[发明专利]一种提高台阶爆破预裂孔钻孔精度的钻孔方法及钻孔装置

权利要求书

1.一种提高台阶爆破预裂孔钻孔精度的钻孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定基准点Y₀(x₀,y₀,z₀)，设定各个预裂孔的孔位坐标Y₁(x₁,y₁,z₁)、Y₂(x₂,y₂,z₂)……Y_i(x_i,y_i,z_i)和各个预裂孔对应的孔轴线的方向向量V₁(a₁,b₁,c₁)、V₂(a₂,b₂,c₂)……V_i(a_i,b_i,c_i)；

2)根据各个预裂孔设定的孔位坐标和孔轴线的方向向量，建立预裂孔轴线三维直线方程；

3)凿岩钻机(1)定位第一个预裂孔Y₁(x₁,y₁,z₁)的位置，在凿岩钻机的钻头(2)内设置信号发射器(3)，在基准点Y₀(x₀,y₀,z₀)处设置信号接收器(4)，按照设定的钻孔倾角和位置开始钻孔；

4)开始钻孔后，通过钻头(2)内置的信号发射器(3)发射信号，设置在基准点Y₀(x₀,y₀,z₀)处的信号接收器(4)接收来自信号发射器(3)发射的信号，并确定钻头(2)的位置坐标Z(x,y,z)，计算钻头(2)与预裂孔轴线的距离偏差d；

5)当偏差d大于阈值D时，信号发射器(3)发出预警，并计算偏差角度根据计算结果调整钻头(2)的钻孔倾角，以校准钻孔精度；

6)继续钻孔，直到钻头(2)达到设定的预裂孔位置；

7)循环步骤3)～6)完成全部预裂孔的钻孔施工。

2.根据权利要求1所述的提高台阶爆破预裂孔钻孔精度的钻孔方法，其特征在于，所述步骤2)中，预裂孔轴线三维直线方程的建立方法如下：

式中，(x_i,y_i,z_i)为Y_i的孔位坐标，(a_i,b_i,c_i)为Y_i孔轴线的方向向量，其中i为1,2,3……n。

3.根据权利要求1所述的提高台阶爆破预裂孔钻孔精度的钻孔方法，其特征在于，所述步骤4)中，计算钻头(2)与预裂孔轴线的距离偏差d的公式如下：

式中，(x,y,z)为钻头(2)的三维坐标，(x_i,y_i,z_i)为Y_i的孔位坐标，(a_i,b_i,c_i)为Y_i孔轴线的方向向量，其中i为1,2,3……n。

4.根据权利要求1所述的提高台阶爆破预裂孔钻孔精度的钻孔方法，其特征在于，所述步骤5)中，计算偏差角度的公式如下：

式中，(x,y,z)为钻头(2)的三维坐标，(x_i,y_i,z_i)为Y_i的孔位坐标，(a_i,b_i,c_i)为Y_i孔轴线的方向向量，其中i为1,2,3……n。

5.一种提高台阶爆破预裂孔钻孔精度的钻孔装置，包括凿岩钻机(1)，其特征在于：还包括信号发射器(3)和信号接收器(4)，所述信号发射器(3)设置在凿岩钻机(1)的钻头(2)内，所述信号接收器(4)设置在钻孔设定的基准点，所述信号发射器(3)的信号输出端与信号接收器(4)的信号接收端连接。