一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法

摘要

本发明公开了一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，所述方法包括：首先利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得待爆破的悬崖峭岭的地形地貌和尺寸标定的俯视图像，在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，然后通过无人机进行爆破炮孔的现场布设和实时监控分析，从而保证钻孔满足设计要求，实现悬崖峭岭的定向控制爆破。本发明可以克服无法接触式测量的弊端，可以在尺寸标定的俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，可以保证钻孔的孔位、方向、深度等满足设计要求，实现难实地测量、难上钻爆设备的悬崖峭岭的定向控制爆破。

权利要求

1.一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述方法包括：首先利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得待爆破的悬崖峭岭的地形地貌和尺寸标定的俯视图像，在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，然后通过无人机进行爆破炮孔的现场布设和实时监控分析，从而保证钻孔满足设计要求，实现悬崖峭岭的定向控制爆破；

通过无人机进行爆破炮孔的实时监控分析，具体包括：

利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻爆破作用区域大的炮孔时的俯视图像，以定长的钻杆架作为水平标定尺寸，检查、分析、复核钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度的设计偏差；

利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻其他炮孔时的俯视图像，分批集中进行图像分析和处理，获得实际钻孔质量情况；

全部炮孔钻孔完毕后，通过采集的炮孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况图像资料，汇总后对比分析设计炮孔与实际钻孔的位置关系和分布情况图像，根据钻孔偏差情况优化调整装药结构和装药量。

2.根据权利要求1所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得待爆破的悬崖峭岭的地形地貌和尺寸标定的俯视图像，具体包括：利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获取待爆破的悬崖峭岭的全面的地形地貌图像，在悬崖峭岭周边选定或者设置尺寸标志点/标志物，利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像。

3.根据权利要求2所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述悬崖峭岭的全面的地形地貌图像包括无人机拍摄俯视山体轮廓线、悬崖峭岭顶部突出的伞状危岩、通往悬崖峭岭的临时施工道路的位置以及山体与道路的两侧临边峡谷。

4.根据权利要求1所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，具体包括：在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像的底部定向爆破缺口处布置一层或数层扇形炮孔，形成钻孔平面布置图，明确各钻孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况。

5.根据权利要求1所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述通过无人机进行爆破炮孔的现场布设，具体包括：通过无人机的空中盘旋俯视摄影、摄像功能并设置合理的拍摄高度，确保拍摄视场中同时清晰呈现山体俯视轮廓线和钻机钻杆架，再进行水平炮孔的现场布设校验；

钻孔时钻杆头部冲击器对应炮孔开孔位置；

炮孔开孔位置确定后，确定钻孔的水平方向角度；

钻孔的水平方向角度确定后，进行垂直方向角度调节；

通过钻机先钻爆破作用区域大的水平炮孔、水平偏上炮孔或水平偏下炮孔，再钻其他的水平炮孔、水平偏上炮孔和水平偏下炮孔。

6.根据权利要求5所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述通过无人机进行爆破炮孔的现场布设，还包括：在水平炮孔、水平偏上炮孔和水平偏下炮孔钻完后，再通过钻机钻辅助垂直炮孔。

7.根据权利要求5或6所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述炮孔开孔位置，通过将设计炮孔孔位与山体的相对位置关系，对比钻机拟开孔位置与山体的相对位置关系来确定。

8.根据权利要求5或6所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述钻孔的水平方向角度，通过将钻杆延长线与山体的相对位置关系，对比设计炮孔与山体的相对位置关系来调整。

9.根据权利要求5或6所述的一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，其特征在于：所述垂直方向角度从现场直接测量或从钻机仪表中直接读取。

说明书

一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种炮孔布设方法，尤其是一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，属于涉及露天爆破领域，如山区道路修筑、地质灾害治理、露天矿山基建剥离、陡峭海岛场平等工程施工中遇到的悬崖峭岭的定向控制爆破施工。

背景技术

[0002] 在山区道路修筑、地质灾害治理、露天矿山基建剥离、陡峭海岛场平等露天爆破工程施工中，往往要对悬崖峭岭进行爆破破碎。悬崖峭岭高高凸起，周边是悬崖峭壁、大峡谷或者高悬危岩，人员和施工设备均难以靠近。

[0003] 一般情况下，全站仪、GPS等接触式测量方式因特殊的地形地貌制约，人员无法“跑点”测量或者测量时很不安全；其他专用航空摄影测量装置又因其设备十分昂贵、专业化要求高、测量数据分析周期长等原因，在短平快的爆破工程中并不适用。另外，机械设备也难以到悬崖峭岭顶部进行常规钻爆施工，只能从悬崖峭岭底部某一局部位置修路靠近待爆破悬崖峭岭，于其底部布置一层或数层扇形炮孔，进行定向控制爆破。但是，定向控制爆破需要进行精准的炮孔布设和药量计算，确保一次爆破成功并排除险情，否则适得其反，爆破效果不佳时往往会加剧险情，大大提高后续爆破处理的难度，甚至导致无法继续施工和排除险情的情况发生。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，该方法可以保证钻孔的孔位、方向、深度等满足设计要求，实现难实地测量、难上钻爆设备的悬崖峭岭的定向控制爆破。

[0005] 本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

[0006] 一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，所述方法包括：首先利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得待爆破的悬崖峭岭的地形地貌和尺寸标定的俯视图像，在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，然后通过无人机进行爆破炮孔的现场布设和实时监控分析，从而保证钻孔满足设计要求，实现悬崖峭岭的定向控制爆破。

[0007] 进一步的，所述利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得待爆破的悬崖峭岭的地形地貌和尺寸标定的俯视图像，具体包括：

[0008] 利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获取待爆破的悬崖峭岭的全面的地形地貌图像，在悬崖峭岭周边选定或者设置尺寸标志点/标志物，利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像。

[0009] 进一步的，所述悬崖峭岭的全面的地形地貌图像包括无人机拍摄俯视山体轮廓线、悬崖峭岭顶部突出的伞状危岩、通往悬崖峭岭的临时施工道路的位置以及山体与道路的两侧临边峡谷。

[0010] 进一步的，所述在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，具体包括：

[0011] 在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像的底部定向爆破缺口处布置一层或数层扇形炮孔，形成钻孔平面布置图，明确各钻孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况。

[0012] 进一步的，所述通过无人机进行爆破炮孔的现场布设，具体包括：

[0013] 通过无人机的空中盘旋俯视摄影、摄像功能并设置合理的拍摄高度，确保拍摄视场中同时清晰呈现山体俯视轮廓线和钻机钻杆架，再进行水平炮孔的现场布设校验；

[0014] 钻孔时钻杆头部冲击器对应炮孔开孔位置；

[0015] 炮孔开孔位置确定后，确定钻孔的水平方向角度；

[0016] 钻孔的水平方向角度确定后，进行垂直方向角度调节；

[0017] 通过钻机先钻爆破作用区域大的水平炮孔、水平偏上炮孔或水平偏下炮孔，再钻其他的水平炮孔、水平偏上炮孔和水平偏下炮孔。

[0018] 进一步的，所述通过无人机进行爆破炮孔的现场布设，还包括：

[0019] 在水平炮孔、水平偏上炮孔和水平偏下炮孔钻完后，再通过钻机钻辅助垂直炮孔。

[0020] 进一步的，所述炮孔开孔位置，通过将设计炮孔孔位与山体的相对位置关系，对比钻机拟开孔位置与山体的相对位置关系来确定。

[0021] 进一步的，所述钻孔的水平方向角度，通过将钻杆延长线与山体的相对位置关系，对比设计炮孔与山体的相对位置关系来调整。

[0022] 进一步的，所述垂直方向角度从现场直接测量或从钻机仪表中直接读取。

[0023] 进一步的，通过无人机进行爆破炮孔的实时监控分析，具体包括：

[0024] 利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻爆破作用区域大的炮孔时的俯视图像，以定长的钻杆架作为水平标定尺寸，检查、分析、复核钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度的设计偏差；

[0025] 利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻其他炮孔时的俯视图像，分批集中进行图像分析和处理，获得实际钻孔质量情况；

[0026] 全部炮孔钻孔完毕后，通过采集的炮孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况图像资料，汇总后对比分析设计炮孔与实际钻孔的位置关系和分布情况图像，根据钻孔偏差情况优化调整装药结构和装药量。

[0027] 本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

[0028] 1、本发明利用普通无人机的遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，可以获得悬崖峭岭的地形地貌，克服无法接触式测量的弊端；可以获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像，在尺寸标定的俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计；通过无人机进行爆破炮孔的现场布设和实时监控分析，从而保证钻孔的孔位、方向、深度等满足设计要求，实现难实地测量、难上钻爆设备的悬崖峭岭的定向控制爆破。

[0029] 2、本发明可以利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻爆破作用区域大的炮孔时的俯视图像，以定长的钻杆架作为水平标定尺寸，检查、分析、复核钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度的设计偏差，在炮孔钻孔完毕后，通过采集的炮孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况图像资料，汇总后对比分析设计炮孔与实际钻孔的位置关系和分布情况图像，可以根据钻孔偏差情况优化调整装药结构和装药量。

附图说明

[0030] 图1本发明的悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设图。

[0031] 其中，1-无人机拍摄俯视山体轮廓线，2-顶部突出的伞状危岩，3-通往悬崖峭岭的临时施工道路，4-山体与道路的两侧临边峡谷，5-钻机，6-钻杆架，7-水平炮孔，8-炮孔开孔位置，9-炮孔深度标定线，10-辅助垂直炮孔，11-悬崖峭岭定向控制爆破的后部支撑部位，12-定向倒塌方向。

具体实施方式

[0032] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0033] 实施例1：

[0034] 悬崖峭岭定向控制爆破，需要对爆破岩体进行测绘测量，才能精准地布设炮孔和计算药量，实际钻孔过程中亦要对钻孔位置、角度、深度等参数进行监控分析，确保钻孔质量，才能保障优良的控制爆破效果。

[0035] 因此，本实施例提供了一种悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，该方法包括：利用普通无人机的遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，可以获得悬崖峭岭的地形地貌，克服无法接触式测量的弊端；可以获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像，在尺寸标定的俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计；通过无人机进行爆破炮孔的现场布设和实时监控分析，从而保证钻孔的孔位、方向、深度等满足设计要求，最终实现难实地测量、难上钻爆设备的悬崖峭岭的定向控制爆破。

[0036] 所述利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得待爆破的悬崖峭岭的地形地貌和尺寸标定的俯视图像，具体包括：

[0037] 利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获取待爆破的悬崖峭岭的全面的地形地貌图像，在悬崖峭岭周边选定或者设置尺寸标志点/标志物，利用无人机遥控指挥和空中盘旋摄像、摄影功能，获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像；所述悬崖峭岭的全面的地形地貌图像如图1所示，包括无人机拍摄俯视山体轮廓线1、悬崖峭岭的特征如顶部突出的伞状危岩2、通往悬崖峭岭的临时施工道路3的位置、山体与道路的两侧临边峡谷4等。

[0038] 所述在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计，具体包括：

[0039] 在尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像的底部定向爆破缺口处布置一层或数层扇形炮孔，形成包括炮孔位置、钻孔方向、钻孔深度等参数的钻孔平面布置图，明确各钻孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况。

[0040] 如图1所示，所述通过无人机进行爆破炮孔的现场布设，具体包括：

[0041] A、钻机5就位准备钻孔，通过无人机的空中盘旋俯视摄影、摄像功能并设置合理的拍摄高度，确保拍摄视场中同时清晰呈现山体俯视轮廓线1和钻机5的钻杆架6，再进行水平炮孔7的现场布设校验；

[0042] B、钻孔时钻杆头部冲击器对应炮孔开孔位置8，该炮孔开孔位置8，通过将设计炮孔孔位与山体的相对位置关系，对比钻机拟开孔位置与山体的相对位置关系来确定。

[0043] C、炮孔开孔位置确定后，确定钻孔的水平方向角度，该钻孔的水平方向角度，通过将钻杆延长线与山体的相对位置关系，对比设计炮孔与山体的相对位置关系来调整。

[0044] D、钻孔的水平方向角度确定后，进行垂直方向角度调节，该垂直方向角度可以从现场直接测量或从钻机仪表中直接读取。

[0045] E、通过钻机先钻爆破作用区域大的水平炮孔、水平偏上炮孔或水平偏下炮孔，再钻其他的水平炮孔、水平偏上炮孔或水平偏下炮孔。

[0046] F、在水平炮孔、水平偏上炮孔和水平偏下炮孔钻完后，再通过钻机5钻必要的辅助垂直炮孔10。

[0047] 通过无人机进行爆破炮孔的实时监控分析，具体包括：

[0048] A、利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻爆破作用区域大的炮孔时的俯视图像，如图1所示，以定长的钻杆架6作为水平标定尺寸，获得炮孔深度的标定线9，及时检查、分析、复核钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度的设计偏差。

[0049] B、利用无人机采集悬崖峭岭和钻机钻其他炮孔时的俯视图像，分批集中进行图像分析和处理，获得实际钻孔质量情况。

[0050] C、全部炮孔钻孔完毕后，通过采集的炮孔与悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况图像资料，汇总后对比分析设计炮孔与实际钻孔的位置关系和分布情况图像，根据钻孔偏差情况优化调整装药结构和装药量，如图1所示，确保悬崖峭岭定向控制爆破的后部支撑部位11不炸，支撑部位的前方能够爆破破碎并抛掷形成定向爆破缺口，致使上部岩体在自身重力的作用下按照定向倒塌方向12倾倒。

[0051] 实施例2：

[0052] 如图1所示，本实施例的悬崖峭岭定向控制爆破炮孔布设方法，具体包括以下步骤：

[0053] 1)首先通过普通无人机的遥控指挥和空中摄像、摄影的功能，获得悬崖峭岭的全面的地形地貌图像资料，克服现场踏勘时仅能局部管窥一斑的局限，从而对爆破对象有全面深入的了解，包括无人机拍摄俯视山体轮廓线1、悬崖峭岭的特征如顶部突出的伞状危岩2等、通往悬崖峭岭的临时修筑施工道路3的位置、山体与道路的两侧临边峡谷4等。

[0054] 2)通过在悬崖峭岭周边选定或者设置尺寸标志点(或标志物)，利用普通无人机获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像，结合必要的侧面图像可确定悬崖峭岭的尺寸。

[0055] 3)获得尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像后，进行定向控制爆破炮孔的设计，即于其底部定向爆破缺口处布置一层或数层扇形炮孔，形成包括炮孔位置、钻孔方向、钻孔深度等参数的钻孔平面布置图，明确各钻孔与该悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况。

[0056] 4)钻机5就位准备钻孔时，先通过无人机的空中盘旋俯视摄影、摄像功能并设置合理的拍摄高度，确保拍摄视场中同时清晰呈现山体俯视轮廓线1和钻机5的钻杆架6，再进行水平炮孔7的现场布设校验，钻孔时钻机5的钻杆头部冲击器对应炮孔开孔位置8，该炮孔开孔位置8通过将设计平炮孔孔位与山体的相对位置关系，对比钻机拟开孔位置8与山体的相对位置关系来确定。

[0057] 5)开孔位置8确定以后，需要确定钻孔的水平方向角度，该钻孔的水平方向角度通过将钻机5的钻杆延长线与山体的相对位置关系，对比设计炮孔与山体的相对位置来调整。

[0058] 6)钻孔水平方向角度确定以后，再进行垂直角度调节，该垂直方向角度现场直接测量或从钻机仪表中直接读取。

[0059] 7)先钻具有代表性的典型炮孔，即爆破作用区域大的水平炮孔、水平偏上或水平偏下炮孔，同时采集悬崖峭岭和钻机钻孔时的俯视图像，以定长的钻杆架6作为水平标定尺寸，获得炮孔深度的标定线9，及时检查、分析、复核钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度的设计偏差；其他的水平炮孔、水平偏上和水平偏下炮孔钻孔时，也采集各炮孔钻孔时悬崖峭岭和钻机的俯视图像，但可分批集中进行图像分析和处理，获得实际钻孔质量情况，即各炮孔与该悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况图。

[0060] 8)在水平炮孔、水平偏上和水平偏下炮孔钻完后，再钻必要的辅助垂直炮孔10。

[0061] 9)全部炮孔钻孔完毕，通过采集的炮孔与该悬崖峭岭的相对位置关系和分布情况图像资料，汇总后对比分析设计炮孔与实际钻孔的位置关系和分布情况图，根据钻孔偏差情况优化调整装药结构和装药量，确保悬崖峭岭定向控制爆破的后部支撑部位11不炸，支撑部位的前方能够爆破破碎并抛掷形成定向爆破缺口，致使上部岩体在自身重力的作用下按照定向倒塌方向12倾倒。

[0062] 10)钻孔布设完毕并检查确认满足质量要求，方可进行装药爆破。

[0063] 综上所述，本发明利用普通无人机的遥控指挥和空中盘旋摄影功能，可以获得悬崖峭岭的地形地貌，克服无法接触式测量的弊端；可以获得有尺寸标定的悬崖峭岭俯视图像，在尺寸标定的俯视图像上进行定向控制爆破炮孔的设计；通过无人机进行爆破炮孔的现场布设和实时监控分析，从而保证钻孔的孔位、方向、深度等满足设计要求，实现难实地测量、难上钻爆设备的悬崖峭岭的定向控制爆破。

[0064] 以上所述，仅为本发明较佳的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或者改变，都属于本发明的保护范围。