CN115218734A - 数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法，包括S1、利用激光扫描仪，获取拟施工隧道断面轮廓；S2、绘制带炮孔隧道断面模型：S3、确定各个炮孔的钻孔标记点参数：S4、安装零点接收器：S5、确定钻孔标记点；本发明利用零点接收器与标记终端的互联，能够实现自动定位、喷涂，如此，能够大大的提高炮孔标记效率，无需人工再单独喷涂，在喷涂完毕后，标记终端、零点接收器便可收起，不会影响钻孔作业；同时标记终端采用手持的方式，所占面积更小，能够适应复杂轮廓环境的需要，操作简便。

Description

数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法

技术领域

本发明属于隧道爆破施工技术领域，特别涉及数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法。

背景技术

在大断面隧道爆破过程中，特别是一次开挖的断面爆破，目前主要采用数码电子雷管进行爆破，数码电子雷管具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块；

在安装电子雷管前，需要先开出炮孔，由于隧道爆破断面炮孔数量较多，工人在钻进炮孔前，需要先标出各个钻孔点，以便后续施工；

目前的炮孔标记方法为人工测量位置，待确定位置后，画上标记点，以便后续钻孔，此种方式存在以下缺陷：

1、工人劳动量大，且效率低；

2、标记精度不足，施工精细化程度不足；

3、画出的标记点只可表示出钻孔位置，无法表示出钻孔其他参数，工人在钻孔时还需要对照图纸确定钻孔类型、外径、深度等参数。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法，具体技术方案如下：

数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法，所述爆破施工方法包括以下步骤：

S1、利用激光扫描仪，获取拟施工隧道断面轮廓；

S2、绘制带炮孔隧道断面模型：

依据隧道断面轮廓在制图软件内绘制隧道断面模型，

在隧道断面模型上确定XZ坐标系零点，以隧道断面模型底部水平线为X轴，以隧道断面模型垂直方向为Z轴；

在隧道断面模型中绘制出各个炮孔；

S3、确定各个炮孔的钻孔标记点参数：

确定各个炮孔开口中点的XZ平面坐标，此坐标为钻孔标记点坐标，为每个钻孔标记点坐标匹配附加值，即可得到钻孔标记点参数；

S4、安装零点接收器：

将带有钻孔标记点参数的隧道断面模型录入至零点接受器中；

确定隧道断面模型的XZ坐标系零点在实际隧道断面所对应的实际零点位置；

将零点接收器置于实际零点位置；

S5、确定钻孔标记点：

S5.1、工人手持标记终端地毯式扫描隧道断面；

S5.2、零点接收器实时接收标记终端所反馈的信号，依据信号发射源与零点接收器的相对位置，即可在隧道断面模型的XZ坐标系中确定实时信号发射源坐标；

S5.3、将实时信号发射源坐标与零点接收器内置的钻孔标记点参数库作匹配，判断实时信号发射源坐标在钻孔标记点参数库中是否存在；

否，则返回S5.1，工人继续操作；

是，则表示标记终端此时所对位置为一炮孔的钻孔标记点，零点接收器立即将对应的钻孔标记点参数反馈至标记终端，标记终端作出响应动作，喷出标记颜料至隧道断面，形成钻孔标记点；返回S5.1，工人继续操作。

S6、爆破施工：

根据爆破方案将数码电子雷管插入至对应的炮孔内；

将雷管连接至母线上；

采集二维码信息；

将母线连接至起爆器；

操作起爆器进行起爆。

进一步的，在S3中，所述附加值包括炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径，炮孔类型包括掏槽孔、辅助孔、周边孔。

进一步的，所述标记终端作出响应动作具体的为：

标记终端内的主控器获取反馈的钻孔标记点参数；

主控器启动声光报警器进行声光报警，提醒操作人员不再移动标记终端；

主控器对钻孔标记点参数进行解析，匹配与钻孔标记点参数适配的喷涂策略；

主控器依据喷涂策略启动对应的抽液泵、电磁阀，从而喷出具有特定外径、色彩的钻孔标记，通过钻孔标记即可表示出炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径。

进一步的，所述喷涂策略为：设计三个不同外径的喷涂环来满足三种炮孔的标记需要，每个炮孔配置一个单独的颜色表示，单个炮孔的不同深度通过同等颜色下不同深度等级来表示。

进一步的，所述标记终端包括盒体，所述盒体的顶面安装有料盒组件，所述料盒组件包括多个涂料盒，各个涂料盒内的涂料颜色不同；

所述盒体的内部安装有多个第一抽液泵、一个第二抽液泵、主控器、电池、主喷涂管、信号发射器，所述盒体的外壁设有声光报警器，抽液泵与涂料盒对应连通，所述主控器电性连接多个第一抽液泵、一个第二抽液泵、信号发射器、电池以及声光报警器，所述主喷涂管贯穿盒体且出口连通至喷料组件；

所述喷料组件包括第一喷涂环、第二喷涂环以及第三喷涂环，所述主喷管分别并联至第一喷涂环、第二喷涂环以及第三喷涂环，所述第一喷涂环、第二喷涂环以及第三喷涂环由内至外间隔同心设置；

主喷涂管用以喷出位于中心的钻孔标记点，第一喷涂环、第二喷涂环、第三喷涂环用以喷出炮孔外圈轮廓。

进一步的，所述第一喷涂环的背面顶部、底部均设有第一导流管，两个第一导流管的入口端均垂直连通至主喷管的外壁，两个第一导流管的入口端均安装有第一电磁阀；所述第二喷涂环的背面顶部、底部均设有第二导流管，两个第二导流管的入口均垂直连通至主喷管的外壁，两个第二导流管的入口端均安装有第二电磁阀；所述第三喷涂环的背面顶部、底部均设有第三导流管，两个所述第三导流管的入口端均垂直连通至主喷管的外壁，两个所述第三导流管的入口端均安装有第三电磁阀。

进一步的，所述料盒组件包括平行并联设置的第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒以及白色盒，所述盒体的表面一端设有多个侧支撑架、另一端设有多个基座，第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒以及白色盒的一端分别转动安装于两个侧支架之间；第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒以及白色盒的另一端分别卡装于基座上；

所述第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒均通过软管单独连通一组第一抽液泵，所述白色盒通过软管与第二抽液泵连通；

调节第二抽液泵抽取量，即可改变被第一抽液泵抽出涂料的颜色深度，从而改变颜色等级。

本发明的有益效果是：

1、利用零点接收器与标记终端的互联，能够实现自动定位、喷涂，施工精细化程度高，能够大大的提高炮孔标记效率，无需人工再单独喷涂；

2、在喷涂完毕后，标记终端、零点接收器便可收起，不会影响钻孔作业；

3、标记终端采用手持的方式，所占面积更小，能够适应复杂轮廓环境的需要，操作简便。

附图说明

图1示出了本发明的带炮孔隧道断面模型示意图；

图2示出了本发明的标记终端结构示意图；

图3示出了本发明的盒体外部结构示意图；

图4示出了本发明的喷涂环正面结构示意图；

图5示出了本发明的喷涂环背面结构示意图；

图中所示：1、第一喷涂环；11、第一导流管；111、第一电磁阀；2、第二喷涂环；21、第二导流管；211、第二电磁阀；3、第三喷涂环；31、第三导流管；311、第三电磁阀；4、盒体；41、把手；42、声光报警器；5、主喷涂管；6、信号发射器；7、电池；8、主控器；9、料盒组件；91、第一涂料盒；92、第二涂料盒；93、第三涂料盒；94、白色盒；10、抽液泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法，所述爆破施工方法包括以下步骤：

S1、利用激光扫描仪，获取拟施工隧道断面轮廓；

S2、绘制带炮孔隧道断面模型：

依据隧道断面轮廓在制图软件内绘制隧道断面模型，

在隧道断面模型上确定XZ坐标系零点，以隧道断面模型底部水平线为X轴，以隧道断面模型垂直方向为Z轴；坐标系零点设计在隧道断面模型截面水平底边中点处；此位置便于安装零点接收器；

在隧道断面模型中绘制出各个炮孔；

S3、确定各个炮孔的钻孔标记点参数：

确定各个炮孔开口中点的XZ平面坐标，此坐标为钻孔标记点坐标，为每个钻孔标记点坐标匹配附加值，即可得到钻孔标记点参数；所述附加值包括炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径，炮孔类型包括掏槽孔、辅助孔、周边孔；

在爆破施工时，炮孔种类不同，同时，同一类型的炮孔又会由于位置不同，炮孔的外径、深度又会有所区别；

为解决上述问题，使得标记内容更多，本步骤中，通过将炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径作为附加值匹配在钻孔标记坐标上，钻孔标记坐标为：(X，Z)&(P，Y，D),X表示横向水平位置，Z表示竖向高度，P表示颜色等级，D表示炮孔外径，&为分隔符，便于选择截至；

如此，可使得钻孔标记坐标的信息更为丰富，零点接收器在数据判断时，只需将前置的钻孔标记坐标与内部数据库进行单独对比即可，附加值不会干扰；而在后续标记终端解析时，只需解析后缀的附加值信息即可；如此，数据处理速度更快，程序更为简便。

S4、安装零点接收器：

将带有钻孔标记点参数的隧道断面模型录入至零点接受器中；

确定隧道断面模型的XZ坐标系零点在实际隧道断面所对应的实际零点位置；

将零点接收器置于实际零点位置；

此步骤用以确定实际零点位置，保证零点坐标器在后续接受的精准性；

S5、确定钻孔标记点：

S5.1、工人手持标记终端地毯式扫描隧道断面；

S5.2、零点接收器实时接收标记终端所反馈的信号，依据信号发射源与零点接收器的相对位置，即可在隧道断面模型的XZ坐标系中确定实时信号发射源坐标；

S5.3、将实时信号发射源坐标与零点接收器内置的钻孔标记点参数库作匹配，判断实时信号发射源坐标在钻孔标记点参数库中是否存在；

否，则返回S5.1，工人继续操作；

是，则表示标记终端此时所对位置为一炮孔的钻孔标记点，零点接收器立即将对应的钻孔标记点参数反馈至标记终端，标记终端作出响应动作，喷出标记颜料至隧道断面，形成钻孔标记点；返回S5.1，工人继续操作。

通过上述操作，利用零点接收器与标记终端的互联，能够实现自动定位、喷涂，如此，能够大大的提高炮孔标记效率，无需人工再单独喷涂，在喷涂完毕后，标记终端、零点接收器便可收起，不会影响钻孔作业；同时标记终端采用手持的方式，所占面积更小，能够适应复杂轮廓环境的需要，操作简便。

S6、爆破施工：

根据爆破方案将数码电子雷管插入至对应的炮孔内；

将雷管连接至母线上；

采集二维码信息；

将母线连接至起爆器；

操作起爆器进行起爆。

作为上述技术方案的改进，所述标记终端作出响应动作具体的为：

标记终端内的主控器8获取反馈的钻孔标记点参数；

主控器8启动声光报警器42进行声光报警，提醒操作人员不再移动标记终端；通过引入声光报警，能够及时提醒操作人员停止移动，提高精准度；

主控器8对钻孔标记点参数进行解析，匹配与钻孔标记点参数适配的喷涂策略；

主控器8依据喷涂策略启动对应的抽液泵10、电磁阀，从而喷出具有特定外径、色彩的钻孔标记，通过钻孔标记即可表示出炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径；通过预先设定不同的喷涂策略，即可使得各个标记充分表达出该炮孔的类型、深度、外径，如此，后续工人钻孔时，直接依据类型、外径选择合适的钻杆，根据颜色深度选择合适的钻进深度，工人的操作更为单一、简便，无需熟练工人也可操作，降低了施工难度。

示例性的，所述喷涂策略为：

通过设计三个不同外径的喷涂环来满足三种孔的需要，每个孔配置一个单独的颜色表示，单个孔的不同深度通过同等颜色下不同深度等级来表示：

掏槽孔喷涂标识：采用外径为D1、D2、D3的任一喷涂环完成，对应的喷涂颜色为A，掏槽孔的钻孔深度通过颜色深度表达，深度等级有A1、A2、A3、A4；

辅助孔喷涂标识：采用外径为D1、D2、D3的任一喷涂环完成，对应的喷涂颜色为B，掏槽孔的钻孔深度通过颜色深度表达，深度等级有B1、B2、B3、B4；

周边孔喷涂标识：采用外径为D1、D2、D3的任一喷涂环完成，对应的喷涂颜色为C，掏槽孔的钻孔深度通过颜色深度表达，深度等级有C1、C2、C3、C4。

实施例2

如图2-图4所示，所述标记终端包括盒体4，所述盒体4的顶面安装有料盒组件9，盒体4的底面设有把手41；所述料盒组件9包括多个涂料盒，各个涂料盒内的涂料颜色不同；

所述盒体4的内部安装有多个第一抽液泵10、一个第二抽液泵10、主控器8、电池7、主喷涂管5、信号发射器6，所述盒体4的外壁设有声光报警器42，抽液泵10与涂料盒对应连通，所述主控器8电性连接多个第一抽液泵10、一个第二抽液泵10、信号发射器6、电池7以及声光报警器42，所述主喷涂管5贯穿盒体4且出口连通至喷料组件；

主控器8基于PLA单片机开发，能够储存程序、对各个电气元件进行控制；声光报警器42能够进行声光报警，信号发射器6与零点接收器之间可采用红外、蓝牙、波中的任意一种；

所述喷料组件包括第一喷涂环1、第二喷涂环2以及第三喷涂环3，所述主喷管分别并联至第一喷涂环1、第二喷涂环2以及第三喷涂环3，所述第一喷涂环1、第二喷涂环2以及第三喷涂环3由内至外间隔同心设置；

三个喷涂环，即可模拟出三种外径的炮孔；

主喷涂管5用以喷出位于中心的钻孔标记点，第一喷涂环1、第二喷涂环2、第三喷涂环3用以喷出炮孔外圈轮廓；

主喷涂管5即可起到分散涂料的作用，又可喷出钻孔中心点，便于初始时，钻头对准。

如图4和图5所示，所述第一喷涂环1的背面顶部、底部均设有第一导流管11，两个第一导流管11的入口端均垂直连通至主喷管的外壁，两个第一导流管11的入口端均安装有第一电磁阀111；所述第二喷涂环2的背面顶部、底部均设有第二导流管21，两个第二导流管21的入口均垂直连通至主喷管的外壁，两个第二导流管21的入口端均安装有第二电磁阀211；所述第三喷涂环3的背面顶部、底部均设有第三导流管31，两个所述第三导流管31的入口端均垂直连通至主喷管的外壁，两个所述第三导流管31的入口端均安装有第三电磁阀311；

各个导流管既是支撑管、又是导液管，上下分布的方式，支撑更为牢固，涂料在喷涂环内的分散速度更快；

各个电磁阀的设计，便于自动控制各个喷涂环的工作，可根据附加值立即改变工作种的喷涂环。

如图2和图3所示，所述料盒组件9包括平行并联设置的第一涂料盒91、第二涂料盒92、第三涂料盒93以及白色盒，所述盒体4的表面一端设有多个侧支撑架、另一端设有多个基座，第一涂料盒91、第二涂料盒92、第三涂料盒93以及白色盒的一端分别转动安装于两个侧支架之间；第一涂料盒91、第二涂料盒92、第三涂料盒93以及白色盒的另一端分别卡装于基座上；

所述第一涂料盒91、第二涂料盒92、第三涂料盒93均通过软管单独连通一组第一抽液泵10，所述白色盒通过软管与第二抽液泵10连通；

调节第二抽液泵10抽取量，即可改变被第一抽液泵10抽出涂料的颜色深度，从而改变颜色等级；

第一涂料盒91内部为红色，第二涂料盒92内部为绿色，第三涂料盒93内部为黄色；

第二抽液泵10抽出白色盒中的水至主喷涂环，若需要高深度的颜色，则不需要抽出清水，若需要中高、中、低深度的颜色，则可改变第二抽液泵10的抽出量，等级越低抽出量越多；

第一抽液泵10抽出颜料至主喷涂管5内，白色颜料与其他颜料在主喷涂管5内混合，从而调制出所需等级的颜料，主喷涂管5内设计为螺旋结构，便于混合，随后合适颜色的颜料便可通过特定的喷涂环喷出；

上述方式，可使得三种颜色单独存在，根据类型可启动对应的第一抽液泵10工作即可，白色盒的引用，能够与抽出颜料混合，降低该颜料的颜色深度，从而表示出钻进深度，结构简单，表示效果好。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.数码电子雷管精细化隧道爆破施工方法，其特征在于：所述爆破施工方法包括以下步骤：

S1、利用激光扫描仪，获取拟施工隧道断面轮廓；

S2、绘制带炮孔隧道断面模型：

依据隧道断面轮廓在制图软件内绘制隧道断面模型，

在隧道断面模型上确定XZ坐标系零点，以隧道断面模型底部水平线为X轴，以隧道断面模型垂直方向为Z轴；

在隧道断面模型中绘制出各个炮孔；

S3、确定各个炮孔的钻孔标记点参数：

确定各个炮孔开口中点的XZ平面坐标，此坐标为钻孔标记点坐标，为每个钻孔标记点坐标匹配附加值，即可得到钻孔标记点参数；

S4、安装零点接收器：

将带有钻孔标记点参数的隧道断面模型录入至零点接受器中；

确定隧道断面模型的XZ坐标系零点在实际隧道断面所对应的实际零点位置；

将零点接收器置于实际零点位置；

S5、确定钻孔标记点：

S5.1、工人手持标记终端地毯式扫描隧道断面；

S5.2、零点接收器实时接收标记终端所反馈的信号，依据信号发射源与零点接收器的相对位置，即可在隧道断面模型的XZ坐标系中确定实时信号发射源坐标；

S5.3、将实时信号发射源坐标与零点接收器内置的钻孔标记点参数库作匹配，判断实时信号发射源坐标在钻孔标记点参数库中是否存在；

否，则返回S5.1，工人继续操作；

是，则表示标记终端此时所对位置为一炮孔的钻孔标记点，零点接收器立即将对应的钻孔标记点参数反馈至标记终端，标记终端作出响应动作，喷出标记颜料至隧道断面，形成钻孔标记点；返回

S5.1，工人继续操作；

S6、爆破施工：

根据爆破方案将数码电子雷管插入至对应的炮孔内；

将雷管连接至母线上；

采集二维码信息；

将母线连接至起爆器；

操作起爆器进行起爆。

2.根据权利要求1所述的数码电子雷管精细化爆破施工方法，其特征在于：在S3中，所述附加值包括炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径，炮孔类型包括掏槽孔、辅助孔、周边孔。

3.根据权利要求2所述的数码电子雷管精细化爆破施工方法，其特征在于：所述标记终端作出响应动作具体的为：

标记终端内的主控器获取反馈的钻孔标记点参数；

主控器启动声光报警器进行声光报警，提醒操作人员不再移动标记终端；

主控器对钻孔标记点参数进行解析，匹配与钻孔标记点参数适配的喷涂策略；

主控器依据喷涂策略启动对应的抽液泵、电磁阀，从而喷出具有特定外径、色彩的钻孔标记，通过钻孔标记即可表示出炮孔类型、钻孔深度、钻孔外径。

4.根据权利要求1所述的数码电子雷管精细化爆破施工方法，其特征在于：所述喷涂策略为：设计三个不同外径的喷涂环来满足三种炮孔的标记需要，每个炮孔配置一个单独的颜色表示，单个炮孔的不同深度通过同等颜色下不同深度等级来表示。

5.根据权利要求1所述的数码电子雷管精细化爆破施工方法，其特征在于：所述标记终端包括盒体，所述盒体的顶面安装有料盒组件，所述料盒组件包括多个涂料盒，各个涂料盒内的涂料颜色不同；

所述盒体的内部安装有多个第一抽液泵、一个第二抽液泵、主控器、电池、主喷涂管、信号发射器，所述盒体的外壁设有声光报警器，抽液泵与涂料盒对应连通，所述主控器电性连接多个第一抽液泵、一个第二抽液泵、信号发射器、电池以及声光报警器，所述主喷涂管贯穿盒体且出口连通至喷料组件；

所述喷料组件包括第一喷涂环、第二喷涂环以及第三喷涂环，所述主喷管分别并联至第一喷涂环、第二喷涂环以及第三喷涂环，所述第一喷涂环、第二喷涂环以及第三喷涂环由内至外间隔同心设置；

主喷涂管用以喷出位于中心的钻孔标记点，第一喷涂环、第二喷涂环、第三喷涂环用以喷出炮孔外圈轮廓。

6.根据权利要求5所述的数码电子雷管精细化爆破施工方法，其特征在于：所述第一喷涂环的背面顶部、底部均设有第一导流管，两个第一导流管的入口端均垂直连通至主喷管的外壁，两个第一导流管的入口端均安装有第一电磁阀；所述第二喷涂环的背面顶部、底部均设有第二导流管，两个第二导流管的入口均垂直连通至主喷管的外壁，两个第二导流管的入口端均安装有第二电磁阀；所述第三喷涂环的背面顶部、底部均设有第三导流管，两个所述第三导流管的入口端均垂直连通至主喷管的外壁，两个所述第三导流管的入口端均安装有第三电磁阀。

7.根据权利要求6所述的数码电子雷管精细化爆破施工方法，其特征在于：所述料盒组件包括平行并联设置的第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒以及白色盒，所述盒体的表面一端设有多个侧支撑架、另一端设有多个基座，第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒以及白色盒的一端分别转动安装于两个侧支架之间；第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒以及白色盒的另一端分别卡装于基座上；

所述第一涂料盒、第二涂料盒、第三涂料盒均通过软管单独连通一组第一抽液泵，所述白色盒通过软管与第二抽液泵连通；

调节第二抽液泵抽取量，即可改变被第一抽液泵抽出涂料的颜色深度，从而改变颜色等级。

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