專利名稱:設計用于挖掘巖石洞穴的鑿鉆型式的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種設計用于挖掘巖石洞穴的鑿鉆圖案的方法。鑿鉆圖案為在隧道掌子面(tunnel face)處待鑿鉆的圓口確定至少鑿鉆孔在鑿鉆圖案的坐標系中的位置和孔方向角以及鑿鉆孔長度。在該方法中，設計者借助鑿鉆圖案設計程序設計鑿鉆圖案。在第一項獨立權利要求
的前序中更加詳細地描述了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明還涉及一種如在第二項獨立權利要求
中所述的軟件產品，在設計計算機中執(zhí)行該軟件產品，從而產生設計鑿鉆圖案所需的動作。而且，本發(fā)明涉及一種如在第三項獨立權利要求
的前序中所述的巖石鑿鉆設備，該軟件產品能夠在該巖石鑿鉆設備的控制單元中執(zhí)行以實現(xiàn)設計鑿鉆圖案所需的動作。
背景技術：
在圓口中挖掘隧道、地下儲藏室和其它巖石洞穴。鑿鉆孔在隧道掌子面處被鑿鉆，并且在鑿鉆之后對鑿鉆孔進行裝藥和爆破。在一次爆破期間，與圓口相等的巖石材料量與巖石分離。預先草擬用于挖掘巖石洞穴的計劃，并且確定其中關于巖石類型的信息。通常，巖石洞穴的訂貨人還對待挖掘的洞穴設定了各種質量要求。對于每一個圓口，鑿鉆圖案進一步作為辦公室工作被設計出來并且被分發(fā)到用于在巖石中鑿鉆所述鑿鉆孔的巖石鑿鉆設備，從而產生期望圓口。
已經開發(fā)出在設計圖案時輔助設計者的用于設計鑿鉆圖案的鑿鉆圖案設計程序。因此，鑿鉆圖案的設計是在設計者和鑿鉆圖案設計程序之間的交互操作。在目前的計算機輔助鑿鉆圖案設計程序中，在導航平面處設計鑿鉆圖案，即從巖石鑿鉆設備的操作員的視點對狀況進行檢查。而且，巖石爆破和巖石分離是難以從導航平面檢查的三維事件。另外，已經發(fā)現(xiàn)在導航平面處設計的鑿鉆圖案尤其在圖案邊角部處含有重大錯誤，這是由于該圖案的輪廓孔的視角(look-out angle)引起的。因此，在導航平面處設計的鑿鉆圖案中的問題在于，在圓口爆破中，它們未實現(xiàn)足夠良好的精確度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于設計鑿鉆圖案的新穎的和改進的方法和軟件產品。進一步的目的在于提供一種新穎的和改進的巖石鑿鉆設備，所述巖石鑿鉆設備能夠在其控制單元中實現(xiàn)鑿鉆圖案的計算機輔助設計。
本發(fā)明的特征在于,在鑿鉆圖案中確定爆破平面,所述爆破平面位于圓口(round)的底部，距導航平面的距離相應于圖案的長度；將鑿鉆孔底部位置安置在爆破平面處的圓口的底部處；在爆破平面處為鑿鉆圖案中的至少一些孔執(zhí)行爆破計算；對于爆破計算，利用在存儲器中預先存儲的爆破技術數(shù)據；并且將以下鑿鉆孔性質之一提供給鑿鉆圖案設計程序在導航平面處的鑿鉆孔開始位置、鑿鉆孔方向，并且基于鑿鉆孔底部位置和第一給定性質確定缺少的第二鑿鉆孔性質，鑿鉆孔性質是在從圓口的底部朝向導航平面觀察時被確定的。在每一項獨立權利要求
的特征部分中更加詳細地確定了本發(fā)明的特征性特征。[0007]本發(fā)明的思想在于，用于計劃鑿鉆圖案的基礎是在圓口的底部處檢查鑿鉆孔。然后，在鑿鉆圖案中確定爆破平面，該爆破平面位于圓口的底部，距導航平面的距離相應于圖案的長度。鑿鉆孔底部位置可以被安置在爆破平面處的圓口的底部處，從而允許在爆破平面上為鑿鉆圖案的至少一些孔執(zhí)行爆破計算。在爆破計算中利用在存儲器中預先存儲的爆破技術數(shù)據。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，鑿鉆圖案的計劃比以前更加具有示意性，這是因為對于將被產生的空間進行計劃而不是關注于如以傳統(tǒng)的計劃方式那樣地確定鑿鉆孔的開始位置。而且，由于爆破技術檢查,可以根據爆破要求確定待鑿鉆的孔的底部的位置。這樣,關于爆破，在圓口的底部處，鑿鉆孔處于正確的位置中，并且，在另一方面，對額外孔的鑿鉆得以避免。另外，能夠使巖石在爆破期間有效率地分離。而且，當在爆破期間使得巖石被以計劃方式分離時，將產生的巖石洞穴的質量可以更好。在圓口的底部處執(zhí)行的計劃與爆破技術檢查一起還便于確定裝藥。與在導航平面處相比，在圓口的底部處為鑿鉆圖案的不同區(qū)域確定炸藥單耗是更加容易的和更加示意性的。通常，直至在達10到20次爆破之后，在分析每一次爆破結果和迭代爆破數(shù)值之后，不能在鑿鉆圖案的所有區(qū)域中正確地確定炸藥單耗。現(xiàn)在，當在圓口的底部處執(zhí)行計劃并且從開始在其中對于爆破技術檢查加以考慮時，在僅僅幾個回合之后便能夠正確地確定炸藥單耗的數(shù)值。
一個實施例的思想在于，爆破技術參數(shù)可以存儲為炸藥單耗文件或者相應的數(shù)據元，當需要被用于鑿鉆圖案設計程序時，可以從炸藥單耗文件或者相應的數(shù)據元載入爆破技術參數(shù)。在另一方面，設計者可以例如利用鍵盤以人工方式輸入用于爆破計算的參數(shù)。
一個實施例的思想是，利用在存儲器中預先存儲的應炸量(burden)、孔距、炸藥單耗(specific charge)和裝藥度(degree of charge)之間的相互依賴規(guī)則以及在存儲器中預先存儲的關于炸藥單耗和裝藥度的爆破技術數(shù)據。
一個實施例的思想是，在爆破技術計算中根據公式V = I/(q*E)利用預定炸藥單耗數(shù)值q、孔距E和平均裝藥度I，其中V是應炸量。
一個實施例的思想是，為鑿鉆圖案的不同部分的孔預先確定炸藥單耗數(shù)值。另外，可以預先將待在圖案的不同部分中使用的裝藥制成表格。
一個實施例的思想是，基于每一個鑿鉆孔的裝藥數(shù)據至少為末端輪廓的鑿鉆孔確定破裂區(qū)。然后至少在圓口的底部處比較末端輪廓中的鑿鉆孔的破裂區(qū)與預定容許破裂區(qū)，并且在即使一個單個的鑿鉆孔的破裂區(qū)大于容許破裂區(qū)時，也向用戶進行示意。在另一方面，可以通過允許設計者在計劃期間主動地對于破裂區(qū)加以考慮的方式在設計計算機的顯示器上顯示破裂區(qū)。因此，設計者能夠即時地修改鑿鉆圖案的參數(shù)從而控制破裂?？梢栽陲@示器上與鑿鉆圖案設計同時顯示破裂區(qū)。如果需要，則可以不僅為末端輪廓，而且還至少為最外側輔助行的鑿鉆孔執(zhí)行破裂區(qū)的檢查。這里指出，末端輪廓是通過最外側孔組的鑿鉆孔底部的線，而輔助行則是位于末端輪廓內部的孔組，所述輔助行也包括多個鑿鉆孔?；趯ζ屏褏^(qū)的檢查，設計者能夠修改以消除任何超過容許破裂區(qū)的方式設計的鑿鉆圖案。因此可以在每一個圓口的計劃中對于由巖石洞穴的訂貨人預先設定的質量要求加以考慮。
一個實施例的思想是，在圖形用戶界面中顯示在導航平面和爆破平面之間的預定容許破裂區(qū)的輪廓。而且，在圖形用戶界面中，將每一個鑿鉆孔的破裂區(qū)顯示為在末端輪廓中的圍繞鑿鉆孔的底部和開始位置產生的破裂圓。破裂圓的直徑尺寸與破裂區(qū)的尺寸成比例。在每一個鑿鉆孔的底部的破裂圓和開始位置的破裂圓之間，產生可以在設計計算機的顯示器上顯示的柱形破裂空間，以允許設計者在計劃期間關注破裂。而且，在導航平面和爆破平面之間即使一個單個的柱形破裂空間與容許破裂區(qū)的輪廓相交，也可以向用戶進行示意。以示意方式將在用戶界面中可視地顯示的破裂圓和破裂空間向設計者示出鑿鉆圖案是否符合關于破裂區(qū)所設定的要求。
一個實施例的思想是，為在爆破平面處的末端輪廓以相互間距等于期望孔距E的尺寸的距離確定多個鑿鉆孔底部位置，并且然后為這些鑿鉆孔確定應炸量V。為了計算應炸量V，為在爆破平面處的鑿鉆孔執(zhí)行爆破技術計算。而且，在末端輪廓內部，在為末端輪廓的鑿鉆孔而確定的應炸量的端部處確定應炸線。將最外側輔助行安置在末端輪廓的應炸線上。然后在爆破平面處以相互間距等于期望孔距的尺寸的距離在最外側輔助行上確定多個鑿鉆孔底部位置?？梢栽趫D形用戶界面中可視地呈現(xiàn)末端輪廓、應炸線和鑿鉆孔底部位置。與以傳統(tǒng)的方式設計的鑿鉆圖案相比較，爆破技術計劃使得能夠更加準確地確定應炸量，并且因此可以在一些情形中降低待鑿鉆的孔的數(shù)目。因為無額外的孔被鑿鉆，鑿鉆時間自然地縮短。
一個實施例的思想是，利用公式V = I/(q*E)在爆破技術計算中計算應炸量V，其中q是炸藥單耗數(shù)值，E是孔距，并且I是平均裝藥度。這些爆破技術參數(shù)可以例如預先確定為文件、表格或者相應的數(shù)據元，可以從所述文件、表格或者相應的數(shù)據元載入爆破技術參數(shù)以由鑿鉆圖案設計程序使用。
一個實施例的思想是，圍繞鑿鉆孔底部為末端輪廓的每一個鑿鉆孔產生應炸圓。應炸圓被產生成使得所述應炸圓的半徑尺寸與應炸量的尺寸成比例。而且，可以產生應炸線，所述應炸線在所述應炸圓的內邊緣中在一點處接觸每一個應炸圓的周圍。據此，應炸線是由在每一個應炸圓的內部點處繪制的切線構成的包絡線?？梢栽谟脩艚缑嬷锌梢暤爻尸F(xiàn)應炸圓和應炸線。此后，可以在爆破平面處在最外側輔助行上確定多個鑿鉆孔底部位置，所述位置在它們之間具有期望孔距。輔助行的鑿鉆孔底部位置也可以在圖形用戶界面中顯
一個實施例的思想是，基于在爆破平面處執(zhí)行的爆破技術計算為在最外側輔助行上的鑿鉆孔確定應炸線。在此情形中，在最外側輔助行(即第一輔助行)內部產生第二輔助行，并且在爆破平面處以相互間距等于期望孔距的距離確定多個鑿鉆孔底部位置。以相應的方式，任何后面的輔助行的應炸線可被確定，并且內部輔助行可以適配在所被確定的應炸線上。進一步可行的是 ，利用爆破技術應炸量計算在切口和最內側輔助行之間的區(qū)域上確定在鑿鉆圖案中的場鑿鉆孔的位置。
一個實施例的思想是，當將鑿鉆孔底部位置安置在圓口的底部上時，考慮爆破計
笪
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一個實施例的思想是，在至少一個數(shù)據元中為鑿鉆孔底部位置安置確定比率F，所述比率F是孔距E和應炸量V的商，即F = E/V?？梢詾槊恳唤M孔獨立地確定比率F。而且，利用公式E= ^[(I* F)/M確定計算孔距E，其中q是炸藥單耗數(shù)值，并且I是平均裝藥度。此后，從鑿鉆圖案中確定將安置鑿鉆孔底部位置的期望區(qū)域。所選定區(qū)域的長度除以計算孔距E，從而給出將被安置于該區(qū)域上的鑿鉆孔底部的準確數(shù)目，通常是十進制數(shù)。設計者或者鑿鉆圖案設計程序然后選擇最接近的整數(shù)作為待安置于選定區(qū)域上的鑿鉆孔底部的數(shù)目，在這之后，該程序計算新的孔距E1，使得鑿鉆孔底部位置在選定區(qū)域中距離相等。最終，可以進一步利用公式V = E1/F計算應炸量?？梢詾椴煌目捉M以經驗方式確定比率F。
一個實施例的思想是，在至少一組孔中以人工方式安置鑿鉆孔底部位置。
一個實施例的思想是，在孔組中預先確定在鑿鉆孔底部之間的孔距。此后，考慮所被確定的孔距，利用鑿鉆圖案設計程序在該孔組中自動地安置鑿鉆孔底部位置?？商娲?，孔組的期望區(qū)域可以被以人工方式劃分出，并且可以根據預先確定的孔距利用鑿鉆圖案設計程序在所述被劃分出的區(qū)域上自動地安置鑿鉆孔底部位置。再一種替代是，以人工方式確定孔組的某個期望區(qū)域，并且以人工方式確定在孔組的所述區(qū)域中的鑿鉆孔數(shù)目。然后允許鑿鉆圖案設計程序以相等距離在該孔組的選定區(qū)域上自動地安置鑿鉆孔底部位置。在鑿鉆圖案設計程序中用于將鑿鉆孔底部定位到孔組中的自動功能顯著地方便和加速了設計者的工作。設計者可以向鑿鉆圖案設計程序分配用以執(zhí)行的常規(guī)任務。在另一方面，在以后編輯鑿鉆圖案也是容易的和快速的。
一個實施例的思想是，在鑿鉆圖案設計程序中輸入鑿鉆孔方向。該程序然后基于鑿鉆孔底部位置和鑿鉆孔方向在導航平面處確定鑿鉆孔的開始位置。
一個實施例的思想是，在鑿鉆圖案設計程序中輸入在導航平面處的鑿鉆孔開始位置。該鑿鉆圖案設計程序然后基于鑿鉆孔的底部和給定的開始位置計算鑿鉆孔方向。
一個實施例的思想在于，設計者在導航平面前方確定至少一個對準點。另外，設計者選擇鑿鉆孔，基于該對準點和孔的底部位置確定該鑿鉆孔的開始位置。該鑿鉆圖案設計程序然后確定通過選定鑿鉆孔的底部和對準點的直線，并且限定所述直線和導航平面的交點作為鑿鉆孔的開始位置。該鑿鉆圖案設計程序然后能夠基于利用對準點確定的鑿鉆孔底部和開始位置計算鑿鉆孔方向。
一個實施例的思想是，在鑿鉆圖案的至少一組孔中確定至少一個主孔。為該主孔確定一個或者多個主要性質，并且基于主孔的主要性質確定至少一個第二鑿鉆孔的至少一個性質。該孔組可以例如是末端輪廓、輔助行或者場孔元素。進一步的思想是，在鑿鉆圖案中使用在以后能夠被多方面地編輯的主孔。在此情形中，可以在以后容易地添加和去除主孔，并且可以改變它們的位置和其它性質。
一個實施例的思想在于，設計者在鑿鉆圖案的至少一組孔中確定至少兩個主孔，在該兩個主孔之間布置一個或者多個中間孔。而且，設計者為該主孔確定一個或者多個主要性質，例如以下主要性質之一在孔組中的位置、深度、孔方向角、裝藥度、孔距。在此情形中，鑿鉆圖案設計程序能夠基于主孔的主要性質計算中間孔的一個或者多個性質。該孔組可以是末端輪廓、輔助行或者場孔元素。使用主孔的優(yōu)點在于，它們顯著地加速了鑿鉆圖案的設計。而且，使用主孔便于在以后修改鑿鉆圖案，這是因為設計者能夠方便地改變主孔的數(shù)值，由此鑿鉆圖案設計程序再次為中間孔計算新的數(shù)值。另外，設計者能夠通過去除和添加主孔而修改鑿鉆圖案。


將在附圖中更加詳細地描述本發(fā)明的某些實施例，其中
圖1示意性地示出巖石鑿鉆設備和用于設計鑿鉆圖案的裝置的側視圖，
圖2示意性地示出鑿鉆圖案的XZ投影，[0031]圖3示意性地示出鑿鉆圖案的原理的xy投影，即從上方觀察到的投影，
圖4示意性地示出鑿鉆圖案的某些輪廓的XZ投影，
圖5示意性地示出在鑿鉆圖案的不同孔組中的鑿鉆孔深度的xy投影，
圖6a和6b示意性地示出在孔組中鑿鉆孔結束點安置的xz投影，
圖7a示意性地示出炸藥單耗表格，
圖7b示意性地示出包含有關炸藥的數(shù)據的表格，
圖8示意性地示出適合于在末端輪廓上的鑿鉆孔底部位置的XZ投影，和圍繞末端輪廓示出的容許破裂區(qū)，
圖9示意性地示出用于在末端輪廓上的鑿鉆孔的破裂區(qū)檢查的XZ投影，
圖10示意性地示出在爆破平面處和在導航平面處的破裂圓、以及在它們之間形成的柱形破裂空間的透視圖，
圖11示意性地示出用于在末端輪廓上的鑿鉆孔的應炸量計算的XZ投影，
圖12示意性地示出用于在最外側輔助行上的鑿鉆孔的應炸量計算的XZ投影，
圖13示意性地示出適合于鑿鉆圖案的邊角部A的區(qū)域上的深度主孔和中間孔的XZ投影，
圖14示意性地示出沿著方向B-B看到的根據圖13的深度主孔的原理，
圖15示意性地示出適合于鑿鉆圖案的邊角部A的區(qū)域上的方向主孔的效果的Xz投影，
圖16示意性地示出與鑿鉆孔的孔方向角相關的某些細節(jié)的xy投影，
圖17示意性地示出利用對準點確定鑿鉆孔的孔方向角的xy投影，
圖18示意性地示出在正被產生的巖石洞穴中的、所謂的喇叭狀過渡的xy投影，
圖19示意性地示出用于在與喇叭狀過渡相關的過渡點之間的期望標樁號的鑿鉆圖案的修改的yz投影，和
圖20示意性地示出主孔的XZ投影，每一個主孔均具有預定的影響區(qū)域。
在圖中，為了清楚起見，以簡化的方式描述本發(fā)明的一些實施例。在圖中，利用相似的引用數(shù)字表示相似的部分。
具體實施方式
圖1不出巖石鑿鉆設備I,巖石鑿鉆設備I包括可移動的運載工具2、一個或者多個鉆臂3、和適于鉆臂3的鑿鉆單元4。鑿鉆單元4包括用于利用進給裝置移動巖石鑿鉆機6的進給梁5。而且，鑿鉆單元4包括用于將由巖石鑿鉆機的沖擊設備發(fā)出的沖擊傳遞到待鑿鉆巖石的鉆具7。巖石鑿鉆設備I進一步包括適于屬于巖石鑿鉆設備I的控制致動器的至少一個控制單元8?？刂茊卧?可以是計算機或者相應的設備并且可以包括用戶界面和顯示器、以及用于向控制單元8提供命令和數(shù)據的控制裝置。
通常，設計鑿鉆圖案12用于鑿鉆每一個圓口，該圖案確定至少待鑿鉆孔在鑿鉆圖案的坐標系中的位置和孔方向角?？梢栽阼忋@場所的外部位置，諸如在辦公室9，設計鑿鉆圖案，在所述位置，鑿鉆圖案例如可以存儲在存儲器裝置中，諸如存儲在存儲棒或者磁盤中，或者可以利用數(shù)據傳遞鏈路10直接傳遞到巖石鑿鉆設備的控制單元8，并且存儲在那里的存儲器裝置中，諸如硬盤或者存儲器磁盤。可替代地，例如，可以利用巖石鑿鉆設備I的控制室11中的控制單元8對鑿鉆圖案12進行計劃和修改。而且，可以在鑿鉆場所或者其外部修改現(xiàn)有鑿鉆圖案。設計鑿鉆圖案是計算機輔助的并且本質上基本是重復性的。鑿鉆圖案設計程序在設計計算機21、控制單元8等中運行，設計者23與鑿鉆圖案設計程序交互地作用，并且輸入所需信息、進行選擇并且控制設計過程?，F(xiàn)有計劃圖案部分可以在設計期間被反復地修改以達到更好的結果。
一旦鑿鉆圖案被設計出，它可以被載入到巖石鑿鉆設備的控制單元8中并且被執(zhí)行。計劃鑿鉆孔在巖石24中被鑿鉆、裝藥和爆破。到期望圓口程度上的巖石材料被從巖石24分離并且被運走。然后通過遵循新的鑿鉆圖案12為之后的圓口鑿鉆新的鑿鉆孔。
圖2示出鑿鉆圖案12，鑿鉆圖案12可以包括在多個嵌套行14到16上布置的多個鑿鉆孔13a到13e。而且，鑿鉆圖案可以包括置于在最內側鑿鉆孔行16和切口 18之間的區(qū)域中的場孔17a到17c。兩個或者更多場孔17a到17c可以構成場孔元素17。切口 18通常也包含多個鑿鉆孔。嵌套鑿鉆孔行14到16和場孔元素可以稱為孔組。在計劃和修改鑿鉆圖案時，每一個這種孔組可以作為一個整體被處理，或者其期望部分可以被劃分出來。
最外側鑿鉆孔行是末端輪廓14，下一個最內側鑿鉆孔行是第一輔助行15，并且下一個是第二輔助行16，等等。因此，可以存在一個或者多個輔助行。在鑿鉆圖案12中，鑿鉆孔13可以被表示成白色或者黑色的圓19。黑色的圓諸如在圖2中利用附圖標記13a和13e表示的鑿鉆孔可以是所稱的主孔，并且在它們之間利用附圖標記13b到13d表示的白色的圓可以是所稱的中間孔。在本申請中將在后面解釋主孔和中間孔的意義。而且，在鑿鉆圖案12中每一個鑿鉆孔13的方向可以由方向線20表示?？梢栽趲r石鑿鉆設備I的設計計算機21的圖形用戶界面22中以及在控制單元8的圖形用戶界面中呈現(xiàn)鑿鉆圖案12的Xz投影，如圖2中的那一個。
圖3示出與待鑿鉆的圓口 25相關聯(lián)的鑿鉆圖案12的原理。待挖掘的隧道26的掌子面27設有導航平面28，鑿鉆圖案12的坐標系附于該導航平面28。導航平面28通常在掌子面27的前面，但是有時可以至少部分地位于巖石內部。鑿鉆圖案12可以包括巖石鑿鉆設備I在坐標系中確定的位置和方向，在此情形中，在開始鑿鉆之前，根據坐標系對巖石鑿鉆設備I導航。圓口 25的底部可以進一步在距導航平面28相應于圖案長度的距離L處包括爆破平面29。在計劃鑿鉆圖案12期間，待鑿鉆孔底部位置13可以被置于爆破平面
29?？梢栽阼忋@圖案設計程序中輸入待鑿鉆孔的方向20，允許鑿鉆圖案設計程序基于鑿鉆孔底部位置13和方向20計算鑿鉆孔在導航平面28的開始位置30。可替代地，可以在鑿鉆圖案設計程序中輸入鑿鉆孔在導航平面28的開始位置30，允許鑿鉆圖案設計程序基于鑿鉆孔底部位置13和鑿鉆孔的開始位置30計算鑿鉆孔的方向20。因此，從圓口 25的底部朝向導航平面28確定鑿鉆孔性質，而在傳統(tǒng)上，從導航平面朝向圓口的底部進行檢查，即恰好相反地進行檢查?？梢栽谟媱濊忋@孔底部位置13期間在爆破平面29執(zhí)行爆破技術計笪
在最終鑿鉆圖案中，所有鑿鉆孔底部位置不是必需位于爆破平面處，這是因為鑿鉆圖案的底部通常被成形為凹形。與末端輪廓和輔助行的孔相比，場孔可以沿著y方向延伸得更長。然而，鑿鉆圖案的底部不被成形，直至鑿鉆孔底部位置首先被沿著XZ方向置于同一平面，例如爆破平面。這種簡化便于計劃和提高清晰度?？梢岳描忋@孔的深度尺寸和孔方向角影響鑿鉆圖案的底部成形。[0058]圖4示出鑿鉆圖案12的一些輪廓和孔組。由巖石洞穴26的訂貨人確定的理論挖掘輪廓31是待輸入鑿鉆圖案設計程序中的基本信息條目之一。而且，訂貨人可以為理論挖掘輪廓31確定容許公差，該容許公差也可以用作圖案計劃中的基本信息。圖4進一步示出可以在導航平面28確定的開始輪廓32。鑿鉆孔的鑿鉆可以從在導航平面28的開始輪廓32開始。末端輪廓14則是連接最外側鑿鉆孔輪廓的孔的結束點的線。而且，訂貨人可以為巖石洞穴26確定最大容許破裂區(qū)33、設置極限，不允許超過該極限的、由于炸藥爆破引起的任何破裂在限制巖石洞穴26的表面中發(fā)展。可以在當鑿鉆孔底部位置置于末端輪廓14中和最外側輔助行15和16上時執(zhí)行破裂區(qū)檢查，并且基于預定爆破信息為它們確定破裂區(qū)。
圖5示出在不同孔組14、15、16和34中的鑿鉆孔的深度可以是不同的。在圖中，利用附圖標記Lp表示末端輪廓14的深度，利用附圖標記Lapl表示最外的第一輔助行15的深度，利用附圖標記Lap2表示第二輔助行的深度，并且，進一步利用附圖標記Lap3表示第三輔助行的深度。圖案長度即在導航平面28和爆破平面29之間的距離利用附圖標記L表示。在圖中利用附圖標記13表示孔的結束點。
圖6a和6b示出在孔組中安置鑿鉆孔的結束點?？梢詮哪┒溯喞?4開始安置鑿鉆孔。一旦鑿鉆孔的位置被置于末端輪廓14中，鑿鉆圖案設計程序便可以幫助確定所需的輔助行。在孔組中安置鑿鉆孔的結束點可以是迭代的，即，如果需要，則可以在以后改變置于孔組中的鑿鉆孔底部位置。圖6a和6b利用黑色圓示出所稱的位置主孔35的底部位置，并且利用白色圓示出在兩個位置主孔之間的中間孔36的底部位置。
可以在孔組中為在位置主孔35之間的區(qū)域確定裝藥類別。例如，末端輪廓14的底部14a可以具有不同于末端輪廓的壁部14b的裝藥類別。而且，可以利用位置主孔35劃分出末端輪廓14的彎曲頂部14c或者孔組的任何其它區(qū)域，并且可以為這個區(qū)域分配特殊的裝藥類別。例如因為孔組的不同區(qū)域即底部、壁部、頂部關于破裂區(qū)的質量要求不同，這些區(qū)域的炸藥單耗(ql到q4)可以是不同的。因此，裝藥類別至少確定待采用的炸藥單耗q?？梢栽诟鶕D7等的炸藥單耗表格中存儲裝藥類別的參數(shù)的開始數(shù)值。使用這種預設參數(shù)使得用戶能夠避免不必要的數(shù)值數(shù)據輸入。然而，用戶能夠在炸藥單耗表格中改變期望參數(shù)并且存儲新的參數(shù)，所述新的參數(shù)可以在隨后圖案的爆破技術檢查中再次被采用為開始位置。
在實踐中，設計者將位置主孔35置于孔組中，并且然后確定在位置主孔35之間的區(qū)域的裝藥類別。然后，相應于裝藥類別，鑿鉆圖案設計程序能夠自動地在位置主孔35之間的區(qū)域中以相等間隔安置一定數(shù)量的中間孔36。這樣，鑿鉆圖案設計程序不僅關注炸藥單耗程度，而且還關注預定最大孔距或者目標孔距。
在圖6a中，在位置主孔35a和35b之間的底部區(qū)域14a中，炸藥單耗是ql，孔距是E1。在位置主孔35a和35c之間的壁部區(qū)域，則具有不同的炸藥單耗q2和孔距E2。如果設計者不接受由鑿鉆圖案設計程序安置的中間孔35的位置或者數(shù)目，則設計者能夠以人工方式改變它們。而且，設計者能夠在鑿鉆孔組中移動位置主孔、去除位置主孔、添加位置主孔或者將中間孔轉變成位置主孔。因此，主孔不被預先限制于任何具體的孔組等。因此，能夠多方面地修改圖案，允許將它用作新的圖案的開始位置。因此，該圖案具有長的操作壽命。[0064]圖6b示出一種情形，其中，與圖6a所示的情形相比，設計者希望在末端輪廓14的左下角部A中增加鑿鉆孔底部位置的數(shù)目。設計者因此在邊角部A的附近確定兩個新的位置主孔35d和35e。設計者能夠向在位置主孔35a和35d之間的區(qū)域14d并且以相應的方式向在位置主孔35a和35e之間的區(qū)域14f分配裝藥類別。鑿鉆圖案設計程序基于裝藥類別的參數(shù)將中間孔35置于區(qū)域14d和14f中?？商娲兀O計者可以通過人工方式為區(qū)域14d和14f確定所需參數(shù)，諸如孔距E和炸藥單耗q。設計者可以確定參數(shù)或者裝藥類別，使得在由位置主孔35劃分出的區(qū)域中的孔距E是期望孔距。這對于末端輪廓的其它被劃分出的區(qū)域He和14g無任何影響，但是在這些區(qū)域中，孔距E1、E2和炸藥單耗ql和q2保持不變。例如，如果設計者在以后去除位置主孔35d，則該情形相應地被恢復以符合圖6a，即在位置主孔35a和35c之間存在具有孔距E2和炸藥單耗q2的區(qū)域14b。在其它情形中設計者甚至在以后能夠編輯圖案并且改變位置主孔35的位置和數(shù)目，并且改變與之相關的參數(shù)以及裝藥類別。
圖7a示出一種炸藥單耗表格，其中為爆破技術檢查和鑿鉆孔底部安置確定了將作為開始數(shù)值使用的參數(shù)。對于每一個孔組以及對于每一個末端輪廓、輔助行和場元素可以確定裝藥類別、每體積單位炸藥量kg/m3即炸藥單耗q、裝藥標識符即裝藥ID、目標孔距Et和最大容許孔距Em。而且，例如，能夠為炸藥單耗表格確定其它參數(shù)，諸如在位置主孔之間的區(qū)域中是否需要偶數(shù)數(shù)目的中間孔。另外，在表格7a中可以為每一個孔組確定目標比率F，目標比率F是孔距E和應炸量V的商。在表格7a中所示的裝藥ID可以將鑿鉆孔關聯(lián)到文件或者數(shù)據元，諸如表格7b，表格7b可以包含與炸藥相關的信息，諸如炸藥單耗q [kganf。/m]，由炸藥和其它必要的裝藥信息引起的破裂區(qū)的尺寸[m]。使用表格加速了計劃工作，并且如果需要，則對它們的修改是容易的和快速的。
圖8示出一種情形，其中鑿鉆圖案設計程序已經在末端輪廓的不同部分14a、14b、14c和14h中以相等距離設定了中間孔36a、36b、36c和36h的底部位置,利用位置主孔35a、35b、35c和35g劃分出所述部分。為了清楚起見，利用橫交于末端輪廓14的元素線的線示出了中間孔的底部位置。圖8進一步示出圍繞末端輪廓的容許破裂區(qū)33。在鑿鉆孔中的爆破炸藥不僅引起巖石被分離而且還引起在巖石洞穴的壁部中剩余的巖石中發(fā)生破裂。破裂現(xiàn)象弱化了巖石洞穴的壁部，并且因此工作的訂貨人通常確定破裂區(qū)的最大容許發(fā)展，例如400mm。因此，破裂區(qū)33是關于采礦設定的質量要求。圖案的不同區(qū)域關于破裂可以具有不同的質量要求，由此容許破裂區(qū)33也可以在不同的區(qū)域中具有不同的尺寸。破裂區(qū)33在控制單元的顯示器上的圖形表示充分地改進了檢查清晰度?？梢栽趫D形用戶界面中顯示不僅在爆破平面29處、而且還在導航平面28處、以及如以后在圖10中所示的在爆破平面和導航平面之間的容許破裂區(qū)的輪廓33。
圖9示出破裂檢查?？梢酝ㄟ^在末端輪廓中在鑿鉆孔上執(zhí)行破裂區(qū)檢查而確定由于炸藥爆破而引起的破裂幅度。設計者可以通過避免鑿鉆孔破裂延伸至容許破裂區(qū)的方式來選擇將在各個鑿鉆孔中使用的裝藥或者將在每一個區(qū)域14a、14b、14c、14h中使用的裝藥以及與裝藥相關的其它因素。破裂區(qū)的尺寸具體受到所用炸藥和裝藥度的影響。另外，裝藥直徑與鑿鉆孔直徑的比例，即在鑿鉆孔中布置的裝藥的緊密度可以影響破裂區(qū)的尺寸。另外，引爆器點火次數(shù)上的差異可以影響破裂區(qū)的尺寸。這些裝藥數(shù)據可以被制成表格或者以其它方式被布置成鑿鉆圖案設計程序在破裂區(qū)檢查中能夠使用的數(shù)據元。破裂區(qū)檢查至少在爆破平面29處執(zhí)行，但是如以后將在圖10中所示的那樣，它還可以在導航平面28和爆破平面29之間的區(qū)域中執(zhí)行。
而且，如果需要，可以不僅對于末端輪廓14的鑿鉆孔，而且還對于第一輔助行15的那些并且有時還對于第二輔助行16的那些執(zhí)行破裂區(qū)檢查。可以通過改變所用裝藥的尺寸或者可替代地通過改變最外側輔助行或者末端輪廓的孔距E而管理輔助行15、16的破裂區(qū)。事實上，孔距E的變化影響到應炸量V，應炸量V又影響在末端輪廓14和第一輔助行15之間的距離。最外側輔助行14、15距容許破裂區(qū)33的距離越大，則其中的鑿鉆孔破裂越可靠地受到控制。
可以在設計計算機或者巖石鑿鉆設備的圖形用戶界面中清楚地顯示破裂區(qū)檢查，由此當設計者設計鑿鉆圖案時可以主動地將其加以考慮。除了容許破裂區(qū)輪廓33之外，每一個鑿鉆孔35、36的破裂區(qū)也可以在用戶界面處被顯示為至少圍繞在末端輪廓14上的鑿鉆孔底部產生的破裂圓37。破裂區(qū)的直徑尺寸與由鑿鉆圖案設計程序確定的破裂區(qū)的尺寸成比例。沒有任何破裂圓37可以與容許破裂區(qū)的輪廓33相交。如果這種情形發(fā)生，則鑿鉆圖案設計程序可以將其示意給用戶，用戶然后可以改變爆破技術參數(shù)以改正所述狀況。破裂圓37的使用顯著地增加了清晰度。
圖10示出可以在導航平面28和爆破平面29之間產生柱形破裂空間38，該破裂空間的端部是在爆破平面29處產生的破裂圓37和在導航平面28處產生的破裂圓37"。因此，例如，通過每一個鑿鉆孔36的底部和開始位置的中心線的每一個點均包括破裂圓37'，諸如在點36'中。在導航平面28和爆破平面29之間，即使一個柱形破裂空間38與容許破裂區(qū)的輪廓33相交時，鑿鉆圖案設計程序也向設計者進行示意。在用戶界面中可視地顯示的破裂圓37和破裂空間38向設計者清楚地示意鑿鉆圖案12是否符合關于破裂區(qū)設定的要求。
圖11示出利用應炸圓39在圖形用戶界面中應炸量V的示意和應炸量V的計算。一旦鑿鉆孔底部位置置于末端輪廓14上，并且在其上執(zhí)行破裂區(qū)檢查，便通過利用爆破技術計算來對置于末端輪廓14中的鑿鉆孔計算應炸量。爆破計算是在爆破平面29處執(zhí)行的。在應炸量V計算中，可以采用公式V = I/(q*E)，其中q是炸藥單耗數(shù)值、E是孔距并且I是平均裝藥度?？梢岳缱鳛槲募?、表格或者相應的數(shù)據元預先確定這些爆破技術參數(shù)，可以從所述文件、表格或者相應的數(shù)據元載入這些爆破技術參數(shù)以由鑿鉆圖案設計程序使用。應炸量V是從每一個的末端輪廓14的鑿鉆孔35、36的底部到后一行孔，即，到第一輔助行15的最短距離。根據為末端輪廓14的鑿鉆孔確定的爆破技術參數(shù)，末端輪廓14的不同區(qū)域14a、14b、14c和14h可以具有相等或者不同尺寸的應炸量Va、Vb、Vc和Vh。一旦應炸量得以計算出來，便可以在爆破平面29處在向末端輪廓14的內部等于所被確定的應炸量V的距離處為末端輪廓14的鑿鉆孔35、36確定應炸線40。此后最外側輔助行15可以置于末端輪廓14的應炸線40上。以此方式，已經利用爆破技術計算產生了第一輔助行15?？梢栽趫D形用戶界面中可視地顯示末端輪廓、應炸線和鑿鉆孔底部位置。而且，可以圍繞鑿鉆孔底部為末端輪廓14的每一個鑿鉆孔35、36產生應炸圓41。應炸圓41被產生的方式使得它的半徑尺寸與應炸量V的尺寸成比例。在此情形中，應炸線40是在應炸圓41的內邊緣中在一點處接觸每一個應炸圓41的周圍的包絡線?？梢栽趫D形用戶界面中顯示應炸圓41和應炸線40以改進清晰度。[0072]圖12示出在產生第一輔助行15之后，可以在爆破平面29處為所述第一輔助行15確定之間具有期望孔距E的、用于鑿鉆孔底部的幾個位置42。相同的原理與如上關于末端輪廓的孔35和36所述的鑿鉆孔42的安置和性質相關。據此，輔助行也可以包括主孔和中間孔。而且，孔的位置和數(shù)目以及與之相關的爆破技術參數(shù)可以在迭代計劃期間以及還在以后編輯圖案12期間被容易地改變。而且，以允許產生第二應炸線43的方式可以關于置于爆破平面29處的第一輔助行15上的鑿鉆孔42執(zhí)行應炸量計算，為此可以確定第二輔助行16。如圖12所示，可以圍繞鑿鉆孔底部42產生應炸圓44。以相應的方式，可以產生所需數(shù)目的內部輔助行并且可以在內部輔助行上以相互間距等于期望的距離安置鑿鉆孔底部位置。
—旦產生了最內側輔助行并且在所述最內側輔助行上安置了鑿鉆孔底部位置，切口 18便可以被以圖2所示的方式置于圖案12中。在圖案12中，可以使用可以從某個存儲器元件載入的預定切口 18，或者可替代地設計者可以通過人工方式確定切口的爆破技術參數(shù)及其位置。一旦切口 18被安置，場鑿鉆孔17便被置于圖案12中以填充在最內側輔助行和切口 18之間的區(qū)域。設計者能夠以人工方式安置場鑿鉆孔17或者鑿鉆圖案設計程序可以幫助安置場鑿鉆孔17?？梢栽诖_定場鑿鉆孔和元素17的位置時利用爆破技術應炸量V計算。
圖13示出末端輪廓14的邊角部A，其中在底部的區(qū)域14a中確定深度主孔45a、45b和45c。深度主孔45確定鑿鉆孔的結束點沿著y方向的坐標?？梢岳脠D案的基本尺寸為深度主孔45確定默認深度?；境叽绨ㄔ谇暗厥居趫D5中的L尺寸即圖案長度L、末端輪廓長度Lp、第一輔助行的深度Lapl等。當鑿鉆孔底部位置被置于孔組中時，根據所述孔組的默認深度確定它們的深度。如果需要，設計者可以通過給定它們偏離默認數(shù)值的y坐標數(shù)值而編輯深度主孔45。另外，設計者可以添加和去除深度主孔以及沿著孔組的元素線移動它們。
圖14示出深度主孔45a位于默認深度Lp處。然而，設計者已經確定了不同于默認深度Lp的深度主孔45b和45c的y坐標。在實例中，基于在深度主孔之間中間孔47的數(shù)目和深度主孔45的長度，鑿鉆圖案設計程序可以在兩個深度主孔45a和45b之間的區(qū)域46a中，并且類似地在兩個深度主孔45b和45c之間的區(qū)域46b中，對中間孔47的深度插值。如果在以后添加或者去除在深度主孔45之間的中間孔47或者改變深度主孔45的數(shù)值，鑿鉆圖案設計程序能夠執(zhí)行新的插值以為中間孔47確定新的深度。當在鑿鉆圖案的期望區(qū)域中需要時深度主孔45使得設計者能夠偏離孔組的默認深度。深度主孔45可以位于任何孔組中。
圖15示出末端輪廓14的邊角部A，在邊角部A中安置方向主孔48a到48e，已為所述方向主孔48a到48e確定孔方向角。可以利用結合描繪鑿鉆孔底部的圓等標記的方向線20而在圖形表示中示出孔方向角。方向主孔48a和48b在它們之間限定包括中間孔51的區(qū)域50a。以相同的方式,方向主孔48b和48c限定區(qū)域50b,方向主孔48a和48d限定區(qū)域50c，并且進一步方向主孔48d和48e限定區(qū)域50d。鑿鉆圖案設計程序可以基于在方向主孔之間中間孔的數(shù)目和方向主孔的孔方向角為在兩個方向主孔48之間的中間孔51差值孔方向角。如果在以后添加或者去除在方向主孔48之間的中間孔51或者改變方向主孔48的數(shù)值，鑿鉆圖案設計程序能夠執(zhí)行新的插值以為中間孔51確定新的孔方向角。[0077]應該指出，屬于孔組的鑿鉆孔可以同時地具有兩個或者更多的主孔性質。因此，例如位置主孔可以同時地是深度主孔和方向主孔，即一種多類型主孔。
這里指出，在兩個主孔之間的區(qū)域還可以使用術語鑿鉆孔元素而不是在前使用的術語區(qū)域。鑿鉆孔元素包括元素線，所述元素線具有第一主孔、第二主孔和在它們之間的一個或者多個中間孔。主孔置于輪廓上，由此在它們之間的元素線的形狀對應于在鑿鉆孔元素處的輪廓形狀。
圖16示出，當在爆破平面29和方向52處已知鑿鉆孔底部位置36時，鑿鉆圖案設計程序能夠基于這些數(shù)據在導航平面28處確定鑿鉆孔的開始位置36"。圖16的下圖進一步示出通過向鑿鉆圖案設計程序提供在導航平面28處的鑿鉆孔的開始位置36"，該程序能夠基于開始位置36"和底部位置36而確定鑿鉆孔的方向52。
圖17示出用于確定鑿鉆孔在導航平面28處的方向和開始位置36"的再一種可替代布置。設計者能夠確定對準點53并且選擇可以根據對準點53而被對準的一個或者多個鑿鉆孔36。鑿鉆圖案設計程序確定對準的方式，使得所選擇的鑿鉆孔36的延伸部54通過所選擇的對準點53。這允許在期望平面處確定所述鑿鉆孔的開始位置36"?？梢栽趯Ш狡矫?8處或者開始平面55處確定開始位置36"，實際鑿鉆從所述開始位置36"開始。例如，設計者可以利用一些指示器裝置諸如鼠標在圖形用戶界面中指示對準點53?？商娲?，設計者可以在鑿鉆圖案設計程序中輸入對準點在鑿鉆圖案的坐標系中的坐標。而且，鑿鉆圖案設計程序可以載入有關將被使用的巖石鑿鉆設備的信息，并且結合所計劃的鑿鉆圓口顯示巖石鑿鉆設備I的圖。在此情形中，設計者可以在隧道掌子面處確定巖石鑿鉆設備I的位置，并且然后從巖石鑿鉆設備I的后側確定對準點。設計者可以使用視覺檢查以保證根據對準點53對準的鑿鉆孔和鑿鉆孔的底部36能夠被鑿鉆而不受巖石鑿鉆設備I的鉆臂阻礙。對準點53不僅可以應用于在輪廓中和在輔助行上的鑿鉆孔，而且還可以應用于確定場孔和各個另外的孔的孔方向角。
圖18示出作為xy投影所看到的、將被產生的巖石洞穴的喇叭狀過渡。喇叭狀過渡指的是當沿著y方向檢查時巖石洞穴26的輪廓在XZ平面上變寬或者收縮?？梢栽阼忋@圖案中確定橫交于y方向的標樁號(peg number) 60a到60g,可以例如利用數(shù)值61識別標樁號，標樁號因此可以例如描繪距離預定開始位置的米數(shù)。可以在彼此相距期望距離處確定標樁號60,例如在彼此相距一米處確定標樁號60。在圖18中,標樁號60b到60f位于喇叭狀過渡的過渡點62處，即位于將被挖掘的巖石洞穴26的輪廓改變的點處?？梢岳描忋@圖案設計程序在期望標樁號處確定必要的鑿鉆孔輪廓，諸如開始輪廓和末端輪廓。另外，可以利用鑿鉆圖案設計程序在期望標樁號處設計鑿鉆圖案。而且，例如，通常利用曲線表格等確定巖石洞穴26的中心線的方向。
可以利用鑿鉆圖案設計程序為任何標樁號插值開始輪廓32和末端輪廓14。在圖18的實例中，在標樁號60b和60c之間執(zhí)行插值。在此情形中，鑿鉆圖案設計程序根據標樁號60b和60c的輪廓插值初始輪廓和末端輪廓，并且在圖形用戶界面中將它們顯示給設計者。一種插值條件是輪廓在前一標樁號和后一標樁號中是均勻的。在實踐中，設計者的任務僅僅在于選擇期望曲線表格、鑿鉆圖案的標樁號和長度，然后初始化插值函數(shù)。
圖19示出能夠與具有變化輪廓的巖石洞穴26相關地利用的應用。當巖石洞穴26示出喇叭狀過渡時，可以基于前面的過渡點62a的鑿鉆圖案和后面的過渡點62b的輪廓以智能方式為位于過渡點62a和62b之間的任何標樁號60i設計鑿鉆圖案。鑿鉆圖案設計程序采取為標樁號60i設計的鑿鉆圖案作為開始位置，并且將鑿鉆孔位置添加到此處使得應炸量V和孔距E在鑿鉆圖案中保持不變。另外，鑿鉆孔的孔方向角保持相同。圖18和19所示應用的目的是在具體情形中便于并且加速鑿鉆圖案的設計。
圖20示出主孔的又一些應用?？梢酝ㄟ^將主孔置于每一個區(qū)域中而確定鑿鉆圖案12的區(qū)域的鑿鉆孔性質，諸如底部14a、壁部14b和彎曲頂部14c的鑿鉆孔性質。例如，在圖20中，主孔72a位于頂部區(qū)域14c中，該孔影響在頂部區(qū)域14c的結束點73a、73b之間的中間孔74a的性質。相應的主孔也可以位于壁部區(qū)域14b和底部區(qū)段14a中。對于這種主孔，已經預先確定一種規(guī)則，根據該規(guī)則，鑿鉆圖案12的區(qū)域14a到14c之一是它們的影響區(qū)域。而且，能夠在鑿鉆圖案12中定位主孔72b，這個主孔的影響區(qū)域75b被確定為在圖案的主孔72b和邊角點73c之間保留的孔組區(qū)域。在此情形中，主孔72b的主要性質影響中間孔74b的性質。替代邊角點73c，可以根據除了邊角點73c、73d之外的結束點73a、73b確定影響區(qū)域。另外，主孔72c的影響區(qū)域75c可以被確定為絕對距離S，由此主孔72c影響在所述距離S的端部處的所有的中間孔74c。而且，對于這種主孔72c，影響方向已被預先確定，在圖20中利用箭頭示出該方向。還能夠在鑿鉆圖案中使用主孔72d，這個主孔的所被確定的影響區(qū)域75d是的相鄰鑿鉆孔74d的數(shù)目N。另外，為這種主孔72d確定影響方向，在圖中利用箭頭示出該方向。主孔72c和72d的影響區(qū)域75c和75d可以被確定為沿著一個方向或者可替代地沿著兩個方向延伸。而且，影響區(qū)域的幅度沿著不同方向可以是不同的。因此，影響區(qū)域可以是例如向右的三個相鄰鑿鉆孔和向左的兩個相鄰鑿鉆孔。主孔也可以具有上述影響區(qū)域的某種組合，即影響區(qū)域可以沿著一個方向覆蓋三個相鄰鑿鉆孔并且沿著另一方向它可以延伸到圖案的某個區(qū)域的結束點等?？梢詾橹骺?2的影響區(qū)域75確定設定與上述規(guī)則不同的任何其它規(guī)則?？梢栽谝院缶庉嬛骺椎闹饕再|、位置和影響區(qū)域確定?？梢栽谂c主孔的主要性質相同或者不同的文件、數(shù)據元等中存儲確定影響區(qū)域的規(guī)則。具有預先確定影響區(qū)域的主孔可以具有任何類型，即它可以是位置主孔、方向主孔、深度主孔或者確定一個或者多個性質的任何其它主孔。
根據本發(fā)明的鑿鉆圖案可以被多方面地修改。可以通過修改現(xiàn)有的舊的鑿鉆圖案設計新的鑿鉆圖案。這節(jié)約了計劃所消耗的時間。而且，可以利用為在前發(fā)現(xiàn)工作的炸藥單耗數(shù)值和孔方向角?？梢詮南到y(tǒng)的存儲器載入舊的鑿鉆圖案作為用于新的圖案的基礎。設計者然后可以變換在圖案中存在的鑿鉆孔元素，并且添加和去除它們。設計者還可以放大或者縮小鑿鉆圖案。設計者還可以自由地向鑿鉆圖案添加主孔或者去除它們。類似地，設計者可以在開始數(shù)值表格的內容被鑿鉆圖案設計程序加載之前修改所述開始數(shù)值表格的內容。舊的鑿鉆圖案的切口可以被原樣地使用或者它在鑿鉆圖案中的位置可以移位。可替代地，可以利用可從另一鑿鉆圖案載入的另一切口替代該切口。
可以為鑿鉆圖案的設計產生各種開始數(shù)值表格、參數(shù)表格和參數(shù)文件，在其中存儲的參數(shù)可以被載入以由鑿鉆圖案設計程序隨時使用。另外，關于爆破技術計算，不同于在本申請所述的那些公式的其它公式可以被給予鑿鉆圖案設計程序。
鑿鉆圖案設計程序可以包括仿真程序。在產生鑿鉆圖案之后，在該圖案被分發(fā)并且在巖石鑿鉆設備中加以使用之前，可以對該圖案進行合理性檢查，即性能測試。還能夠在鑿鉆圖案設計的任何階段對鑿鉆圖案進行合理性檢查，從而使得設計者能夠在鑿鉆圖案中即時地進行必要的修改。在鑿鉆圖案設計程序中包括的仿真程序可以通過鑿鉆序列運行，即實際地在每一個鑿鉆孔處定位鉆臂并且鑿鉆孔。該仿真程序還可以包括自動檢查，從而允許它向設計者示意在鑿鉆圖案中的缺陷和危險的狀況。合理性檢查使得能夠對孔進行觀察，例如，在對其鑿鉆期間存在鉆臂相互碰撞的顯著風險或者存在鉆臂和進給裝置相互碰撞的風險。另外，可以進行檢查以查看鉆臂能夠被延伸以鑿鉆所有的鑿鉆孔并且?guī)r石鑿鉆設備的操作員對于鑿鉆場所具有良好的可視性。而且，仿真使得能夠觀察從鑿鉆圖案缺少的任何信息。在仿真期間，計劃鑿鉆圖案的設計者還可以遵照鑿鉆序列的運行并且可視地觀察其中的誤差和缺陷。
關于仿真程序運行，可以從預先產生的文件檢索巖石鑿鉆設備的信息和視覺模型。仿真程序可以顯示從鑿鉆方向和從上方看到的鑿鉆圖案。鑿鉆圖案還可以示出例如巖石鑿鉆設備圖和鉆臂緊固點、鉆臂以及鉆臂的聯(lián)接角度、轉滾角度。設計者可以通過加速或者減緩運行并且通過使其向前和向后地行進而影響仿真運行。而且，在仿真期間，鉆臂的定位運動可以被布置成比鑿鉆更慢地顯示，從而便于關鍵步驟的檢查。
鑿鉆圖案設計程序是能夠在計算機等的處理器中執(zhí)行的軟件產品。該軟件產品例如可以被存儲在用于設計的計算機的存儲器裝置中或者它可以被存儲在獨立的存儲器裝置諸如CD-ROM中。而且，可以從信息網絡將該軟件產品載入到在設計中使用的計算機。鑿鉆圖案設計程序的執(zhí)行適于實現(xiàn)在本申請中描述的功能。鑿鉆圖案設計程序和設計者可以通過交互方式操作并且因此一起地設計鑿鉆圖案。
在一些情形中，在本申請中描述的特征可以被原樣地使用，而與其它特征無關。在另一方面，當需要時，在本申請中提出的特征可以被組合起來以產生各種組合。
附圖和相關說明僅僅旨在說明本發(fā)明的思想。本發(fā)明的細節(jié)可以在權利要求
的范圍內改變。
權利要求
1.一種設計用于挖掘巖石洞穴的鑿鉆圖案的方法， 所述鑿鉆圖案(12)為在隧道(26)掌子面處待鑿鉆的圓口確定至少鑿鉆孔在所述鑿鉆圖案的坐標系中的位置和孔方向角以及所述鑿鉆孔的長度； 所述方法包括: 利用鑿鉆圖案設計程序進行所述鑿鉆圖案的計算機輔助設計； 為所述鑿鉆圖案(12)確定一導航平面(28)； 基于待挖掘的所述圓口(25)的長度，確定至少用于待挖掘 的所述洞穴(26)的挖掘輪廓(31)、在所述挖掘輪廓內部的至少一組孔和所述鑿鉆圖案的長度L ； 為每一組孔確定多個鑿鉆孔； 在所述導航平面(28)處為待鑿鉆的所述孔確定開始位置；并且 確定從所述開始位置到所述孔的底部的待鑿鉆的所述孔的方向； 其特征在于， 在所述鑿鉆圖案(12)中確定爆破平面(29)，所述爆破平面(29)位于所述圓口(25)的底部，距所述導航平面(28)的距離相應于所述圖案的長度L ; 將鑿鉆孔底部位置安置在所述爆破平面(29)處的所述圓口(25)的底部處； 在所述爆破平面(29)處為所述鑿鉆圖案中的至少一些孔執(zhí)行爆破計算； 對于所述爆破計算利用在存儲器中預先存儲的爆破技術數(shù)據；并且將以下鑿鉆孔性質之一提供給所述鑿鉆圖案設計程序:在導航平面處的鑿鉆孔的開始位置、鑿鉆孔方向，并且基于所述鑿鉆孔底部位置和第一給定的性質確定缺少的第二鑿鉆孔性質，所述鑿鉆孔性質是在從所述圓口的底部朝向所述導航平面觀察時被確定的。
2.根據權利要求
1的方法，其特征在于， 在所述爆破計算中利用在存儲器中預先存儲的、應炸量V、孔距E、炸藥單耗q和裝藥度I之間的的相互依賴關系以及在存儲器中預先存儲的關于所述炸藥單耗q和所述裝藥度I的爆破技術數(shù)據。
3.根據權利要求
2的方法，其特征在于， 為所述鑿鉆圖案(12)的不同部分的所述孔預先確定炸藥單耗數(shù)值q;和 預先將待在所述圖案的不同部分中使用的裝藥制成表格。
4.根據前述權利要求
中任何一項的方法，其特征在于， 在所述爆破計算中根據公式V= I/(q*E)利用預定炸藥單耗數(shù)值q、孔距E和平均裝藥度I，其中V是應炸量。
5.根據權利要求
1的方法，其特征在于， 當將所述鑿鉆孔底部位置安置在所述圓口(25)的底部處時對所述爆破計算加以考慮。
6.根據權利要求
5的方法,其特征在于， 為鑿鉆孔底部位置的安置預先確定比率F，所述比率F是孔距E和應炸量V的商； 利用公式E=I1 *杓/d確定計算孔距E，其中q是炸藥單耗數(shù)值，I是平均裝藥度； 在所述鑿鉆圖案(12)中確定安置鑿鉆孔底部位置的區(qū)域； 將待處理的所述區(qū)域的長度除以所述計算孔距E，從而給出將被安置于所述區(qū)域中的鑿鉆孔的準確數(shù)目； 選擇最接近的整數(shù)作為待安置于所述區(qū)域中的鑿鉆孔底部的數(shù)目，并且以這樣的方式計算新的孔距EljP:使得所述鑿鉆孔底部位置距離相等；并且利用公式V = E1/F計算應炸量V。
7.根據權利要·求1的方法，其特征在于， 在至少一組孔中以人工方式安置鑿鉆孔底部位置。
8.根據權利要求
1的方法，其特征在于， 在至少一組孔中預先確定在所述鑿鉆孔底部之間的孔距E ;并且考慮所述預先確定的孔距E，利用所述鑿鉆圖案設計程序在孔組中自動地安置鑿鉆孔底部位置。
9.根據權利要求
1的方法，其特征在于， 在至少一組孔中預先確定在所述鑿鉆孔底部之間的孔距； 以人工方式劃分出孔組的期望區(qū)域；并且 根據所述預先確定的孔距，利用所述鑿鉆圖案設計程序在預定區(qū)域中自動地安置鑿鉆孔底部位置。
10.根據權利要求
1的方法，其特征在于， 以人工方式確定孔組的期望區(qū)域； 以人工方式確定在所述孔組的所述區(qū)域中的鑿鉆孔數(shù)目；并且利用所述鑿鉆圖案設計程序，自動地以相等距離在所述孔組的確定區(qū)域中安置選定數(shù)目的鑿鉆孔底部位置。
11.根據權利要求
1-3中任何一項的方法，其特征在于， 給出鑿鉆孔的方向(49);并且 基于所述鑿鉆孔底部位置(36)和所述鑿鉆孔方向(49)在所述導航平面(28)處為所述鑿鉆孔確定開始位置(36")。
12.根據權利要求
1到3中任何一項的方法，其特征在于， 在所述導航平面(28)上給出鑿鉆孔開始位置(36〃 );并且 基于所述鑿鉆孔底部(36)和給出的開始位置(36")為所述鑿鉆孔計算方向(52)。
13.根據權利要求
1-3中任何一項的方法，其特征在于， 為待挖掘的所述巖石洞穴(26)確定末端輪廓(14)，所述末端輪廓(14)是通過最外側孔組的所述鑿鉆孔底部(35、36)的線； 基于每一個鑿鉆孔的裝藥信息，至少為所述末端輪廓的所述鑿鉆孔確定破裂區(qū)； 至少在所述圓口的底部(25)處比較所述末端輪廓(14)的所述鑿鉆孔(35、36)的所述破裂區(qū)與預定容許破裂區(qū)(33);并且 即使一個鑿鉆孔的所述破裂區(qū)大于所述容許破裂區(qū)(33)時，也向用戶進行示意。
14.根據權利要求
13的方法，其特征在于， 在圖形用戶界面中顯示在所述導航平面(28)和所述爆破平面(29)之間的所述預定容許破裂區(qū)的輪廓(33)； 在圖形用戶界面中，將每一個鑿鉆孔的所述破裂區(qū)顯示為在所述末端輪廓中圍繞所述鑿鉆孔底部(36)和所述開始位置(36")產生的一個破裂圓(37)，所述破裂區(qū)的直徑尺寸與所述破裂區(qū)的尺寸成比例； 在每一個鑿鉆孔底部的所述破裂圓和所述開始位置的所述破裂圓之間產生柱形破裂空間(38);并且 在所述導航平面和所述爆破平面之間即使一個柱形破裂空間與所述容許破裂區(qū)的輪廓相交時，也向用戶進行示意。
15.根據權利要求
13的方法，其特征在于， 確定至少一個輔助行(15、16)，所述輔助行(15、16)是位于所述末端輪廓(14)內部并且包括多個鑿鉆孔的孔組，所述輔助行通過所述多個鑿鉆孔的底部；并且另外地，至少對于最外側輔助行(15)的所述鑿鉆孔執(zhí)行破裂區(qū)檢查。
16.根據權利要求
2到3中任何一項的方法，其特征在于， 為待挖掘的所述洞穴確定末端輪廓(14)，所述末端輪廓(14)是通過最外側孔組的所述鑿鉆孔底部的線； 為在所述爆破平面(29)處的所述末端輪廓以相互間距等于期望孔距E的距離確定多個鑿鉆孔底部位置； 利用爆破計算來為在所述爆破平面(29)處的所述末端輪廓(14)的所述鑿鉆孔確定應炸量V; 在所述爆破平面(29)處，確定在所述末端輪廓內部、在為所述末端輪廓的所述鑿鉆孔確定的所述應炸量的端部處的至少一個第一應炸線(40)； 將第一輔助行(15)安置在所述末端輪廓(14)的所述第一應炸線(40)上； 在所述爆破平面(29)處以相互間距等于期望孔距E的距離為所述第一輔助行(15)確定多個鑿鉆孔底部位置(42);并且 在圖形用戶界面中至少顯示所述末端輪廓(14)、所述第一應炸線(40)和所述鑿鉆孔底部(42)位置。
17.根據權利要求
16的方法，其特征在于， 通過爆破計算為所述末端輪廓(14)的所述鑿鉆孔(35、36)確定應炸量V，其中根據公式V = I/(q*E)利用至少預定炸藥單耗數(shù)值q、孔距E和平均裝藥度I。
18.根據權利要求
16的方法，其特征在于， 圍繞所述鑿鉆孔底部為所述末端輪廓(14)的每一個鑿鉆孔(35、36)產生第一應炸圓(44)； 所述應炸圓(44)被產生成使得所述應炸圓的半徑尺寸與所述應炸量V的尺寸成比例；并且 產生第一應炸線(40)，所述第一應炸線(40)在所述第一應炸圓(44)的內邊緣中的一點處與每一個所述第一應炸圓(44)的周圍相交。
19.根據權利要求
16的方法，其特征在于， 基于將在所述爆破平面(29)處執(zhí)行的所述爆破計算來確定圍繞在所述第一輔助行(15)上的所述鑿鉆孔(42)的至少一個第二應炸線(43)； 在第一輔助行(15)內部將第二輔助行(16)安置于所述第二應炸線(43)上；并且在所述爆破平面(29)處以相互間距等于期望孔距E的距離為所述第二輔助行(16)確定多個鑿鉆孔底部位置。
20.根據權利要求
16的方法，其特征在于， 利用爆破計算來為最內側輔助行(16)的所述鑿鉆孔確定至少一個第三應炸線； 將切口(18)安置于所述鑿鉆圖案(12)中； 將至少一個場孔元素(17)給所述鑿鉆圖案設計程序； 在所述鑿鉆圖案設計程序中自動地在由最內側輔助行的所述第三應炸線和所述切口劃出輪廓的區(qū)域中產生場鑿鉆孔； 為所述場孔元素確定應炸圓和第四應炸線；并且 將后面的場孔元素安置于前面的場孔元素的所述應炸線上。
21.根據權利要求
1-3中任何一項的方法，其特征在于， 在所述鑿鉆圖案中的至少一組孔中確定至少一個主孔(35、45、48、72)； 為所述主孔確定至少一個主要性質； 基于所述主孔的主要性質確定至少一個第二鑿鉆孔的性質；并且使用將在以后被編輯的主孔，所述主孔可以被添加或者被去除，并且所述主孔的主要性質是能夠被修改的。
22.根據權利要求
1-3中任何一項的方法，其特征在于， 在所述鑿鉆圖案(12)中的至少一組孔中確定至少兩個主孔(35、45、48)，至少一個中間孔(36、47、51)位于所述主孔(35、45、48)之間； 為所述主孔(35、45、48)確定以下主要性質中的至少一個:孔組中的位置、深度、孔方向角、裝藥度、孔距；并且 基于所述主孔(35、45、48)的主要性質確定所述中間孔(36、47、51)的至少一個性質。
23.根據權利要求
22的方法，其特征在于， 在所述鑿鉆圖案(12)中使用將在以后被編輯的主孔(35、45、48)，所述主孔可以被添加或者被去除，并且所述主孔的主要性質是能夠被修改的。
24.—種巖石鑿鉆設備,包括: 可移動的運載工具(2); 至少一個鉆臂(3)； 在所述鉆臂(3)中的至少一個鑿鉆單元(4)，所述鑿鉆單元包括進給梁(5)和適于利用進給裝置、通過所述進給梁能夠移動的巖石鑿鉆機(6)； 用于控制所述巖石鑿鉆設備(I)的至少一個控制單元(8)，所述控制單元(8)包括至少一個計算機， 其特征在于， 控制單元(8)還被布置成執(zhí)行用于設計鑿鉆圖案(12)的軟件產品，以與用戶(23)交互的方式執(zhí)行軟件產品適于: 在所述鑿鉆圖案(12)中在圓口(25)的底部處，確定在距導航平面(28)等于所述圖案的長度L的距離處的爆破平面(29)； 將鑿鉆孔底部位置安置在所述爆破平面(29)處的所述圓口(25)的底部處； 在所述爆破平面(29)處為所述鑿鉆圖案中的至少一些孔執(zhí)行爆破計算； 從所述圓口的底部朝向所述導航平面(28)觀察所述鑿鉆孔；并且 響應于鑿鉆孔底部位置(36)和以下給定性質中的至少一個確定鑿鉆孔性質:鑿鉆孔在導航平面處的開始位 置、鑿鉆孔方向。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種設計用于挖掘巖石洞穴的鑿鉆圖案的方法和軟件產品。本發(fā)明進一步涉及一種巖石鑿鉆設備，所述巖石鑿鉆設備能夠在其控制單元中執(zhí)行所述軟件產品和方法。在設計鑿鉆圖案(12)期間，鑿鉆孔底部位置被安置在爆破平面(29)處，處于圓口(25)的底部處。鑿鉆圖案設計程序確定從所述圓口的底部朝向導航平面(28)觀察到的鑿鉆孔的缺少性質。所述程序能夠基于底部的位置(36)和方向為鑿鉆孔確定開始位置(36)。所述程序還在已被定位的鑿鉆孔上執(zhí)行爆破計算。
文檔編號E21B44/00GKCN101600850 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200780047628
公開日2013年5月1日 申請日期2007年12月20日
發(fā)明者馬爾蒂·凱斯基寧 申請人:山特維克礦山工程機械有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),