监控系统和方法与流程

本公开涉及用于在商业爆破操作期间自动检测、监控和/或控制钻孔中炸药材料的装载的系统和方法/过程。

背景技术：

1、在商业爆破操作中，在爆破之前向钻孔装载炸药材料，包括流体炸药材料(例如，乳液)。

2、使用现有技术，可能难以确定炸药产品填充钻孔的速度和程度，包括由于不均匀的钻孔形状(包括例如可变的横截面、可变的直线度、如果炸药产品填充太快导致的不期望的空隙、钻孔壁不规则或裂缝、钻孔中岩石松动等)，由于钻孔中的水漂浮在乳液顶部，由于非常深的狭窄钻孔，和/或由于流体炸药产品的粘性等。另外，一些炸药产品是“含气的”，并且根据这些炸药产品在钻孔中的状态，这些含气炸药产品在钻孔中所占据的体积可能随时间而变化。

3、例如，传统上，通过以下方式将硝酸铵散装乳液(ane)基炸药填充钻孔：将流体出口(即，来自软管/管道/管子的流体炸药材料的出口)定位在靠近钻孔端部(例如，井下的底端)的位置，开始ane的流动，并逐渐将流体出口从钻孔中抽出：为了保持一致的柱，在整个填充过程中，需要以将流体出口保持在ane中的抽出速率来抽出软管/管道/管子，这在深/长和/或充满水的钻孔中是困难的，并且传统上依赖于操作员“经验”，因为没有合适的监控工具。

4、需要解决或改善与现有技术相关的一个或多个缺点或限制，或者至少提供一种有用的替代方案。

技术实现思路

1、本文公开了一种系统100(用于在商业爆破操作期间自动监控流体炸药材料102经由流体出口106装载到钻孔104中)，该系统100包括：

2、a.传感器组件108，具有传感器元件122，传感器元件122包括至少一个传感器，该传感器被配置为自动确定传感器元件122在钻孔104中的流体炸药材料102中的深度(b“传感器元件深度”)；以及

3、b.深度组件，被配置为当流体出口106将流体炸药材料102装载到钻孔104中时自动确定(例如，固定/设置/选择，或监控/测量/感测)钻孔104中的传感器元件122相对于流体出口106的相对深度(r)。

4、系统100可以被配置为基于传感器元件深度(b)和相对深度(r)自动确定流体出口106在流体炸药材料102中的深度(d“出口深度”)。

5、传感器元件122可以被配置为在使用时至少部分地浸入流体炸药材料102中。

6、传感器元件122可以被配置为区分钻孔104中的流体炸药材料102和另一流体114，以确定传感器元件122在流体炸药材料102中的传感器元件深度b。流体炸药材料102可以被称为“第一流体”，其他流体114可以被称为“第二流体”。

7、流体炸药材料102(“第一流体”)可以具有(平均)第一流体密度(ρ1)，其他流体114(“第二流体”)可以具有(平均)第二流体密度(ρ2)。第二流体密度(ρ2)可以明显不同于第一流体密度(ρ1)。其他流体114可以包括另一流体炸药材料(例如，炸药乳液)、水和/或空气。

8、传感器元件122包括至少一个传感器。传感器元件122可以仅包括一个传感器；或者包括两个传感器或者多于两个传感器的多个传感器。传感器元件122可以包括在轴上相互对齐或沿轴分布以形成传感器阵列的多个传感器。每个传感器可以被配置为区分流体炸药材料102(“第一流体”)和其他流体114(“第二流体”)。传感器元件122可以包括两个或更多个传感器组件(并行操作和/或用于冗余度)，包括一个或多个单传感器组件(单传感器组件)、一个或多个双传感器组件(双传感器组件)和/或一个或多个阵列组件，其中系统100被配置为在操作期间统计地组合来自两个或更多个传感器组件的相应测量值(例如，通过平均和/或拒绝异常值)。

9、传感器元件122和传感器被配置为测量炸药材料102和其他流体114的至少一种流体属性或测量特征的值。系统可以被配置为基于测量值来确定传感器元件深度。至少一种流体属性/特征可以是宏观物理属性的形式，其是体流体(bulk fluid)的属性而不是薄层的属性，因此其不受传感器元件122或传感器上的污染层(layers of fouling)的影响。宏观物理属性可以包括由流体炸药材料102和/或由其他流体114给与/施加到传感器元件122和传感器的压力。传感器可以包括压力传感器。当传感器元件122形成传感器阵列时，压力传感器可以被配置在传感器阵列中以测量沿着传感器阵列的至少一个压力梯度。至少一个压力梯度可以包括与多个流体密度相对应的多个压力梯度，多个流体密度可以分别包括平均第一流体密度ρ1和平均第二流体密度ρ2(对应于向传感器元件122施加压力的流体炸药材料102和其他流体114)。至少一个压力梯度可以包括传感器元件122中两个相互间隔开的传感器之间的压力差，其中两个相互间隔开的传感器可以由沿着传感器元件122对齐的单个差压传感器提供。当传感器元件122仅包括一个传感器时，传感器可以被配置为测量沿传感器元件122的一个点/水平面处的压力。

10、深度组件可以被配置为通过以下方式自动确定相对深度(r)：固定/设置/选择相对深度(r)；或监控/测量/感测相对深度(r)。

11、本文公开了一种方法(或“过程”，用于在商业爆破操作期间自动监控流体炸药材料102经由流体出口106装载到钻孔104中)，该方法包括：

12、a.确定传感器元件122在钻孔104中的流体炸药材料102中的深度(b)(“传感器元件深度”)；以及

13、b.当流体出口106将流体炸药材料102装载到钻孔104中时，自动确定(例如，固定/设置/选择，或监控/测量/感测)钻孔104中传感器元件122相对于流体出口106的相对深度(r)。

14、该方法可以包括基于传感器元件深度(b)和相对深度(r)自动确定流体出口106在流体炸药材料102中的深度(“出口深度”)。

15、该方法可以包括将传感器元件122部分浸入流体炸药材料102中。

16、该方法可以包括自动区分钻孔104中的流体炸药材料102和另一流体114(“其他流体”)以确定传感器元件深度(b)。该方法可以包括在沿传感器元件122的多个感测位置处自动进行流体炸药材料102和其他流体114之间的区分。

17、该方法可以包括测量炸药材料102和其他流体114中的至少一种流体属性的值，并且基于测量值自动确定传感器元件深度(b)。至少一种流体属性的值可以是不受传感器元件122上的污染层影响的宏观物理属性的形式。宏观物理属性可以包括由流体炸药材料102和/或由其他流体114给与/施加到传感器元件122的压力。该方法可以包括测量沿着传感器元件122的压力梯度。

18、该方法可以包括通过以下方式自动确定相对深度(r)：固定/设置/选择相对深度(r)；或监控/测量/感测相对深度(r)。

19、系统100包括分析/控制模块820，分析/控制模块820被配置/布置成控制系统100执行上文描述的方法。

技术特征：

1.一种系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为基于所述传感器元件深度和所述相对深度自动确定所述流体出口在所述流体炸药材料中的深度即“出口深度”。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述传感器元件被配置为在使用时至少部分地浸入所述流体炸药材料中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述传感器元件包括：至少一个传感器，可选地仅包括一个传感器；或者包括两个传感器或多于两个传感器的多个传感器，可选地包括在轴上相互对齐或沿所述轴分布以形成传感器阵列的多个传感器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中每个传感器被配置为区分所述钻孔中的流体炸药材料和另一流体即“其他流体”以确定所述传感器元件深度。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述流体炸药材料具有第一流体密度并且所述其他流体具有与所述第一流体密度不同的第二流体密度，和/或其中所述其他流体包括水、空气和/或其他流体炸药材料fem。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其中所述传感器被配置为测量所述炸药材料和所述其他流体的至少一种流体属性的值，并且所述系统被配置为基于所测量的值确定所述传感器元件深度。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述传感器元件被配置为以不受所述传感器元件上的污染层影响的宏观物理属性的形式测量所述至少一种流体属性的值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述宏观物理属性包括由所述流体炸药材料和/或由所述其他流体向所述传感器元件给与/施加的压力，并且可选地其中所述传感器包括压力传感器。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述压力传感器被配置在所述传感器元件中以测量沿着所述传感器元件的至少一个压力梯度，可选地其中所述至少一个压力梯度包括所述传感器元件中两个相互间隔开的传感器之间的压力差，其中所述两个相互间隔开的传感器可选地由沿着所述传感器元件对齐的单个差压传感器提供。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中所述深度组件被配置为通过以下方式自动确定所述相对深度：

12.一种方法，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，包括基于所述传感器元件深度和所述相对深度自动确定所述流体出口在所述流体炸药材料中的深度即“出口深度”。

14.根据权利要求12或13所述的方法，包括将所述传感器元件部分地浸入所述流体炸药材料中。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，包括自动区分所述钻孔中的流体炸药材料和另一流体即“其他流体”以确定所述传感器元件深度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述流体炸药材料具有第一流体密度并且所述其他流体具有与所述第一流体密度不同的第二流体密度，和/或其中所述其他流体包括水、空气和/或其他流体炸药材料fem。

17.根据权利要求15或16所述的方法，包括在沿所述传感器元件的多个感测位置处执行所述流体炸药材料与所述其他流体之间的区分。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，包括测量所述炸药材料和所述其他流体的至少一种流体属性的值，并且基于所测量的值自动确定所述传感器元件深度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种流体属性的值为不受所述传感器元件上的污染层影响的宏观物理属性的值的形式。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述宏观物理属性包括由所述流体炸药材料和/或由所述其他流体向所述传感器元件给与/施加的压力。

21.根据权利要求20所述的方法，包括测量沿所述传感器元件的压力梯度。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的方法，包括通过以下方式自动确定所述相对深度：固定/设置/选择所述相对深度；或者

技术总结一种系统，包括用于在商业爆破操作期间自动检测、监控和/或控制钻孔中炸药材料的装载的系统，包括：传感器组件，具有传感器元件，该传感器元件包括至少一个传感器，该传感器被配置为自动确定传感器元件在钻孔中的流体炸药材料中的深度；以及深度组件，被配置为当流体出口将流体炸药材料装载到钻孔中时自动确定钻孔中的传感器元件相对于流体出口的相对深度。技术研发人员：罗德尼·阿普尔比,基伦·拉斯穆森,约翰·阿克莱特受保护的技术使用者：澳瑞凯国际有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15