为挖掘岩石洞穴设计凿钻图案的制作方法

专利名称：为挖掘岩石洞穴设计凿钻图案的制作方法
技术领域：
本发明涉及为挖掘岩石洞穴设计凿钻图案。凿钻图案为在隧道掌 子面处凿钻的圆口在凿钻图案的坐标系中确定了至少凿钻孔的位置和 孔方向角。在该方法中，设计者借助凿钻图案设计程序设计凿钻图案。 在第一项独立权利要求的前序中更加详细地描述了本发明的目的。
本发明还涉及一种根据第二项独立权利要求的软件产品，在设计 计算机中执行该软件产品产生设计凿钻图案所需的动作。而且，本发
明涉及一种在第三项独立权利要求的前序中描述的岩石凿钻设备，能 够在该岩石凿钻设备的控制单元中执行软件产品以产生设计凿钻图案 要求的动作。
背景技术：
在圆口中挖掘隧道、地下储藏室和其它岩石洞穴。凿钻孔在隧道 掌子面处被凿钻，并且在凿钻之后对凿钻孔进行装药和爆破。 一个圆 口量的岩石材料在一次爆破时被从岩石分离。为了挖掘岩石洞穴，预 先进行设计并且确定有关例如岩石类型的信息。通常，岩石洞穴的订 货人还对于待挖掘的洞穴设定了各种质量要求。而且，对于每一个圆 口，凿钻图案作为办公室工作被设计出来，该图案被提供给用于在岩 石中凿钻所述凿钻孔的岩石凿钻设备，从而能够形成期望圆口 。
为了设计凿钻图案，已经提供了在设计图案时帮助设计者的凿钻 图案设计程序。设计凿钻图案因此是在设计者和凿钻图案设计程序之 间的交互动作。然而，目前的凿钻图案设计程序的缺点在于，在使用 时它们是麻烦的和缓慢的。而且，难以在以后改变已经完成的凿钻图 案。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于设计凿钻图案的新颖的和改 进的方法和软件产品。而且， 一个目的在于提供一种新颖的和改进的 岩石凿钻设备，能够以计算机辅助方式在所述岩石凿钻设备的控制单 元中产生凿钻图案。
根据本发明的方法的特征在于，为在凿钻图案中的至少一个孔组 确定至少一个主孔；为所述主孔确定至少一个主要性质；基于所述主 孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的性质；并且使用能够在以后 被编辑的主孔，所述主孔能够被添加或者能够被去除，并且所述主孔 的主要性质能够被改变。
根据本发明的软件产品的特征在于，在计算机中的软件产品的执 行被布置成产生至少下面的动作以与设计者交互的方式产生凿钻图 案；对于将在岩石中凿钻的圆口，在凿钻图案的坐标系中为凿钻图案 确定至少凿钻孔的位置和孔方向角；在凿钻图案中定位至少一个孔组 和所述孔组中的几个凿钻孔；为凿钻图案的至少一个孔组确定能够在 以后被编辑的至少一个主孔；为所述主孔确定至少一个主要性质；并 且基于所述主孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的至少一个性 质。
根据本发明的岩石凿钻设备的特征在于，能够在岩石凿钻设备的 控制单元中执行软件产品以设计凿钻图案，该软件产品的执行被布置 成产生至少下面的动作以与设计者交互的方式产生凿钻图案；对于 将在岩石中凿钻的圆口，在凿钻图案的坐标系中为凿钻图案确定至少 凿钻孔的位置和孔方向角；在凿钻图案中定位至少一个孔组和所述孔 组中的几个凿钻孔；为凿钻图案的至少一个孔组确定能够在以后被编 辑的至少一个主孔；为所述主孔确定至少一个主要性质；并且基于所
述主孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的至少一个性质。本发明的思想在于，为在凿钻图案中的孔组确定至少一个主孔。 为所述主孔确定一个或者多个主要性质，并且基于所述主孔的主要性 质确定至少一个其它凿钻孔的至少一个性质。所述孔组可以是例如末 端轮廓、辅助线或者场孔元素。此外，本发明的思想是在凿钻图案中 利用能够以通用方式在以后被编辑的主孔。因此，主孔能够被容易地 添加和去除，并且所述主孔的位置和其它性质能够被改变。
本发明的一个优点在于，它比以前更加容易并且快速地设计凿钻 图案。设计者能够集中于确定主孔的位置和性质，这是因为凿钻图案 设计程序能够自动地确定依赖于主孔的孔的性质。此外，凿钻图案的 性质能够被更好地控制。此外，可编辑的主孔的主要性质和位置能够 在以后被改变。由此，在以后编辑凿钻图案是容易的和快速的。设计 者还可以使用旧的凿钻图案作为新图案的基础并且以待被凿钻的新圆 口所要求的方式修改其中的主孔，这使得设计工作得以节约。由于良 好的可编辑性，凿钻图案可以具有长的使用寿命。
一个实施例的思想在于为凿钻图案中的孔组确定至少两个主孔。 在主孔之间，存在一个或者多个中间孔，且基于主孔的主要性质确定 中间孔的至少一个性质。在这个方案中，利用主孔能够容易地划分出 受到主孔影响的包括一个或者多个中间孔的影响区域。通过改变主孔 的位置可以在以后编辑影响区域的尺寸。
一个实施例的思想在于为每一个单独的主孔确定包括一个或者多 个凿钻孔的影响区域。可以在设计凿钻图案时确定影响区域，并且可 以在以后编辑影响区域。例如可以将影响区域确定成使得它包括预定 数目的最靠近主孔的凿钻孔，或者距主孔预定的绝对距离的凿钻孔。 此外，可以将影响区域确定成使得主孔仅仅在图案的给定部分中具有 影响，例如在底部区域在或者在边角部中。此外，影响区域可以包括 位于主孔和图案的某个部分诸如边角点之间的凿钻孔。确定主孔的影响区域的规则可以被存储在与主孔的主要性质相同的可编辑数据元 中。本申请甚至允许在期望区域中定位影响预定数目的凿钻孔的仅仅 一个主孔。
一个实施例的思想在于，主孔的主要性质是以下之一在孔组中 的位置、深度、孔方向角、装药度或者孔距。
一个实施例的思想在于，在图形用户界面中显示待被设计出的凿 钻图案并且沿着图案的孔组将主孔移动到一期望位置。可以例如利用 在用户界面中的鼠标或者相应的指针设备进行移动。然后，当主孔被 关联到轮廓线时，在编辑期间它们易于沿着轮廓线移动。
一个实施例的思想是，将任意凿钻孔转变成主孔，并且反之亦然。 因此，能够容易地在孔组中形成新类型的凿钻孔元素。
一个实施例的思想是，在孔组中的最远凿钻孔之间的任何位置处 任意地产生至少一个新的主孔。因此，还可以在以前不存在任何的凿 钻孔的位置处将一主孔添加到图案。
一个实施例的思想是，将主孔关联到在存储器中预先存储的并且 限定主孔的主要性质的至少一个数据元。因此，例如通过编辑给定值 表格的内容或者通过选择将被使用的另一数据元，在设计期间和之后， 主孔的主要性质均能够被容易地改变。
一个实施例的思想是，在一个或者多个孔组中，在圆口底部处确 定主孔。可以例如在爆破平面上，在圆口底部处确定主孔，该爆破平
面被定位在距导航平面(navigation plane)对应于图案的长度的距离处。 可以根据从圆口底部的视角设计凿钻图案，在此情形中，在设计图案 时，爆破技术方面被加以考虑。主孔可以位于为爆破平面而确定的末 端轮廓、辅助行和场孔元素中。一个实施例的思想是，在导航平面上在一个或者多个孔组中确定 主孔。以传统的方式在导航平面上设计凿钻图案。主孔可以位于为导 航平面而确定的开始轮廓、辅助行和场孔元素中。
一个实施例的思想是，在凿钻图案的至少一个孔组中确定至少一 个凿钻孔元素。通过在孔组中定位第一位置主孔和第二位置主孔而形 成凿钻孔元素，由此在孔组在第一位置主孔和第二位置主孔之间保留 的部分形成凿钻孔元素的元素线， 一个或者多个中间孔位于这个线上。 此外，为凿钻孔元素确定至少一个公共参数，所述参数的变化影响属 于所述元素的凿钻孔的性质。利用位置主孔，可以从孔组容易地划分 出期望凿钻孔元素。此外，因为元素线的形状对应于在孔组中由主孔 划分出的区域，所以元素线不仅可以包括直线形状而且还可以包括曲 线形状以及曲线和直线形状的不同组合。
一个实施例的思想是，为凿钻孔元素确定装药类别，装药类别限 定了至少炸药单耗q、平均装药度I和目标孔距E。凿钻图案设计程序 允许在位置主孔之间的区域中自动地产生若干中间孔。基于凿钻孔元 素的装药类别确定将被产生的中间孔的数目和孔距。在凿钻图案中在 位置主孔之间的区域中以基本相等的间隔定位中间孔，并且可以在图 形用户界面中显示所述中间孔。
一个实施例的思想是，确定目标孔距E，由此能够利用凿钻图案 设计程序自动地产生中间孔。基于目标孔距E确定中间孔的数目。在 凿钻图案中在位置主孔之间的区域中定位中间孔，并且可以在图形用 户界面中显示所述中间孔。
一个实施例的思想是，为凿钻孔元素确定最大孔距E，由此凿钻 图案设计程序允许为凿钻孔元素自动地产生中间孔。对最大容许孔距E
加以考虑，确定最小可能的中间孔的数目。在凿钻图案中在位置主孔之间的区域中定位中间孔，并且可以在图形用户界面中显示所述中间 孔。
一个实施例的思想是，将在凿钻图案中的同一孔组中的至少两个 凿钻孔确定为深度主孔并且将长度赋予这些孔。基于中间孔的数目和 深度主孔的长度为在两个深度主孔之间的中间孔进行深度插值。如果 需要，本申请允许设计者偏离由凿钻图案中的基本尺寸(诸如为孔组 确定的y坐标)确定的默认深度。
一个实施例的思想是，将在凿钻图案中的同一孔组中的至少两个 凿钻孔确定为方向主孔并且为这些孔确定孔方向角。基于中间孔的数 目和方向主孔的孔方向角为在两个方向主孔之间的中间孔进行孔方向 角插值。这个主孔类型的优点是良好的可编辑性。如果以后在方向主 孔之间添加或者减少凿钻孔或者如果方向主孔的值被改变，则凿钻图 案设计程序可以执行新的插值以确定中间孔的新的孔方向角。
一个实施例的思想是，在图形用户界面中显示开始轮廓并且为在 末端轮廓中的方向主孔确定孔方向角。此外，在凿钻图案设计程序中 计算视角使得末端轮廓的方向主孔的开始点被附接到开始轮廓。
一个实施例的思想是，为凿钻图案确定至少一个同时具有至少两 个主要性质的主孔。
本发明一个实施例的思想是，以异化于其它凿钻孔的方式在用户 界面中显示主孔。与其它凿钻孔底部或者开始点相比，可以例如通过 不同颜色或者孔符号在图形用户界面中示意主孔。


在附图中更加详细地描述了本发明的实施例，其中
图1示意性地示出岩石凿钻设备和用于设计凿钻图案的装置的侧视图2示意性地示出凿钻图案的XZ投影；
图3示意性地示出示意与凿钻图案有关的特征的xy投影，即顶视
图4示意性地示出在凿钻图案中的孔组的XZ投影；
图5示意性地示出在凿钻图案的不同孔组中的凿钻孔深度的xy投
影；
图6a和6b示意性地示出在孔组中凿钻孔端点定位的xz投影； 图7示意性地示出炸药单耗表格；
图8示意性地示出在末端轮廓中布置的凿钻孔的位置的XZ投影；
图9示意性地示出在凿钻图案中的边角部A区域中布置的深度主
孔和中间孔的XZ投影；
图IO示意性地示出从方向B-B看到的、根据图8的深度主孔的原
理；
图ll示意性地示出在凿钻图案中的角部A区域中布置的方向主孔
的效果的XZ投影；
图12示意性地示出利用凿钻图案设计程序中的锁定到轮廓功能
将方向主孔的开始点附接到凿钻图案中的孔组的xz投影； 图13a和13b示出概念孔方向角a和视角(3; 图14示意性地示出在凿钻图案中定位场孔元素的xz投影； 图15示意性地示出在导航平面上设计凿钻图案的xz投影；以及 图16示意性地示出主孔的xz投影，每一个主孔均具有预定的影
响区域。
在图中，为了清楚起见，以简化的方式示出本发明的实施例。利 用相同的附图标记表示相似的部分。
具体实施例方式
图1示出岩石凿钻设备1，岩石凿钻设备1包括可移动的运载工 具2、 一个或者多个钻臂3、和在钻臂3中布置的凿钻单元4。凿钻单元4包括进给梁5，在进给梁5上能够利用进给装置来移动岩石凿钻机
6。而且，凿钻单元4包括刀具7，利用刀具7将由岩石凿钻机的冲击
设备给出的冲击脉冲传递到待被凿钻的岩石。岩石凿钻设备1进一步
包括被布置成控制岩石凿钻设备1的致动器的至少一个控制单元8。控 制单元8可以是计算机或者相应的设备，并且可以包括具有显示器的 用户界面、以及用于向控制单元8供应命令和信息的控制装置。
通常，为凿钻每一个圆口而设计凿钻图案12，如待凿钻孔的长度 那样，在凿钻图案12中在凿钻图案的坐标系中确定至少待凿钻孔的位 置和孔方向角。可以在凿钻孔场所的外部位置中，诸如在办公室9中， 设计凿钻图案，在所述位置，凿钻图案可以在存储器装置诸如存储棒 或者磁盘中存储，或者可以利用数据传递连接IO而直接传递到岩石凿 钻设备的控制单元8，并且存储在那里的存储器部件诸如硬盘或者存储 器磁盘中。可替代地，例如，可以利用例如在机舱11中的控制单元8 对凿钻图案12进行设计和编辑。此外，可以在凿钻孔场所或者在其外 部编辑现有的凿钻图案。设计凿钻图案是计算机辅助的并且本质上通 常是重复性的。凿钻图案设计程序在设计计算机21、控制单元8等中 运行，并且设计者23与凿钻图案设计程序交互，并且供给所需信息、 进行选择并且控制设计过程。已被设计出的图案部分可以在设计过程 期间被反复地编辑从而实现更好的最终结果。
在已被设计出之后，凿钻图案可以被载入到岩石凿钻设备的控制 单元8并且被执行。已被设计出的凿钻孔被在岩石24中凿钻并且被装 药和爆破。期望圆口数量的岩石材料被从岩石24分离，并且被运输到 其他地方。随后，根据新的凿钻图案12为下一个圆口凿钻新的凿钻孔。
图2示出凿钻图案12，凿钻图案12可以包括在一个在另一个之 内的几个行14到16中被布置成孔组的几个凿钻孔13a到13e。此外， 凿钻图案可以包括在最内侧凿钻孔行16和切口 18之间的区域中布置 的场孔17a到17c。两个或者更多场孔17a到17c可以形成场孔元素17。通常，切口 18也包括几个凿钻孔。
一个在另一个之内的凿钻孔行14
到16和场孔元素可以被称为孔组。在以后述及的导航平面28上的开 始轮廓32也可以是某种孔组。当设计和编辑凿钻图案时，这种孔组可 以被作为一个实体处理，或者可以从它们划分出期望部分。
最外侧凿钻孔行是末端轮廓14，下一个内部凿钻孔行是第一辅助 行15，在这之后的下一个内部行是第二辅助行16等。因此，可以有一 个或者多个辅助行。在凿钻图案12中，凿钻孔13可以被示为可以是 白色的或者是黑色的圆19。黑色圆诸如在图2中利用附图标记13a和 13e表示的凿钻孔可以是主孔，利用附图标记13b到13d表示的白色圆 可以是中间孔。此外，在凿钻图案12中每一个凿钻孔13的方向可以 由方向线20表示。类似于图2所示的那一个的凿钻图案12的xz投影 可以被示于岩石凿钻设备1的设计计算机21中的图形用户界面22中 以及控制单元8中的图形用户界面中。
图3示出与待被凿钻的圆口 25相关的凿钻图案12的原理。导航 平面28位于将被挖掘的隧道26的掌子面27中，凿钻图案12的坐标 系附于导航平面28。导航平面28通常在掌子面27的前侧，但是有时 它可以至少部分地位于岩石内部。凿钻图案12可以在坐标系中确定岩 石凿钻设备1的位置和方向，在此情形中，在开始凿钻孔之前，岩石 凿钻设备1根据坐标系而被导航。在圆口25的底部处，还可以存在爆 破层29，爆破层29位于距导航层28相应于图案的长度的距离L处。 当设计凿钻图案12时，可以在爆破平面29上定位待凿钻孔的底部的 位置13。可以赋予凿钻图案设计程序待凿钻孔的方向20，由此凿钻图 案设计程序能够基于凿钻孔底部的位置13和凿钻孔方向20而在导航 平面28上计算凿钻孔的开始位置30。可替代地，可以将凿钻孔在导航 平面28上的开始位置30赋予凿钻图案设计程序，由此凿钻图案设计 程序能够基于凿钻孔底部的位置13和凿钻孔的开始位置30计算凿钻 孔的方向20。可以从爆破平面29朝向导航平面28、从圆口25的底部 确定凿钻孔的性质，而传统上是从导航平面朝向圆口底部进行确定，换言之恰好沿着相反的方向进行确定。在爆破平面29上，可以在设计 凿钻孔底部的位置13时执行爆破技术计算。
在最终凿钻图案中，所有凿钻孔底部的位置不是必须位于爆破平
面上，这是因为凿钻图案的底部通常被成形为凹形。沿着方向y，场孔
可以比末端轮廓和辅助行的孔延伸得更远。然而，只有在凿钻孔底部
的位置已经首先被沿着xz方向定位于同一平面上例如爆破平面上之
后，才执行凿钻图案的底部的成形。这种简化方便了设计过程并且改 进了清晰度。能够利用凿钻孔的深度和孔方向角影响凿钻图案的底部 成形。
图4示出凿钻图案12的一些轮廓和孔组。由岩石洞穴26的订货 人确定的理论挖掘轮廓31是赋予凿钻图案设计程序的基本信息条目之 一。此外，订货人可以为理论挖掘轮廓31确定容许公差31a和31b。 而且，图4示出可以为导航平面28而确定的开始轮廓32。可以从开始 轮廓32在导航平面28上开始凿钻所述凿钻孔，换言之，凿钻孔的开 始点的位置可以位于开始轮廓32中。末端轮廓14则是联合最外侧凿 钻孔轮廓的孔的端点的线。此外，订货人可以为岩石洞穴26确定最大 容许破裂区33，这意味着，在限制岩石洞穴的表面中，不允许由于爆 破剂的爆破而引起的破裂延伸超过这个区域。
图5示出在不同孔组14、 15、 16和34中的凿钻孔的深度可以是 不同的。末端轮廓14的深度被表示成Lp，最外侧的第一辅助行15的 深度被表示成Lapl，第二辅助行的深度被表示成Lap2并且第三辅助行 的深度被表示成Lap3。图案长度即在导航平面28和爆破平面29之间 的距离被表示成L。利用附图标记13表示孔的端点。
图6a和6b示出在孔组中定位凿钻孔的端点。可以从末端轮廓14 开始定位凿钻孔。当已经在末端轮廓14中定位了凿钴孔的位置时，凿 钻图案设计程序可以帮助确定所需的辅助行。在孔组中定位凿钻孔的端点可以是迭代的，换言之，如果需要，则可以在以后改变孔组中的
凿钻孔底部的位置。图6a和6b利用黑色圆示出位置主孔35的底部位 置，并且利用白色圆示出在两个位置主孔之间的中间孔36的底部位置。
可以为在位置主孔35之间的区域为孔组确定装药类别。例如，末 端轮廓14的底部可以具有不同于末端轮廓的壁部14b的装药类别。此 外，可以利用位置主孔35划分出末端轮廓14的弯曲顶部14c或者孔组 的任何其它区域，并且可以为这个区域确定独立的装药类别。例如由 于关于破裂区的质量要求不同，孔组的不同区域底部、壁部和顶部可 以具有不同的炸药单耗(ql到q4)。装药类别因此确定至少将被使用 的炸药单耗q。装药类别的参数的给定值可以被存储在类似于图7中的 那一个的炸药单耗表格等中。通过使用这种预设参数，用户能够避免 不必要的数值数据供给。然而，用户能够在炸药单耗表格中改变期望 参数并且存储新的参数，所述新的参数可以被用作用于下一个图案的 爆破技术检查的开始点。
在实践中，设计者将位置主孔35定位在孔组中，在这之后，他/ 她确定在位置主孔35之间的区域的装药类别。随后，凿钻图案设计程 序可以自动地在位置主孔35之间的区域中定位相等间隔的中间孔36， 所述中间孔的数目对应于装药类别。凿钻图案设计程序因此不仅对炸 药单耗程度而且还对预定的最大孔距或者目标孔距加以考虑。当已经 对于在位置主孔35之间的元素线确定了最大容许孔距时，凿钻图案设 计程序计算出孔的最小可能数目并且在元素线上定位中间孔，使得最
大容许孔距不被超过。
在图6a中，在位置主孔35a和35b之间的底部区域14a中，炸药 单耗是ql，孔距是E1。在位置主孔35a和35c之间的壁部区域则具有 不同的炸药单耗q2和孔距E2。如果他/她并不接受由凿钻图案设计程 序定位的中间孔35的位置或者数目，则设计者可以通过人工方式改变 它们。此外，设计者可以通过人工方式在孔组中移动位置主孔、删除位置主孔、添加位置主孔或者将中间孔之一转变成位置主孔。
图6b示出一种情形，其中，与图6a所示的情形相比，设计者希 望在末端轮廓14的左下边角部A中增加凿钻孔底部位置的数目。因此， 设计者已经在边角部A的附近确定两个新的位置主孔35d和35e。设计 者可以向在位置主孔35a和35d之间的区域14d并且相应地向在位置主 孔35a和35e之间的区域14f给出装药类别。凿钻图案设计程序基于装 药类别参数在区域14d和14f中定位中间孔35。可替代地，设计者可 以通过人工方式为区域14d和14f确定所需参数，诸如孔距E和炸药单 耗q。设计者可以确定参数和装药类别，使得在由位置主孔35划分出 的区域中的孔距E是期望孔距。这不影响其它被划分出的区域14e和 14g，但是它们的孔距El和E2以及炸药单耗ql和q2保持相同。如果 设计者希望在以后去除例如位置主孔35d，则在这个方面该情形恢复在 图6a中的情形，即在位置主孔35a和35c之间存在区域14b，其中孔 距是E2并且炸药单耗是q2。之后，设计者可以还以其它方式通过改变 位置主孔35的位置和数目以及与它们有关的参数和装药类别而编辑图 案。
图7示出一种炸药单耗表格，其中已经为爆破技术检查和凿钻孔 底部定位确定了将作为给定值使用的参数。可以为每一个孔组诸如末 端轮廓、辅助行和场元素确定装药类别、每体积单位的爆破剂量kg/m3 即炸药单耗q、装药标识符即装药ID、目标孔距Et和最大容许孔距Em。 此外，能够为炸药单耗表格确定其它参数，诸如对于在位置主孔之间 的区域是否期望偶数数目的中间孔。该表格的使用加速了设计工作并 且如果需要易于编辑该表格。爆破技术计算可以利用公式V=I/(q*E)， 其中q是炸药单耗、E是孔距、V是应炸量(burden,爆破时应被炸药 除去的岩石)并且I是平均装药度。
图8示出一种情形，其中凿钻图案设计程序已经在末端轮廓的不 同部分14a、 14b、 14c和14h中以相等间隔设定了中间孔36a、 36b、36c和36h的底部位置，利用位置主孔35a、 35b、 35c和35g划分出所 述部分。为了清楚起见，利用横交于末端轮廓14的元素线的线示出了 中间孔的底部位置。
图9示出末端轮廓14的边角部A,对于边角部A，为底部区域14a 确定了深度主孔45a、 45b和45c。设计者可以选择已经在凿钻图案12 中存在的凿钻孔作为深度主孔45，或者可替代地，设计者可以例如通 过利用鼠标或者相应的部件指出或者通过赋予深度主孔坐标而以人工 方式在凿钻图案中确定深度主孔的位置。深度主孔45确定凿钻孔的端 点的y方向坐标。可以基于图案的基本尺寸而为深度主孔45确定默认 深度。基本尺寸包括图5所示的L尺寸即图案的长度L、末端轮廓的 深度Lp、第一辅助行的深度Lapl等。当凿钻孔底部的位置位于凿钻孔 行中时，利用具体凿钻孔行的默认深度确定它们的深度。然而，如果 他/她希望这样，则设计者可以通过赋予深度主孔45异化于默认值的y 坐标值而编辑深度主孔45。此外，设计者可以添加或者删除深度主孔 并且沿着元素线移动它们。
图10示出深度主孔45a位于默认深度Lp处。替代地，设计者已 经确定了深度主孔45b和45c异化于默认深度Lp的y坐标。在此情形 中，凿钻图案设计程序可以基于在深度主孔之间的中间孔47的数目和 深度主孔45的长度为在两个深度主孔45a和45b之间的区域46a中的 和相应地在两个深度主孔45b和45c之间的区域46b中的中间孔47进 行深度插值。如果以后在深度主孔45之间增加或者减少中间孔47或 者如果改变深度主孔45的值，则凿钻图案设计程序可以执行新的插值 以为中间孔47确定新的深度。如果需要，深度主孔45使得设计者能 够在凿钻图案的期望区域中偏离凿钻孔行的默认深度。深度主孔45可 以在孔组中位于任何位置。
图11示出末端轮廓14的边角部A，方向主孔48a到48e位于边 角部A，已经为这些孔确定了孔方向角。设计者可以选择在凿钻图案12中已经存在的凿钻孔作为方向主孔48，或者可替代地，设计者可以 例如通过利用鼠标或者相应的部件指出或者通过赋予方向主孔坐标而 以人工方式在凿钻图案中确定方向主孔的位置。可以利用结合表示凿
钻孔位置的圆等而表示的方向线20在图形表示中示出孔方向角。方向 主孔48a和48b确定在它们之间的区域50a,该区域具有中间孔51。相 应地，方向主孔48b和48c确定区域50b，方向主孔48a和48d确定区 域50c，并且此外，方向主孔48d和48e确定区域50d。凿钻图案设计 程序可以基于在方向主孔之间的中间孔的数目和方向主孔的孔方向角 而对于在两个方向主孔48之间的中间孔51进行孔方向角插值。如果 以后在方向主孔48之间增加或者减少中间孔51或者如果改变方向主 孔48的值，则凿钻图案设计程序可以执行新的插值以确定中间孔51 的新的孔方向角。
图12示出末端轮廓14的边角部A，方向主孔48a到48e位于边 角部A，已经为这些孔确定了孔方向角。在末端轮廓中的方向主孔的 开始点可以被附接到凿钻图案的轮廓之一，例如附接到开始轮廓32。 关于附接，凿钻图案设计程序可以包括锁定到轮廓的功能，这便于开 始点的附接。在实践中，设计者可以确定在末端轮廓中的方向主孔的 孔方向角(X，在这之后，凿钻图案设计程序计算在凿钻图案设计程序中 的视角P，使得末端轮廓的方向主孔的开始点被附接到开始轮廓32。 随后，凿钻图案设计程序可以计算中间孔51的视角p，使得中间孔的 开始点也被附接到开始轮廓32。中间孔的孔方向角ot则可以基于方向 主孔的孔方向角而被插值。因此，基于开始轮廓32确定视角p，而方 向主孔确定孔方向角a。如果，当锁定到轮廓的功能被打开时，设计者 例如通过给出y方向坐标或者通过给出相对或者绝对凿钻孔方向变化 而在设计出的凿钻图案中编辑深度主孔底部的位置，凿钻孔的开始点 保持相同，这是因为它们被附接到开始轮廓等。然而，凿钻图案设计 程序通过为凿钻孔计算新的孔方向角a和视角13而更新凿钻图案。
图13a和13b示出概念化的孔方向角a和视角p。此外，可能的是，用户利用指示器设备诸如鼠标示意在开始轮廓 32中的凿钻孔的开始点，在这之后凿钻图案设计程序计算孔方向角。 这些应用也可以被用在除了末端轮廓之外的孔组中。
图14示出还可以结合场孔元素17使用主孔17a、 17b。当在导航 平面28上设计凿钻图案时，设计者可以给出场孔元素17的端点，在 其之间形成元素线。凿钻图案设计程序可以自动地将场孔元素17的端 点确定为位置主孔17a、 17b。然而，如果需要，设计者可以将主孔添 加到场孔元素以及移动和删除它们。此外，在设计者已经给出将被定 位的中间孔的数目或者可替代地目标孔距或者最大孔距之后，凿钻图 案设计程序可以在主孔17a、 17b之间定位中间孔17c。设计者还可以 从场孔元素17的凿钻孔选择期望的孔作为方向主孔和深度主孔。当在 爆破平面29上的圆口底部处设计凿钻图案时，可以基于爆破技术检查 定位场孔元素17。同样在此情形中，场孔元素17可以包括在本申请中 描述的主孔。
图15示出在导航平面28上设计凿钻图案12。设计者可以利用位 置主孔而在导航平面28上确定凿钻孔的开始点位置。设计者可以在元 素线上的期望点处将位置主孔35a到35d定位在开始轮廓32中。此外， 设计者可以为区域14a到14d确定中间孔的数目、目标孔距或者最大孔 距，在这之后凿钻图案设计程序可以在区域14a到14d中自动地定位中 间孔36a到36d。如果设计者在以后改变区域之一的参数，例如目标孔 距，则凿钻图案设计程序在这个区域中重新确定中间孔。而且，设计 者可以为开始轮廓32确定可编辑的深度主孔和方向主孔。在已经在开 始轮廓中定位凿钻孔的开始点之后，可以在开始轮廓32内确定所需辅 助行15。设计者可以将辅助行15和开始轮廓32之间的距离al到a4 赋予凿钻图案设计程序，在这之后凿钻图案设计程序可以确定辅助行 15。相应地，也可以确定其它辅助行。设计者也可以在辅助行中定位 不同的主孔。应该指出，在孔组中的凿钻孔可以同时地具有两个或者更多的主 孔性质。因此，例如位置主孔可以同时地是深度主孔和方向主孔。因 此它是一种多类型主孔。
能够述及的是，替代这里使用的术语"区域"，术语"凿钻孔元 素"也可以被用于在两个主孔之间的区域。凿钻孔元素包括具有第一 主孔、第二主孔和在它们之间的一个或者多个中间孔的元素线。主孔 位于凿钻孔组中，由此在它们之间的元素线的形状对应于在凿钻孔元 素的点处的孔组的形状。
图16示出主孔的一些进一步的应用。凿钻图案12的区域诸如底
部14a、壁部14b和弯曲顶部14c的性质可以通过在每一个区域中定位 主孔而被确定。在图16中，例如，顶部区域14c设有主孔52a，主孔 52a影响在顶部区域14c的端点53a、 53b之间的中间孔54a的性质。 相应的主孔也可以位于壁部区域14b和底部区域14a中。对于这种主孔 已经确定了一项规则，根据该规则，主孔的影响区域55a是凿钻图案 12的区域14a到14c之一。此外，能够在凿钻图案12中定位主孔52b， 主孔52b的影响区域55b可以被确定为孔组的在图案的主孔52b和边 角点53c之间保留的那个区域。在这种情形中，主孔52b的主要性质影 响中间孔54b的性质。替代边角点53c，也可以根据其它端点53a、 53b 而非仅仅利用边角点53c、 53d确定影响区域。此外，主孔52c的影响 区域55c可以被确定为绝对距离S，由此主孔52c影响在这个距离S处 的所有的中间孔54c。此外，已经为这种主孔52c确定了影响方向，利 用图16中的箭头示出该方向。此外，凿钻图案可以使用主孔52d，对 于主孔52d，最近凿钻孔54d的数目N已被确定为影响区域55d。进而， 已经为这种主孔52d确定了影响方向，利用图中的箭头示出该影响方 向。主孔52c和52d的影响区域55c和55d可以被确定为沿着一个方向 或者可替代地沿着两个方向延伸。此外，沿着不同方向，影响区域的 尺寸可以是不同的。影响区域因此可以是例如向右的最近的三个凿钻孔和向左的最近的两个凿钻孔。主孔也可以具有以上影响区域的组合， 换言之它可以沿着一个方向覆盖最近的三个凿钻孔并且沿着另一方向 延伸到图案的一个区域的端点等。也可以设定除了上述的那一个之外
的任何规则，以确定主孔52的影响区域55。可以在以后对于主孔的主
要性质、位置和影响区域的确定进行编辑。确定影响区域的规则可以 被存储在与主孔的主要性质相同的或者不同的文件、数据元等中。带 有预定影响区域的主孔可以具有任何类型，换言之它可以是位置主孔、 方向主孔、深度主孔或者确定一个或者多个性质的任何其它主孔。
可以通过通用的方式编辑根据本发明的凿钻图案。通过编辑旧的 现有凿钻图案可以设计出新的凿钻图案。以此方式，可以节约在设计 上耗费的时间。此外，可以利用在先被证实为起作用的炸药单耗和孔 方向角。可以从系统存储器载入旧的凿钻图案以用作新的图案的基础。 随后，设计者可以在图案中移动凿钻孔元素并且删除它们。设计者还 可以按照比例放大或者縮小凿钻图案。此外，设计者可以将主孔添加 到凿钻图案以及删除它们。相应地，设计者可以在利用凿钻图案设计 程序载入给定值表格的内容之前编辑给定值表格的内容。旧的凿钻图 案的切口在凿钻图案中可以被原样地使用，或者可以移动它的位置。 可替代地，可以利用可从另一凿钻图案载入的另一切口替代该切口。
进而，能够在以后改变所设计出的凿钻图案的长度。设计者可以 从凿钻图案设计程序选择编辑凿钻图案长度的功能，由此凿钻图案设 计程序能够激活凿钻图案中的所有的深度主孔和方向主孔。在另一方 面，根据需要，设计者可以从期望凿钻孔取消激活。在这之后，设计 者可以利用在本申请中描述的方式之一编辑活动主孔的深度。作为编
辑结果，凿钻图案的长度L被改变。设计者可以赋予主孔新的y方向 坐标或者通过给出相对变化值或者沿着凿钻孔方向的绝对长度而改变 沿着凿钻孔方向的长度。最简单的方式是通过使用相对变化而编辑凿 钻图案的长度。凿钻图案设计程序可能已被赋予极限值，可以在该极 限值内改变凿钻图案的长度。此外，可以通过沿着一个方向或者同时地沿着两个或者更多方向 作为整体地拉伸或者减小凿钻图案而编辑凿钻图案。
为了产生凿钻图案，可以设计出不同的给定值表格、参数表格和 参数文件，并且在所述给定值表格、参数表格和参数文件中存储的参 数可以随时被载入以由凿钻图案设计程序使用。当然， 一种替代是， 设计者以人工方式赋予凿钻图案设计程序与凿钻孔元素有关的参数，
凿钻图案设计程序是可以在计算机的处理器等中执行的软件产 品。该软件产品可以被存储于在设计时使用的计算机的存储器部件中， 或者可以被存储在独立的存储器装置诸如CD-ROM中。此外，可以从 数据网络将软件产品载入到在设计时使用的计算机。凿钻图案设计程 序的执行被布置成产生在本申请中描述的功能。凿钻图案设计程序和 设计者可以通过交互方式工作并且因此一起地产生凿钻图案。
在一些情形中，在本申请中描述的特征可以被原样地使用，而与 其它特征无关。在另一方面，当需要时，在本申请中描述的特征可以 被相互组合以形成不同的组合。
附图和相关说明仅仅旨在说明本发明的思想。本发明的细节可以 在权利要求的范围内改变。
权利要求
1.一种用于为挖掘岩石设计凿钻图案的方法，所述方法包括利用凿钻图案设计程序以计算机辅助方式产生凿钻图案(12)；对于将在所述岩石中凿钻出来的圆口(25)，在所述凿钻图案的坐标系中为所述凿钻图案确定至少凿钻孔的位置和孔方向角；和定位所述凿钻图案中的至少一个孔组(14、15、16、17、32)和在所述孔组中的几个凿钻孔；其特征在于，为所述凿钻图案中的至少一个孔组确定至少一个主孔(13a、13e、17a、17b、35、45、48、52)；为所述主孔确定至少一个主要性质；基于所述主孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的性质；并且使用能够在以后被编辑的主孔，所述主孔能够被添加或者能够被去除，并且所述主孔的主要性质能够被改变。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，为所述主孔确定以下主要性质中的至少之一在孔组中的位置、 深度、孔方向角、装药度、孔距。
3. 根据权利要求1或者2的方法，其特征在于， 为所述凿钻图案的至少一个孔组确定至少两个主孔(13a、 13e、17a、 17b、 35、 45、 48、 52)，在所述至少两个主孔之间存在至少一个 中间孔(13b、 13c、 13d、 17c、 36、 47、 51、 54);并且基于所述主孔的主要性质确定所述中间孔的至少一个性质。
4. 根据权利要求1或者2的方法，其特征在于， 为每一个单独的主孔确定影响区域，该影响区域包括一个或者多个凿钻孔。
5. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 利用至少一个主孔从初始的较大的孔组中划分出新的较小的孔组。
6. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 将主孔任意地移动到在所述孔组中的一新的位置。
7. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于，将属于所述孔组的任意凿钻孔转变成主孔。
8. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 在孔组的最远侧凿钻孔之间的任何位置中任意地产生至少一个新的主孔。
9. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 将所述主孔关联到在存储器中预先存储的至少一个数据元，所述主孔的所述主要性质在所述数据元中被确定。
10. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 确定待被挖掘的洞穴的末端轮廓(14)，所述轮廓是通过最外恻孔组的凿钻孔的底部的线；为所述末端轮廓确定几个凿钻孔；确定至少一个辅助行(15、 16)，所述至少至少一个辅助行是位 于所述末端轮廓内并且包括几个凿钻孔的孔组，辅助线通过所述几个 凿钻孔的底部；在所述凿钻图案中定位包括几个凿钻孔的切口 (18);在被最内侧辅助行(16)和所述切口 (18)划分出的区域中确定 包括几个场孔(17a到17c)的场孔元素(17);并且利用至少一个主孔，从至少一个以下较大的孔组末端轮廓、辅 助行、切口和场孔元素中划分出一个较小孔组。
11. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 为所述凿钻图案(12)确定导航平面(28);为所述凿钻图案确定爆破平面(29)，所述爆破平面是在所述圆 口 (25)的底部处、在距所述导航平面(28)相应于所述图案(12) 的长度(L)的距离处定位的平面；并且在所述爆破平面(29)上为至少一个孔组确定至少一个主孔。
12. 根据权利要求1到10中任何一项的方法，其特征在于， 确定所述凿钻图案(12)的导航平面(28);并且 在所述导航平面(28)上为至少一个孔组确定至少一个主孔。
13. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 为在所述凿钻图案(12)中的至少一个孔组确定至少一个凿钻孔元素；通过在所述孔组中定位第一位置主孔(35a)和第二位置主孔(35b) 而形成凿钻孔元素，在所述孔组的位于所述第一位置主孔(35a)和第 二位置主孔(35b)之间保留的部分(14a)形成所述孔组的元素线；利用凿钻图案设计程序在所述位置主孔之间，在所述元素线上定 位一个或者多个中间孔(36b);并且为所述凿钻孔元素确定至少一个公共参数，所述公共参数的变化 影响属于所述元素的所述凿钻孔的性质。
14. 根据权利要求13的方法，其特征在于，为至少末端轮廓(14)确定至少两个位置主孔(35)，所述位置 主孔在它们之间划分出一凿钻孔元素；为所述凿钻孔元素确定装药类别，在所述装药类别中，确定至少 炸药单耗(q)、平均装药度(I)和目标孔距(E);在所述凿钻图案设计程序中为在所述凿钻孔元素中的所述位置主 孔(35)之间的区域自动地产生若干中间孔(36);基于所述凿钻孔元素的装药类别，确定将被产生的中间孔(36) 的数目和所述孔距(E);并且在所述凿钻图案(12)中，在所述位置主孔(35)之间的区域中 以基本相等的间隔定位所述中间孔(36)。
15. 根据权利要求13的方法，其特征在于，为至少末端轮廓(14)确定至少两个位置主孔(35)，所述位置 主孔在它们之间划分出一凿钻孔元素；为所述凿钻孔元素确定至少目标孔距(E);在所述凿钻图案设计程序中，为在所述凿钻孔元素中的所述位置 主孔(35)之间的区域自动地产生若干中间孔(36);基于所述目标孔距(E)确定中间孔(36)的数目；并且 在所述凿钻图案中，在所述位置主孔(35)之间的区域中定位所 述中间孔(36)。
16. 根据权利要求13的方法，其特征在于，为至少末端轮廓(14)确定至少两个位置主孔(35)，所述位置 主孔在它们之间划分出一凿钻孔元素；为所述凿钻孔元素确定至少最大孔距(E);在所述凿钻图案设计程序中，为在所述凿钻孔元素中的所述位置 主孔(35)之间的区域自动地产生若干中间孔(36);对于最大容许孔距(E)加以考虑，确定最小可能的中间孔(35) 的数目；并且在所述凿钻图案(12)中，在所述位置主孔(36)之间的区域中 定位所述中间孔(35)。
17. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 将所述凿钻图案(12)中的同一孔组中的至少两个凿钻孔确定为深度主孔(45)并且赋予它们长度；并且基于中间孔(47)的数目和所述深度主孔(45)的长度，对于在两个深度主孔(45)之间的所述中间孔(47)进行深度插值。
18. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 将所述凿钻图案(12)中的同一孔组中的至少两个凿钻孔确定为方向主孔(48)并且为它们确定孔方向角；并且基于中间孔(51)的数目和所述方向主孔(48)的孔方向角，对 于在两个方向主孔(48)之间的所述中间孔(51)进行孔方向角插值。
19. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 在图形用户界面(22)中显示开始轮廓(32); 为在末端轮廓(14)中的方向主孔(48)确定孔方向角(a);并且在所述凿钻图案设计程序中计算视角(P)，使得至少所述末端轮 廓(14)的所述方向主孔(48)的开始点被附接到所述开始轮廓(32)。
20. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于， 为所述凿钻图案(12)确定至少一个主孔，该至少一个主孔同时具有至少两个主要性质。
21. —种用于设计凿钻图案的软件产品，在计算机(21)中的所 述软件产品的执行被布置成产生至少下面的动作以与设计者(23)交互的方式产生所述凿钻图案(12);对于将在岩石中凿钻的圆口 (25)，在所述凿钻图案的坐标系中 为所述凿钻图案(12)确定至少凿钻孔的位置和孔方向角；在所述凿钻图案(12)中定位至少一个孔组(14、 15、 16、 17、 32)和所述孔组中的几个凿钻孔；为所述凿钻图案(12)的至少一个孔组确定能够在以后被编辑的 至少一个主孔(13a、 13e、 17a、 17b、 35、 45、 48);为所述主孔确定至少一个主要性质；并且基于所述主孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的至少一个性质。
22. —种岩石凿钻设备，包括 可移动的运载工具(2); 至少一个钻臂(3);在所述钻臂(3)中的至少一个凿钻单元(4)，所述凿钻单元包括进给梁(5)和被布置成利用进给装置而在所述进给梁(5)上移动的岩石凿钻机(6);用于控制所述岩石凿钻设备(1)的至少一个控制单元(8)，所 述控制单元(8)包括至少一个计算机，其特征在于，能够在所述控制单元(8)中执行软件产品以设计凿钻图案(12)，所述软件产品的执行被布置成产生至少下面的动作以与设计者(23)交互的方式产生所述凿钻图案(12);对于将在岩石中凿钻的圆口 (25)，在所述凿钻图案的坐标系中 为所述凿钻图案(12)确定至少凿钻孔的位置和孔方向角；在所述凿钻图案(12)中定位至少一个孔组(14、 15、 16、 17、 32)和所述孔组中的几个凿钻孔；为所述凿钻图案的至少一个孔组确定能够在以后被编辑的至少一 个主孔(13a、 13e、 17a、 17b、 35、 45、 48);为所述主孔确定至少一个主要性质；并且基于所述主孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的至少一个性质。
全文摘要
本发明涉及用于设计凿钻图案的方法和软件产品，并且进一步涉及岩石凿钻设备，在该岩石凿钻设备的控制单元中可以执行软件产品以设计凿钻图案。对于凿钻图案(12)的孔组(14、15、16、32、17)，能够确定至少一个主孔(13a、13e、17a、17b、35、45、48)，这包括至少一个主要因素。基于主孔的主要性质确定至少一个其它凿钻孔的性质。主孔可以是位置主孔、深度主孔。
文档编号E21D9/00GK101568697SQ200780047844
公开日2009年10月28日 申请日期2007年12月19日 优先权日2006年12月22日
发明者埃尔基·埃洛, 尤西·科斯凯莱宁, 托米·萨莱涅米, 约科·穆奥纳, 阿里·云尼卡拉, 马尔蒂·凯斯基宁 申请人:山特维克矿山工程机械有限公司