GPS—RTK技术在准东露天煤矿爆破施工中的应用的研究

刘成都

摘 要：RTK测量技术及衍生的三套布孔施工工艺，先于准东露天煤矿进行应用，后在宜化露天煤矿进行应用推广，结果表明：在露天矿山爆破施工中应用这三套工艺，可提高作业效率，降低爆破单耗、减少大块及根底，大幅度降低爆破成本。

关键词：GPS-RTK；露天煤矿；爆破；应用

1 概述

针对公司承接准东露天煤矿爆破布孔施工过程中存在的问题，根据GPS-RTK技术特点，研发出GPS-RTK用于露天矿山爆破布孔施工的工艺，提高生产效率，取得较高社会、经济价值。

2 研究的内容及特点

在大型露天矿山台阶爆破施工中，现在多用拉测绳测尺的方法进行精略的炮孔布置，然后采用水准仪或全站仪进行孔深数据采集。这些方法生产效率低下，而且布孔精度较差，孔位分布不均匀，导致爆破后大块和根底较多。在施工过程中，为保证较小的大块率和根底率，孔网参数很难进行调整而达不到最优化，炸药单耗较高。

由于没有采取合理有效的控制手段，每次爆破区域自由面参差不齐，为保证抵抗线一致，大部分前排孔需要向后移动（或在前排孔前加密一排孔），这导致前两排孔炸药没有得到充分利用，前两排孔实际爆破方量小于理论承爆方量。这里把实际爆破方量与理论承爆方量的差值称为“修正方量（V修）”；实际爆破方量与理论承爆方量的比值称为“修正系数（α）”。据统计，一般爆破“修正方量”占实际爆破方量的85%-95%，无形中造成成本增加非常多，这一问题是成本控制中的一大难点，解决后将对成本控制影响非常大，对露天矿山台阶爆破具有十分重要的意义。

针对上述准东露天煤矿急需解决的问题，深入推广GPS-RTK测量技术，根据GPS-RTK技术特点，经认真探讨实施改进、完善、实践、再完善、再实践这一循环提高计划，逐步形成适合于露天矿爆破布孔测量作业的一套创新成果体系，主要三种施工工艺。

2.1 工艺一：RTK控制矿区整体基准线工艺

（1）选取基准线。根据矿区设计图纸、业主要求、矿区现状等方面综合考虑，选取一条参考线，一基准线最好横跨整个矿区。RTK在校正后，将选好的基准线键入手簿中。

（2）布孔时，先综合考虑各种因素，使用RTK中的参考线放样确定后排孔孔位，保证每个炮区都平行或者垂直于基准线。把以往从前往后布置炮孔的模式慢慢改为以从后往前布置为基准综合考虑前排抵抗线的模式，最终使矿区各台阶自由面都平行，爆破区域规整。

2.2 工艺二：RTK参考线精确布孔工艺

（1）以工艺1中的矿区整体基准线为参考线，进入手簿中的直线库放样界面，将杆高设置为“孔底高程+仪器高度”，屏幕上显示的高程就是该孔的孔深。

（2）观察炮区自由面，根据设计中的抵抗线参数选择第一排孔的偏距，“第一排偏距-（N-1）*排距”为第N排的偏距。N=2，3，4，……

（3）第一个孔的桩号根据侧边抵抗线来确定，确定好第一个孔Ⅰ11后，移动移动站改变桩号，同时让手簿上偏距保持不变，桩号的变化就是两点之间的间距。假设孔距为a，当桩号变化一个a值，即得到第二个孔的孔位Ⅰ12，以此类推将第一排孔布置完成。

（4）以梅花孔为例，“Ⅰ11的桩号±a/2”即为第二排第一个孔的孔位Ⅱ11，按步骤（3）中的方法将第二排孔布置完成。

（5）以此类推，可将整个炮区的孔位布置完成。

（6）布孔完成后，将炮区边界的偏距与桩号等内容在施工记录本中进行记录。

2.3 工艺三：RTK-测绳结合快速精确布孔工艺

（1）布孔前，使用GPS-RTK中的“线放样”，测量炮区临空面距离基准线的距离，观察自由面，根据爆破初步设计中的抵抗线，来确实第一排孔的偏距，再根据排距确定每排的偏距。

（2）按每排的偏距每隔一段用装有石块的红塑料袋放样（下称“排距”），要求每段所布置的“排距”桩号都相同，每段“排距”距离为98米，不足98米时可以取小值，但要记录下这两个“排距”之间的距离。

（3）使用100米测量绳布孔，一名辅工将测绳的1米刻度踩在“排距”上，另外一名辅工将99米刻度踩在下一个“排距”上；若两段“排距”之间的距离小于98米，辅工拉测量绳时，一名辅工留1米刻度踩在“排距”上后，另外一名辅工根据两段排距之间的距离将相应的刻度踩在“排距”上。拉好绳子后，施工员或技术员使用装有石块的红塑料袋子布孔。

（4）孔布好后，使用RTK测量出每个孔的孔深，用记号笔写在孔位上的红袋子上，并用RTK记录孔深数据。

3 应用推广情况

三套RTK工艺在准东露天煤矿爆破施工工程中得到了广泛的实施和应用，得到了巨大的社会及经济效益。

使用新工艺之前，由于每次爆破区域的“后排线”都不一致，使下一循环爆破时，炮区前排临空面参差不齐（图1）。采用此工艺一段时间后，各台阶都相对平行（图2），矿区规整，前排孔没有折损方量，产生的经济效益非常可观。

为了方便对比，将孔位误差超过0.2米的孔称为偏差孔，偏差孔数除以总孔数得出炮区布孔偏差率。偏差率越小，说明布孔精度越高。

从表1中可以看出，使用传统的布孔工艺，孔位偏差较大，孔网参数无法最优化。据统计，矿区使用新工艺后，二次处理成本较以前降低了近80%，新工艺经济价值可观。

结束语

新工艺推广与应用使得矿区台阶之前参差不齐的自由面变得相互平行，每次爆破区域均可视为标准炮区，布孔作业简单方便，降低了以往前排孔由于自由面参差不齐而影响的爆破方量，實现了矿山精细化爆破布孔施工。精度布孔使得爆破区域孔位均匀分布，炸药爆炸产生的应力均匀分布于被爆岩体中，改善了爆破效果，减少根底的产生，使二次处理成本降低。在不久的将来，在我们努力推动下大家对新工艺更熟知，操作更便捷，推广运用更广泛。

参考文献

[1]汪旭光.中国爆破新进展[M].北京：冶金工业出版社，2014.

[2]刘殿中，杨仕春.工程爆破实用手册[M].第2版.北京：冶金工业出版社，2003.

[3]朱红昌，邹鹏，崔巧云.城市建设理论研究[J].2013.