[发明专利]一种基于近景摄影测量技术的台阶爆破动态设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于近景摄影测量技术的台阶爆破动态设计方法，适用于采矿、水利水电、交通等岩土工程领域的台阶爆破工程施工。

背景技术

在露天开挖工程中，台阶爆破作为最常用的开挖手段，在我国矿山、公路、铁路、水电等工程中，得到了广泛的应用。据不完全统计，每年我国工业炸药年产量达300万吨，其中一半消耗在露天采矿和各种基建的岩石台阶爆破工程中，台阶爆破的技术进步对采矿和基建开挖等工程具有举足轻重的意义。

在获取初始爆区资料方面，传统的手段是进行实地勘察、人工测量、手工输入，这在工程应用中周期较长，误差较大，精度不高，存在诸多缺点，不足以满足快速施工的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用近景摄影技术、非接触式获取空间信息、大幅降低劳动量和危险性的基于近景摄影测量技术的台阶爆破动态设计方法。

数字高程模型(Digital Elevation Model),以下简称DEM模型。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。

本发明一种基于近景摄影测量技术的台阶爆破动态设计方法，包括如下步骤：

① 在准备实施爆破的区域上布置3个以上控制点；

② 从不同的角度以定焦距拍摄待开挖面的像片对；

③ 使用数字量测软件导入控制点，对像片对进行相对定向、绝对定向、生成核线、图像匹配和匹配结果编辑，生成待开挖台阶面及其邻近区域的DEM模型；

④ 在DEM模型上划分爆破区域，识别开挖临空面、永久开挖面和临时开挖面，根据规范和常规手段得到的包括炮孔倾角β、超钻深度ΔL、排距a、孔距b的爆破参数，完成包括炮孔的自动布置、装药结构设计、起爆网络设计的台阶爆破初始设计，将设计结果反映到DEM模型中，得到钻爆设计的三维视图、剖面图和平面图；从各个方向搜索炮孔到台阶面的最短距离，快速准确地确定炮孔的实际抵抗线大小W_i；

⑤ 根据爆破飞石的安全距离校核公式R_f=20K_fR²/W_i，进行爆破安全校核，公式中K_f为安全系数，通常取1.0～1.5；R为爆破漏斗半径；W_i为最大药包的最小抵抗线大小；若校核不满足要求，则返回步骤④，调整包括炮孔倾角β、超钻深度ΔL、排距a、孔距b的爆破参数以改变前排炮孔抵抗线W_i的大小；若校核满足要求，则进入步骤⑥；

⑥ 根据经安全校核后的爆破参数和前排炮孔抵抗线W_i进行实际施工，实施爆破；

⑦ 从不同的角度全方位拍摄爆堆的像片对，利用数字量测软件生成单模DEM，根据相邻分区DEM模型重合部分上的公共点按照相似变换法进行模型连接，形成完整的爆堆DEM模型，得到包括底部截面长度L₁和宽度L₂、最大高度H、最远抛掷距离S的爆堆三维形态的几何参数；

⑧ 采用体积作为块度的特征物理量，对整体DEM模型上爆破块体的体积进行搜索统计，得到爆堆的块度分布；

⑨ 根据步骤⑦得到的爆堆三维形态的几何参数分析其有效抛掷率和拉斗铲效率，根据步骤⑧得到的块度分布分析其是否满足施工骨料的级配要求，从而定量评价爆破效果，并在此基础上优化装药结构和包括炮孔倾角β、超钻深度ΔL、排距a、孔距b的爆破参数，作为下一爆破循环的设计参数；

⑩ 进行下一轮爆破设计与施工。

所述步骤②中，相邻两拍摄点之间的摄影基线与待开挖台阶面平行。

所述步骤③中，当相机的视场有限时，采用分区拍摄，后将各组生成的DEM单模拼接成整体DEM模型。

本发明基于近景摄影测量技术的台阶爆破动态设计方法的优点是：

1.近景摄影技术通过非接触式获取空间信息，极大的降低了外业的劳动量和危险性，变大量繁琐的野外施工测量为高效简单的室内图像处理，降低了工程成本，提高了设计和施工效率。将近景摄影测量技术应用到台阶爆破设计中，实现台阶爆破的动态设计，可以实现可观的经济效益和社会效益。

2.本发明提出的动态爆破设计可以降低台阶爆破的成本。全面而准确的保存施工工程的各种信息，能够实时更新爆区资料，不仅可快速评价施工质量，而且可以为工程后期的改进或者变化提供数据支撑。