[发明专利]一种露天台阶爆破智能化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程爆破领域，具体为一种露天台阶爆破智能化设计方法。

背景技术

传统的爆破设计仅仅给出指导性说明文件，并且爆破参数多为设计者凭借多年的设计经验确定，设计本身缺乏科学性和合理性。另外，现场作业人员仅能将爆破设计文件作为参考，根据现场地质、地形情况，凭借个人施工经验确定每个炮孔的最小抵抗线、坐标、装药量、填塞长度等爆破参数，设计与施工的经验确定方法导致了爆破作业本身效率低、经济成本高、安全性差，并且进一步影响了铲装、挖运的效率，采矿综合成本升高。

随后国内外从事工程爆破研究者对露天矿山台阶爆破作业如何摆脱凭借经验设计、操作这种粗犷、低效的作业方式，实现露天矿山台阶爆破设计数字化、智能化进行了理论与方法的研究。从最初实现爆破设计文档电子化，后来借助计算机实现爆破设计的半自动半手工设计，到如今爆破设计计算机全自动化，三维化、智能化、可视化已成为台阶爆破设计国内外研究的新热点。

在爆破设计计算机辅助技术中，实现爆破地质和爆破区域地形数字化、以及数字化模型的高准确性是关键。

由于现有爆破设计系统通常都是在爆破区域地形简化理想几何模型上进行爆破设计，系统虽然能够给出每个孔布设参数值，但由于简化地形与实际地形偏差甚大，不能保障设计参数的合理性，尤其不能保障前排孔最小抵抗线是否满足设计要求，进而影响后排孔的布设，因此需要提出全新的技术方案进行改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种露天台阶爆破智能化设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种露天台阶爆破智能化设计方法，包含以下步骤：

S1：输入台阶爆破区域点云、台阶坡顶轮廓线和台阶坡底轮廓线，针对台阶坡顶轮廓线和台阶坡底轮廓线内所有点要素生成初始的爆破区域底平面和坡顶线，包括以下子步骤：

s1.1：输入台阶坡顶轮廓线和台阶坡底轮廓线与缓冲阈值，将台阶坡顶轮廓线投影到台阶坡底轮廓线所在平面，并且根据缓冲阈值将台阶坡顶轮廓线和台阶坡底轮廓线与未开挖区域边界部分合并，生成台阶底平面；

s1.2:将台阶坡顶线两段延长与爆区边界线相交并超出小段；

S2：以步骤S1所生成台阶底平面为爆破区域，然后借助台阶坡顶线向爆区内推生成炮孔布置辅助线，然后在炮孔辅助线上等距截取炮孔中心坐标，包括以下子步骤：

s2.1通过台阶高度、炮孔直径、炸药密度以炸药单耗计算孔距；

s2.2根据台阶底平面，以上一步确定的孔距等间距将台阶坡顶线内推生成炮孔布置辅助线，直到布满整个爆破区域底平面，超出底平面以外部分裁掉；

s2.3在上一步生成的炮孔布置辅助线上，等排距依次截取每个炮孔中心的坐标位置，直到每条炮孔布置辅助线完成此操作，保存所有炮孔中心位置坐标；

S3：以步骤S2所生成炮孔中心位置坐标为中心，对爆破区域生成vonoroi网格，将网格沿炮孔轴向拉伸与爆区点云DEM相交生成vonoroi体，每个vonoroi体即为每个炮孔所负担的体积，进一步计算每个炮孔的装药量，包括以下子步骤，

s3.1:对含有炮孔坐标的爆破区域底平面，以炮孔坐标为中心生成vonoroi网格；

s3.2:根据输入的爆破区域点云生成DEM，将vonoroi网格沿炮孔轴向拉伸与爆区点云DEM相交生成vonoroi体，计算每个vonoroi体体积并保存；

s3.3:用每个vonoroi体体积与炸药单耗作乘，计算每个炮孔的装药量；

S4：根据每个炮孔中心在爆破区域底平面的坐标找到它们在爆区点云上的投影坐标，利用两坐标值及炮孔超深值计算每个炮孔长度值；

S5：根据连续耦合装药原理利用每个炮孔装药量计算相应炮孔装药长度，再用炮孔长度和装药长度值计算每个炮孔填塞长度，并保存计算结果；

S6：汇总炮孔中心坐标值、相应炮孔装药量、炮孔长度及填塞长度，输出爆破参数汇总表。

优选的，步骤S2所述炮孔自动布置实现如下:通过台阶高度、炮孔直径、炸药密度以炸药单耗计算孔距，根据步骤s1.1生成的台阶底平面；以步骤s2.1确定的孔距等间距将台阶坡顶线内推生成炮孔布置辅助线，直到布满整个爆破区域底平面，超出底平面以外部分裁掉；在步骤s2.2生成的炮孔布置辅助线上，等排距依次截取每个炮孔中心的坐标位置，直到每条炮孔布置辅助线完成此操作，保存所有炮孔中心位置坐标，最后将爆破区域底平面上所有炮孔中心位置坐标投影到爆区点云，炮孔中心位置坐标在爆区点云上的投影即为炮孔最终位置坐标。