CN110337528A - 用于生成钻孔图案的方法和系统及岩石钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生成用于在岩石中开挖腔体的钻孔图案的方法。该方法包括：确定面轮廓(FC)，该面轮廓是待钻孔岩面的表示并且构成腔体在表示待钻孔岩面的平面(NP)中的横截面，确定第一底部轮廓(BC0)，该第一底部轮廓表示待钻孔的腔体在距离面轮廓(FC)第一距离处的横截面，确定至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)，所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)表示待钻孔的腔体在距离面轮廓(FC)第二距离处的横截面，该第二距离与第一距离不同，以及在确定所述待钻的孔时，确定要在面轮廓(FC)与第一底部轮廓(BC0)之间钻出的孔以及要在面轮廓(FC)与第二底部轮廓(BC1、BC2)之间钻出的孔。

Description

用于生成钻孔图案的方法和系统及岩石钻机

技术领域

本发明涉及岩石开挖，并且特别地涉及在岩石开挖过程中生成钻孔图案的方法和系统。本发明还涉及岩石钻机以及实现根据本发明的方法的计算机程序和计算机可读介质。

背景技术

岩石开挖、特别是地下岩石开挖，可以通过使用各种技术而进行，其中使用钻孔和爆破技术的开挖是常用的方法。开挖可以包括创建具有预定形状和地理位置的岩石腔体。例如，在创建隧道或其他类型的地下洞穴时可能就是这种情况。通常，使用钻孔和爆破的开挖是以钻孔呈圆形的方式进行的，其中钻出一轮孔以便随后装载炸药从而将岩石爆破。在通过爆破除去岩石之后，钻出新一轮的孔以爆破待创建的腔体的后续部分。重复这一过程直到完成所需腔体的开挖。

为了实现创建所需腔体的岩石开挖，根据钻孔方案或钻孔图案钻出每一轮孔，其中钻孔方案或钻孔图案基本上确定了待钻孔的位置、方向、长度和可能的直径。钻孔图案的目的是通过使用钻孔和爆破来创建具有下述横截面形状和地理定位的腔体：所述横截面形状和地理定位实际上对应于所计划的、即期望的形状和定位。

这种腔体可以具有各种设计。例如，腔体可以设计成沿着大致直线具有基本相同的横截面外观。然而，通常情况下，腔体的特性——例如在腔体的横截面和曲率方面——可以沿着腔体的长度变化。这可能需要对将要开挖的腔体的不同部段使用不同的钻孔图案。

关于例如隧道以及其他类型的腔体，这些腔体通常与和期望的腔体横截面和地理定位/延伸的一致性方面的高精度要求相关联。例如，可以使用比如混凝土衬砌的衬砌，其中岩石的过度破裂导致衬砌的消耗增加并且通常还增加了对岩石加固的需求。另一方面，破裂不足、欠挖可能需要额外的钻孔和爆破以获得所需的腔体。因此，为了获得期望的结果，精心设计的钻孔图案和随后根据该钻孔图案的钻孔是必要的。

发明内容

实现下述方法和系统将是有利的：所述方法和系统可以获得用于岩石开挖的钻孔图案，该钻孔图案可以在根据预定的地理定位/延伸来开挖腔体时减少多余岩石。

根据本发明，提供了一种生成用于在岩石中开挖腔体的钻孔图案的方法，该钻孔图案确定要在岩面中钻出的孔，确定待钻出的孔是确定待钻出的孔的位置、方向和长度，所述孔布置成由钻机钻孔，钻孔图案的孔在对岩面的后续爆破之前钻出，所述方法特征在于：

-确定面轮廓，该面轮廓是待钻孔岩面的表示并且构成腔体在表示待钻孔岩面的平面中的横截面，

-确定第一底部轮廓，该第一底部轮廓表示待钻孔的腔体在距离面轮廓第一距离处的横截面，

-确定至少一个第二底部轮廓，所述至少一个第二底部轮廓表示待钻孔的腔体在距离面轮廓第二距离处的横截面，该第二距离与第一距离不同，以及

-在确定待钻出的孔时，确定要在面轮廓与第一底部轮廓之间钻出的孔以及要在面轮廓与第二底部轮廓之间钻出的孔。

可以在开始开挖腔体之前生成钻孔图案。

钻孔图案可以包括在生成该钻孔图案之后待钻出的孔。

表示待钻孔的岩面的平面可以确定为生成腔体的横截面的任何平面，例如，表示与待钻孔岩面的最近部分相距最多三、四米的横截面，其中，该岩面在与开挖方向相反的方向上可以是碗形的使得该平面基本上或完全地不涉及未破碎的岩石。

如上所述，在使用钻孔和爆破技术的岩石开挖中应用钻孔图案是用于实现下述腔体的重要因素：该腔体具有高度符合腔体的设计定位的横截面和地理延伸。钻孔图案——也称为钻孔计划——限定了在待开挖的岩石的岩面中待钻出的孔的定位、位置以及孔的方向和长度。钻孔图案还可以确定待钻孔的直径，其中例如，待沿着轮廓线的周边——即待钻孔的腔体的外形、轮廓线或横截面——钻出的孔可以具有比待开挖的岩石部分的中心处的孔的直径更大的不同直径。轮廓在下文中用作腔体的外形/轮廓线/横截面的代表。

钻孔图案是基于待形成的腔体的轮廓/外形生成的，并且通常需要多个连续轮次的钻孔和爆破以生成所需的腔体、比如隧道。

如本领域技术人员所知，钻孔图案可以以各种方式生成，并且通常预先生成，即在开始开挖腔体之前例如在控制/设计中心中生成，然后下载至岩石钻机以用于开挖。

岩石开挖经常导致多余岩石破裂，并且由于结构性限制这通常是不可避免的，这会妨碍开挖中使用的钻机/钻孔机的最佳定位，因此导致难以钻孔，这导致难以在不发生多余岩石破裂的情况下开挖。在隧道开挖过程中形成的多余腔体通常经受例如随后的混凝土衬砌，其中，多余岩石的破裂也会导致例如在混凝土衬砌作业中混凝土的额外消耗，并且也可能在爆破后致使所需的岩石加固增加。钻孔图案通常设计成用于减少破裂的多余岩石的量，但是可能无法总是完全根据预定的钻孔图案进行钻孔。

根据本发明，当生成钻孔图案时，确定表示待钻孔的岩面的面轮廓，面轮廓构成腔体在指示为导航平面的平面中的横截面，该面轮廓如上所述地可以被确定为可以表示腔体沿纵向方向即开挖方向的横截面并且适用于表示待钻孔的岩面的任何平面。导航平面例如可以是下述平面：该平面中的横截面在例如沿与开挖方向相反的方向上与待钻孔的岩面的最近部分相距最多例如三、四米，使得该平面基本上或完全地不涉及未破碎的岩石。导航平面还可以相对于待钻孔的实际岩面以任何角度限定，因此不需要与该岩面平行。

此外，第一底部轮廓表示待钻孔的腔体大致在将要钻孔至岩石中的方向上与面轮廓相距第一距离处的横截面，其中，该距离大致对应于面轮廓测得的待钻出的孔从长度、比如最大长度。由于面轮廓可以与岩石相距一定距离，因此岩石中的实际孔长度可以更短。

进一步确定至少一个第二底部轮廓，其表示待钻孔的腔体在与面轮廓相距不同于所述第一距离的第二距离处的横截面。当生成钻孔图案时，确定要在面轮廓与第一底部轮廓之间钻出的孔以及要在面轮廓与第二底部轮廓之间钻出的孔。以这种方式，可以朝向腔体的不同轮廓即不同外形/横截面钻孔，使得在一轮钻孔之后的爆破可以产生具有与所需的腔体轮廓线高度对应的轮廓线的腔体。

第一距离可以比所述第二距离长，使得在面轮廓与第一底部轮廓之间待钻出的孔可以比在面轮廓与至少一个第二底部轮廓之间待钻出的孔长。以这种方式，例如待钻孔的腔体的横截面和/或曲率的变化可以通过附加的底部轮廓来解决。在面轮廓与第二底部轮廓之间待钻出的孔不延伸至所述第一底部轮廓。

在面轮廓与第一底部轮廓之间待钻出的孔可以布置成大致终止于第一底部轮廓处，并且在面轮廓与第二底部轮廓之间钻出的孔可以大致终止于所述第二底部轮廓处。

因此，第二底部轮廓可以是中间底部轮廓，并且可以限定面轮廓与第一底部轮廓之间的多个这样的中间底部轮廓，其中所述中间轮廓中的每个中间轮廓可以表示腔体在从面轮廓朝向第一底部轮廓的不同距离处的横截面。

在面轮廓与中间轮廓之间待钻出的孔可以设置成大致终止于该待钻的孔所朝向的中间轮廓处。

中间轮廓的数量可以用不同的方式确定，例如基于待开挖的腔体的曲率和/或在宽度或高度方面的变化。该数量也可以例如是由比如操作者或其他人员提前确定的。

第一底部轮廓可以用于生成面轮廓的第一部分的钻孔图案，即面轮廓的大致延伸至第一底部轮廓的第一部分的孔，并且在生成面轮廓的不同于所述第一部分的第二部分的钻孔图案时，可以使用至少一个第二底部轮廓和/或中间底部轮廓中的每个中间底部轮廓，其中，每个中间底部轮廓可以用于面轮廓的不同部分。

此外，根据本发明的实施方式，例如，在下面例示的情况下，可以基于面轮廓的不朝向第一底部轮廓钻孔的部分/部段的尺寸来确定中间轮廓的数量。

根据本发明的实施方式，可以使用第一底部轮廓来确定面轮廓的第一部分、即孔将朝向第一底部轮廓钻孔的部分。例如，第一底部轮廓可以投影至面轮廓的平面上，并且面轮廓的由该投影所覆盖的部分可以用作面轮廓的所述第一部分。

类似地，可以以类似的方式使用所述一个或更多个第二/中间底部轮廓来确定一个或更多个第二部分，其中，可以排除在生成面轮廓的不同部分时产生的重叠，使得这些部分是非重叠的。

面轮廓的各部分也可以例如使用根据下文所述的限制轮廓来确定。

根据本发明的实施方式，可以确定限制轮廓，该限制轮廓表示腔体在沿远离待开挖的岩石的方向上与面轮廓相距一定距离处的横截面。例如，可以使用限制轮廓以考虑在钻凿钻孔图案的孔时对钻机的可操纵性的限制，使得可以在生成钻孔图案时已经考虑到这种限制。例如，限制轮廓可以表示腔体在朝向已钻孔岩石的方向上与面轮廓相距一距离处的横截面，该距离大致对应于钻机的进给梁的长度。进给梁的后端部通常将对钻孔期间的可操纵性施加限制，并且可以通过确定后端部相对于主要在其位置处的腔体轮廓的可操纵性来获得确保的可操纵性。根据本发明的实施方式，利用实际岩壁的表示来确定限制轮廓，该实际岩壁是通过一次或更多次先前轮次钻孔的爆破生成的，其中实际岩壁的表示可以例如通过例如位于钻机上的一个或更多个扫描器来生成。以这种方式，限制轮廓可以更大，并且例如可以相对于实际开挖的岩石确定进给梁的可操纵性，这在例如在过度破碎的情况下可以允许进一步的可操作性。

根据本发明的实施方式，限制轮廓位于沿例如与将要延伸至岩石中的腔体的总体方向相远离、例如相反的方向与面轮廓相距任何距离处。

根据本发明的实施方式，面轮廓的第一部分利用限制轮廓与第一底部轮廓之间的插值来确定，该限制轮廓因此相对于面轮廓沿一个方向定位，该第一底部轮廓相对于面轮廓沿另一个方向定位，此时插值法实施在面轮廓的平面中。

面轮廓的第一部分可以表示下述部分：其中孔的长度由面轮廓与第一底部轮廓之间的距离确定，即，例如可以在该轮次中钻出待钻孔的最大长度而不产生关于例如进给梁的可操作性问题。由于面轮廓限定了要钻孔的最大表面，因此插值也可以由面轮廓界定，使得第一部分形成面轮廓的一部分而不延伸到面轮廓之外——即使通过插值法可能会得出延伸到面轮廓之外。以这种方式，特别是由于限制轮廓的使用，可以确定面轮廓的下述部分/部段：其中可以确保能够钻出钻孔图案的孔并且可以钻成所需的长度例如全长，从而满足设定条件，避免例如在钻孔开始时对进给梁可操作性产生限制。钻机可以包括承载钻孔机的至少一个进给梁，其中钻孔机能够沿着进给梁滑动。

根据本发明的实施方式，使用限制轮廓和/或所述第一底部轮廓在面轮廓上的投影而不是利用插值来确定面轮廓的第一部分。当使用插值时也可以使用利用投影的方法，在该方法中除了插值之外，可以通过将限制轮廓和第一底部轮廓中的一者或两者投影至面轮廓上来利用投影，以进一步减小所述第一部分的面积。与前面不同的，以这种方式，增加了剩余部分，并且在剩余部分中可以钻出具有减小长度的孔。例如，可以使用该方式否则可能出现下述情况：面轮廓的剩余部分变得过小而例如难以在该剩余部分中为另外的或所需数量的待钻孔或孔排腾出空间。

面轮廓的一个或更多个其他部分可以以类似的方式确定，例如，对利用中间底部轮廓而不是第一底部轮廓的每个部分利用插值和/或投影。关于面轮廓的其中孔长度比所述第一部分的孔长度短的部分、即面轮廓的剩余部分，例如基于面轮廓的剩余部分的宽度和/或要在该剩余部分上钻出的孔的数量可以确定要使用的中间底部轮廓的数量。

因此，利用所述中间轮廓，通过使用插值和/或投影，对于所述中间轮廓中的每个中间轮廓的所述面轮廓的不同部分/部段分别生成钻孔图案。因此，这些至少一个附加钻孔图案的孔的长度将比上述面轮廓的第一部分的孔的长度短。

因此，随后可以确定包含完整或基本上完整的面轮廓的钻孔图案，其中，钻孔图案可以被视为面轮廓的不同部分的钻孔图案的集合，其中，不同的最长孔长度用于面轮廓的不同部分，并且其中，钻孔图案的最长孔长度可以由面轮廓与中间轮廓或第一底部轮廓之间的距离确定。此外，当所述面轮廓的不同部分的钻孔图案的孔位于距离彼此小于第一距离内时，因此认为存在待钻孔的岩石的重叠覆盖，可以省略这些钻孔图案中的至少一个的孔。例如，可以设置成省略具有最短或最长长度的孔。

根据上文的轮廓的使用可以允许生成集合钻孔图案，该集合钻孔图案包括具有可钻性的孔，即孔将能够由岩石钻机钻出。孔的这种可钻性可以例如通过确保进给梁相对于围岩的可操纵性来确定，这可以通过使用所述限制轮廓来实现。以这种方式，可以生成下述钻孔图案：其可以确保该钻孔图案的孔在现实中也是可钻孔的，从而可以减少由于不能钻孔的孔而在正在进行的钻孔轮次期间对钻孔图案的调整，因此，可以降低在正在进行的钻孔期间由钻孔图案的调整引起的岩石过度破碎和/或欠挖的风险。

根据本发明的实施方式，钻孔图案是在前一轮的钻孔和爆破之后生成的。

岩石钻机可以包括多个进给梁，每个进给梁承载钻孔机，并且可以针对要钻出预期孔的特定进给梁来进行确定。

根据本发明的实施方式，当腔体的横截面、轮廓沿开挖方向变窄或变宽并且/或者腔体的曲率改变时，确定钻孔图案。在这些类型的情况下，通常存在下述限制：例如在没有考虑到进给梁的可操纵性而钻凿钻孔图案时，进给梁的可操作性可能具有最大的负面影响。也可以在要钻紧接着腔体的较窄部分的直线部分时确定钻孔图案，在这种情况下，较窄部分可能对例如关于钻机的进给梁施加例如关于操作性上的限制。

根据本发明的实施方式，当腔体的横截面、轮廓发生改变时确定钻孔图案，使得针对连续的钻孔和爆破轮次应用不同的钻孔图案。

根据本发明的实施方式，当腔体的开挖已经进展到至少对应于进给梁的长度的程度时，确定钻孔图案。

应当理解的是，关于本发明的方法方面描述的实施方式也都适用于本发明的系统方面。也就是说，系统可以被配置为执行如任何上述实施方式中定义的方法。此外，该方法可以是计算机实现的方法，例如，可以在岩石钻机的一个或更多个控制单元中实施。

在下文和附图中阐述的示例性实施方式的详细描述指出了本发明的其他特征及其优点。

附图说明

图1A和图1B示出了待开挖的隧道的一部分的示例性表示；

图2示出了可以利用本发明的实施方式的岩石钻孔设备的示例性实施方式。

图3示出了根据本发明的实施方式的用于生成钻孔图案的示例性方法；

图4示出了用于降低发生岩石欠挖风险的示例性方法；

图5示出了根据本发明实施方式的用于生成钻孔图案的另一种方法；

图6A示出了待开挖的隧道的一部分的示例性表示，其中包括在根据本发明的实施方式生成钻孔图案时所使用的底部轮廓；

图6B示出了图6A的隧道示例中的多个底部轮廓的示例性表示；

图6C示出了图6A的隧道示例中的限制轮廓；

图7示出了用于钻出全长孔的轮廓的确定，该轮廓形成待钻孔的岩面的一部分；

图8示出了用于相对于待钻孔的岩面钻出全长孔的轮廓的横截面外观；

图9示出了用于相对于待钻孔的岩面钻出具有减小长度的孔的轮廓的横截面外观；

图10示出了确定用于钻出具有减小长度的孔的轮廓的方法，该轮廓形成待钻孔的岩面的一部分；

图11示出了根据本发明的实施方式的待从面轮廓朝向底部轮廓钻出的孔；

图12示出了增加用于钻出相对于待钻孔的岩面具有减小长度的孔的轮廓的横截面外观的方法；

图13示出了可以利用本发明的开挖情况的示例；

图14示出了可以利用本发明的开挖情况的另一个示例。

具体实施方式

下面将参照与开挖隧道有关的示例来举例说明本发明的实施方式。图图1A和图1B示出了将在岩石中开挖的隧道的部段的示例性表示。隧道可以是用于任何合适用途的任何类型的隧道，并且例如包括形成矿井的一部分的隧道或者用于公路或铁路运输的隧道。

根据该示例，隧道由隧道线TL表示，隧道线TL总体上由可以互连的点TLn-3、TLn-2......TLn+2限定。因此，可以通过互相连接隧道线点来实现隧道沿纵向方向的延伸和定位。所公开的待开挖隧道的部段表示隧道中的在第n个隧道线点附近的隧道部段。隧道线点以在开挖中所使用的3D坐标系——例如全局坐标系或开挖区域的局部坐标系——来定义，从而可以遵照预先计划的隧道定位而开挖所需的隧道。

在隧道的表示中可以使用任何合适数量的隧道线点，其中，数量例如可以取决于待开挖隧道的长度，并且可以根据曲率使用隧道线点之间例如恒定或变化的任何合适的距离。例如，隧道线点之间的距离可以表示在一轮开挖期间针对随后的爆破待钻孔的最长孔的长度。待钻孔的长度例如可以对应于钻孔机可以滑动的进给梁的长度，例如大约0至10米。

为了获得隧道定位的3D表示，例如在后续指示的隧道轮廓线或隧道轮廓中，可以针对每个隧道线点限定所需隧道横截面的表示，例如限定在垂直于隧道线TL的平面中。不同隧道线点的隧道轮廓可以限定在同一平面中，但也可以限定在不同的非平行平面中。在图1B中公开了隧道轮廓101的一个示例，其举例示出了隧道线点TLn的隧道轮廓101，并且还指示了相关联的隧道线点TLn相对于隧道轮廓101的位置。为简单起见，隧道线点TLn示出为大致位于图1B的隧道轮廓101的中心，但是只要限定了隧道线点与隧道轮廓之间的关系，隧道线点TLn可以任意地定位于或主要位于隧道轮廓101的平面上的任何位置。例如根据实际开挖期间的导航视角，将期望的隧道轮廓定位成包围相关联的隧道线点可能是有利的。

互连的隧道线点与相关联的隧道轮廓——该隧道轮廓的形状可以在一个隧道线点至另一个隧道线点之间发生变化——可以用于通过插值法形成代表隧道的3D体积并且该3D体积限定在坐标系中以允许在期望位置开挖。因此，隧道由沿着隧道线TL分布的隧道轮廓表示，该隧道线TL表示待开挖腔体的期望的延伸。在隧道轮廓从一个隧道线点到另一个隧道线点变化的情况下，例如可以以直接的方式利用插值法来获得也位于限定的隧道线点之间的任何点处的隧道横截面。在隧道轮廓被限定在同一平面中的情况下可以采用2D插值法，而除此之外，3D插值法则可以用于确定任何期望平面中的中间隧道轮廓。

这种类型的隧道/腔体开挖通常涉及在下面指示的钻孔图案中生成钻孔设计，以便在岩面上钻出一组或一轮钻孔用于随后的爆破。例如，钻孔图案在隧道的坐标系中限定了待钻孔的孔，并且可以限定每个孔的位置、长度和方向。也可以钻出具有不同直径的孔，因此孔直径也可以由钻孔图案限定。在一轮钻孔之后，钻出的孔被填满炸药，该炸药在钻孔和填充了钻孔图案的孔之后被引爆。

在爆炸之后，如果需要，则在取走破碎的岩石之后进行刮剥，即清除和卸除由爆破生成的破裂和/或部分松散的岩石，钻出新一轮钻孔并进行爆破从而进行隧道的开挖。然后重复这一过程，直到开挖出所需隧道/腔体的完整体积。当生成待钻孔的一轮钻孔图案时，目的通常在于将钻孔图案设计成使得在钻孔后通过爆炸而形成的腔体生成为具有如下空间延伸的腔体：其至少清除由所需腔体的3D表示所包围的岩石，所需腔体比如是通过隧道线点和相关联的轮廓的插值所限定的腔体。实际上，除了形成所需腔体的岩石破裂之外，通常还会凿开多余的岩石。这是由于难以根据所需腔体边界精准地破碎岩石。然而，通常要求所需腔体也被充分开挖，即从岩石中清理出隧道任何给定点的完整横截面，并且为了确保至少实现这一点，多余的岩石经常被破碎以确保不会发生欠挖。钻孔图案可以设计成尝试尽可能多地减少多余岩石的破损，同时仍然确保至少开挖出所需的腔体。

图2示出了可以用于例如隧道开挖中的示例性可移动岩石钻机201。岩石钻机201是地下钻机并且示出为处于用于在隧道开挖期间例如沿着图1A的隧道线TL在岩面202中钻出一轮孔的位置。

如从图2中可以看出的，根据所公开示例的岩石钻机201设置有三个臂杆203-205，所述三个臂杆中的每个臂杆通过进给梁209-211承载钻孔机206-208。因此，所公开的岩石钻机201可以一次钻出多达三个钻孔。所公开类型的钻机本身是已知的。在该示例中，钻孔机206-208是液压驱动的并且由一个或更多个液压泵212供应动力，所述一个或更多个液压泵212进而也以本身已知的方式由一个或更多个电动马达和/或内燃机213驱动。钻孔过程可以由操作员从舱室215控制。

钻机201还包括控制系统，该控制系统包括至少一个控制单元214，控制单元214例如通过适当控制各种致动器/马达/泵等从而控制钻机201的各种功能，所公开类型的钻机可以包括一个以上的控制单元，其中每个控制单元可以分别设置成负责钻机的不同功能。

根据本示例，钻机201布置成随着开挖的进行而重新定位，并且包括轮216、217以允许钻机可移动性。履带式驱动器或其他合适的装置可以替代性地用于允许操纵钻机201。

因此，图2公开了一种钻机，该钻机在先前的爆破及破碎岩石的清理之后已经沿开挖方向、即沿着隧道线TL朝向由先前的爆破生成的岩面202向前移动，并且钻机201已被定位用于进行下一轮钻孔以便进行待开挖隧道/腔体下一部段的爆破。为了根据预定的隧道定位来正确地开挖岩石，必须确定岩石钻机201在主要(prevailing)坐标系中的精确位置。这可以通过各种方式实现，例如通过校准进给梁中的一个进给梁、例如使进给梁211与经纬仪(未示出)的激光束对准，其中经纬仪的位置又通过使用固定点确立。

钻机201通常包括局部钻机坐标系，并且通过使用钻机坐标系，可以利用钻机坐标系中进给梁的位置和在隧道的坐标系中确定的进给梁的位置来确定钻机的位置。除了使进给梁与经纬仪的激光束对准之外，还必须确定进给梁沿着激光束的位置。这可以例如通过直接测量或以任何其他方式来进行。

例如，目前为止从开挖开始所开挖的隧道的长度——即经钻孔和爆炸的隧道长度——可以例如标记在隧道壁上以便于钻机的定位。如所意识到的，可以使用任何其他合适的方法在待钻孔的隧道的坐标系中定位钻机。根据本发明的实施方式，钻机设置有固定点，固定点可以用于通过使用例如经纬仪来定位钻机，并且其中钻机固定点也在钻机的坐标系中限定，从而例如使得可以在隧道的坐标系中确定进给梁的位置。

如前所述，在开始对岩面202钻孔之前，生成钻孔图案，并且图3示出了在爆破当前岩面202之前生成待钻孔的钻孔图案的流程图。待在岩面上钻出的孔的位置由“x”标记示意性示出，其中，这些位置由钻孔图案确定。通常在开始开挖隧道之前确定将要使用的钻孔图案，例如在设计中心，其中孔被设计成使得随后的爆破尽可能接近地对应于待开挖的所需腔体。从开挖的角度来看——例如关于破裂的多余岩石——生成最佳钻孔图案可能是困难的，特别是在正在进行开挖并且开挖已经沿着隧道线进行至下述位置：该位置与在设计阶段计划进行钻孔的位置不对应。根据本发明，提供了一种用于生成钻孔图案的方法，该钻孔图案可以在将要对岩面钻孔时使用并且可以减少开挖期间破碎的多余岩石的量。这一点尤其是通过使用多个底部轮廓来实现的。

通过确定是否生成钻孔图案，图3的根据本发明的实施方式的方法300开始于步骤301。这可以例如由钻机201的操作者例如通过对钻机控制系统的适当输入或通过任何其他合适的方式来开启。当将要生成钻孔图案时该方法继续到步骤302，否则该方法保留在步骤301中。

一般而言，在生成钻孔图案时，靠近岩面周边的待钻孔受到关于可行的孔方向的限制。这是由于钻孔机/进给梁的固有直径/尺寸。也就是说，不可能精确地沿着外形轮廓线钻孔，而是将必须相对于期望方向稍微向外地进行钻孔，以在本轮爆破之后钻下一轮孔时为钻孔机/进给梁制造空间。这本身是已知的，并且总体原理在图4中示出，其中用a指示待钻孔的隧道的期望宽度。实际的钻孔表示为锯齿形图案401，其中距离b基本上由钻孔机/进给梁的尺寸控制，并且其中距离b确保隧道的宽度可以在随后轮次中保持。

也就是说，如果在一轮中使距离b变小，则这可能使得在下一轮中钻孔变得困难，从而使得钻孔例如由于空间限制而将更向外地引导。图4仅示出了一般原理，并且外展角c可以以任何合适的方式确定，通常为了试图限制岩石的过度破损，其中外展角c可以从一轮至另一轮发生变化。

根据本发明，钻孔图案以利用多个底部轮廓——即从面轮廓FC朝向其进行钻孔时的腔体横截面——的方式生成，以获得对应于待开挖腔体的期望轮廓线的开挖。

在步骤302中确定将要钻孔的当前岩面的面轮廓FC。面轮廓FC被确定用于在此一般性表示为导航平面NP的平面，基于该平面确定待钻孔的孔长度、方向等。导航平面和面轮廓在图6A中示出，图中示出了类似于图1A的隧道线的隧道线TL，此外还示出了从上方看到的隧道的期望轮廓601。此外，示出了隧道的已开挖部分的实际岩壁602，包括随开挖进行而将要钻孔的岩面603。如上所述，隧道线点限定在开挖时使用的坐标系中，并且在本示例中，钻孔已经到达TLn与TLn+1之间的点。

即使在开始隧道的开挖之前，可能有意在连续的隧道线点处进行连续几轮钻孔，但是钻孔可能无法根据预先计划的钻孔图案精确地进行，根据预先计划的钻孔图案，每轮钻孔和爆破可能期望到达隧道线TL的下一个隧道线点。例如，爆破可能不能使孔的全部长度破裂开，并且/或者可能例如由于多孔的岩石而破裂更大部分的岩石。然而，根据本发明的实施方式，仅在已经确定了待钻孔岩面的位置的情况下才建立下一轮的钻孔图案，并且其独立于与隧道线点相关的当前进度。

如从图6A可以看出的，由先前爆炸生成的岩面603是不均匀的并且可以显著地不同。可以确定导航平面NP，使得其基本上或完全地与待钻孔的岩面603间隔开，但是导航平面NP也可以设置成与待钻孔的岩面603部分或完全相交。例如可以通过使用钻机坐标系结合钻机在隧道坐标系中的位置来根据上述方法定位钻机从而确立岩面，其中，岩面的表示可以以用于隧道开挖的坐标系的坐标表示。

当岩面的位置已经在隧道的坐标系中确定时，可以确定合适的导航平面，其中导航平面NP可以以各种方式限定，并且根据本示例，导航平面NP限定成使得其垂直于表示下一轮钻孔的预期钻孔方向的线，即虚线605。如在本示例中，预期的钻孔方向可以与隧道线TL在隧道线TL与导航平面NP相交的点处的方向不同。例如，钻孔的方向可以通过在隧道线TL与导航平面NP相交的点处与隧道线TL相交的线605确定，并且线605也在与导航平面NP相距某一适当距离处与隧道线TL、点604相交。从导航平面NP至点604的距离可以对应于或基本上对应于针对其已生成钻孔图案的一轮钻孔中要钻出的最长孔长度。从导航平面NP到点604的距离也可以是大于或小于在该轮中要钻出的最长孔长度的任何其他合适的距离。例如，在需要改变钻孔方向的情况下，可以例如由操作者通过预设值来设定或改变该距离，并且在这种情况下导航平面可以自动调整成例如垂直于钻孔方向。在本示例中，导航平面NP因此确定成使得线605垂直于导航平面NP。因此，导航平面NP独立于待钻孔的岩面603的总体外观来限定，例如不需要与该岩面603平行而是可以相对于实际岩面成相当大的角度。

导航平面NP也可以独立于钻孔方向限定，并且基本上可以相对于例如隧道线TL和/或钻孔方向605和/或岩面具有任何合适的角度。在本领域中存在用于确定导航平面NP的各种方法，并且可以使用任何这样的方法。例如，导航平面NP可以布置成例如由钻机的操作者和/或参与钻孔图案的生成的其他人员来确定。此外，预期钻孔方向可以根据任何合适的标准来定义，并且可以具有任何适当的方向，因此不需要根据使用本文中所述的隧道线点的示例来限定。

在导航平面NP中确定面轮廓FC，其中，根据隧道轮廓是否在同一个平面，面轮廓FC可以通过如上所述的使用TLn和TLn+1的隧道轮廓的2D或3D插值法来确定，以在导航平面NP中获得面轮廓。相邻隧道线点的隧道线轮廓从一个隧道线点到另一个隧道线点在形状上可以不同，例如如果隧道加宽、变窄或以其他方式——比如例如在本示例中通过曲率变化——改变形状，并且隧道线轮廓可以在不同的平面中限定，其中隧道线点TLn和TLn+1的隧道线轮廓也相对于导航平面NP处于不同的平面中。因此导航平面NP不需要并且根据本示例也不是在与隧道线交叉的点处垂直于隧道线，因此即使相邻隧道线点TLn和TLn+1处的隧道轮廓相同，面轮廓FC也不同于隧道线轮廓。当生成钻孔图案的条件从一轮到另一轮而不同时，特别是当隧道加宽、变窄和/或隧道弯曲或隧道的曲率改变时，示例性方法可能是最有利的。

然后该方法继续到步骤303，其中，以与上述类似的方式确定底部轮廓BC0。底部轮廓BC0在底部平面BP中确定，底部平面BP是距面轮廓FC一段距离的平面。底部平面可以被限定成位于与面轮廓FC相距例如通过上述线605限定的一段距离处，并且因此限定成位于例如对应于或大致对应于在生成钻孔计划的轮次中待钻孔的最长长度的距离处。底部平面BP也可以布置成位于距离面轮廓FC的任何其他更大或更小的距离处。底部平面BP的位置也可以设置成由钻机的操作者例如在需要的情况下通过改变面轮廓FC和底部平面BP之间的预定距离来调节，例如以延长或缩小面轮廓/导航平面与底部平面BP之间的距离。因此，面轮廓与底部平面之间的距离可以超过要钻出的最长孔长度。此外，在平面相对于彼此成角度的情况下，即使例如沿隧道线的距离等于要钻出的最长孔长度，平面之间的距离将根据在平面上进行测量的位置而变化，因此该距离既可以大于要钻出的最长孔长度也可以小于要钻出的最长孔长度。底部平面BP及底部轮廓BC0因此可以布置成在与隧道线TL相交处即在本示例中的点604处与隧道线TL垂直。根据本发明的实施方式，底部平面BP可以替代地布置成垂直于线605，并且因此平行于导航平面NP。底部平面也可以以任何其他适当的方式限定。底部轮廓BC0可以使用2D或3D插值法来确定，在这种情况下使用隧道线点TLn+1、TLn+2。

除了底部轮廓BC0之外，在步骤304中确定至少一个中间底部轮廓。根据所公开的示例，确定了两个附加的中间底部轮廓BC1、BC2，参见图6B，其中可以以各种方式确定中间底部轮廓的数量。例如，可以基于要钻出的最长孔长度比方说例如面轮廓FC与底部轮廓BC0之间的距离来确定中间底部轮廓的数量。中间底部轮廓的数量也可以基于例如即将钻出的腔体的曲率来确定。如下面将讨论的，还可以使用其他标准来确定中间底部轮廓的数量。

中间底部轮廓BC1至BCn可以以与上面的BC0相同的方式生成，即通过使用相邻隧道线点的隧道轮廓的插值法。就底部轮廓BC1至BCn的位置而言，这些位置可以布置成在面轮廓FC与底部轮廓BC0之间均匀地间隔开。例如，如果仅要生成一个附加钻孔图案，则附加底部轮廓BC1可以布置成位于从面轮廓FC至底部轮廓BC0的距离的一半处。

根据本示例，生成两个附加的底部轮廓BC1、BC2，其在面轮廓FC与底部轮廓BC0之间均匀地间隔开。这在图6B中示出，其中示出了两个中间平面BC1、BC2。

根据本示例，面轮廓FC的不同部分的孔被确定为朝向不同的底部轮廓钻出。在步骤305中，然后使用底部轮廓BC0、BC1、BC2来确定将朝向各底部轮廓进行钻孔的面轮廓FC的部分。图6B示意性示出了面轮廓的由MC0(虚线)指示的较大部分，其表示面轮廓的下述部分：在该部分中孔将朝向底部轮廓BC0钻孔，因此具有比朝向中间底部轮廓BC1、BC2钻孔的孔更长的孔长度。面轮廓FC被划分为若干轮廓MC0、MC1(实线)、MC2(点划线)，其中MC用于表示当前位置的最大轮廓，因为根据钻孔图案生成方法，指示面轮廓的最大部分的MC用于指示面轮廓的即将可以钻出的孔长度的最大部分。例如，MC0是钻出延伸至底部轮廓BC0的孔的面轮廓的最大部段/部分。MC1是钻出延伸至底部轮廓BC1的孔的面轮廓的最大部段/部分，但是其中减去了由MC0覆盖的部分，因此根据本示例，留下了较小的部分。类似地，MC2是钻出延伸至底部轮廓BC2的孔的部分，但是其中减去了由MC0和MC1覆盖的部分。这将在下面参照图5中所公开的方法进一步举例说明。

根据本示例，轮廓MC0等由相对于总体钻孔方向的最大钻孔角度限定，该总体钻孔方向是钻孔时期望使用的、即根据本示例的线605。可以例如在xyz坐标系中限定钻孔角度，并且钻孔角度中的最大允许差值可以如在本示例中那样在水平面中测量，但是可以替代性地或另外地在任何平面中相对于线605测量。根据本示例，这些钻孔方向在图6B中由621、622和623指示，因此可以限定例如在线605与线621、622和623之间的水平面中的最大允许钻孔角度差。由点线621表示的钻孔方向在轮廓的轮廓线(即岩面)处抵达底部轮廓BC0，并且由于线621根据设定标准相对于线605成角度，线621与面轮廓FC的交点限定了面轮廓FC的部分MC0。角度标准可以沿着底部轮廓BC0的轮廓线相对于钻孔方向605使用，从而在面轮廓FC的平面中形成区域MC0。

可以在钻机的控制系统中设定钻孔过程中使用的最大角度，并且因此可以使用这些数据来确定轮廓MC0。类似地，可以为中间底部轮廓BC1、BC2中的每一者确定轮廓MC1，MC2。当已经确定轮廓时，在步骤306中生成钻孔图案。

根据本示例，最大轮廓MC0将表示面轮廓的最大部分，并且当生成钻孔图案时，为该最大轮廓MC0生成的孔将因此构成从面轮廓FC至底部轮廓BC0钻出的孔的钻孔图案。实际的钻孔图案、即待钻出的孔长度的位置方向的精确条件可以根据用于生成钻出轮廓的钻孔图案的任何适当的方法来生成，在这种情况下MC0朝向底部轮廓、即BC0，其中各种方法在本领域中是已知的。

由于最大轮廓MC0的钻孔图案不包括全部的面轮廓FC，因而不包括在待钻孔的轮次期间要钻孔和爆破的总体积，针对面轮廓的剩余部分即由MC1、MC2表示的部分以类似的方式添加额外的钻孔，对于该部分，钻孔图案可以以相同的方式生成，其中部分MC1的钻孔图案将朝向中间底部轮廓BC1而不是底部轮廓BC0生成。类似地，将针对轮廓MC2朝向第二中间底部轮廓BC2生成钻孔图案。

也就是说，对于轮廓MC0、MC1等中的每个轮廓，针对面轮廓的该特定部分生成的钻孔图案的部分可以看作是从面轮廓的一部分朝向底部轮廓生成的传统钻孔图案。因此，根据本示例，可以生成三种不同的钻孔图案并且可以使其集合成单个钻孔图案。

各种轮廓/底部轮廓的钻孔图案也可以以任何适当的顺序生成，例如从待钻的最长的孔、即朝向底部轮廓BC0的孔开始。然而，在生成轮廓MC0、MC1、MC2的边界部分的钻孔图案时，可能出现关于待钻孔的重叠，即，针对面轮廓的不同部分的孔可能被确定成钻得彼此太过靠近。例如，系统可以设置成使得在待钻孔之间保持最小距离。因此，当生成钻孔图案时，可以忽略被认为覆盖面轮廓FC的已经生成的钻孔图案的部分的孔。例如，可以设置成保持较长长度的孔。替代性地，可以保持较短的孔而不是较长的孔。

在已经生成了关于底部轮廓BC和中间轮廓BC1、BC2钻孔图案的情况下，已经生成了覆盖全部面轮廓FC的集合钻孔图案。然后在步骤307中可以钻出集合钻孔图案，其中孔可以以任何顺序钻出。在钻孔之后，该方法继而在步骤308中结束。

如上所述，例如当限定不同的轮廓MC0、MC1、MC2时，可以使用待钻孔的角度方向，但是也可以应用其他标准。例如，生成钻孔图案的输入参数可以包括面轮廓的将朝向特定底部轮廓钻出的每个部分的最小宽度和/或高度。类似地，这可以用于确定要使用的中间底部轮廓的数量。例如，可以设想进行迭代，其中生成初始数量的底部轮廓，并且基于此生成轮廓MC0、MC1、MC2，并且如果这些轮廓被认为较小或者太大，则可以增加或减少中间底部轮廓的数量。

本发明可以用于生成钻孔图案，该钻孔图案在钻孔和爆破之后生成与设定为待钻凿的腔体具有高度对应性的腔体。本发明可以进一步用于相对于当前正在钻凿的腔体的轮廓发生实质性变化的情况。这在图13中示出，图13示出了即将要分成两个单独的部段1301、1302的隧道。类似于图6A至图6B，图13公开了待钻孔岩石的面轮廓FC和底部轮廓BC0以及中间底部轮廓BC1、BC2。根据本示例，根据本发明的多个底部轮廓的使用允许开始一个隧道部段1301的钻孔，而关于另一个隧道部段1302，可以钻出由中间轮廓BC1限制的较短的孔，使得保持隧道部段并使隧道部段彼此分离的部分1303可以尽可能高程度地保持，而将要钻孔的轮次仍然可以尽可能多地开挖隧道的公共部分。

图14示出了用于将面轮廓分成要朝向不同底部轮廓的待钻孔部分的替代性方法。根据所公开的示例，可以预先确定底部轮廓的数量和位置，并且可以利用底部轮廓到面轮廓FC上的投影来确立部分MC0、MC1、MC2。图14示出了隧道变窄的情况，即隧道/腔体从较宽的部段过渡到较窄的部段。通过将底部轮廓BC0投射到面轮廓FC上来限定最大轮廓MC0。这由线1402示出，其表示底部轮廓BC0在面轮廓FC上的投射，并且由此生成具有由图中的线1404指示的较小宽度的最大轮廓MC0。类似地，可以通过将底部轮廓BC1和BC2投影至面轮廓上来确定面轮廓FC的部分MC1和MC2。然后可以根据上述生成钻孔图案。

最后，为了简单起见，底部轮廓BC0、BC1、BC2已经示出为至少基本上平坦的表面。但不一定是这种情况，底部轮廓中的任何一个或全部可以采用任何所需的形状。

此外，根据本发明的实施方式，在生成钻孔图案时，可以考虑由隧道的已开挖部分对进给梁209至211的后端部209B、210B、211B的可操纵性施加的限制。隧道的已开挖部分的隧道壁将对钻机的进给梁的操纵可能性施加限制，使得从开挖的角度来看，由于进给梁的操纵限制，实际上可能不能钻出期望钻出的孔以例如减少开挖中的多余岩石量，这可能妨碍进给梁为了钻出根据确定的钻孔图案的孔所需的操作性。例如，当要钻凿的腔体变窄时和/或当腔体不沿直线时，可能就是这种情况。

因此，根据本发明的实施方式，可以生成钻孔图案，该钻孔图案也是能够钻孔的，并且由于不用考虑周围的岩石而可能不会受到操纵困难的影响。通过这种方式，可以确保将岩石开挖到足以提供所需腔体的程度，同时可以通过创建钻孔图案来减少多余岩石的破裂，该钻孔图案考虑到了与进给梁的可操作性有关的岩石表面位置处普遍的实际条件，从而因此可以创建可以产生与别的方式可能发生的情况相比较少的多余岩石的钻孔图案。

图5示出了考虑到这一点的方法500。步骤501至503类似于图3中的步骤301至303，因此不再详细描述。

在步骤504中，确立另一轮廓——限制轮廓LC。限制轮廓LC也使用相邻的隧道线轮廓TLn-2、TLn-1以与上述相似的方式在距离面轮廓FC一定距离处并且从面轮廓FC沿着与钻孔方向相反的方向进行插值。限制轮廓在图6C中示出，该图C在别的方面与图6A类似。如在本示例中，面轮廓FC与限制轮廓LC之间的距离可以是例如被选择成等于钻机的进给梁的长度，但该距离也可以是任何其他适当的距离。根据本示例，限制轮廓LC用于考虑隧道的已开挖部分的围岩以在确定钻孔图案时确定孔的可钻性，从而考虑到进给梁的可操纵性。

限制轮廓LC可以使用如上所述的隧道线轮廓进行插值，但是如果隧道的已钻孔部分的实际岩面的扫描示图(scanned representation)可用，则可以在确定孔是否可钻凿时替代性地使用该扫描示图以提高精确性。此外，例如进给梁的后端部可以被操纵至例如左、右、上、下、右下、左上等方向的极限位置，因此在进给梁的端部处确立腔体的图示。此外，限制轮廓LC可以选择成使得它的法向矢量与导航方向一致，因此限制轮廓LC平行于面轮廓FC。

在步骤505中，生成第一最大轮廓MC0。该最大轮廓MC0表示面轮廓FC的最大可能部分，在该最大可能部分中可以钻出在当前钻孔轮次期间具有被钻凿的最大长度的孔，同时确保进给梁的可操纵性。最大轮廓MC0布置在导航平面NP、即与面轮廓FC相同的平面中。最大轮廓MC0的边界受到面轮廓FC的周边限制，因为这是最大的待钻孔表面，但MC0也通过使用面轮廓FC的平面中的限制轮廓LC和底部轮廓BC0的3D插值法来界定。这在图7中由虚线插值线701和702示出。同样通过面轮廓FC界定所得的轮廓MC0在图8中被示出为阴影区域，因此图8示出了面轮廓FC和确定的MC0。因此，区域MC0表示在下一轮钻孔时面轮廓FC的可以以全长孔钻出的部分。位于面轮廓FC外部的由插值生成的区域、即阴影区域801被忽略，因为该区域将不被钻孔。

当根据上述已经确定了最大轮廓MC0时，在步骤506中生成最大轮廓MC0的钻孔图案，该图案因此构成了待钻凿的孔的从面轮廓FC到底部轮廓BC0的钻孔图案。可以根据以上方法生成最大轮廓MC0的钻孔图案。如上所述，钻孔图案可以替代性地在所有轮廓已经确立时生成。如前文所述，最大轮廓MC0的钻孔图案将不代表在待钻轮次期间要钻孔和爆破的总体积。必须添加额外的钻孔以钻出整个体积。因此，仍然要对图9中以阴影示出并且由DC指示的面轮廓剩余部分、即图8中的非阴影部分进行钻孔，对于面轮廓的这一部分可以使用长度小于待钻轮次的孔的最大长度的孔。

因此，在步骤507中，确定构成面轮廓FC与最大轮廓MC0之间的差异的差异表面、即轮廓DC。关于该表面，将生成下述钻孔图案：在该处的孔被钻成比在钻凿生成的最大轮廓MC0的钻孔图案时钻出的孔的长度短。

根据本发明的实施方式，确定要在差异轮廓DC上钻出的孔的排数。这可以例如通过使用在生成钻孔图案时使用的关于孔之间的距离的规则来确立，其中该距离可以取决于例如待钻孔岩石的性质、待钻孔的直径、即将在当前轮次中开挖的岩石部段的长度等，如本身已知的那样。然而，关于孔的这种确定经常是已被执行过的，因此不是本发明的一部分。因此，当例如在确立了适用的孔距离时，还可以确定在差异轮廓DC中要钻出的孔的排数。

在步骤507中，所确定的待钻孔的排数和/或替代性地差异轮廓DC的宽度继而被用于确立在面轮廓FC与初始底部轮廓BC0之间的n个中间底部轮廓BC1至BCn。也就是说，根据本示例，与前文相比，以不同的方式确定中间底部轮廓。例如，可以在差异轮廓DC中生成关于每个例如垂直排或水平排的待钻孔的底部轮廓。中间底部轮廓BC1至BCn可以以与前文所述的BC0相同的方式——即通过使用相邻隧道线点的隧道轮廓的插值法——来生成。关于底部轮廓BC1至BCn的位置，这些位置可以布置成在面轮廓FC与底部轮廓BC0之间均匀地间隔开。也就是说，例如，如果仅生成一个附加钻孔图案，则附加底部轮廓BC1可以布置成位于从面轮廓FC至底部轮廓BC0的距离的一半处。到附加的底部轮廓/平面的距离也可以以任何其他适当的方式例如根据待钻孔的曲率而确定。

根据本示例，生成两个附加的底部轮廓BC1、BC2，其在面轮廓FC与底部轮廓BC0之间均匀地间隔开。这在图10中示出，其中示出了两个中间平面BC1、BC2。除了轮廓之间的距离均匀分布之外，也可以采用其他的分布。在步骤508中，进而可以生成关于每个附加的底部轮廓BC1至BCn的钻孔图案，其中附加钻孔图案可以使用上述原理通过在面轮廓FC的平面中分别插入附加底部轮廓BC1至BC2和限制轮廓LC来生成，并且进一步由面轮廓FC界定。这由图10中的用于插值法的线1001、1002示出，并且将被钻孔成由BC1界定的孔深度的部分在图9中示意性地表示为DC的MC1部分，并且将被钻孔成由BC2界定的孔深度的部分在图9中示意性地表示为DC的MC2部分。面轮廓FC的已经生成钻孔图案的部分、例如MC0被忽略。因此，当生成BC1的钻孔图案时，根据本示例，这将生成一排或更多排的大致具有与面轮廓FC和中间底部轮廓BC1之间的距离对应的长度的待钻孔。再次地，忽略了与面轮廓FC的已经生成钻孔图案的部分有关的孔。此外，太靠近已经设计好的孔——例如最大轮廓MC0的孔——的孔也被忽略，因为已经设计好的孔总体上将是具有较长长度的孔。替代性地，可以从MC0的钻孔图案中省略这样的孔。

当第一中间底部轮廓BC1的钻孔图案已经生产时，以类似的方式生成第二中间底部轮廓BC2的钻孔图案，其在该示例中将给出一排或更多排的待钻孔，所述孔大致具有与面轮廓FC和第二中间底部轮廓BC2之间的距离对应的长度，即具有更短长度的孔。关于底部轮廓BC0，除了与面轮廓FC的已经生成钻孔图案的部分有关的孔之外，还可以忽略第一中间底部轮廓BC1的钻孔图案的孔以及与如上所述已经设计好的孔太接近的孔。

当已经生成了底部轮廓BC和中间轮廓BC1、BC2的钻孔图案时，则相应地已经生成了覆盖全部的面轮廓FC的集合钻孔图案，并且图11通过从面轮廓FC延伸至底部轮廓的实线分别示出了待钻孔。在步骤509中，集合钻孔图案继而可以被一次钻出一个或者将其作为单一集合钻孔图案处理，其中孔可以以任何顺序钻出而不是一次仅以一个钻孔图案钻出。然后在步骤510中结束该方法。再次地，一旦已经确立了所有轮廓，就可以生成用于面轮廓的各个部分的钻孔图案，即类似于图3的示例性方法.

仍然针对相同的区域，关于不同底部轮廓的钻孔图案也可以以任何其他顺序生成，只是如果认为有利的话可以在边界区域保持较短的孔而不是较长的孔，例如以便减少多余的岩石。而且，可以在确定实际钻孔图案之前确定不同的部分MC0、MC1等。

此外，根据图5的示例性方法的实施方式，可以扩大面轮廓FC未被最大轮廓MC0覆盖的面积，即可以减小MC0的面积。可以这样进行从而例如在差异轮廓被确定得太小、例如太狭窄的情况下为一排或更多排孔让出空间。这些参数可以在控制系统中预先设定。

可以通过减小最大轮廓MC0的尺寸来实现差异区域的扩大。例如，可以将限制轮廓LC投影至导航平面中的面轮廓FC而不是利用插值，从而进一步限制最大轮廓MC0的尺寸。这在图7中由点线710示出，其因此使得最大轮廓MC0变小，从而增加待钻孔的面积并利用较短的孔长度。

根据上述，投影法可以与插值法结合使用，但也可以使用投影法来代替插值法。也就是说，例如，只有限制轮廓LC或底部轮廓BC0可能用于确立最大轮廓MC0/差异轮廓，例如如参照图3的方法所讨论的那样，以及例如根据图14可以采用投影法。

这在图12中示出，其类似于图14，但是其中线1201例示了根据上述的插值，其导致最大轮廓MC0具有与线1203对应的宽度。通过将底部轮廓BC0投影至面轮廓FC上而不是利用插值，可以减小最大轮廓MC0，线1202指示增加面轮廓FC的具有减小的待钻长度的孔的部分，差异轮廓的增加即最大轮廓MC0的减少由线1205示出。

此外，以上已经描述了用于生成钻孔图案的方法，该方法由存在于将要钻孔岩面的位置处的钻机来执行。根据本发明的实施方式，钻孔图案的生成可以由计算机例如在设计中心进行，其中例如可以为待钻孔腔体的任何位置生成钻孔图案，使得人员例如可以评估所生成的钻孔图案并且调整将用于生成钻孔图案的输入参数。

Claims (21)

1.一种用于生成用于在岩石中开挖出腔体的钻孔图案的方法，所述钻孔图案确定要在岩面(603)中钻出的孔(x)，确定待钻出的所述孔(x)是确定待钻出的所述孔(x)的位置、方向和长度，所述孔设置成由钻机(201)钻出，所述钻孔图案的所述孔在对所述岩面(603)的后续爆破之前钻出，所述方法的特征在于：

确定面轮廓(FC)，所述面轮廓(FC)是待钻孔的所述岩面的表示并且构成所述腔体在表示待钻孔的所述岩面的平面(NP)中的横截面，

确定第一底部轮廓(BC0)，所述第一底部轮廓(BC0)表示待钻孔的所述腔体在距离所述面轮廓(FC)第一距离处的横截面，

确定至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)，所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)表示待钻孔的所述腔体在距离所述面轮廓(FC)第二距离处的横截面，所述第二距离与所述第一距离不同，以及

在确定待钻出的所述孔时，确定要在所述面轮廓(FC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间钻出的孔以及要在所述面轮廓(FC)与所述第二底部轮廓(BC1、BC2)之间钻出的孔。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第一距离比所述第二距离长，

其中，要在所述面轮廓(FC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间钻出的孔比要在所述面轮廓(FC)与所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)之间钻出的孔长。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，要在所述面轮廓(FC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间钻出的孔基本上终止于所述第一底部轮廓(BC0)处，并且

其中，要在所述面轮廓(FC)与所述第二底部轮廓(BC1、BC2)之间钻出的孔基本上终止于所述第二底部轮廓(BC1、BC2)处。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个第二轮廓中的每个第二轮廓是所述面轮廓(FC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间的中间轮廓(BC1、BC2)，所述中间轮廓(BC1、BC2)中的每个中间轮廓表示所述腔体在从所述面轮廓(FC)朝向所述第一底部轮廓(BC0)的不同距离处的横截面。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

基于待开挖的所述腔体的曲率和/或在宽度或高度上的变化来确定中间轮廓(BC1、BC2)的数量。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，

其中，所述第一底部轮廓(BC0)表示所述腔体在与所述面轮廓(FC)相距下述距离处的横截面：所述距离基本上对应于待钻出的所述孔的最大长度。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述第一底部轮廓(BC0)用于生成所述面轮廓(FC)的第一部分(MC0)的钻孔图案，并且

其中，在生成与所述面轮廓(FC)的与所述第一部分不同的第二部分(MC1、MC2)的钻孔图案时，使用所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

利用所述第一底部轮廓(BC0)来确定所述第一部分(MC0)，以及

利用所述第二底部轮廓(BC1、BC2)来确定所述第二部分(MC1、MC2)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括：

确定限制轮廓(LC)，所述限制轮廓(LC)表示所述腔体在远离待开挖的所述岩石的方向上与所述面轮廓(FC)相距一距离处的横截面，以及

利用所述第一(LC)轮廓来确定待钻孔的所述岩面的所述第一部分(MC0)和/或所述第二部分(MC1、MC2)。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

利用所述限制轮廓(LC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间的插值或者所述限制轮廓(LC)与所述第二底部轮廓(BC1、BC2)中一个或更多个之间的插值来确定所述面轮廓(FC)的所述第一部分(MC0)和/或所述第二部分(MC1、MC2)，所述第一部分(MC0)和/或所述第二部分(MC1、MC2)也由所述面轮廓(FC)界定。

11.根据权利要求9或10所述的方法，所述钻机(201)包括承载钻孔机(206-208)的至少一个进给梁(209-211)，所述方法还包括：

确定所述限制轮廓(LC)作为所述腔体在与所述面轮廓(FC)相距下述距离处的横截面的表示：所述距离基本上对应于所述进给梁的长度。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的方法，还包括：

利用所述限制轮廓(LC)和/或所述第一底部轮廓(BC0)在所述面轮廓(FC)上的投影来确定所述面轮廓(FC)的所述第一部分(MC0)和/或所述第二部分(MC1、MC2)。

13.根据权利要求7至12中的任一项所述的方法，还包括：

利用所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)在所述面轮廓(FC)上的投影来确定所述面轮廓(FC)的所述至少一个第二部分(MC1、MC2)。

14.根据权利要求8至11中的任一项所述的方法，还包括：

基于所述面轮廓(FC)的未被所述第一部分(MC0)覆盖的剩余部分(DC)，确定所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)的数量。

15.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，还包括：

在确定待钻的所述孔时，如果要在所述面轮廓(FC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间钻出的孔与要在所述面轮廓(FC)与所述第二底部轮廓(BC1、BC2)之间钻出的孔的距离小于第一距离，则省略所述孔中的一个孔。

16.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，还包括：

在所述腔体的横截面沿开挖方向出现变窄或变宽并且/或者所述腔体的曲率发生改变的情况下确定所述钻孔图案。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：

确定所述钻孔图案作为用于所述面轮廓(FC)的第一部分(MC0)的第一钻孔图案以及用于所述面轮廓(FC)的与所述第一部分(MC0)不同的至少一个第二部分(MC1、MC2)的至少一个第二钻孔图案，所述钻孔图案是所述第一钻孔图案与所述至少一个第二钻孔图案的组合。

18.一种包括指令的计算机程序，当由计算机运行所述程序时，所述指令使所述计算机实施根据前述权利要求中的任一项所述的方法。

19.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由计算机执行时使所述计算机实施根据权利要求1至17中的任一项所述的方法。

20.一种生成用于在岩石中开挖腔体的钻孔图案的系统，所述钻孔图案确定要在岩面(603)中钻出的孔(x)，确定待钻出的所述孔(x)是确定待钻出的所述孔(x)的位置、方向和长度，所述孔设置成由钻机(201)钻出，所述钻孔图案的孔在对所述岩面(603)的后续爆破之前钻出，所述系统的特征在于包括：

用于确定面轮廓(FC)的工具，所述面轮廓(FC)是待钻孔的所述岩面的表示并且构成所述腔体在表示待钻孔的所述岩面的平面(NP)中的横截面，

用于确定第一底部轮廓(BC0)的工具，所述第一底部轮廓(BC0)表示待钻出的所述腔体在距离所述面轮廓(FC)第一距离处的横截面，

用于确定至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)的工具，所述至少一个第二底部轮廓(BC1、BC2)表示待钻出的所述腔体在距离所述面轮廓(FC)第二距离处的横截面，所述第二距离与所述第一距离不同，以及

在确定待钻出的所述孔时用于确定要在所述面轮廓(FC)与所述第一底部轮廓(BC0)之间钻出的孔以及要在所述面轮廓(FC)与所述第二底部轮廓(BC1、BC2)之间钻出的孔的工具。

21.一种岩石钻机(201)，所述岩石钻机(201)包括根据权利要求20所述的系统。