توسعه نرم‌افزار کاربردی طراحی الگوی آتشکاری تونل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته‌ی کارشناسی ارشد؛ دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت ‌مدرس

2 دانشجوی دکتری؛ دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت ‌مدرس

3 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

چالزنی و آتشکاری به‌دلیل مزایایی مانند انعطاف‌پذیری به‌عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد حفر تونل به‌شمار می‌آید. طراحی یک الگوی آتشکاری دقیق و بهینه برای دستیابی به پیشروی بالا، هزینه‌تمام‌شده کمتر و جلوگیری از پدیده‌های خارج از طرح بسیار سودمند است. طراحی الگوی آتشکاری فرایندی زمان‌بر بوده و دستیابی به الگوی بهینه آتشکاری مستلزم تکرار طراحی‌ها و انتخاب بهترین الگو است. از این‌رو، وجود ابزار رایانه‌ای می‌تواند در کاهش زمان محاسبات و طراحی‌ها مفید باشد. در تحقیق حاضر، با استفاده از زبان سی‌شارپ نرم‌افزاری گرافیکی برای طراحی الگوی آتشکاری فضاهای زیرزمینی با استفاده از 9 روش پرکاربرد شامل روش‌های انتقال انرژی موازی و زاویه‌ای، نروژی، هلمبرگ و پرسون، گوستافسون، مدل‌های ساده‌شده لوپز و الافسون و روش‌های موازی و زاویه‌ای کونیا توسعه داده شده‌است. این نرم‌افزار با دریافت ابعاد سطح‌مقطع، خصوصیات بستر تونل و خصوصیات خرج مصرفی به‌عنوان ورودی، الگوی آتشکاری را به‌صورت خودکار با استفاده از 9 روش اشاره‌شده طراحی نموده و پارامترهای کلیدی حاصل از طراحی را گزارش می‌دهد. برای اعتبارسنجی نرم‌افزار، نتایج حاصل از آن در شرایط ثابت با طراحی دستی مقایسه شده‌است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که در سطح‌مقطع مورد بررسی، نرم‌افزار جانمایی مناسبی برای چال‌ها ارائه نموده و مقدار خرج ویژه و حفاری ویژه را در روش‌های مختلف با کمتر از 12 درصد انحراف نسبت به طراحی دستی محاسبه می‌کند. در این نرم‌افزار قابلیت چاپ الگوها به‌صورت نسخه اجرایی فراهم شده‌است که می‌تواند به‌طور مستقیم در کارگاه‌های آتشکاری مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Development of application for tunnel blasting patterns designing

نویسندگان [English]

  • R. Alaei 1
  • J. Khani 2
  • S. Rostamabadi 3
  • M. Ghafouri moghadam 1
1 Master of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 PhD Student in Rock Mechanic Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran;
3 Young Researchers and Elite Club, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Drilling and blasting are considered to be one of the most widely used tunnel excavations due to their advantages such as flexibility. It is very useful to design an accurate and optimal blasting pattern to achieve high progress, lower cost and also to prevent out-of-plan phenomena. Blasting pattern design is a time-consuming process, and achieving an optimal blasting pattern requires repetition of designs and selection of the best pattern. Therefore, the existence of a computer tool can be useful in reducing the time of calculations and designs. In the present study, a software was developed to design the blasting pattern of underground spaces using 9 widely used methods including parallel and angular energy transfer methods, Norwegian, Holmberg and Persson, Gustafson, Lopez and Olofsson simplified models and Konya parallel and angular methods. In this software, project input including face dimension, substrate and explosive properties are taken from the user using forms. After entering the input and executing the project, the design results of the blasting pattern are calculated and provided to the user in two ways; It is displayed both graphically in the software and its details are stored in the user's system along with the project inputs. Also, the key parameters of blast pattern design, including powder factor and drilling factor, are calculated and displayed along with the results of blast pattern design, and the user can select the appropriate pattern according to the existing conditions. Finally, manual designs were used to validate the software results. Comparison of the results showed that the software provides a suitable layout for the holes in different methods and calculates the amount of powder factor and drilling factor with less than 12% deviation. Among them, the results of software design with manual design in Norwegian and Olofsson methods have the least deviation in terms of powder factor and drilling factor. Minor differences in results with manual design can be due to the rounding of numbers and the layout of product holes.
With the development of the present research software, the platform for receiving input information of a tunnel project in order to automatically design of blasting patterns is provided and blasting patterns are designed in 9 methods automatically. These patterns are displayed graphically in the software environment and report the key parameters of each pattern, including powder factor and drilling factor associated with that pattern. When the template is selected and approved by the user, the selected template is printed as an executable copy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blasting pattern
  • Software development
  • C#
  • Powder factor
  • Drilling factor
Chakraborty, A. K.& P. Pal Roy & J. L. Jethwa & R. N. Gupta. (1998). "Blast performance in small tunnels-a critical evaluation in underground metal mines". Tunnelling and Underground Space Technology 13, no. 3: 331-339.
Dey, K. & V. Murthy. (2006). Development of a tunnel blast design software (ITBlade-1.0) - an aid for efficient blasting. 54: p. 402-410.
Gustafsson R. (1973). Swedish blasting technique. Sweden: Gothenberg.
Iverson, S &, C. Kerkering, & W. Hustrulid.(2008). "Application of the NIOSH-Modified Holmberg-Persson Approach to Perimeter Blast Design". In Proceedings Of The 34th Conference On Explosives And Blasting Technique.
Johnsen, J. & Matheisen, C.F.(2000). Modern Trends in Tunnelling and Blast Design, A.A.Balkema.
Longfors  &, Kihlstrom B.(1978) . The modern technique of rock blasting. Stockholm: Almqvist & Wiksell Forlag AB.
Lopez Jimeno & Carlos, E & F. J. A. Carcedo. (1995). Drilling and blasting of rocks, AA Balkema.
Ostovar, R. (2017). Blasting in mines. (J. D. Industrial unit)  Amirkabir
Parchin Chemical industry. (2015). Catalog of explosive materials.
Persson P & Holemberg R & Lee J. (1993). Rock blasting and explosive engineering. Florida: CRC Press.
Singh Tatla Dar & Bhawani Singh. (2006). Elsevier Geo-Engineering Book 5: Tunnelling In Weak Rocks. Vol. 5. Elsevier.
Vanhatalo L.K.. (1999) . Rock Excavation Handbook : Sandvik Tamrock.
Yilmaz, O. & T. Unlu. (2014). "An application of the modified Holmberg–Persson approach for tunnel blasting design". Tunnelling and Underground Space Technology. 43: p. 113-122.
Zare Shokrollah. (2007). "Drill and Blast Tunneling Blast Design." Doctoral thesis at NTNU University.
Zare Shokrollah, & Amund Bruland. (2006). "Comparison of tunnel blast design models". Tunnelling and underground space technology 21, no. 5: 533-541.
 Zou, D. (2017). Theory and technology of rock excavation for civil engineering. Springer Singapore.