專利名稱：為挖掘巖石洞穴設計鑿鉆圖案的制作方法
技術領域：
本發明涉及為挖掘巖石洞穴設計鑿鉆圖案。鑿鉆圖案為在隧道掌 子面處鑿鉆的圓口在鑿鉆圖案的坐標系中確定了至少鑿鉆孔的位置和 孔方向角。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明的目的。
本發明還涉及一種根據第二項獨立權利要求的軟件產品，在設計 計算機中執行該軟件產品產生設計鑿鉆圖案所需的動作。而且，本發
明涉及一種在第三項獨立權利要求的前序中描述的巖石鑿鉆設備，能 夠在該巖石鑿鉆設備的控制單元中執行軟件產品以產生設計鑿鉆圖案 要求的動作。
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。 一個圓 口量的巖石材料在一次爆破時被從巖石分離。為了挖掘巖石洞穴，預 先進行設計并且確定有關例如巖石類型的信息。通常，巖石洞穴的訂 貨人還對于待挖掘的洞穴設定了各種質量要求。而且，對于每一個圓 口，鑿鉆圖案作為辦公室工作被設計出來，該圖案被提供給用于在巖 石中鑿鉆所述鑿鉆孔的巖石鑿鉆設備，從而能夠形成期望圓口 。
為了設計鑿鉆圖案，已經提供了在設計圖案時幫助設計者的鑿鉆 圖案設計程序。設計鑿鉆圖案因此是在設計者和鑿鉆圖案設計程序之 間的交互動作。然而，目前的鑿鉆圖案設計程序的缺點在于，在使用 時它們是麻煩的和緩慢的。而且，難以在以后改變已經完成的鑿鉆圖 案。
發明內容
本發明的一個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。而且， 一個目的在于提供一種新穎的和改進的 巖石鑿鉆設備，能夠以計算機輔助方式在所述巖石鑿鉆設備的控制單 元中產生鑿鉆圖案。
根據本發明的方法的特征在于，為在鑿鉆圖案中的至少一個孔組 確定至少一個主孔；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其它鑿鉆孔的性質；并且使用能夠在以后 被編輯的主孔，所述主孔能夠被添加或者能夠被去除，并且所述主孔 的主要性質能夠被改變。
根據本發明的軟件產品的特征在于，在計算機中的軟件產品的執 行被布置成產生至少下面的動作以與設計者交互的方式產生鑿鉆圖 案；對于將在巖石中鑿鉆的圓口，在鑿鉆圖案的坐標系中為鑿鉆圖案 確定至少鑿鉆孔的位置和孔方向角；在鑿鉆圖案中定位至少一個孔組 和所述孔組中的幾個鑿鉆孔；為鑿鉆圖案的至少一個孔組確定能夠在 以后被編輯的至少一個主孔；為所述主孔確定至少一個主要性質；并 且基于所述主孔的主要性質確定至少一個其它鑿鉆孔的至少一個性 質。
根據本發明的巖石鑿鉆設備的特征在于，能夠在巖石鑿鉆設備的 控制單元中執行軟件產品以設計鑿鉆圖案，該軟件產品的執行被布置 成產生至少下面的動作以與設計者交互的方式產生鑿鉆圖案；對于 將在巖石中鑿鉆的圓口，在鑿鉆圖案的坐標系中為鑿鉆圖案確定至少 鑿鉆孔的位置和孔方向角；在鑿鉆圖案中定位至少一個孔組和所述孔 組中的幾個鑿鉆孔；為鑿鉆圖案的至少一個孔組確定能夠在以后被編 輯的至少一個主孔；為所述主孔確定至少一個主要性質；并且基于所
述主孔的主要性質確定至少一個其它鑿鉆孔的至少一個性質。本發明的思想在于，為在鑿鉆圖案中的孔組確定至少一個主孔。 為所述主孔確定一個或者多個主要性質，并且基于所述主孔的主要性 質確定至少一個其它鑿鉆孔的至少一個性質。所述孔組可以是例如末 端輪廓、輔助線或者場孔元素。此外，本發明的思想是在鑿鉆圖案中 利用能夠以通用方式在以后被編輯的主孔。因此，主孔能夠被容易地 添加和去除，并且所述主孔的位置和其它性質能夠被改變。
本發明的一個優點在于，它比以前更加容易并且快速地設計鑿鉆 圖案。設計者能夠集中于確定主孔的位置和性質，這是因為鑿鉆圖案 設計程序能夠自動地確定依賴于主孔的孔的性質。此外，鑿鉆圖案的 性質能夠被更好地控制。此外，可編輯的主孔的主要性質和位置能夠 在以后被改變。由此，在以后編輯鑿鉆圖案是容易的和快速的。設計 者還可以使用舊的鑿鉆圖案作為新圖案的基礎并且以待被鑿鉆的新圓 口所要求的方式修改其中的主孔，這使得設計工作得以節約。由于良 好的可編輯性，鑿鉆圖案可以具有長的使用壽命。
一個實施例的思想在于為鑿鉆圖案中的孔組確定至少兩個主孔。 在主孔之間，存在一個或者多個中間孔，且基于主孔的主要性質確定 中間孔的至少一個性質。在這個方案中，利用主孔能夠容易地劃分出 受到主孔影響的包括一個或者多個中間孔的影響區域。通過改變主孔 的位置可以在以后編輯影響區域的尺寸。
一個實施例的思想在于為每一個單獨的主孔確定包括一個或者多 個鑿鉆孔的影響區域。可以在設計鑿鉆圖案時確定影響區域，并且可 以在以后編輯影響區域。例如可以將影響區域確定成使得它包括預定 數目的最靠近主孔的鑿鉆孔，或者距主孔預定的絕對距離的鑿鉆孔。 此外，可以將影響區域確定成使得主孔僅僅在圖案的給定部分中具有 影響，例如在底部區域在或者在邊角部中。此外，影響區域可以包括 位于主孔和圖案的某個部分諸如邊角點之間的鑿鉆孔。確定主孔的影響區域的規則可以被存儲在與主孔的主要性質相同的可編輯數據元 中。本申請甚至允許在期望區域中定位影響預定數目的鑿鉆孔的僅僅 一個主孔。
一個實施例的思想在于，主孔的主要性質是以下之一在孔組中 的位置、深度、孔方向角、裝藥度或者孔距。
一個實施例的思想在于，在圖形用戶界面中顯示待被設計出的鑿 鉆圖案并且沿著圖案的孔組將主孔移動到一期望位置。可以例如利用 在用戶界面中的鼠標或者相應的指針設備進行移動。然后，當主孔被 關聯到輪廓線時，在編輯期間它們易于沿著輪廓線移動。
一個實施例的思想是，將任意鑿鉆孔轉變成主孔，并且反之亦然。 因此，能夠容易地在孔組中形成新類型的鑿鉆孔元素。
一個實施例的思想是，在孔組中的最遠鑿鉆孔之間的任何位置處 任意地產生至少一個新的主孔。因此，還可以在以前不存在任何的鑿 鉆孔的位置處將一主孔添加到圖案。
一個實施例的思想是，將主孔關聯到在存儲器中預先存儲的并且 限定主孔的主要性質的至少一個數據元。因此，例如通過編輯給定值 表格的內容或者通過選擇將被使用的另一數據元，在設計期間和之后， 主孔的主要性質均能夠被容易地改變。
一個實施例的思想是，在一個或者多個孔組中，在圓口底部處確 定主孔。可以例如在爆破平面上，在圓口底部處確定主孔，該爆破平
面被定位在距導航平面(navigation plane)對應于圖案的長度的距離處。 可以根據從圓口底部的視角設計鑿鉆圖案，在此情形中，在設計圖案 時，爆破技術方面被加以考慮。主孔可以位于為爆破平面而確定的末 端輪廓、輔助行和場孔元素中。一個實施例的思想是，在導航平面上在一個或者多個孔組中確定 主孔。以傳統的方式在導航平面上設計鑿鉆圖案。主孔可以位于為導 航平面而確定的開始輪廓、輔助行和場孔元素中。
一個實施例的思想是，在鑿鉆圖案的至少一個孔組中確定至少一 個鑿鉆孔元素。通過在孔組中定位第一位置主孔和第二位置主孔而形 成鑿鉆孔元素，由此在孔組在第一位置主孔和第二位置主孔之間保留 的部分形成鑿鉆孔元素的元素線， 一個或者多個中間孔位于這個線上。 此外，為鑿鉆孔元素確定至少一個公共參數，所述參數的變化影響屬 于所述元素的鑿鉆孔的性質。利用位置主孔，可以從孔組容易地劃分 出期望鑿鉆孔元素。此外，因為元素線的形狀對應于在孔組中由主孔 劃分出的區域，所以元素線不僅可以包括直線形狀而且還可以包括曲 線形狀以及曲線和直線形狀的不同組合。
一個實施例的思想是，為鑿鉆孔元素確定裝藥類別，裝藥類別限 定了至少炸藥單耗q、平均裝藥度I和目標孔距E。鑿鉆圖案設計程序 允許在位置主孔之間的區域中自動地產生若干中間孔。基于鑿鉆孔元 素的裝藥類別確定將被產生的中間孔的數目和孔距。在鑿鉆圖案中在 位置主孔之間的區域中以基本相等的間隔定位中間孔，并且可以在圖 形用戶界面中顯示所述中間孔。
一個實施例的思想是，確定目標孔距E，由此能夠利用鑿鉆圖案 設計程序自動地產生中間孔。基于目標孔距E確定中間孔的數目。在 鑿鉆圖案中在位置主孔之間的區域中定位中間孔，并且可以在圖形用 戶界面中顯示所述中間孔。
一個實施例的思想是，為鑿鉆孔元素確定最大孔距E，由此鑿鉆 圖案設計程序允許為鑿鉆孔元素自動地產生中間孔。對最大容許孔距E
加以考慮，確定最小可能的中間孔的數目。在鑿鉆圖案中在位置主孔之間的區域中定位中間孔，并且可以在圖形用戶界面中顯示所述中間 孔。
一個實施例的思想是，將在鑿鉆圖案中的同一孔組中的至少兩個 鑿鉆孔確定為深度主孔并且將長度賦予這些孔。基于中間孔的數目和 深度主孔的長度為在兩個深度主孔之間的中間孔進行深度插值。如果 需要，本申請允許設計者偏離由鑿鉆圖案中的基本尺寸(諸如為孔組 確定的y坐標)確定的默認深度。
一個實施例的思想是，將在鑿鉆圖案中的同一孔組中的至少兩個 鑿鉆孔確定為方向主孔并且為這些孔確定孔方向角。基于中間孔的數 目和方向主孔的孔方向角為在兩個方向主孔之間的中間孔進行孔方向 角插值。這個主孔類型的優點是良好的可編輯性。如果以后在方向主 孔之間添加或者減少鑿鉆孔或者如果方向主孔的值被改變，則鑿鉆圖 案設計程序可以執行新的插值以確定中間孔的新的孔方向角。
一個實施例的思想是，在圖形用戶界面中顯示開始輪廓并且為在 末端輪廓中的方向主孔確定孔方向角。此外，在鑿鉆圖案設計程序中 計算視角使得末端輪廓的方向主孔的開始點被附接到開始輪廓。
一個實施例的思想是，為鑿鉆圖案確定至少一個同時具有至少兩 個主要性質的主孔。
本發明一個實施例的思想是，以異化于其它鑿鉆孔的方式在用戶 界面中顯示主孔。與其它鑿鉆孔底部或者開始點相比，可以例如通過 不同顏色或者孔符號在圖形用戶界面中示意主孔。
在附圖中更加詳細地描述了本發明的實施例，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2示意性地示出鑿鉆圖案的XZ投影；
圖3示意性地示出示意與鑿鉆圖案有關的特征的xy投影，即頂視
圖4示意性地示出在鑿鉆圖案中的孔組的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端點定位的xz投影； 圖7示意性地示出炸藥單耗表格；
圖8示意性地示出在末端輪廓中布置的鑿鉆孔的位置的XZ投影；
圖9示意性地示出在鑿鉆圖案中的邊角部A區域中布置的深度主
孔和中間孔的XZ投影；
圖IO示意性地示出從方向B-B看到的、根據圖8的深度主孔的原
理；
圖ll示意性地示出在鑿鉆圖案中的角部A區域中布置的方向主孔
的效果的XZ投影；
圖12示意性地示出利用鑿鉆圖案設計程序中的鎖定到輪廓功能
將方向主孔的開始點附接到鑿鉆圖案中的孔組的xz投影； 圖13a和13b示出概念孔方向角a和視角(3; 圖14示意性地示出在鑿鉆圖案中定位場孔元素的xz投影； 圖15示意性地示出在導航平面上設計鑿鉆圖案的xz投影；以及 圖16示意性地示出主孔的xz投影，每一個主孔均具有預定的影
響區域。
在圖中，為了清楚起見，以簡化的方式示出本發明的實施例。利 用相同的附圖標記表示相似的部分。
具體實施例方式
圖1示出巖石鑿鉆設備1，巖石鑿鉆設備1包括可移動的運載工 具2、 一個或者多個鉆臂3、和在鉆臂3中布置的鑿鉆單元4。鑿鉆單元4包括進給梁5，在進給梁5上能夠利用進給裝置來移動巖石鑿鉆機
6。而且，鑿鉆單元4包括刀具7，利用刀具7將由巖石鑿鉆機的沖擊
設備給出的沖擊脈沖傳遞到待被鑿鉆的巖石。巖石鑿鉆設備1進一步
包括被布置成控制巖石鑿鉆設備1的致動器的至少一個控制單元8。控 制單元8可以是計算機或者相應的設備，并且可以包括具有顯示器的 用戶界面、以及用于向控制單元8供應命令和信息的控制裝置。
通常，為鑿鉆每一個圓口而設計鑿鉆圖案12，如待鑿鉆孔的長度 那樣，在鑿鉆圖案12中在鑿鉆圖案的坐標系中確定至少待鑿鉆孔的位 置和孔方向角。可以在鑿鉆孔場所的外部位置中，諸如在辦公室9中， 設計鑿鉆圖案，在所述位置，鑿鉆圖案可以在存儲器裝置諸如存儲棒 或者磁盤中存儲，或者可以利用數據傳遞連接IO而直接傳遞到巖石鑿 鉆設備的控制單元8，并且存儲在那里的存儲器部件諸如硬盤或者存儲 器磁盤中。可替代地，例如，可以利用例如在機艙11中的控制單元8 對鑿鉆圖案12進行設計和編輯。此外，可以在鑿鉆孔場所或者在其外 部編輯現有的鑿鉆圖案。設計鑿鉆圖案是計算機輔助的并且本質上通 常是重復性的。鑿鉆圖案設計程序在設計計算機21、控制單元8等中 運行，并且設計者23與鑿鉆圖案設計程序交互，并且供給所需信息、 進行選擇并且控制設計過程。已被設計出的圖案部分可以在設計過程 期間被反復地編輯從而實現更好的最終結果。
在已被設計出之后，鑿鉆圖案可以被載入到巖石鑿鉆設備的控制 單元8并且被執行。已被設計出的鑿鉆孔被在巖石24中鑿鉆并且被裝 藥和爆破。期望圓口數量的巖石材料被從巖石24分離，并且被運輸到 其他地方。隨后，根據新的鑿鉆圖案12為下一個圓口鑿鉆新的鑿鉆孔。
圖2示出鑿鉆圖案12，鑿鉆圖案12可以包括在一個在另一個之 內的幾個行14到16中被布置成孔組的幾個鑿鉆孔13a到13e。此外， 鑿鉆圖案可以包括在最內側鑿鉆孔行16和切口 18之間的區域中布置 的場孔17a到17c。兩個或者更多場孔17a到17c可以形成場孔元素17。通常，切口 18也包括幾個鑿鉆孔。
一個在另一個之內的鑿鉆孔行14
到16和場孔元素可以被稱為孔組。在以后述及的導航平面28上的開 始輪廓32也可以是某種孔組。當設計和編輯鑿鉆圖案時，這種孔組可 以被作為一個實體處理，或者可以從它們劃分出期望部分。
最外側鑿鉆孔行是末端輪廓14，下一個內部鑿鉆孔行是第一輔助 行15，在這之后的下一個內部行是第二輔助行16等。因此，可以有一 個或者多個輔助行。在鑿鉆圖案12中，鑿鉆孔13可以被示為可以是 白色的或者是黑色的圓19。黑色圓諸如在圖2中利用附圖標記13a和 13e表示的鑿鉆孔可以是主孔，利用附圖標記13b到13d表示的白色圓 可以是中間孔。此外，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。類似于圖2所示的那一個的鑿鉆圖案12的xz投影 可以被示于巖石鑿鉆設備1的設計計算機21中的圖形用戶界面22中 以及控制單元8中的圖形用戶界面中。
圖3示出與待被鑿鉆的圓口 25相關的鑿鉆圖案12的原理。導航 平面28位于將被挖掘的隧道26的掌子面27中，鑿鉆圖案12的坐標 系附于導航平面28。導航平面28通常在掌子面27的前側，但是有時 它可以至少部分地位于巖石內部。鑿鉆圖案12可以在坐標系中確定巖 石鑿鉆設備1的位置和方向，在此情形中，在開始鑿鉆孔之前，巖石 鑿鉆設備1根據坐標系而被導航。在圓口25的底部處，還可以存在爆 破層29，爆破層29位于距導航層28相應于圖案的長度的距離L處。 當設計鑿鉆圖案12時，可以在爆破平面29上定位待鑿鉆孔的底部的 位置13。可以賦予鑿鉆圖案設計程序待鑿鉆孔的方向20，由此鑿鉆圖 案設計程序能夠基于鑿鉆孔底部的位置13和鑿鉆孔方向20而在導航 平面28上計算鑿鉆孔的開始位置30。可替代地，可以將鑿鉆孔在導航 平面28上的開始位置30賦予鑿鉆圖案設計程序，由此鑿鉆圖案設計 程序能夠基于鑿鉆孔底部的位置13和鑿鉆孔的開始位置30計算鑿鉆 孔的方向20。可以從爆破平面29朝向導航平面28、從圓口25的底部 確定鑿鉆孔的性質，而傳統上是從導航平面朝向圓口底部進行確定，換言之恰好沿著相反的方向進行確定。在爆破平面29上，可以在設計 鑿鉆孔底部的位置13時執行爆破技術計算。
在最終鑿鉆圖案中，所有鑿鉆孔底部的位置不是必須位于爆破平
面上，這是因為鑿鉆圖案的底部通常被成形為凹形。沿著方向y，場孔
可以比末端輪廓和輔助行的孔延伸得更遠。然而，只有在鑿鉆孔底部
的位置已經首先被沿著xz方向定位于同一平面上例如爆破平面上之
后，才執行鑿鉆圖案的底部的成形。這種簡化方便了設計過程并且改 進了清晰度。能夠利用鑿鉆孔的深度和孔方向角影響鑿鉆圖案的底部 成形。
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是賦予鑿鉆圖案設計程序的基本信息條目之 一。此外，訂貨人可以為理論挖掘輪廓31確定容許公差31a和31b。 而且，圖4示出可以為導航平面28而確定的開始輪廓32。可以從開始 輪廓32在導航平面28上開始鑿鉆所述鑿鉆孔，換言之，鑿鉆孔的開 始點的位置可以位于開始輪廓32中。末端輪廓14則是聯合最外側鑿 鉆孔輪廓的孔的端點的線。此外，訂貨人可以為巖石洞穴26確定最大 容許破裂區33，這意味著，在限制巖石洞穴的表面中，不允許由于爆 破劑的爆破而引起的破裂延伸超過這個區域。
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。末端輪廓14的深度被表示成Lp，最外側的第一輔助行15的 深度被表示成Lapl，第二輔助行的深度被表示成Lap2并且第三輔助行 的深度被表示成Lap3。圖案長度即在導航平面28和爆破平面29之間 的距離被表示成L。利用附圖標記13表示孔的端點。
圖6a和6b示出在孔組中定位鑿鉆孔的端點。可以從末端輪廓14 開始定位鑿鉆孔。當已經在末端輪廓14中定位了鑿鈷孔的位置時，鑿 鉆圖案設計程序可以幫助確定所需的輔助行。在孔組中定位鑿鉆孔的端點可以是迭代的，換言之，如果需要，則可以在以后改變孔組中的
鑿鉆孔底部的位置。圖6a和6b利用黑色圓示出位置主孔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。
可以為在位置主孔35之間的區域為孔組確定裝藥類別。例如，末 端輪廓14的底部可以具有不同于末端輪廓的壁部14b的裝藥類別。此 外，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 的任何其它區域，并且可以為這個區域確定獨立的裝藥類別。例如由 于關于破裂區的質量要求不同，孔組的不同區域底部、壁部和頂部可 以具有不同的炸藥單耗(ql到q4)。裝藥類別因此確定至少將被使用 的炸藥單耗q。裝藥類別的參數的給定值可以被存儲在類似于圖7中的 那一個的炸藥單耗表格等中。通過使用這種預設參數，用戶能夠避免 不必要的數值數據供給。然而，用戶能夠在炸藥單耗表格中改變期望 參數并且存儲新的參數，所述新的參數可以被用作用于下一個圖案的 爆破技術檢查的開始點。
在實踐中，設計者將位置主孔35定位在孔組中，在這之后，他/ 她確定在位置主孔35之間的區域的裝藥類別。隨后，鑿鉆圖案設計程 序可以自動地在位置主孔35之間的區域中定位相等間隔的中間孔36， 所述中間孔的數目對應于裝藥類別。鑿鉆圖案設計程序因此不僅對炸 藥單耗程度而且還對預定的最大孔距或者目標孔距加以考慮。當已經 對于在位置主孔35之間的元素線確定了最大容許孔距時，鑿鉆圖案設 計程序計算出孔的最小可能數目并且在元素線上定位中間孔，使得最
大容許孔距不被超過。
在圖6a中，在位置主孔35a和35b之間的底部區域14a中，炸藥 單耗是ql，孔距是E1。在位置主孔35a和35c之間的壁部區域則具有 不同的炸藥單耗q2和孔距E2。如果他/她并不接受由鑿鉆圖案設計程 序定位的中間孔35的位置或者數目，則設計者可以通過人工方式改變 它們。此外，設計者可以通過人工方式在孔組中移動位置主孔、刪除位置主孔、添加位置主孔或者將中間孔之一轉變成位置主孔。
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的左下邊角部A中增加鑿鉆孔底部位置的數目。因此， 設計者已經在邊角部A的附近確定兩個新的位置主孔35d和35e。設計 者可以向在位置主孔35a和35d之間的區域14d并且相應地向在位置主 孔35a和35e之間的區域14f給出裝藥類別。鑿鉆圖案設計程序基于裝 藥類別參數在區域14d和14f中定位中間孔35。可替代地，設計者可 以通過人工方式為區域14d和14f確定所需參數，諸如孔距E和炸藥單 耗q。設計者可以確定參數和裝藥類別，使得在由位置主孔35劃分出 的區域中的孔距E是期望孔距。這不影響其它被劃分出的區域14e和 14g，但是它們的孔距El和E2以及炸藥單耗ql和q2保持相同。如果 設計者希望在以后去除例如位置主孔35d，則在這個方面該情形恢復在 圖6a中的情形，即在位置主孔35a和35c之間存在區域14b，其中孔 距是E2并且炸藥單耗是q2。之后，設計者可以還以其它方式通過改變 位置主孔35的位置和數目以及與它們有關的參數和裝藥類別而編輯圖 案。
圖7示出一種炸藥單耗表格，其中已經為爆破技術檢查和鑿鉆孔 底部定位確定了將作為給定值使用的參數。可以為每一個孔組諸如末 端輪廓、輔助行和場元素確定裝藥類別、每體積單位的爆破劑量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。 此外，能夠為炸藥單耗表格確定其它參數，諸如對于在位置主孔之間 的區域是否期望偶數數目的中間孔。該表格的使用加速了設計工作并 且如果需要易于編輯該表格。爆破技術計算可以利用公式V=I/(q*E)， 其中q是炸藥單耗、E是孔距、V是應炸量(burden,爆破時應被炸藥 除去的巖石)并且I是平均裝藥度。
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中以相等間隔設定了中間孔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9示出末端輪廓14的邊角部A,對于邊角部A，為底部區域14a 確定了深度主孔45a、 45b和45c。設計者可以選擇已經在鑿鉆圖案12 中存在的鑿鉆孔作為深度主孔45，或者可替代地，設計者可以例如通 過利用鼠標或者相應的部件指出或者通過賦予深度主孔坐標而以人工 方式在鑿鉆圖案中確定深度主孔的位置。深度主孔45確定鑿鉆孔的端 點的y方向坐標。可以基于圖案的基本尺寸而為深度主孔45確定默認 深度。基本尺寸包括圖5所示的L尺寸即圖案的長度L、末端輪廓的 深度Lp、第一輔助行的深度Lapl等。當鑿鉆孔底部的位置位于鑿鉆孔 行中時，利用具體鑿鉆孔行的默認深度確定它們的深度。然而，如果 他/她希望這樣，則設計者可以通過賦予深度主孔45異化于默認值的y 坐標值而編輯深度主孔45。此外，設計者可以添加或者刪除深度主孔 并且沿著元素線移動它們。
圖10示出深度主孔45a位于默認深度Lp處。替代地，設計者已 經確定了深度主孔45b和45c異化于默認深度Lp的y坐標。在此情形 中，鑿鉆圖案設計程序可以基于在深度主孔之間的中間孔47的數目和 深度主孔45的長度為在兩個深度主孔45a和45b之間的區域46a中的 和相應地在兩個深度主孔45b和45c之間的區域46b中的中間孔47進 行深度插值。如果以后在深度主孔45之間增加或者減少中間孔47或 者如果改變深度主孔45的值，則鑿鉆圖案設計程序可以執行新的插值 以為中間孔47確定新的深度。如果需要，深度主孔45使得設計者能 夠在鑿鉆圖案的期望區域中偏離鑿鉆孔行的默認深度。深度主孔45可 以在孔組中位于任何位置。
圖11示出末端輪廓14的邊角部A，方向主孔48a到48e位于邊 角部A，已經為這些孔確定了孔方向角。設計者可以選擇在鑿鉆圖案12中已經存在的鑿鉆孔作為方向主孔48，或者可替代地，設計者可以 例如通過利用鼠標或者相應的部件指出或者通過賦予方向主孔坐標而 以人工方式在鑿鉆圖案中確定方向主孔的位置。可以利用結合表示鑿
鉆孔位置的圓等而表示的方向線20在圖形表示中示出孔方向角。方向 主孔48a和48b確定在它們之間的區域50a,該區域具有中間孔51。相 應地，方向主孔48b和48c確定區域50b，方向主孔48a和48d確定區 域50c，并且此外，方向主孔48d和48e確定區域50d。鑿鉆圖案設計 程序可以基于在方向主孔之間的中間孔的數目和方向主孔的孔方向角 而對于在兩個方向主孔48之間的中間孔51進行孔方向角插值。如果 以后在方向主孔48之間增加或者減少中間孔51或者如果改變方向主 孔48的值，則鑿鉆圖案設計程序可以執行新的插值以確定中間孔51 的新的孔方向角。
圖12示出末端輪廓14的邊角部A，方向主孔48a到48e位于邊 角部A，已經為這些孔確定了孔方向角。在末端輪廓中的方向主孔的 開始點可以被附接到鑿鉆圖案的輪廓之一，例如附接到開始輪廓32。 關于附接，鑿鉆圖案設計程序可以包括鎖定到輪廓的功能，這便于開 始點的附接。在實踐中，設計者可以確定在末端輪廓中的方向主孔的 孔方向角(X，在這之后，鑿鉆圖案設計程序計算在鑿鉆圖案設計程序中 的視角P，使得末端輪廓的方向主孔的開始點被附接到開始輪廓32。 隨后，鑿鉆圖案設計程序可以計算中間孔51的視角p，使得中間孔的 開始點也被附接到開始輪廓32。中間孔的孔方向角ot則可以基于方向 主孔的孔方向角而被插值。因此，基于開始輪廓32確定視角p，而方 向主孔確定孔方向角a。如果，當鎖定到輪廓的功能被打開時，設計者 例如通過給出y方向坐標或者通過給出相對或者絕對鑿鉆孔方向變化 而在設計出的鑿鉆圖案中編輯深度主孔底部的位置，鑿鉆孔的開始點 保持相同，這是因為它們被附接到開始輪廓等。然而，鑿鉆圖案設計 程序通過為鑿鉆孔計算新的孔方向角a和視角13而更新鑿鉆圖案。
圖13a和13b示出概念化的孔方向角a和視角p。此外，可能的是，用戶利用指示器設備諸如鼠標示意在開始輪廓 32中的鑿鉆孔的開始點，在這之后鑿鉆圖案設計程序計算孔方向角。 這些應用也可以被用在除了末端輪廓之外的孔組中。
圖14示出還可以結合場孔元素17使用主孔17a、 17b。當在導航 平面28上設計鑿鉆圖案時，設計者可以給出場孔元素17的端點，在 其之間形成元素線。鑿鉆圖案設計程序可以自動地將場孔元素17的端 點確定為位置主孔17a、 17b。然而，如果需要，設計者可以將主孔添 加到場孔元素以及移動和刪除它們。此外，在設計者已經給出將被定 位的中間孔的數目或者可替代地目標孔距或者最大孔距之后，鑿鉆圖 案設計程序可以在主孔17a、 17b之間定位中間孔17c。設計者還可以 從場孔元素17的鑿鉆孔選擇期望的孔作為方向主孔和深度主孔。當在 爆破平面29上的圓口底部處設計鑿鉆圖案時，可以基于爆破技術檢查 定位場孔元素17。同樣在此情形中，場孔元素17可以包括在本申請中 描述的主孔。
圖15示出在導航平面28上設計鑿鉆圖案12。設計者可以利用位 置主孔而在導航平面28上確定鑿鉆孔的開始點位置。設計者可以在元 素線上的期望點處將位置主孔35a到35d定位在開始輪廓32中。此外， 設計者可以為區域14a到14d確定中間孔的數目、目標孔距或者最大孔 距，在這之后鑿鉆圖案設計程序可以在區域14a到14d中自動地定位中 間孔36a到36d。如果設計者在以后改變區域之一的參數，例如目標孔 距，則鑿鉆圖案設計程序在這個區域中重新確定中間孔。而且，設計 者可以為開始輪廓32確定可編輯的深度主孔和方向主孔。在已經在開 始輪廓中定位鑿鉆孔的開始點之后，可以在開始輪廓32內確定所需輔 助行15。設計者可以將輔助行15和開始輪廓32之間的距離al到a4 賦予鑿鉆圖案設計程序，在這之后鑿鉆圖案設計程序可以確定輔助行 15。相應地，也可以確定其它輔助行。設計者也可以在輔助行中定位 不同的主孔。應該指出，在孔組中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。因 此它是一種多類型主孔。
能夠述及的是，替代這里使用的術語"區域"，術語"鑿鉆孔元 素"也可以被用于在兩個主孔之間的區域。鑿鉆孔元素包括具有第一 主孔、第二主孔和在它們之間的一個或者多個中間孔的元素線。主孔 位于鑿鉆孔組中，由此在它們之間的元素線的形狀對應于在鑿鉆孔元 素的點處的孔組的形狀。
圖16示出主孔的一些進一步的應用。鑿鉆圖案12的區域諸如底
部14a、壁部14b和彎曲頂部14c的性質可以通過在每一個區域中定位 主孔而被確定。在圖16中，例如，頂部區域14c設有主孔52a，主孔 52a影響在頂部區域14c的端點53a、 53b之間的中間孔54a的性質。 相應的主孔也可以位于壁部區域14b和底部區域14a中。對于這種主孔 已經確定了一項規則，根據該規則，主孔的影響區域55a是鑿鉆圖案 12的區域14a到14c之一。此外，能夠在鑿鉆圖案12中定位主孔52b， 主孔52b的影響區域55b可以被確定為孔組的在圖案的主孔52b和邊 角點53c之間保留的那個區域。在這種情形中，主孔52b的主要性質影 響中間孔54b的性質。替代邊角點53c，也可以根據其它端點53a、 53b 而非僅僅利用邊角點53c、 53d確定影響區域。此外，主孔52c的影響 區域55c可以被確定為絕對距離S，由此主孔52c影響在這個距離S處 的所有的中間孔54c。此外，已經為這種主孔52c確定了影響方向，利 用圖16中的箭頭示出該方向。此外，鑿鉆圖案可以使用主孔52d，對 于主孔52d，最近鑿鉆孔54d的數目N已被確定為影響區域55d。進而， 已經為這種主孔52d確定了影響方向，利用圖中的箭頭示出該影響方 向。主孔52c和52d的影響區域55c和55d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。此外，沿著不同方向，影響區域的 尺寸可以是不同的。影響區域因此可以是例如向右的最近的三個鑿鉆孔和向左的最近的兩個鑿鉆孔。主孔也可以具有以上影響區域的組合， 換言之它可以沿著一個方向覆蓋最近的三個鑿鉆孔并且沿著另一方向 延伸到圖案的一個區域的端點等。也可以設定除了上述的那一個之外
的任何規則，以確定主孔52的影響區域55。可以在以后對于主孔的主
要性質、位置和影響區域的確定進行編輯。確定影響區域的規則可以 被存儲在與主孔的主要性質相同的或者不同的文件、數據元等中。帶 有預定影響區域的主孔可以具有任何類型，換言之它可以是位置主孔、 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。
可以通過通用的方式編輯根據本發明的鑿鉆圖案。通過編輯舊的 現有鑿鉆圖案可以設計出新的鑿鉆圖案。以此方式，可以節約在設計 上耗費的時間。此外，可以利用在先被證實為起作用的炸藥單耗和孔 方向角。可以從系統存儲器載入舊的鑿鉆圖案以用作新的圖案的基礎。 隨后，設計者可以在圖案中移動鑿鉆孔元素并且刪除它們。設計者還 可以按照比例放大或者縮小鑿鉆圖案。此外，設計者可以將主孔添加 到鑿鉆圖案以及刪除它們。相應地，設計者可以在利用鑿鉆圖案設計 程序載入給定值表格的內容之前編輯給定值表格的內容。舊的鑿鉆圖 案的切口在鑿鉆圖案中可以被原樣地使用，或者可以移動它的位置。 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。
進而，能夠在以后改變所設計出的鑿鉆圖案的長度。設計者可以 從鑿鉆圖案設計程序選擇編輯鑿鉆圖案長度的功能，由此鑿鉆圖案設 計程序能夠激活鑿鉆圖案中的所有的深度主孔和方向主孔。在另一方 面，根據需要，設計者可以從期望鑿鉆孔取消激活。在這之后，設計 者可以利用在本申請中描述的方式之一編輯活動主孔的深度。作為編
輯結果，鑿鉆圖案的長度L被改變。設計者可以賦予主孔新的y方向 坐標或者通過給出相對變化值或者沿著鑿鉆孔方向的絕對長度而改變 沿著鑿鉆孔方向的長度。最簡單的方式是通過使用相對變化而編輯鑿 鉆圖案的長度。鑿鉆圖案設計程序可能已被賦予極限值，可以在該極 限值內改變鑿鉆圖案的長度。此外，可以通過沿著一個方向或者同時地沿著兩個或者更多方向 作為整體地拉伸或者減小鑿鉆圖案而編輯鑿鉆圖案。
為了產生鑿鉆圖案，可以設計出不同的給定值表格、參數表格和 參數文件，并且在所述給定值表格、參數表格和參數文件中存儲的參 數可以隨時被載入以由鑿鉆圖案設計程序使用。當然， 一種替代是， 設計者以人工方式賦予鑿鉆圖案設計程序與鑿鉆孔元素有關的參數，
鑿鉆圖案設計程序是可以在計算機的處理器等中執行的軟件產 品。該軟件產品可以被存儲于在設計時使用的計算機的存儲器部件中， 或者可以被存儲在獨立的存儲器裝置諸如CD-ROM中。此外，可以從 數據網絡將軟件產品載入到在設計時使用的計算機。鑿鉆圖案設計程 序的執行被布置成產生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工作并且因此一起地產生鑿鉆圖案。
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，在本申請中描述的特征可以 被相互組合以形成不同的組合。
附圖和相關說明僅僅旨在說明本發明的思想。本發明的細節可以 在權利要求的范圍內改變。
權利要求
1.一種用于為挖掘巖石設計鑿鉆圖案的方法，所述方法包括利用鑿鉆圖案設計程序以計算機輔助方式產生鑿鉆圖案(12)；對于將在所述巖石中鑿鉆出來的圓口(25)，在所述鑿鉆圖案的坐標系中為所述鑿鉆圖案確定至少鑿鉆孔的位置和孔方向角；和定位所述鑿鉆圖案中的至少一個孔組(14、15、16、17、32)和在所述孔組中的幾個鑿鉆孔；其特征在于，為所述鑿鉆圖案中的至少一個孔組確定至少一個主孔(13a、13e、17a、17b、35、45、48、52)；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其它鑿鉆孔的性質；并且使用能夠在以后被編輯的主孔，所述主孔能夠被添加或者能夠被去除，并且所述主孔的主要性質能夠被改變。
2. 根據權利要求1的方法，其特征在于，為所述主孔確定以下主要性質中的至少之一在孔組中的位置、 深度、孔方向角、裝藥度、孔距。
3. 根據權利要求1或者2的方法，其特征在于， 為所述鑿鉆圖案的至少一個孔組確定至少兩個主孔(13a、 13e、17a、 17b、 35、 45、 48、 52)，在所述至少兩個主孔之間存在至少一個 中間孔(13b、 13c、 13d、 17c、 36、 47、 51、 54);并且基于所述主孔的主要性質確定所述中間孔的至少一個性質。
4. 根據權利要求1或者2的方法，其特征在于， 為每一個單獨的主孔確定影響區域，該影響區域包括一個或者多個鑿鉆孔。
5. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 利用至少一個主孔從初始的較大的孔組中劃分出新的較小的孔組。
6. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 將主孔任意地移動到在所述孔組中的一新的位置。
7. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，將屬于所述孔組的任意鑿鉆孔轉變成主孔。
8. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 在孔組的最遠側鑿鉆孔之間的任何位置中任意地產生至少一個新的主孔。
9. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 將所述主孔關聯到在存儲器中預先存儲的至少一個數據元，所述主孔的所述主要性質在所述數據元中被確定。
10. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 確定待被挖掘的洞穴的末端輪廓(14)，所述輪廓是通過最外惻孔組的鑿鉆孔的底部的線；為所述末端輪廓確定幾個鑿鉆孔；確定至少一個輔助行(15、 16)，所述至少至少一個輔助行是位 于所述末端輪廓內并且包括幾個鑿鉆孔的孔組，輔助線通過所述幾個 鑿鉆孔的底部；在所述鑿鉆圖案中定位包括幾個鑿鉆孔的切口 (18);在被最內側輔助行(16)和所述切口 (18)劃分出的區域中確定 包括幾個場孔(17a到17c)的場孔元素(17);并且利用至少一個主孔，從至少一個以下較大的孔組末端輪廓、輔 助行、切口和場孔元素中劃分出一個較小孔組。
11. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 為所述鑿鉆圖案(12)確定導航平面(28);為所述鑿鉆圖案確定爆破平面(29)，所述爆破平面是在所述圓 口 (25)的底部處、在距所述導航平面(28)相應于所述圖案(12) 的長度(L)的距離處定位的平面；并且在所述爆破平面(29)上為至少一個孔組確定至少一個主孔。
12. 根據權利要求1到10中任何一項的方法，其特征在于， 確定所述鑿鉆圖案(12)的導航平面(28);并且 在所述導航平面(28)上為至少一個孔組確定至少一個主孔。
13. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 為在所述鑿鉆圖案(12)中的至少一個孔組確定至少一個鑿鉆孔元素；通過在所述孔組中定位第一位置主孔(35a)和第二位置主孔(35b) 而形成鑿鉆孔元素，在所述孔組的位于所述第一位置主孔(35a)和第 二位置主孔(35b)之間保留的部分(14a)形成所述孔組的元素線；利用鑿鉆圖案設計程序在所述位置主孔之間，在所述元素線上定 位一個或者多個中間孔(36b);并且為所述鑿鉆孔元素確定至少一個公共參數，所述公共參數的變化 影響屬于所述元素的所述鑿鉆孔的性質。
14. 根據權利要求13的方法，其特征在于，為至少末端輪廓(14)確定至少兩個位置主孔(35)，所述位置 主孔在它們之間劃分出一鑿鉆孔元素；為所述鑿鉆孔元素確定裝藥類別，在所述裝藥類別中，確定至少 炸藥單耗(q)、平均裝藥度(I)和目標孔距(E);在所述鑿鉆圖案設計程序中為在所述鑿鉆孔元素中的所述位置主 孔(35)之間的區域自動地產生若干中間孔(36);基于所述鑿鉆孔元素的裝藥類別，確定將被產生的中間孔(36) 的數目和所述孔距(E);并且在所述鑿鉆圖案(12)中，在所述位置主孔(35)之間的區域中 以基本相等的間隔定位所述中間孔(36)。
15. 根據權利要求13的方法，其特征在于，為至少末端輪廓(14)確定至少兩個位置主孔(35)，所述位置 主孔在它們之間劃分出一鑿鉆孔元素；為所述鑿鉆孔元素確定至少目標孔距(E);在所述鑿鉆圖案設計程序中，為在所述鑿鉆孔元素中的所述位置 主孔(35)之間的區域自動地產生若干中間孔(36);基于所述目標孔距(E)確定中間孔(36)的數目；并且 在所述鑿鉆圖案中，在所述位置主孔(35)之間的區域中定位所 述中間孔(36)。
16. 根據權利要求13的方法，其特征在于，為至少末端輪廓(14)確定至少兩個位置主孔(35)，所述位置 主孔在它們之間劃分出一鑿鉆孔元素；為所述鑿鉆孔元素確定至少最大孔距(E);在所述鑿鉆圖案設計程序中，為在所述鑿鉆孔元素中的所述位置 主孔(35)之間的區域自動地產生若干中間孔(36);對于最大容許孔距(E)加以考慮，確定最小可能的中間孔(35) 的數目；并且在所述鑿鉆圖案(12)中，在所述位置主孔(36)之間的區域中 定位所述中間孔(35)。
17. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 將所述鑿鉆圖案(12)中的同一孔組中的至少兩個鑿鉆孔確定為深度主孔(45)并且賦予它們長度；并且基于中間孔(47)的數目和所述深度主孔(45)的長度，對于在兩個深度主孔(45)之間的所述中間孔(47)進行深度插值。
18. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 將所述鑿鉆圖案(12)中的同一孔組中的至少兩個鑿鉆孔確定為方向主孔(48)并且為它們確定孔方向角；并且基于中間孔(51)的數目和所述方向主孔(48)的孔方向角，對 于在兩個方向主孔(48)之間的所述中間孔(51)進行孔方向角插值。
19. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 在圖形用戶界面(22)中顯示開始輪廓(32); 為在末端輪廓(14)中的方向主孔(48)確定孔方向角(a);并且在所述鑿鉆圖案設計程序中計算視角(P)，使得至少所述末端輪 廓(14)的所述方向主孔(48)的開始點被附接到所述開始輪廓(32)。
20. 根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于， 為所述鑿鉆圖案(12)確定至少一個主孔，該至少一個主孔同時具有至少兩個主要性質。
21. —種用于設計鑿鉆圖案的軟件產品，在計算機(21)中的所 述軟件產品的執行被布置成產生至少下面的動作以與設計者(23)交互的方式產生所述鑿鉆圖案(12);對于將在巖石中鑿鉆的圓口 (25)，在所述鑿鉆圖案的坐標系中 為所述鑿鉆圖案(12)確定至少鑿鉆孔的位置和孔方向角；在所述鑿鉆圖案(12)中定位至少一個孔組(14、 15、 16、 17、 32)和所述孔組中的幾個鑿鉆孔；為所述鑿鉆圖案(12)的至少一個孔組確定能夠在以后被編輯的 至少一個主孔(13a、 13e、 17a、 17b、 35、 45、 48);為所述主孔確定至少一個主要性質；并且基于所述主孔的主要性質確定至少一個其它鑿鉆孔的至少一個性質。
22. —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)和被布置成利用進給裝置而在所述進給梁(5)上移動的巖石鑿鉆機(6);用于控制所述巖石鑿鉆設備(1)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，能夠在所述控制單元(8)中執行軟件產品以設計鑿鉆圖案(12)，所述軟件產品的執行被布置成產生至少下面的動作以與設計者(23)交互的方式產生所述鑿鉆圖案(12);對于將在巖石中鑿鉆的圓口 (25)，在所述鑿鉆圖案的坐標系中 為所述鑿鉆圖案(12)確定至少鑿鉆孔的位置和孔方向角；在所述鑿鉆圖案(12)中定位至少一個孔組(14、 15、 16、 17、 32)和所述孔組中的幾個鑿鉆孔；為所述鑿鉆圖案的至少一個孔組確定能夠在以后被編輯的至少一 個主孔(13a、 13e、 17a、 17b、 35、 45、 48);為所述主孔確定至少一個主要性質；并且基于所述主孔的主要性質確定至少一個其它鑿鉆孔的至少一個性質。
全文摘要
本發明涉及用于設計鑿鉆圖案的方法和軟件產品，并且進一步涉及巖石鑿鉆設備，在該巖石鑿鉆設備的控制單元中可以執行軟件產品以設計鑿鉆圖案。對于鑿鉆圖案(12)的孔組(14、15、16、32、17)，能夠確定至少一個主孔(13a、13e、17a、17b、35、45、48)，這包括至少一個主要因素。基于主孔的主要性質確定至少一個其它鑿鉆孔的性質。主孔可以是位置主孔、深度主孔。
文檔編號E21D9/00GK101568697SQ200780047844
公開日2009年10月28日 申請日期2007年12月19日 優先權日2006年12月22日
發明者埃爾基·埃洛, 尤西·科斯凱萊寧, 托米·薩萊涅米, 約科·穆奧納, 阿里·云尼卡拉, 馬爾蒂·凱斯基寧 申請人:山特維克礦山工程機械有限公司