[发明专利]一种炮孔自适应布置方法

说明书

本发明公开了本发明提供一种炮孔自适应布置方法，操作步骤为爆破区域崖头线坐标以及对应的坡底线坐标的确定，根据夹角标识确定自由边界和无穷边界，把自由边界按指定排距后推，得到一系列后推轮廓线；当自由边界后推完成后，即可在每个后移轮廓线上布置炮孔，以每条后移轮廓与无穷边界的交点作为起点，以孔距为直径做一个圆，圆与轮廓线的交点有1或2个，2个时取远离起点的那个交点，所得交点即为一个炮孔位置，依次对每条轮廓线重复上述操作，即可完成爆区内的炮孔布置。本发明在台阶爆破设计精度、效率及经济效益等方面取得了较大提高，更好地满足了台阶爆破设计快捷、精确和高效要求。

技术领域

本发明属于工程爆破领域，特别涉及一种炮孔自适应布置方法。

背景技术

台阶爆破主要用于矿山采剥和铁路、公路路堑及水利、水电的土石方开挖施工工程，是应用前景非常广阔的一项爆破技术。

台阶爆破效果的好坏直接影响铲运、运输等后续工序的作业效率。因此，如何改善台阶爆破的质量，一直是广大技术人员致力研究的课题。台阶爆破的质量一般有以下要求：（1）爆破后的矿岩块度符合要求；（2）爆破后的台阶工作面要规整，不允许出现根底、伞岩等现象。

目前，国内外一些大型露天矿采用大孔径钻机，实现大区、多排微差深孔爆破，对孔网参数、装药结构、填塞方法、起爆顺序、微差间隔时间都进行了比较深入地研究，爆破技术的改进大大提高了露天开采综合生产效率。另外，随着钻孔机具设备的更新、工业炸药和雷管质量的不断提高，新品种炸药和高精度、多段位毫秒电雷管、非电雷管及数码电子雷管的使用，使深孔爆破技术得到了进一步的发展。

近年来露天台阶爆破技术的进展情况，总体上可归纳为以下几点：（1）设计、钻孔、装药等工序运用监控技术，逐步实现机械化、自动化；（2）广泛采用顺序爆破和孔内分段微差爆破技术；（3）根据岩性的不同，选择合理的爆破参数以及合适的炸药品种；（4）采用计算机辅助设计系统；（5）采用数据收集系统，该系统能提供工程设备及生产设施的准确位置；（6）通过数字模型，将计算机辅助设计系统和工程设备相互结合并有效控制其动态。这些技术特点可为我国露天台阶爆破的设计和应用提供参考和借鉴。

台阶爆破设计的第一步就是炮孔的布置，传统的微差排间爆破的炮孔布置方法是首先根据爆区岩体的可爆性，经验地确定孔距与排距，然后由技术人员现场布孔，其随意性较大，主要凭借技术人员的经验完成。

发明内容

本发明的目的是：开发一个基于计算几何技术的自适应炮孔布置方法，可根据由现场测量得到的崖头线，自适应布置炮孔，从而为台阶爆破效果提供保证。

本发明提供一种炮孔自适应布置方法，包括如下操作步骤：

（1）根据台阶爆破的区域确定崖头线坐标以及对应的坡底线坐标，通过坡顶与坡底线标定自由边界，即台阶爆破中的自由面；

（2）每次台阶爆破只能是一个台阶的一部分，根据台阶爆破的规模确定爆破与保留岩体的无穷边界，用-1来标识；

（3）自由边界与无穷边界标识完成后，把自由边界按指定排距后推，得到一系列后推轮廓线，这些轮廓线用来布置炮孔，自由边界的后推根据每个测点所连接两条线段的法向向量，指向爆区内侧，然后按法向向量的方向把每条线段后移排距的距离，再计算后移后每条线段的交点，即得到自由边界后移一次的轮廓，重复上述过程，直到后移轮廓充满整个爆区为止；

（4）当自由边界后推完成后，即可在每个后移轮廓线上布置炮孔，以每条后移轮廓与无穷边界的交点作为起点，以孔距为直径做一个圆，圆与轮廓线的交点有1或2个，2个时取远离起点的那个交点，所得交点即为一个炮孔位置，依次对每条轮廓线重复上述操作，即可完成爆区内的炮孔布置。

在自由边界的后推过程中，可能会出现多边形交叉区域，即冗余点。为了消除冗余点，采用计算几何中的凸包算法，即只保留散点体系外轮廓上的点，从而达到消除冗余点的目的。