本发明属于工程爆破领域，特别涉及一种炮孔自适应布置方法。
背景技术：
台阶爆破主要用于矿山采剥和铁路、公路路堑及水利、水电的土石方开挖施工工程，是应用前景非常广阔的一项爆破技术。
台阶爆破效果的好坏直接影响铲运、运输等后续工序的作业效率。因此，如何改善台阶爆破的质量，一直是广大技术人员致力研究的课题。台阶爆破的质量一般有以下要求：（1）爆破后的矿岩块度符合要求；（2）爆破后的台阶工作面要规整，不允许出现根底、伞岩等现象。
目前，国内外一些大型露天矿采用大孔径钻机，实现大区、多排微差深孔爆破，对孔网参数、装药结构、填塞方法、起爆顺序、微差间隔时间都进行了比较深入地研究，爆破技术的改进大大提高了露天开采综合生产效率。另外，随着钻孔机具设备的更新、工业炸药和雷管质量的不断提高，新品种炸药和高精度、多段位毫秒电雷管、非电雷管及数码电子雷管的使用，使深孔爆破技术得到了进一步的发展。
近年来露天台阶爆破技术的进展情况，总体上可归纳为以下几点：（1）设计、钻孔、装药等工序运用监控技术，逐步实现机械化、自动化；（2）广泛采用顺序爆破和孔内分段微差爆破技术；（3）根据岩性的不同，选择合理的爆破参数以及合适的炸药品种；（4）采用计算机辅助设计系统；（5）采用数据收集系统，该系统能提供工程设备及生产设施的准确位置；（6）通过数字模型，将计算机辅助设计系统和工程设备相互结合并有效控制其动态。这些技术特点可为我国露天台阶爆破的设计和应用提供参考和借鉴。
台阶爆破设计的第一步就是炮孔的布置，传统的微差排间爆破的炮孔布置方法是首先根据爆区岩体的可爆性，经验地确定孔距与排距，然后由技术人员现场布孔，其随意性较大，主要凭借技术人员的经验完成。
技术实现要素：
本发明的目的是：开发一个基于计算几何技术的自适应炮孔布置方法，可根据由现场测量得到的崖头线，自适应布置炮孔，从而为台阶爆破效果提供保证。
本发明提供一种炮孔自适应布置方法，包括如下操作步骤：
（1）根据台阶爆破的区域确定崖头线坐标以及对应的坡底线坐标，通过坡顶与坡底线标定自由边界，即台阶爆破中的自由面；
（2）每次台阶爆破只能是一个台阶的一部分，根据台阶爆破的规模确定爆破与保留岩体的无穷边界，用-1来标识；
（3）自由边界与无穷边界标识完成后，把自由边界按指定排距后推，得到一系列后推轮廓线，这些轮廓线用来布置炮孔，自由边界的后推根据每个测点所连接两条线段的法向向量，指向爆区内侧，然后按法向向量的方向把每条线段后移排距的距离，再计算后移后每条线段的交点，即得到自由边界后移一次的轮廓，重复上述过程，直到后移轮廓充满整个爆区为止；
（4）当自由边界后推完成后，即可在每个后移轮廓线上布置炮孔，以每条后移轮廓与无穷边界的交点作为起点，以孔距为直径做一个圆，圆与轮廓线的交点有1或2个，2个时取远离起点的那个交点，所得交点即为一个炮孔位置，依次对每条轮廓线重复上述操作，即可完成爆区内的炮孔布置。
在自由边界的后推过程中，可能会出现多边形交叉区域，即冗余点。为了消除冗余点，采用计算几何中的凸包算法，即只保留散点体系外轮廓上的点，从而达到消除冗余点的目的。
附图说明
图1为本发明实施例中炮孔自适应布置算法流程示意图。
图2为本发明实施例中自由边界与无穷边界的标识方法示意图。
图3为本发明实施例中自由边界的后推方法示意图。
图4为本发明实施例中后移轮廓上布置炮孔的方法示意图。
图5为本发明实施例中爆区内炮孔的布置示意图。
具体实施方式
本发明提供一种炮孔自适应布置方法，其具体实施方式如下：
（1）现场测量的崖头线坐标以及对应的坡底线坐标，崖头线也就是坡顶线，通过坡顶与坡底线标定自由边界，即台阶爆破中的自由面，自由边界根据测点对应的两条线段的夹角大小分为一个自由边界或两个自由边界，即，如果某个测点所连接的两条线段在爆区内侧的夹角小于或等于90°，则是两个自由边界，分别用1与2标识，否则认为是一个自由边界，用1标识；把自由边界区分为两个的目的是：便于寻找第一个起爆的炮孔；当只有一个自由边界时，则随机制定第一个起爆的炮孔；
（2）台阶爆破的规模是根据生产任务指标与铲装设备的能力决定当的，所以每次台阶爆破只能是一个台阶的一部分，因而，自适应炮孔布置算法中，还要给出需要爆破与保留岩体的无穷边界，无穷边界用-1来标识；
（3）自由边界与无穷边界标识完成后，把自由边界按指定排距后推，得到一系列后推轮廓线，这些轮廓线用来布置炮孔；自由边界的后推方法是：计算每个测点所连接两条线段的法向向量，指向爆区内侧，然后按法向向量的方向把每条线段后移排距的距离，再计算后移后每条线段的交点，即得到自由边界后移一次的轮廓，重复上述过程，直到后移轮廓充满整个爆区为止；
（4）当自由边界后推完成后，即可在每个后移轮廓线上布置炮孔，方法是：以每条后移轮廓与无穷边界的交点作为起点，以孔距为直径做一个圆，则圆与轮廓线的交点有1或2个，2个时取远离起点的那个交点，所得交点即为一个炮孔位置，依次对每条轮廓线重复上述操作，即可完成爆区内的炮孔布置；
在自由边界的后推过程中，可能会出现多边形交叉区域，即冗余点，为了消除冗余点，采用计算几何中的凸包算法，即只保留散点体系外轮廓上的点，从而达到消除冗余点的目的。