一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法

1.本发明涉及火工品及电子技术领域，特别涉及一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法。


背景技术：

2.在隧道钻孔爆破中，采用数码电子雷管进行延期爆破是常用的钻爆开挖方法，而数码电子雷管的延期误差，对钻孔爆破的效果起着决定性作用，因此，快速明确雷管的延期误差精度是至关重要的。
3.现有技术中，关于雷管精度测试主要采用测震法，在爆破测振仪记录雷管激发的时间，通过记录的数值计算出雷管的延期精度。
4.上述现有技术存在的缺陷是：地震波在岩体中传播具有不确定性，随着爆心距的增加，爆破诱发地震波组成波型不断演变，爆破振动的持续时间也会发生变化，现场测试的数据大多为范围值，采用确切的数值进行计算的延期精度不准确。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，可以解决现有技术中计算的延期精度不准确的问题。
6.本发明实施例提供一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，包括：
7.获取雷管爆炸冲击波的波形数据，对波形数据进行处理来绘制冲击波波形图；
8.根据冲击波波形图中每个波段中突峰对应的时刻计算得到多个雷管的延期误差as，并计算多个雷管延期误差as的平均值m和标准差σ；
9.根据标准差σ与平均值m，按照正态分布生成n个延期误差as的变量样本；统计延期误差as大于确定延期误差a的样本数量n，则延期误差as大于确定延期误差a的延期概率p为增大n的值，直到延期概率p不再随着n的增加而改变，此时的延期概率p即为延期误差as大于确定延期误差a的概率；
10.绘制延期概率p随确定延期误差a的变化曲线，并根据变化曲线确定爆破雷管的延期精度。
11.另外的，所述获取雷管爆炸冲击波的波形数据包括：
12.在隧道的掌子面上钻设炮孔并在炮孔中安装雷管；
13.以掌子面为起点，每相隔一定距离布置冲击波测试仪；
14.按照爆破网络图依次引爆所有炮孔内的雷管，冲击波测试仪接收爆破传来的冲击波，记录冲击波的波形数据。
15.另外的，冲击波测试仪与爆破掌子面中心位于同一水平位置。
16.另外的，处理波形数据采用小波分析法。
17.另外的，所述计算多个雷管的延期误差as包括：
18.根据突峰对应的时刻以得到相邻两段雷管爆破诱发冲击波到达冲击波测试仪的精确时间ti、t
i+1
；相邻两段雷管间的延期误差as为
[0019][0020]
式中，ti为前一段雷管爆破诱发冲击波到达测点的时间；t
i+1
为后一段雷管爆破诱发冲击波到达测点的时间；t为第i段雷管与i+1段雷管间的实际延期时间；t
is
为第i段雷管与i+1段雷管间的设计延期时间；as为第i段雷管与i+1段雷管间的延期误差。
[0021]
另外的，隧道爆破中雷管采用多段延时，测得多个不同相邻段别间的延时误差as。
[0022]
另外的，改变确定延期误差a的值，延期误差as大于确定延期误差a的样本数量n会跟着发生改变，延期概率p也跟着发生改变。
[0023]
另外的，所述绘制变化曲线包括：以确定延期误差a为横坐标，延期概率p为纵坐标，绘制延期概率p随确定延期误差a的变化曲线。
[0024]
本发明实施例提供的上述一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，与现有技术相比，其有益效果如下：
[0025]
根据爆炸产生的冲击波在空气中传播和衰减的原理，在隧道爆破开挖过程中，于隧道后方布设冲击波测试仪记录冲击波信号；利用小波分析方法消除实测冲击波波形的噪音，得到各微差段爆炸所诱发的冲击波的到达时刻，计算得到雷管的延期误差。绘制雷管引爆的延期误差概率曲线，根据变化曲线来确定雷管的延期精度；操作便捷、高效，能够获得准确的雷管的延期精度。
附图说明
[0026]
图1为一个实施例中提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法的掌子面炮孔布置示意图；
[0027]
图2为一个实施例中提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法的冲击波测试仪布置示意图；
[0028]
图3为一个实施例中提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法的某冲击波测试仪在隧道内布置图；
[0029]
图4为一个实施例中提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法的某冲击波测试仪实测波形图；
[0030]
图5为一个实施例中提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法的某冲击波测试仪经过变换得到的图像；
[0031]
图6为一个实施例中提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法的概率p随雷管延期误差a的变化规律。
具体实施方式
[0032]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0033]
一个实施例中，提供的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，该方法包括：
[0034]
在某一隧道下台阶爆破时，采用全并联网路，将炮孔接成由5个电子雷管(延时设定20ms)以及起爆器组成的起爆网络，按照设计的起爆顺序间隔20ms依次起爆，如图1所示。并在掌子面后方间隔相同距离处布置3个冲击波测试仪，如图2所示。
[0035]
按上述联网进行起爆，爆炸产生的冲击波传至如图3所示的冲击波测试仪被接受并记录。最终某一个冲击波测试仪得到的波形图像如图4所示，图像中包含多个波段，理论上波段与雷管数量一致。
[0036]
采用小波分析对实测冲击波波形进行处理，可以得到如图5所示的冲击波波形图，确定每个波段中突峰对应的时刻，计算得到多个雷管的延期误差as：
[0037][0038]
式中，ti为前一段雷管爆破诱发冲击波到达测点的时间；t
i+1
为后一段雷管爆破诱发冲击波到达测点的时间；t为第i段雷管与i+1段雷管间的实际延期时间；t
is
为第i段雷管与i+1段雷管间的设计延期时间；as为第i段雷管与i+1段雷管间的延期误差。
[0039]
计算不同雷管延期误差的平均值m和标准差σ，具体见表1。根据计算得到的标准差σ与平均值m，基于蒙特卡罗分析方法，按照正态分布随机生成20组样本数据。
[0040]
假设确定延期误差a为0.70％，统计延期误差as≥0.70％的样本数量n。得到延期误差as≥0.70％的样本数量n为8，样本总数n为20，则延期概率p＝8/20＝0.4。由于样本总量较小，此时的延期概率p并不为一个恒定值，增加样本总数，并计算延期概率p，直至延期概率p趋于稳定，本实例计算了样本总数为20、100、500、1000、5000、10000时的延期概率p。当随机样本足够大时，延期概率趋近于0.3429，故雷管延期误差大于0.70％的延期概率p为0.3429。
[0041]
改变确定延期误差a的值，可以得到不同的延期概率p，以确定延期误差a为横坐标，延期概率p为纵坐标，绘制延期概率p随确定延期误差a的变化曲线，如图6所示，图6中随着确定延期误差a的增加，延期概率p逐渐减小，当确定延期误差a为0时，延期概率p为1；确定延期误差a大于1.2％时，延期概率p为0.01，综上，可认为该电子雷管的延期精度在0～1.2％。
[0042]
表1现场实测雷管延期误差
[0043][0044]
表2不同样本量对应的超过a值的概率
[0045][0046]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，包括：获取雷管爆炸冲击波的波形数据，对波形数据进行处理来绘制冲击波波形图；根据冲击波波形图中每个波段中突峰对应的时刻计算得到多个雷管的延期误差a
s
，并计算多个雷管延期误差a
s
的平均值m和标准差σ；根据标准差σ与平均值m，按照正态分布生成n个延期误差a
s
的变量样本；统计延期误差a
s
大于确定延期误差a的样本数量n，则延期误差a
s
大于确定延期误差a的延期概率p为增大n的值，直到延期概率p不再随着n的增加而改变，此时的延期概率p即为延期误差a
s
大于确定延期误差a的概率；绘制延期概率p随确定延期误差a的变化曲线，并根据变化曲线确定爆破雷管的延期精度。2.如权利要求1所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，所述获取雷管爆炸冲击波的波形数据包括：在隧道的掌子面上钻设炮孔并在炮孔中安装雷管；以掌子面为起点，每相隔一定距离布置冲击波测试仪；按照爆破网络图依次引爆所有炮孔内的雷管，冲击波测试仪接收爆破传来的冲击波，记录冲击波的波形数据。3.如权利要求2所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，冲击波测试仪与爆破掌子面中心位于同一水平位置。4.如权利要求1所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，处理波形数据采用小波分析法。5.如权利要求1所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，所述计算多个雷管的延期误差a
s
包括：根据突峰对应的时刻以得到相邻两段雷管爆破诱发冲击波到达冲击波测试仪的精确时间t
i
、t
i+1
；相邻两段雷管间的延期误差a
s
为式中，t
i
为前一段雷管爆破诱发冲击波到达测点的时间；t
i+1
为后一段雷管爆破诱发冲击波到达测点的时间；t为第i段雷管与i+1段雷管间的实际延期时间；t
is
为第i段雷管与i+1段雷管间的设计延期时间；a
s
为第i段雷管与i+1段雷管间的延期误差。6.如权利要求5所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，隧道爆破中雷管采用多段延时，测得多个不同相邻段别间的延时误差a
s
。7.如权利要求1所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，改变确定延期误差a的值，延期误差a
s
大于确定延期误差a的样本数量n会跟着发生改变，延期概率p也跟着发生改变。8.如权利要求7所述的一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其特征在于，所述绘制变化曲线包括：以确定延期误差a为横坐标，延期概率p为纵坐标，绘制延
期概率p随确定延期误差a的变化曲线。

技术总结
本发明公开了一种基于空气冲击波测试的爆破雷管延期精度确定方法，其涉及火工品及电子技术领域。包括：获取雷管爆炸冲击波冲击波的波形数据，对波形数据进行处理来绘制冲击波波形图；根据冲击波波形图中每个突峰对应的时刻计算得到多个雷管的延期误差a


技术研发人员：马跃原 刘海君 何宏海 张勇 冷振东 刘国锋 高启栋 江伟 杨庆
受保护的技术使用者：中交第一航务工程局有限公司 长安大学
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/6