜色鲜明的示踪剂是否飞散判别炮孔中药包是否拒爆。该方法需要埋置多种颜色示踪剂并在相邻炮孔之间相互区别，同时需要确定合适的堵塞长度以避免对爆破效果产生影响，增加了工作量不够简便且消耗大量材料，当爆破本身产生的岩石粉尘较大时，会遮挡示踪剂飞散，导致该方法失效。
5.中国专利cn101858715a公开了一种利用岩石爆破诱发的地震波现象识别及定位爆破中拒爆药包的方法。在爆破开始前，将监测振动设备布置于爆源周围岩体中或地面上，并根据岩石和炸药的力学性质以及起爆网络预测爆破过程中所产生的地震波时序特征及幅频特征；在爆破过程中，通过监测设备记录岩石爆破产生的地震波，对比预测的地震波，根据两者差别判断药包是否拒爆以及拒爆药包位置，该方法需要寻找合适的基岩，用于埋设监测振动的传感器，并且传感器与基岩之间需要用石膏粘接，操作繁琐，有可能粘接不牢固，导致传感器监测不到地震波，从而导致该方法失效；此外，地震波在传播过程中极易受到传播路径的影响，尤其是遇到复杂地形或大型地质构造时，地震波形会发生突变，从而导致无法判断拒爆药包位置。
6.鉴于上述现有技术的不足，迫切需要寻找一种操作简单易行、耗材较少、安全可靠、精确的拒爆识别方法。


技术实现要素：

7.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种电子雷管拒爆识别方法，简化操作，减少消耗，并提高拒爆识别的精确性和安全性。为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
8.一种基于空气冲击波的电子雷管拒爆识别方法，包括以下步骤：
9.步骤1，爆破前，将电子雷管放置于炮孔中，根据爆破设计的所述电子雷管的起爆顺序对所述炮孔进行编号，确定空气冲击波监测点后，将空气冲击波传感器布置在所述空气冲击波监测点，并将所述空气冲击波传感器与采集仪主机相连接；
10.步骤2，爆破过程中，由所述空气冲击波传感器监测爆破产生的空气冲击波，并以电脉冲信号的形式记录于采集仪主机中；
11.步骤3，爆破结束后，从所述采集仪主机中得到所述电脉冲信号的时序特征和幅频特征，根据爆破设计的电子雷管起爆顺序和起爆延迟间隔时间对比所述时序特征和幅频特征，判断是否存在电子雷管拒爆，并结合所述炮孔的编号确定电子雷管拒爆位置。
12.优选地，所述炮孔由多排构成，所述空气冲击波传感器布置在所述炮孔的最后一排的中垂线上。这样有利于爆破区域的振动数据采集。
13.优选地，所述空气冲击波传感器的感应端对准爆破中心。确保测量方向正确。
14.优选地，所述空气冲击波传感器与所述炮孔的最后一排的垂直距离l和所述炮孔的排距b满足l＝1.5b的关系。一方面保证空气冲击波传感器在测量过程中不至于被超高压空气冲击波破坏，另一方面保证精确和有效地测量空气冲击波振动。
15.进一步，得到所述时序特征和幅频特征前，对所述电脉冲信号进行滤波处理。当存在干扰波时，可先一步对采集仪主机中的电脉冲信号进行滤波处理，以便得到正确的爆破空气冲击波波形图。
16.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
17.1.根据爆破产生的空气冲击波现象，采用空气冲击波传感器和采集仪对其进行监测，冲击波监测仪器架设简便、监测地点选择灵活，不需要寻找基岩，也不需要拌合石膏、粘接传感器，操作更简单；
18.2.空气冲击波的波形时序特征与起爆顺序及延迟间隔时间相对应，空气介质均一，冲击波在空气中传播更加稳定，不会像地震波在岩土中传播一样，会受到地形和地质条件的影响，监测结果更准确，识别结果更可靠；
19.3.空气冲击波传播过程中由于能量的传递和损耗，传播速度随距离衰减的很快，可以保证监测仪器能够安全使用，提高测量过程的安全性和成功率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
21.图1为爆破区域及炮孔布置示意图；
22.图2为起爆网络示意图；
23.图3为空气冲击波传感器及采集仪主机布置示意图；
24.图4为空气冲击波电脉冲信号图；
25.图5为拒爆炮孔位置示意图。
26.图中：1～39依次为第1炮孔至第39炮孔；100为炮孔；200为空气冲击波监测点；300为空气冲击波传感器；400为采集仪主机。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.下面将结合附图及实施例对本发明的具体实施过程进行详细的说明。
29.某露天矿山，矿山岩性为辉长结构和中粒半自形粒状灰黑色辉长岩，采用台阶爆破开采。
30.如图1所示，爆破区域中从下至上布置4排炮孔100，炮孔100的孔距a为4-5米，炮孔100的排距b为4米，每个炮孔100中均放置有电子雷管。
31.如图2所示的起爆网络，根据爆破设计的电子雷管起爆顺序对炮孔进行编号，本实施例中，从起爆网络左下角的炮孔开始，按照箭头所指的方向依次编号，分别为第1炮孔至第39炮孔。各炮孔间电子雷管延迟起爆时间间隔δt为25毫秒(ms)，采用孔间等间隔延迟起爆。
32.如图3所示，确定空气冲击波监测点200在最后一排炮孔中垂线上，距最后一排炮孔的距离l为6米，而炮孔排距b为4米，满足l＝1.5b。空气冲击波传感器300布置在空气冲击波监测点200上，通过长缆线将布置好的空气冲击波传感器300与处于安全区域的采集仪主机400相连接，并开启自动模式无人值守。而且，空气冲击波传感器300的感应端对准炮孔17、21和22之间的位置，对准的为所有炮孔的中心位置，即爆破中心。
33.本实施例中，采集仪主机包括采集设备和电脑主机，前者采集空气冲击波传感器300监测获得的数据，后者对所获得的数据进行后处理。当然，在其他实施例中，也可在采集设备中对数据进行处理，电脑主机仅显示处理结果，或者将采集设备和电脑主机的功能合并为由一个单独的采集仪主机实现，本发明不限制采集仪主机的具体形式。
34.确认人员和其他机械设备撤离至安全区域后，联网准备电子雷管起爆。其中安全距离r根据下式计算得到：
[0035][0036][0037][0038]
式中：δpm为爆炸时空气冲击波峰值超压(pa)；为比例距离(m/kg
1/3
)；r为安全距离(m)；q为炸药量(kg)。
[0039]
爆炸过程中由空气冲击波传感器300监测爆炸过程中产生的空气冲击波，并以电脉冲信号形式在采集仪主机400中记录。爆炸完成后，从采集仪主机400中获取空气冲击波的时序特征及幅频特征，如图4所示。
[0040]
根据实际爆破设计中的炮孔起爆顺序和电子雷管起爆延迟间隔时间对比监测空气冲击波数据，可以得知缺失了第24和第26号炮孔电子雷管爆炸引起的空气冲击波数据，故而判断第24和第26号炮孔中的电子雷管发生拒爆现象，如图5所示，最后根据炮孔编号确定拒爆炮孔的具体位置。
[0041]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。