CN108562277A - 一种露天矿爆堆测量标记方法及采用的组参标尺 - Google Patents

Abstract

一种露天矿爆堆测量标记方法及采用的组参标尺，组参标尺包括标尺、组参标尺连接架，所述标尺是由从外到内依次套接的外卡尺、伸缩尺、内卡尺构成的伸缩结构，在内卡尺的端部设有防水塞，防水塞通过弹力挂绳连接外卡尺，在内卡尺内放置测绳，所述组参标尺连接架包括上卡槽、下卡槽、转动副，上卡槽与下卡槽之间通过转动副连接，使用时标尺卡接在上卡槽或下卡槽中。本发明适用于无人机快速测量飞行要求，读数精准且拥有毫米到米级分度值，操作方便简单可靠，适用于不同场地和气候。提供爆堆实时状态参数，使得块度统计取样更加广泛、合理，减小人为误差，提高测量效率，为露天矿山台阶爆破装药及控制台阶爆破效果提供更准确的数据参考。

Description

一种露天矿爆堆测量标记方法及采用的组参标尺

技术领域

本发明涉及露天矿山台阶爆破爆堆块度统计测量技术领域，尤其涉及一种露天矿爆堆测量标记方法及采用的组参标尺，适用于露天矿山台阶松动控制爆破和露天矿小台阶爆破后统计爆堆块度分布时的数据参照。

背景技术

国内外许多研究机构和学者对爆堆标定方法进行了研究，研制了各种测量装置。

露天台阶松动爆破和露天小台阶预裂爆破中，通常的快度测量标尺采用人工比例球、自制带刻度的直尺、卷尺和皮尺等。拍摄方法有倾斜摄影法、特定平面投影和单图片摄影测试系统合成等。

其缺点如下：

台阶爆破爆堆具有沿走向分布长、爆堆体积大、块度分布不均匀和爆堆表面不规整的特点。使用人工比例球作为点状标记，只能估计读数球面附近小块尺寸，且遮挡下方矿岩石无法精确读取大块尺寸。带刻度直尺只能用于较为平整的局部区域，当测量范围较大则显得较为笨重，携带和重复次数较费时费事。卷尺和皮尺比较窄薄，虽然测量长度有所改善但由于弯曲和遮挡使得部分读数难以拍摄，当测量范围增大甚至看不清毫米级分度值和标尺位置，且只能形成一条线的测量参照。

现场所使用的人工拍摄方法在露天矿台阶爆破后，全局摄影难以保证参照物合理性标记要求，有的甚至没有标记物。局部摄影往往出现投影图中局部矿岩尺寸投影缩放比例不一致的现象，甚至无法较合理的获取垂直测量面的大范围摄影合理数据参照图像。

满足航拍要求的便携式组参标尺操作流程很好的解决了上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种露天矿爆堆测量标记方法及采用的组参标尺，精度较高，适用于无人机快速测量飞行要求，读数精准且拥有毫米到米级分度值，操作方便简单可靠，适用于不同场地和气候。本发明为露天台阶爆破提供爆堆实时状态参数，使得块度统计取样更加广泛、合理，减小人为测量预估计误差，提高测量效率，为露天矿山台阶爆破装药以及控制台阶爆破效果提供更准确的数据参考。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种露天矿爆堆测量标记方法，该方法是采用测绳标记结合无人机航拍技术对露天矿爆堆进行测量标记，具体方法如下：

1)测绳刻度标记方法：测绳自带厘米级刻度值，每隔两厘米测绳自带一厘米宽的染色标记，每隔两分米做颜色刻度标记，每隔一米做米级颜色刻度标记；每个厘米级刻度标记由三条2-5毫米宽的染色线条组成；

2)配套使用的无人机参数：最大上升速度：3m/s；最大水平飞行速度：16m/s；工作环境温度：-20°～40°摄氏度；速度测量范围小于8m/s；精确悬停范围：0.5～30m；使用环境保证光照条件大于15lux；无人机携带的摄像头仰角变化范围为：0°～45°；相机参数：影像传输，1600万像素及以上；电子快门速度：8～1/8000秒；

3)使用测绳标记结合无人机对露天矿爆堆进行测量标记的操作步骤如下：

a)对测量爆堆进行现场调研，记录爆堆台阶标高、地质勘探线标号，统计爆破方量；

b)首先确定测量对象范围，确定爆堆新鲜端面需要标记的区域，分为分布测量、局部测量；分布测量的测量范围为整个爆堆表面或者测量面积大于30m²，局部测量的测量范围小于等于30m²；

c)在采场布置组参标尺并连接测绳；

d)利用升降式无人机及调整摄像头角度对标定范围内矿岩垂直于测量面进行拍摄，记录不同高度的图像数据，选取放大后能看清组参标尺数据的图像。

一种露天矿爆堆测量标记方法所采用的组参标尺，包括标尺、组参标尺连接架，所述标尺是由从外到内依次套接的外卡尺、伸缩尺、内卡尺构成的伸缩结构，在内卡尺的端部设有防水塞，防水塞通过弹力挂绳连接外卡尺，在内卡尺内放置测绳，所述组参标尺连接架包括上卡槽、下卡槽、转动副，上卡槽与下卡槽之间通过转动副连接，使用时标尺卡接在上卡槽或下卡槽中。

在所述外卡尺的外侧设有侧排卡扣。

在所述外卡尺、伸缩尺、内卡尺的外侧设有毫米级刻度标记，所述测绳自带染色米级、分米级、厘米级刻度标记。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)组参标尺具有结构简单、材料来源广泛、适用性强、可反复使用和自由组合等特点。

2)对于露天开采中小台阶爆破的爆堆由于表面易整理，可找到较好平面使用硬质卡尺作为测量参照标记。当爆堆体积大形态多变时，组参标尺能实现非规则地段测量参考标记。

3)对于露天开采台阶多排孔爆破，由于台阶高度一般为12～15m，工作平台宽度一般为20～30m，因此爆堆坡面线一般最大可达35m。因此选用两套组参标尺就可实现爆堆由小至大、不同面域和不同形状的测量标记。

4)结合升降式悬停航拍设备，能实现高清晰度、大小面域和可调控标记范围的特点。

5)结合以上测量方法，具有适用于矿山爆堆形态不规整、矿岩分布不均匀和取样拍照高危险的作业环境，能很好的实现快速摄影、高清像素、范围可控制以及多种组合的要求。

附图说明

图1是组参标尺结构示意图。

图2是组参标尺的侧视图。

图3是组参标尺连接架的主视图。

图4是组参标尺连接架的侧视图。

图5是组参标尺连接架的俯视图。

图6是自制测绳尺寸示意图。

图7是图6中A点放大图。

图8是三角区域标记组参标尺放置和连接示意图。

图9是特殊区域网格标记组参标尺放置和连接示意图。

图10是大范围矩阵标记组参标尺放置和连接示意图。

图11是本发明的操作流程图。

图中：1-外卡尺；2-伸缩尺；3-内卡尺；4-测绳；5-侧排卡扣；6-弹力挂绳；7-防水塞；8-中空孔；9-毫米级刻度标记；10-上卡槽；11-下卡槽；12-转动副；13-标尺；14-组参标尺连接架；15-爆堆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图12，一种露天矿爆堆测量标记方法，该方法是采用测绳标记结合无人机航拍技术对露天矿爆堆进行测量标记，具体方法如下：

1)测绳刻度标记方法：见图6、图7，测绳4自带厘米级刻度值(测绳4主要用于大型及多粒级参杂型爆堆测量参照，所以毫米级分度值因拍摄不清晰和标记密集而不作为标记刻度)，每隔两厘米测绳自带一厘米宽的黑色染色标记，每隔两分米做粉红色刻度标记，每隔一米做米级红色刻度标记；则测绳每米会出现四个分米级染色点，每两个分米级染色点间有七个黑色厘米级标记点，每个厘米级刻度标记由三条2-5毫米宽的黑色线条组成；则满足航拍高清图片局部放大后有清晰准确的厘米级分度值，同时又能满足快速读数和任意面域特殊标记的要求。

2)配套使用的PHANTOM 3无人机参数：最大上升速度：3m/s；最大水平飞行速度：16m/s；工作环境温度：-20°～40°摄氏度；速度测量范围小于8m/s；精确悬停范围：0.5～30m；使用环境保证光照条件大于15lux；相机参数：影像传输，1/2.3英寸CMOS 1600万像素；电子快门速度：8～1/8000秒。

3)使用测绳标记结合无人机对露天矿爆堆进行测量标记的操作步骤如下：

a)对测量爆堆进行现场调研，记录爆堆台阶标高、地质勘探线标号，统计爆破方量。

b)首先确定测量对象范围，确定爆堆新鲜端面需要标记的区域，分为分布测量、局部测量；分布测量的测量范围为整个爆堆表面或者测量面积大于30m²，局部测量的测量范围小于等于30m²。

分布测量：首先确定划分统计方法，对测绳4的组参标尺摆放位置做到心中有数，对全区域分布中的特殊大块区、集中粉矿区和矿岩边界等特定区域利用测绳4进行特殊标记。最后确定测绳4连接方式。

局部测量：确定测绳连接方式时需要考虑大块区、粉矿区和矿岩边界等特定区域。

c)按照步骤a)、步骤b)制定爆堆测量计划，在采场按照计划布置组参标尺并连接测绳4。

d)利用事先选定的升降式无人机，调整摄像头角度对标定范围内矿岩垂直于测量面进行拍摄，记录不同高度的图像数据，选取放大后能看清组参标尺数据的图像并记录分析图像数据。

e)回收整理设备并清理组参标尺粘附物，重复a)～d)以便进行下一次测量。

如图1-图5所示，一种露天矿爆堆测量标记方法所采用的组参标尺，包括标尺13、组参标尺连接架14，所述标尺13是由从外到内依次套接的外卡尺1、伸缩尺2、内卡尺3构成的伸缩结构，在内卡尺3的端部设有防水塞7，防水塞7通过弹力挂绳6连接外卡尺1，在内卡尺3内放置测绳3，所述组参标尺连接架14包括上卡槽10、下卡槽11、转动副12，上卡槽10与下卡槽11之间通过转动副12连接，使用时标尺13卡接在上卡槽10或下卡槽11中。

在所述外卡尺1的外侧设有侧排卡扣5。

在所述外卡尺1、伸缩尺2、内卡尺3的外侧设有毫米级刻度标记，所述测绳4自带染色米级、分米级、厘米级刻度标记。

内卡尺3、外卡尺1和伸缩尺2壁厚2mm，正反两面带有毫米级刻度标记，如图2所示，由上至下依次增大，侧面附有两排侧排卡扣5，用于测绳4固定和面域定位。

测绳4直径1～1.5cm、长度为10～20m，带有厘米级分度值刻度标记点。应选用不侵水、无静电、不易打结便于清洗带钢芯的圆绳，以适用于露天矿山台阶爆破大小爆堆测量。

带有绳结的弹力挂绳6最大拉伸长度为2.3m，组参标尺未使用时可用作背带，使用时可结合侧排卡扣5固定测绳4，以适用于不同测量范围和测量方向要求。

防水塞7可选用具有弹性的耐磨橡胶或其他防水材料，末端留有一直径15mm的中空孔8用于固定测绳4绳头。防水塞7可拆卸，用于保护未使用的剩余测绳4。

上卡槽10、下卡槽11可由钢构件或其他硬质合金材料构件制作，卡槽内腔规格：长×宽×厚＝104mm×80mm×44mm。转动副12(旋转副)选用结实耐磨的实心轴装配两个刚性轴承(两个轴承外套圈分别与上卡槽10、下卡槽11联接固定配合)两边加垫圈和轴向固定轴套，材质为合金钢、铸铁及非金属材料等。标尺13放入卡槽后可沿上卡槽10或下卡槽11移动；转动副12可360°旋转；将两个标尺13分别装入上卡槽10和下卡槽11后，可以任意调整两个标尺13的角度，用于配合测绳4对爆堆15进行标记。

实施例1：

外卡尺1规格:长×宽×厚＝1000mm×100mm×40mm；伸缩尺2规格:长×宽×厚＝1100mm×90mm×32mm；内卡尺3规格：长×宽×厚＝1200mm×80mm×24mm；经计算内卡尺3空腔最多可放入直径10mm的测绳27m。测绳4规格:直径×长度＝10mm×15m。

对露天铜矿山台阶爆破斑铜矿和花岗岩混合爆堆进行拍摄。使用PHANTOM 3升降式无人机，垂直于爆堆15测量面拍摄，拍摄高度为7～9m。风速小于5级，天气条件良好摄像机分辨率1600万像素。测量面积可达到2～30m²，局部放大后标尺13刻度、测绳4分度值和矿岩块度尺寸数据清晰可读。

见图8为实施例中爆堆15局部测量的一个三角区域精确标记的组参标尺放置和测绳4连接方式。见图9为实施例中爆堆15分布测量的一个特殊区域网格标记的组参标尺放置和测绳4连接方式。见图10为实施例爆堆15大范围矩阵标记的组参标尺放置和测绳4连接方式。

本发明设计了满足爆堆航拍要求的便携式组参标尺的结构组成，阐述了操作及其测量原理。在露天矿台阶爆破后大体积爆堆表面矿岩随机分散时将局部精确标记、特定区域特殊标记和大范围矩阵标记结合直升悬停式无人机1600万高清拍摄技术，可标记、控制测量范围。为露天矿采场台阶爆破提供更准确的状态参数。

Claims (4)

1.一种露天矿爆堆测量标记方法，其特征在于，该方法是采用测绳标记结合无人机航拍技术对露天矿爆堆进行测量标记，具体方法如下：

1)测绳刻度标记方法：测绳自带厘米级刻度值，每隔两厘米测绳自带一厘米宽的染色标记，每隔两分米做颜色刻度标记，每隔一米做米级(红色)颜色刻度标记；每个厘米级刻度标记由三条2-5毫米宽的染色线条组成；

2)配套使用的无人机参数：最大上升速度：3m/s；最大水平飞行速度：16m/s；工作环境温度：-20°～40°摄氏度；速度测量范围小于8m/s；精确悬停范围：0.5～30m；使用环境保证光照条件大于15lux；无人机携带的摄像头仰角变化范围为：0°～45°；相机参数：影像传输，1600万像素及以上；电子快门速度：8～1/8000秒；

3)使用测绳标记结合无人机对露天矿爆堆进行测量标记的操作步骤如下：

a)对测量爆堆进行现场调研，记录爆堆台阶标高、地质勘探线标号，统计爆破方量；

b)首先确定测量对象范围，确定爆堆新鲜端面需要标记的区域，分为分布测量、局部测量；分布测量的测量范围为整个爆堆表面或者测量面积大于30m²，局部测量的测量范围小于等于30m²；

c)在采场布置组参标尺并连接测绳；

d)利用升降式无人机及调整摄像头角度对标定范围内矿岩垂直于测量面进行拍摄，记录不同高度的图像数据，选取放大后能看清组参标尺数据的图像。

2.一种如权利要求1所述的露天矿爆堆测量标记方法所采用的组参标尺，其特征在于，包括标尺、组参标尺连接架，所述标尺是由从外到内依次套接的外卡尺、伸缩尺、内卡尺构成的伸缩结构，在内卡尺的端部设有防水塞，防水塞通过弹力挂绳连接外卡尺，在内卡尺内放置测绳，所述组参标尺连接架包括上卡槽、下卡槽、转动副，上卡槽与下卡槽之间通过转动副连接，使用时标尺卡接在上卡槽或下卡槽中。

3.根据权利要求2所述的组参标尺，其特征在于，在所述外卡尺的外侧设有侧排卡扣。

4.根据权利要求2所述的组参标尺，其特征在于，在所述外卡尺、伸缩尺、内卡尺的外侧设有毫米级刻度标记，所述测绳自带染色米级、分米级、厘米级刻度标记。