[发明专利]设计凿岩计划的方法和布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种设计用于岩洞挖掘的凿岩计划的方法，该凿岩计划提前限定用于在掌子面中待被钻出的一轮钻孔的、在预定的坐标系中的至少钻孔的位置，并且该方法借助于计算机辅助设计程序产生凿岩计划。本发明还涉及一种设计用于通过凿岩设备挖掘岩洞的凿岩计划的布置，该凿岩设备包括一个或者更多个钻臂，该钻臂具有附接到钻臂上的凿岩单元和用于控制凿岩的控制单元，该布置包括用于设计或修改凿岩计划的计算机，由此在凿岩计划中，已经提前限定了在预定坐标系中的至少钻孔的位置，用于待被钻出的一轮钻孔。

背景技术

隧道、地下储仓和其它岩石设施都以多轮钻孔的形式进行挖掘。在掌子面中，钻出钻孔，在钻凿之后对这些钻孔装药并且爆破。一次爆破使等于一轮钻孔的量的岩石材料从岩石脱落。为了挖掘岩洞，针对岩石类型等，提前作出计划，并且确定信息。通常，岩洞的订货人也对待被挖掘的岩洞设置了各种质量要求。

当通过设有使用仪器的凿岩设备执行掌子面凿岩时，通常作为办公室工作来设计用于钻出一轮钻孔的凿岩计划，在该过程中，也要注意提供用于爆破该轮钻孔的装药计划。借助于凿岩设备的控制计算机向正在使用的凿岩设备提供该凿岩计划。该凿岩计划控制指令，以便以能够形成期望的一轮钻孔的方式在岩石中钻出钻孔。

通过每一轮钻孔的挖出度（pull-out），测量凿岩计划、凿岩和装药的成功性等，该挖出度涉及的是一轮爆破之后的隧道的掘进长度与凿岩计划中的设计长度的比率。例如，将挖出度从88%提高到95%意味着挖掘工程中的显著成本节约。在实践中，通过改变凿岩计划来找到最佳的挖出度，这里的参数包括在不同计划区域中的钻孔的定位、定向和数目、爆破口、具体装药量。

为了设计凿岩计划，存在帮助设计者制定凿岩计划的已研发出来的设计程序。因而，设计凿岩计划是设计者和设计程序之间的交互行为。

例如，考虑到爆破技术，已经以各种方式研发出了凿岩计划和连续设计的制定，以及在隧道作业期间对计划的审阅。例如，专利公开WO2008/078001代表了现有技术。

在实践中，在一轮爆破中已经发现，即使尽可能完善地基于已知的事实来设计钻孔的位置和尺寸以及爆破装药的量，然而爆破的结果也不满足所计划的设计。通常，当在爆破之后清除脱离的材料时，可能发现残留下来的岩石的表面明显偏离爆破之后应该获得的理论表面。这可能由多种不同的因素导致，诸如岩石的碎裂特性或硬度，或者不能提前充分精确了解的一些其它因素。然而，结果是挖掘效率降低，并且这继而导致非常显著的额外成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种制定凿岩计划的方法和布置，其比之前的更好地考虑了条件，且因此，可以比先前更高效和更精确地挖掘隧道。本发明的方法的特征在于：结合钻孔的钻凿，确定至少一些钻孔的末端的位置；在存储器中存储所确定的钻孔的末端的位置；基于所确定的钻孔的末端的位置和一轮爆破之后残留下来的岩石的形貌来确定一轮钻孔的挖出度，并且基于因而所确定的挖出度，设计或修改下一轮钻孔的凿岩计划。

本发明的布置的特征在于，该布置包括：用于定位至少一些钻孔的末端的位置的装置；用于在存储器中存储所确定的钻孔的末端的位置的装置；和用于确定一轮爆破之后残留下来的岩石的形貌的装置，并且由此能够基于所限定的钻孔的末端的位置和一轮爆破之后残留下来的岩石的形貌，来限定已爆破的一轮钻孔的挖出度，并且可以基于因而所限定的挖出度来设计或修改凿岩计划。

本发明的构思在于，在设计用于一个或者更多个随后轮的钻孔的凿岩计划时，考虑最近爆破的一轮钻孔的钻孔的末端的位置和待被钻出的新的钻孔的起始点的位置之间的差异。此外，该构思在于基于这些差异作出变化。

本发明具有的优点在于，通过考虑在爆破之后在最近爆破的一轮钻孔中出现的与计划的偏离，能够获得用于后续轮钻孔的更适当和更有效的凿岩计划，这将继而增加一轮钻孔的挖出度，并且因而提高整个隧道挖掘过程的效率，并且降低成本。所以，在整个操作中，可以比以前更好地考虑岩石特性上的变化。

附图说明

将在附图中更详细地解释本发明的一些实施例，其中：

图1以侧视图示意性地示出了凿岩设备和通常与凿岩设备分离的、用于设计凿岩计划的装置，

图2示意性地示出了在待被挖掘的隧道方向上看到的凿岩计划，

图3是凿岩计划原理的示意性顶视图，

图4a和图4b是在爆破之后的一轮钻孔中的实际情形的示意性顶视图，和

图5a-图5d是在两轮接连的钻孔中的情形的示意性透视图。