JP7431840B2 - 自動発破設計計画のシステム及びそれに関連する方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本願は、２０１９年２月５日付けで出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ ＢＬＡＳＴ ＤＥＳＩＧＮ ＰＬＡＮＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＲＥＬＡＴＥＤ ＴＨＥＲＥＴＯ」という名称の米国仮特許出願第６２／８０１，３１２号明細書に対する優先権を主張するものであり、この内容は、全体的に参照により本明細書に援用される。

本開示は、概して、爆薬に関する。より詳細には、本開示は、発破計画を設計する方法、システム及び装置に関する。

本明細書に開示される実施形態は、添付図面と併せて解釈される以下の説明及び添付の特許請求の範囲から完全に明らかになるであろう。図面は、主に、一般化された実施形態を示し、実施形態は、図面と併せて更に具体的且つ詳細に説明される。

一実施形態による発破計画モデリングシステムのネットワーク図を示す。 一実施形態によるドローンのスキャンパスを表示している個人電子デバイスを示す。 一実施形態による発破設計システムのブロック図を示す。 一実施形態による発破設計を生成する方法のフローチャートを示す。 一実施形態による、複数の可能な順列について複数のシミュレーションを実行することにより、発破設計を生成する方法のフローチャートを示す。 一実施形態による、発破データから複数の順列のデータセットを生成する方法の一例を示す。 一実施形態によるデータセットの順列をシミュレートする方法の一例を示す。 一実施形態による発破レベル詳細を生成する方法の第１の部分を示す。 一実施形態による発破レベル詳細を生成する方法の第２の部分を示す。 一実施形態による発破現場に適合する優先距離を見つける方法を示す。 一実施形態による、所与の荷重及び間隔での孔レベル詳細を生成する方法を示す。 一実施形態による、計画された発破設計の有効性をテストする方法を示す。 一実施形態による、有効な設計の特定の特性を計算する方法を示す。 振動に基づいてスコア付けられた例示的な発破計画結果のグラフを示す。 一実施形態による荷重及び間隔を編集する方法を示す。

爆薬は、採鉱、採石及び掘削産業で岩石及び鉱石を破砕するために一般に使用されている。一般に、「発破孔」と呼ばれる孔が地表等の表面に掘られる。次に、爆薬を発破孔内に配置し得る。通常、大量の岩石及び鉱石を破砕するために複数の発破孔が使用される。複数の発破孔を使用することは、発破の計画に複雑性を導入する。例えば、発破は、発破孔の間隔、発破孔の荷重、発破孔の深さ、発破孔のパターン、発破孔の数、地質特性、爆薬のタイプ及び爆薬の量を含む複数の要因に基づいて変化し得る。高度に熟練した発破エンジニアに対してでも、可能性の数が発破計画を難しくする。

本明細書に記載されるものは、発破計画を生成する実施形態である。実施形態は、発破現場の地質特性、発破孔パラメータ及び利用可能な爆薬品を含む発破データを受信し得る。受信された発破データに基づいて、本明細書における実施形態は、荷重及び間隔を特定し、且つ発破計画を生成し得る。

発破設計又は発破計画は、発破孔の配置、発破孔のジオメトリ及び使用される爆薬を含む。

本明細書において以下に概説され、図に示される実施形態の構成要素は、多様な様々な構成で配置及び設計され得ることが容易に理解されるであろう。例えば、方法のステップは、必ずしもいかなる特定の順序で又は順次実行される必要がなく、ステップも１回のみ実行される必要はない。したがって、後述され、図に表される種々の実施形態の以下のより詳細な説明は、本開示の範囲の限定を意図せず、単に種々の実施形態の代表にすぎない。実施形態の種々の態様が図面に提示されるが、特記される場合を除き、図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。

本明細書に記載される発破計画システム及び方法の実施形態及び実装形態は、コンピュータシステムにより実行される機械実行可能命令で具現化され得る種々のステップを含み得る。コンピュータシステムは、１つ又は複数の汎用又は専用コンピュータ（又は他の電子デバイス）を含み得る。コンピュータシステムは、ステップを実行する特定の論理を含むハードウェア構成要素を含み得るか、又はハードウェア、ソフトウェア及び／若しくはファームウェアの組合せを含み得る。

実施形態は、本明細書に記載されるプロセスを実行するようにコンピュータシステム又は他の電子デバイスをプログラムするために使用され得る命令を記憶したコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品として提供され得る。コンピュータ可読媒体は、限定ではなく、ハードドライブ、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気若しくは光カード、固体状態メモリデバイス又は電子命令の記憶に適した他のタイプの媒体／コンピュータ可読媒体を含み得る。

コンピュータシステム及びコンピュータシステム中のコンピュータは、ネットワークを介して接続され得る。本明細書に記載されるような構成及び／又は使用に適したネットワークは、１つ又は複数のローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、大都市圏ネットワーク及び／若しくはワールドワイドウェブ、プライベートインターネット、セキュアインターネット、付加価値ネットワーク、仮想プライベートネットワーク、エクストラネット、イントラネット若しくは更に媒体の物理的輸送により他の機械と通信するスタンドアロン機械等のインターネット又はＩＰネットワークを含む。特に、適したネットワークは、離散したハードウェア及びネットワーク通信技術を使用したネットワークを含め、２つ以上の他のネットワークの部分又は全体から形成され得る。

１つの適したネットワークは、サーバ及び幾つかのクライアントを含み、他の適したネットワークは、サーバ、クライアント及び／又はピアツーピアノードの他の組合せを含み得、所与のコンピュータシステムは、クライアント及びサーバの両方として機能し得る。各ネットワークは、サーバ及び／又はクライアント等の少なくとも２つのコンピュータ又はコンピュータシステムを含む。コンピュータシステムは、ワークステーション、ラップトップコンピュータ、切断可能なモバイルコンピュータ、サーバ、メインフレーム、クラスタ、いわゆる「ネットワークコンピュータ」若しくは「シンクライアント」、タブレット、スマートフォン、個人情報端末若しくは他のハンドヘルド計算デバイス、「スマート」消費者電子デバイス若しくは家電、医療デバイス又はそれらの組合せを含み得る。

適したネットワークは、Ｎｏｖｅｌｌ（登録商標）、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）及び他のベンダーから利用可能なソフトウェア等の通信又はネットワーキングソフトウェアを含み得、ＴＣＰ／ＩＰ、ＳＰＸ、ＩＰＸ及び撚線対、同軸ケーブル若しくは光ファイバケーブル；電話回線；電波；衛星；マイクロ波中継；変調ＡＣ電力線；物理媒体移送；及び／又は当業者に既知の他のデータ伝送「線」を介する他のプロトコルを使用して動作し得る。ネットワークは、より小さいネットワークを包含し得、且つ／又はゲートウェイ若しくは同様の機構を通して他のネットワークに接続可能であり得る。

各コンピュータシステムは、１つ又は複数のプロセッサ及び／又はメモリを含み、コンピュータシステムは、種々の入力デバイス及び／又は出力デバイスを含むこともできる。プロセッサは、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）、ＡＭＤ（登録商標）又は他の「市販の」マイクロプロセッサ等の汎用デバイスを含み得る。プロセッサは、ＡＳＩＣ、ＳｏＣ、ＳｉＰ、ＦＰＧＡ、ＰＡＬ、ＰＬＡ、ＦＰＬＡ、ＰＬＤ又は他のカスタマイズされたデバイス若しくはプログラマブルデバイス等の専用処理デバイスを含み得る。メモリは、静的ＲＡＭ、動的ＲＡＭ、フラッシュメモリ、１つ又は複数のフリップフロップ、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ディスク、テープ、磁気、光学又は他のコンピュータ記憶媒体を含み得る。入力デバイスは、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ライトペン、タブレット、マイクロホン、センサ又はファームウェア及び／若しくはソフトウェアが付随した他のハードウェアを含み得る。出力デバイスは、モニタ若しくは他のディスプレイ、プリンタ、発話若しくはテキスト合成器、スイッチ、信号線又はファームウェア及び／若しくはソフトウェアが付随した他のハードウェアを含み得る。

コンピュータシステムは、フロッピードライブ、テープドライブ、光学ドライブ、磁気光学ドライブ又は記憶媒体を読み取る他の手段を使用することが可能であり得る。適した記憶媒体には、特定の物理的構成を有する磁気、光学又は他のコンピュータ可読記憶装置がある。適した記憶装置には、フロッピーディスク、ハードディスク、テープ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ及び他のコンピュータシステム記憶装置がある。物理的な構成は、コンピュータシステムを、本明細書に記載される特定の予め定義された様式で動作させるデータ及び命令を表す。

本発明の実施を支援するのに適したソフトウェアは、本明細書に提示される技法並びにＪａｖａ、Ｐａｓｃａｌ、Ｃ＋＋、Ｃ、ＰＨＰ、．Ｎｅｔ、データベース言語、ＡＰＩ、ＳＤＫ、アセンブリ、ファームウェア、マイクロコード及び／又は他の言語及びツール等のプログラミング言語及びツールを使用して当業者により容易に提供される。適した信号フォーマットは、アナログ形態又はデジタル形態において、誤り検出及び／又は修正ビット、パケットヘッダ、特定のフォーマットのネットワークアドレス及び／又は他の関連する技術分野の当業者により容易に提供される他のサポートデータあり又はなしで具現化され得る。

特定の実施形態の態様は、ソフトウェアモジュール又はコンポーネントとして実施され得る。本明細書で使用される場合、ソフトウェアモジュール又はコンポーネントは、コンピュータ可読記憶媒体内又は上に配置される任意のタイプのコンピュータ命令又はコンピュータ実行可能コードを含み得る。ソフトウェアモジュールは、例えば、１つ若しくは複数のタスクを実行するか、又は特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等として編成され得るコンピュータ命令の１つ又は複数の物理的又は論理的なブロックを含み得る。特定のソフトウェアモジュールは、一緒になって、記載されるモジュールの機能を実施する、コンピュータ可読記憶媒体の異なる場所に記憶された離散した命令を含み得る。実際に、モジュールは、１つ又は複数の命令を含み得、幾つかの異なるコードセグメントにわたり、異なるプログラム間で且つ幾つかのコンピュータ可読記憶媒体にわたり分散し得る。

幾つかの実施形態は、タスクが、通信ネットワークを通してリンクされたリモート処理デバイスにより実行される分散計算環境で実施され得る。分散計算環境では、ソフトウェアモジュールは、ローカル及び／又はリモートコンピュータ可読記憶媒体に配置され得る。加えて、データベース記録において一緒に結び付けられるか又は一緒に提供されるデータは、同じコンピュータ可読記憶に存在し得るか、又は幾つかのコンピュータ可読記憶媒体にわたり存在し得、ネットワークにわたりデータベース中の記録のフィールドにおいて一緒にリンクされ得る。一実施形態によれば、データベース管理システム（ＤＢＭＳ）は、ユーザが１つ又は複数のデータベースと対話できるようにし、データベースに含まれるデータへのアクセスを提供する。

図１は、一実施形態による発破計画モデリングシステム１００のネットワーク図を示す。発破計画モデリングシステム１００は、発破現場の画像を受信し、発破現場の三次元モデルを生成し、発破計画を生成する。図示の実施形態では、発破計画モデリングシステム１００は、個人電子デバイス（ＰＥＤ）１０２、ドローン１０４及び発破設計システム１０６を含む。

ＰＥＤ１０２は、限定ではなく、携帯電話、スマートフォン、ポータブル計算デバイス、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、個人情報端末（ＰＤＡ）、パームトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、ポータブルナビゲーションデバイス、パーソナルナビゲーションアシスタント（例えば、ポータブル全地球測位システム（ＧＰＳ）ユニット）、ドローンコントローラ等を含め、任意の数の様々なタイプのデバイスであり得る。ＰＥＤ１０２は、ドローン１０４と通信し、ドローン１０４を制御する。ＰＥＤ１０２は、飛行計画及び発破現場の周囲を提供し得、且つ／又は手動指示をドローン１０４に提供し得る。幾つかの実施形態では、ＰＥＤ１０２及び発破設計システム１０６は、同じデバイスであり得る。幾つかの実施形態では、ＰＥＤ１０２がなくてよく、発破設計システム１０６がドローン１０４を制御し得る。

ドローン１０４は、スキャンパスを辿るにつれて画像を捕捉し得る。ドローン１０４は、ライブフィードをＰＥＤ１０２に提供し得る。ドローン１０４は、画像並びに関連付けられた場所座標及び高度を発破設計システム１０６に提供することもできる。幾つかの実施形態では、カメラ、携帯電話又は他の電子デバイスを画像の捕捉に使用し得る。

発破設計システム１０６は、画像を受信し、三次元モデルを生成し得る。発破設計システム１０６は、発破現場の地質特性、発破孔パラメータ及び利用可能な爆薬品等のユーザ定義のパラメータを受信することもできる。ユーザ定義のパラメータに基づいて、発破設計システム１０６は、発破計画の荷重及び間隔を特定し得る。発破設計システム１０６は、発破計画を三次元モデルに重ね、重ねられたモデルを技術者に提示することができる。技術者は、修正を行い、実施に向けて最終発破計画を現場機器１０８及び現場機器１０８のオペレータに送信し得る。

幾つかの実施形態では、ドローン１０４又は他の画像捕捉デバイスは、発破後画像を捕捉する。発破設計システム１０６は、発破後分析を実行し、結果を次の発破計画で使用し得る。そのような人工知能フィードバックは、続く発破を更に最適化させ得る。発破後分析は、発破からのデブリのサイズ及び場所を特定し得る。

図２は、一実施形態によるドローン１０４のスキャンパス２０２を表示するＰＥＤ１０２を示す。スキャンパス２０２は、ドローンが発破現場の周囲２０４内の画像を捕捉することができるように設計される。幾つかの実施形態では、技術者は、スキャンパス２０２を手動で入力し得る。ＰＥＤ１０２は、手動で入力されたスキャンパス２０２を最適化するか、又は発破現場の周囲２０４に基づいてスキャンパス２０２を設計し得る。

図３は、一実施形態による図１の発破設計システム１０６のブロック図を示す。発破設計システム１０６は、システムバス３１８を介して電気通信する電子メモリ３１０、１つ又は複数のプロセッサ３１２、ネットワークインターフェース３１４及びＩ／Ｏインターフェース３１６を含み得る。

電子メモリ３１０は、静的ＲＡＭ、動的ＲＡＭフラッシュメモリ、１つ若しくは複数のフリップフロップ又は他の電子記憶媒体を含み得る。電子メモリ３１０は、複数のモジュール３３０及びデータ３４０を含み得る。

モジュール３３０は、デバイスの他の要素の全て又は部分を含み得る。モジュール３３０は、１つ又は複数のプロセッサ３１２により又はプロセッサ３１２上で複数の動作を順次、同時に又は並列に実行し得る。

幾つかの実施形態では、開示されるモジュール、構成要素及び／又は設備の部分は、ハードウェア若しくはファームウェアで具現化される実行可能命令として具現化されるか、又は非一時的機械可読記憶媒体に記憶され得る。命令は、プロセッサ及び／又は計算デバイスにより実行されると、計算システムに、本明細書に開示される特定の処理ステップ、手順及び／又は動作を実施させるコンピュータプログラムコードを含み得る。本明細書に開示されるモジュール、構成要素及び／又は設備は、ドライバ、ライブラリ、インターフェース、ＡＰＩ、ＦＰＧＡ構成データ及び／又はファームウェア（例えば、ＥＥＰＲＯＭに記憶される）等として実施及び／又は具現化され得る。幾つかの実施形態では、本明細書に開示されるモジュール、構成要素及び／又は設備の部分は、限定ではなく、回路、集積回路、処理構成要素、インターフェース構成要素、ハードウェアコントローラ、ストレージコントローラ、プログラマブルハードウェア、ＦＰＧＡ及び／又はＡＳＩＣ等を含め、汎用デバイス及び／又は専用デバイス等の機械構成要素として具現化される。

モジュール３３０は、パターン発破域計算機３３２、荷重及び間隔計算機３３４、ボアホール設計器３３６並びに発破検証器３３８を含み得る。パターン発破域計算機３３２は、１つ又は複数のプロセッサ３１２により動作を実行して、発破計画において孔の周りの面積を定義するパターン発破域を特定し得る。パターン発破域は、ベンチに配置された発破孔において、利用可能な爆薬品によって適切に破砕されることが可能な面積を表す。パターン発破域を特定することは、切羽高さ、利用可能な爆薬品の比エネルギー及びベンチの地質特性間の関係に基づき得る。荷重及び間隔計算機３３４は、パターン発破域に基づいて、発破計画における孔の荷重及び間隔を特定し得る。ボアホール設計器３３６は、ボアホール設計詳細を特定し得る。発破検証器３３８は、発破が特定の基準を満たすか否かを特定し得る。

電子メモリ３１０に記憶されるデータ３４０は、受信データと、モジュール３３０又は他のモジュール等の発破設計システム１０６により生成されたデータとを含み得る。記憶されるデータ３４０は、１つ又は複数のメモリレジスタ／アドレス、ファイル及び／又はデータベースとして編成され得る。

データ３４０は、ユーザ定義の発破パラメータ３４２、発破制限３４４、現場固有データ３４６及び発破設計３４８を含み得る。ユーザ定義の発破パラメータ３４２は、切羽高さ、パターンタイプ（例えば、矩形、互い違い、正方形）及びウェットホール指定を含み得る。発破制限３４４は、爆薬の重量、発破される材料の重量、発破される材料の体積及び孔数を含み得る。現場固有データ３４６は、利用可能なドリルの直径、地質データ、利用可能な爆薬品及び地震計情報を含み得る。ユーザ定義の発破パラメータ３４２、発破制限３４４及び現場固有データ３４６は、ユーザによりＩ／Ｏインターフェース３１６を介して入力され得るか、又はネットワークインターフェース３１４を通して別のデバイスから受信され得る。モジュール３３０は、入力に基づいて発破設計３４８を生成し得る。幾つかの実施形態では、データ３４０は、より最適化された発破設計３４８を出力するためにモジュール３３０により使用され得る発破後分析を含み得る。

１つ又は複数のプロセッサ３１２は、任意の計算回路を含み得る。１つ又は複数のプロセッサ３１２は、汎用プロセッサ及び／又は専用プロセッサを含み得る。ネットワークインターフェース３１４は、インターネット並びに／又は他の計算ネットワーク及び／若しくは通信ネットワーク等の他の計算デバイス及び／若しくはネットワークとの通信を促進し得る。ネットワークインターフェース３１４は、従来のネットワーク接続を含み得る。ネットワークインターフェース３１４は、従来の無線ネットワーク接続技術を備えた無線ネットワークインターフェースであり得る。幾つかの実施形態では、ネットワークインターフェース３１４は、処理回路（図示せず）が配置されたエリアの消費電力を測定する電流及び電圧センサと通信するために使用され得る。Ｉ／Ｏインターフェース３１６は、１つ若しくは複数の入力デバイス及び／又は１つ若しくは複数の出力デバイスとのインターフェースを促進し得る。

システムバス３１８は、電子メモリ３１０、１つ又は複数のプロセッサ３１２、ネットワークインターフェース３１４及びＩ／Ｏインターフェース３１６を含め、発破設計システムの他の構成要素間の通信及び／又は対話を促進し得る。

理解することができるように、他の実施形態では、処理回路３５０は、示されるか又は説明されるよりも単純であり得る。例えば、特定の設計は、メモリ、複数のプロセッサ、複数のインターフェース等の１つ又は複数の構成要素なしで済ませ、代わりにベアメタルに近い様式で又はベアメタルで命令を実行し得る（例えば、オペレーティングシステム又は他のソフトウェア層が介在せずに、論理ハードウェアで直接命令を実行する）。

図４は、一実施形態による発破設計出力４０８を生成する方法４００のフローチャートを示す。方法４００は、図１及び図３の発破設計システム１０６により使用されて、発破設計４０８を生成し得る。発破設計の計算４１０を実行するために、発破設計システムは、データ入力の組（例えば、発破特有データ４０２、発破制限データ４０４及びロケーションデータ４０６）を受信する。幾つかの実施形態では、これらの入力は、異なるカテゴリに入る：地質特性、発破エリア特性、ドリル特性、利用可能な製品及び発破制約並びに地震計特性。

例えば、図示の実施形態では、発破設計システムは、発破特有データ４０２、発破制限データ４０４及びロケーションデータ４０６を受信する。発破特有データ４０２は、発破の切羽高さ、所望のパターンタイプ（例えば、正方形、矩形、互い違い）及び孔がウェットであるか否かを含み得る。

発破制限データ４０４は、ユーザが設定する１つ又は複数の制限を含むことができる。例えば、ユーザは、爆薬の重量、材料の重量、材料の体積又は孔数に制限を有し得る。幾つかの実施形態では、発破制限データ４０４は、発破孔から採鉱場の切羽までの距離を含み得る。

図示の実施形態では、ロケーションデータ４０６は、利用可能なドリルの直径、地質データ、利用可能な爆薬品、地震計データ及び穿孔中の測定から収集される他のパラメータ（ドリルデータ）を含む。

地質データは、現場の地質特性、地質特徴及び地質係数を表し得る。地質特性の非限定的な例には、鉱物学（元素及び／又は鉱物）、岩石学的構造（一次、二次及び／又はテクスチャ、孔隙率、硬度、減衰、ヤング率、剪断弾性率、バルク弾性率、ポアソン比、Ｐ波速度、Ｓ波速度、岩石密度、岩石タイプ、岩石強度、岩石状態、岩石の説明、節理状態、節理角度、節理方位、節理間隔の標準偏差、粘着力、垂直節理間隔、水平節理間隔、一軸圧縮強度（ＵＣＳ）、音速度、穿孔の標準偏差、衝撃速度、岩石の破壊靱性、岩石の反射率、岩石の引張強度、内部摩擦角、ユゴニオデータ（例えば、Ｕｐ最小、Ｕｐ最大、Ｕｓ最小、Ｕｓ最大）及び地盤応力（σ１、σ２、σ３、応力方位、傾斜、方向及びロール）がある。「テクスチャ」とは、岩石又は他の材料を形成する連動鉱物結晶のサイズ、形状及び配置を指す。地質データは、脆砕性及び破砕性等の更なる地質特徴の特定に使用され得る。

地質特性は、地震計データ、穿孔データ、ドリル切断、コアサンプル又はそれらの組合せ等のソースから直接又は間接的に特定され得る。例えば、ドリル切断及び／又はコアサンプルは、Ｘ線又はガンマ線蛍光、走査型電子顕微鏡法及び他の分光技法及び／又は顕微鏡技法を使用して分析され得る。

地震計データは、特定の距離における振動要件を含み得る。幾つかの実施形態では、地質特性は、地震計データにより特定され得る。例えば、処理回路は、発生源（例えば、ドリル又は試験電荷）における地震振動と、１つ又は複数の受振器における地震振動とを比較し得る。地震振動の少なくとも遅延、周波数及び振幅に基づいて、プロセッサ回路は、地質特性（例えば、破砕性、複合密度、組成、岩石インピーダンス、硬度値、ヤング率、剪断歪み又は他のそのような特性）を特定し得る。

ドリルデータは、連続ベース又は１フィート単位等の増分ベースの情報を含み得る。穿孔データは、ドリルビットサイズ、ドリルビット回転速度、ドリルビットトルク、掘進速度、ビット振動、プルダウン圧、ベーリング空気圧、孔の場所、孔数及び孔の長さ又は深さを含み得る。穿孔データは、発破孔の長さに沿った地質特性に相関し得る。したがって、穿孔データを使用して、発破孔の長さに沿った硬度値（すなわち硬度プロファイル）を生成することができる。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、データ入力又は追加の情報の組のサブセットを受信し得る。例えば、あらゆる計算が振動チェックを使用するわけではない。したがって、減衰及び地震計データは、任意選択的な入力であり得る。

幾つかの実施形態では、発破特有データ４０２は、所望の破砕を含み得る。例えば、発破特有データ４０２は、所望の平均破断サイズを含み得る。

発破設計システムは、発破設計４０８の計算４１０にデータ入力の組を使用する。計算４１０は、パターン発破域を特定すること４１２、荷重及び間隔を特定すること４１４、ボアホールの構造を特定すること４１６並びに制限を満たすために必要な孔数を特定すること４３２を含む。計算４１０は、発破設計が特定の基準を満たすか否かを特定するための発破有効性チェックも含む。例えば、図示の実施形態では、有効性チェックは、エネルギーチェック４２０、荷重剛性チェック４２２及び振動チェック４２４を含む。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、所望の破砕性、所望の岩石堆積又は他のユーザ定義パラメータ若しくは地理的パラメータに基づいて、発破孔から切羽までの距離を特定し得る。

パターン発破域４１２を特定するとき、発破設計システムは、発破設計４０８における孔の周りの面積を定義する。パターン発破域値は、荷重と間隔との積であり、換言すれば、あらゆる孔の周りの推奨面積を表す。パターン発破域は、幾つかの要因（例えば、地質、製品及び孔直径）を考慮に入れ、結果は、プロセスにおける他の全ての計算に影響する。パターン発破域は、ベンチに配置された発破孔において、利用可能な爆薬品によって適切に破砕されることが可能な面積を表す。パターン発破域を特定することは、切羽高さ、利用可能な爆薬品の比エネルギー及びベンチの地質特性間の関係に基づき得る。

パターン発破域は、地質特性に基づく第１の係数と、利用可能な製品の比エネルギーに基づく第２の係数との積であり得る。例えば、比エネルギーは、ＡＮＦＯ（例えば、９４％ポーラスプリル硝酸アンモニウム及び６％燃料油）と、利用可能な爆薬品（例えば、利用可能な爆薬品の相対バルク強度（ＲＢＳ））との相関であり得、第３の係数は、利用可能な爆薬品の直径に基づき得る。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、第１の地質係数に、切羽高さの発破孔高さの被除数を利用可能な製品の直径（又は製品がバルク爆薬である場合には発破孔直径）で除した自然対数を乗じる結果を計算することにより、第１の係数を計算する。結果は、第２の地質係数で減じることができる。１つ又は複数のデッキが存在する場合、１つ又は複数のデッキ及び／又は発破孔の上部又は下部（端部）との間の距離を、切羽孔の部分のパターン発破域を計算するための切羽高さとして使用することができる。したがって、第１の係数は、

であり得る。

地質係数又は地質定数（すなわちＡ及びＢ）は、地質特性を発破孔の幾何学的特性と相関付ける経験的変数を含み得る。式１は、先の発破の特定のベンチ材料の適切な破砕をもたらした先の発破からの先の発破データに経験的に適合する地質学的定数を有する方程式に、切羽高さと利用可能な爆薬品の直径との比率を変数として使用して、使用する爆薬品のタイプ又は使用する爆薬品の量を特定する。先の発破データは、何れのタイプの爆薬品を使用すべきか又は使用すべき爆薬品の量の特定に使用することもできる。先の発破データは、先の発破で爆薬をボアホールに装薬するために使用された現場機器からの実際の爆薬装薬データを含む。現場機器は、発破孔に自動的に装薬する機器を含み得る。先の発破データは、パターン発破域、荷重、間隔、爆薬品の実際の質量及び／又は発破孔に装薬される爆薬品の体積を含み得る。この例では、式は、一次多項式を含み、例えば、表１は、地質係数例を含む。地質係数は、線形関係を有し得る。幾つかの実施形態では、地質係数は、発破孔の高さ及び深さの自然対数と地質特性との間の関係であり得る。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、補正係数を比エネルギーに加算することにより、第２の係数を計算する。第２の係数は、特定量未満にも制限され得る。例えば、第２の係数は、
であり得る。

ＲＢＳは、この計算例に使用される比エネルギーである。ＲＢＳは、１５７．７でスケーリングされて、ＲＢＳ値をスケーリングすることができる。式２において、第２の係数は、１．２以下に制限することができる。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、孔の直径測定値を所望の間隔単位にする測定単位係数で直径を除すことにより、第３の係数を計算する。その結果生成された被除数を二乗することができる。例えば、第３の係数は、
であり得る。

したがって、パターン発破域は、
であり得る。

先に提供された式及び表１は、帝国版であった。以下に示すように、同様の式は、メートル単位系に使用することもできる。式５及び表２は、メートル単位系を使用することができる場合に使用することができる。

パターン発破域を使用して、荷重及び間隔４１４を特定し、エネルギーチェック４２０を実行することができる。荷重及び間隔は、パターン発破域の長さ及び幅を表し、選択された発破形状又はパターン及び地質に基づいて可変である。例えば、荷重は、パターン発破域の平方根に、発破現場の地質特性からの岩級及び所望の発破パターンタイプの形状から導出される定数を乗じることにより特定され得る。式６及び表３は、荷重の特定に使用され得る式及び定数の一例を提供する。

式６において、Ｃは、発破現場の地質特性からの岩級及び所望の発破パターンタイプの形状から導出される定数である。表３は、正方形及び矩形でのＣの値の例を含む。

発破設計システムは、以下に示すように、パターン発破域を荷重で除すことにより間隔を計算することができる。

幾つかの実施形態では、荷重及び間隔は、最も近い０．５フィート（メートルでは０．１ｍ）増分に丸めることができる。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、間隔及び荷重を特定した後、制約チェックを実行する。例えば、帝国単位で正方形又は矩形パターンの場合、発破設計システムは、孔間の距離が、使用される孔の直径の１．５倍よりも大きいか否かを特定し得る。幾つかの実施形態では、間隔が１．５倍未満である場合、チェックは、失敗し、現在の発破設計は、有効ではなく、それから先の計算に進むべきではない。互い違いパターンの場合、チェックは、

であり得る。メートル単位が使用される場合、１．５は、０．０１８で置換され得る。

発破設計システムは、エネルギーチェック４２０を実行して、生成された発破が標的範囲内のエネルギーを有するか否かを特定し得る。カラム中の爆薬の質量を特定するために、発破設計システムは、式８を使用し得る。

次に、爆薬の質量エネルギーを、式９に示されるように特定し得る。

発破設計システムは、式１０に示されるように、最小エネルギー質量域値及び最大エネルギー質量域値と突き合わせて発破の質量エネルギーをチェックし得る。
エネルギー質量_{ｌｏｗｅｒ}＜質量エネルギー＜エネルギー質量_{ｕｐｐｅｒ} 式１０

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、発破の質量エネルギーが、式１１に記載されるパラメータ内であることをチェックすることもできる。

発破の質量エネルギーが何れの標的範囲内でもない場合、現在の発破設計は、有効ではなく、発破設計システムは、残りのプロセスに進む必要がない。

荷重及び間隔は、荷重剛性チェック４２２及びボアホール詳細の計算４１６に使用される。ボアホール詳細４１６は、１つのボアホールの構造を記述する。ボアホールのサブドリル深さを見つけるために、発破設計システムは、荷重に０．３を乗じ得る。トップステミングは、荷重に０．７を乗じることにより特定され得る。係数０．７は、チェックされる孔に対して変更することができる。粉末カラムは、発破孔の深さからトップステミングを減じることにより特定され得る。

発破設計システムは、荷重及び間隔を使用して荷重剛性チェック４２２を実行することもできる。荷重剛性は、以下に示されるように、孔の高さを荷重で除したものであり得る。

発破設計システムは、荷重剛性を荷重剛性最小域値と比較する。一実施形態では、荷重剛性最小域値は、２である。幾つかの実施形態では、荷重剛性が２未満である場合、発破設計システムは、計算の進行を止めることができる。幾つかの実施形態では、発破設計システムは、発破設計の生成を続けることができ、荷重剛性チェックにより、荷重剛性が荷重剛性最小域値未満になると結論付けられた場合、ユーザにフラグを投げることができる。

発破設計システムは、振動チェック４２４を完了して、生成された発破設計が地震計制約に合格することを確認し得る。振動チェック４２４は、８ミリ秒時間枠で発破することができる爆薬の最大量がどのようなものであるかをチェックすることができる。爆薬の最大質量限度を使用して、発破設計システムは、最大質量限度を超えたか否かをチェックし得る。例えば、

であり、式中、αは、アルファ係数であり、デフォルトは、１．６である。Ｋは、地質特性に基づく定数である。表４は、例示的なＫ値を示す。

発破設計システムは、発破制限データ４０４を満たすために必要な孔の数を特定し得る。幾つかの実施形態では、任意選択的な発破制限データ４０４からの４つの制限の１つの入力を発破設計システムにより計算し得る。ユーザが何れの制限を入力するかに応じて、計算プロセスは、異なる計算を実行する。各計算の最終結果は、同じであるべきである。最終結果は、所与の制限を満たすのに必要な孔の数である。何れの入力が提供されるかに応じて、以下の４つの式の１つが使用される。以下の式の結果は、最も近い整数に丸められて、発破制限データ４０４を満たす孔の数を見つけることができる。

発破制限データ４０４が爆薬の総重量である場合、発破設計システムは、式１３を使用することができる。

発破制限データ４０４が岩石の総体積である場合、発破設計システムは、式１４を使用することができる。
ボアホールから発破する岩石の体積＝荷重＊間隔＊切羽高さ 式１４

発破制限データ４０４が発破する岩石の体積である場合、発破設計システムは、式１５を使用することができる。

発破制限データ４０４が発破する岩石の総重量である場合、発破設計システムは、式１６を使用することができる。

発破制限データ４０４が孔の数である場合、この発破制限データが使用される。

発破設計システムは、メトリック評価４３０を実行して、ユーザに提示する目的で有用な統計学的データを特定し得る。一実施形態では、発破設計システムは、メトリック評価４３０中、以下の係数を特定し得る。

ドリル総長＝孔の数＊（切羽高さ＋サブドリル） 式１８

発破設計システムは、発破設計４０８を出力し得る。発破計画は、荷重及び間隔、ボアホール詳細、予測振動力率、孔の数、パターン詳細、ドリル長、発破する材料の体積、爆薬の重量及び／又は発破する材料の重量を含む。

幾つかの実施形態では、パターン発破域を特定することは、ベンチの地質特性に特有である、利用可能な爆薬品の直径に対する切羽高さの幾何学的関係を計算して、生のパターン発破域を特定することを含む。幾つかの実施形態では、発破設計システムは、利用可能な爆薬品の比エネルギーと、式の生成に使用された先の発破データの元である先の発破で使用された爆薬品の比エネルギーとの間の差に基づいて、生のパターン発破域を調節する。幾つかの実施形態では、発破設計システムは、利用可能な爆薬品の体積に基づいて生のパターン発破域を調節する。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、受信された発破データの複数の順列を含むデータセットを生成することにより、発破設計の最適化を実行し得る（図５を参照されたい）。発破設計システムは、複数の順列の各々について発破をシミュレートして、複数のシミュレーション結果を特定し、且つ発破計画を最高スコアシミュレーション結果に基づかせ得る。幾つかの実施形態では、発破設計システムは、デブリの画像の発破後分析を実行し、デブリのサイズ及び場所に基づいて将来の発破計画を調整し得る。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、シミュレーションの順列内のエマルション爆薬密度を変更して、各発破孔の最適なエネルギープロファイルを特定し得る。例えば、発破設計システムは、異なる地質特性を有する発破孔内のセグメントを特定し得る。複数の順列は、異なる爆薬密度、発破孔での製品及び／又は発破孔内のセグメントを含み得る。幾つかの実施形態では、複数の順列は、異なる地質特性を有する発破孔内のセグメント内の異なる密度のエマルション爆薬又は硝安油剤（ＡＮＦＯ）を含み得る。

幾つかの実施形態では、発破設計システムは、破砕予測を出力し得る。例えば、過去の発破に基づいて、発破設計システムは、発破サイズを予測し、且つその予測をユーザに提供し得る。

図５～図１３は、複数の可能な順列の複数のシミュレーションを実行することにより、発破設計を生成する種々の態様を示す。図５～図１３に記載されるように、複数の順列を使用して発破設計を生成することは、図１及び図３の発破設計システム１０６により使用され得る。

図５は、一実施形態による、複数の可能な順列の複数のシミュレーションを実行することにより、発破設計を生成する方法５００のフローチャートを示す。方法は、独立して解くことができる問題として順列のシミュレーションを実行する。

この方法５００を実行する発破設計システムは、発破データをユーザから受信する５０２。発破データは、発破現場の寸法、発破現場の地質及び利用可能な爆薬のタイプ並びに／又は他のデータ入力（例えば、図４の発破特有データ４０２、発破制限データ４０４及びロケーションデータ４０６）を含み得る。発破設計システムは、受信された発破データから複数の可能な発破設計順列のデータセットを生成する５０４。発破設計システムは、複数の順列の発破をシミュレートして、複数のシミュレーション結果を特定する５０６。シミュレーションは、複数の機械、プロセッサ、コア又はスレッドで並列実行されて、効率を改善し得る。

シミュレーション結果は、記憶され５０７、スコア付けられ、比較される５０８。設計システムは、最高スコアシミュレーション結果に基づいて発破計画を生成し得、結果をユーザに提示し得る５１０。発破計画は、穿孔される発破孔の場所並びに使用される爆薬のタイプ及び量を識別する。幾つかの実施形態では、発破計画は、コスト、デッキ数、孔数、荷重剛性比率及び振動スコアの１つ又は複数に基づいてスコア付けされ得る。

図６は、発破データからの複数の順列のデータセットを生成する方法６００の一例を示す（例えば、図５のデータセットを生成すること５０４を参照されたい）。この方法６００を実行する発破設計システムは、発破データの可能な順列を識別する６０２。例えば、発破設計システムは、利用可能な孔の直径、選択された製品及びデッキ数を使用して、可能な順列を識別し得る。発破設計システムは、各順列の記録を生成し６０４、各順列の記録を結合して、データセットを生成する６０６。

例えば、発破データは、最大で３つのデッキがあり、２つの孔直径が利用可能であり（例えば、８９ｍｍ及び１０２ｍｍ）、選択された製品がＤｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄであることの指示を含み得る。この例では、発破設計セットアップは、発破データの全順列の組に低減される。例えば、デフォルト製品がない場合、順列は、
［孔直径＝８９ｍｍ，製品＝ｄｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄ，孔構成＝１］
［孔直径＝８９ｍｍ，製品＝ｄｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄ，孔構成＝２］
［孔直径＝８９ｍｍ，製品＝ｄｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄ，孔構成＝３］
［孔直径＝１０２ｍｍ，製品＝ｄｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄ，孔構成＝１］
［孔直径＝１０２ｍｍ，製品＝ｄｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄ，孔構成＝２］
［孔直径＝１０２ｍｍ，製品＝ｄｙｎｏｍｉｘ ｐｏｕｒｅｄ，孔構成＝３］
を含む。

順列の総数は、式１８を用いて計算することができる。この特定の例では、６つの可能な順列がある。
タスク数＝（選択された製品＋デフォルト製品）＊｜孔直径｜＊デッキの最大数 式１８

幾つかの実施形態では、順列は、発破孔のセグメント内の異なる密度の爆薬品を含むこともできる。例えば、発破孔は、様々な硬度プロファイルを有し得、順列は、特定の密度の爆薬品を、同様の硬度値を有する発破孔のセグメントに適用し、第２の密度の爆薬品を、異なる硬度値を有する発破孔のセグメントに適用し、第３の密度の爆薬品を、更に異なる硬度値を有する発破孔のセグメントに適用し得る等である。

図７は、データセットの順列をシミュレートする方法７００の一例を示す（例えば、図５のシミュレーションを実行すること５０６を参照されたい）。この方法７００を実行する発破設計システムは、発破レベル詳細を生成する７０２。これは、パターン発破域、荷重及び間隔を含む。図示の実施形態では、発破設計システムは、荷重及び間隔の孔レベル詳細も生成する７０４。発破設計システムは、有効性チェックを実行して、発破設計が有効な発破の標的基準を満たすか否かを特定し得る７０６。次に、方法は、有効な発破の特性を計算し得る７０８。これらのステップの更に詳細を以下の図に提供する。

図８Ａ及び図８Ｂは、発破レベル詳細を生成する方法８００を示す（例えば、図７の発破レベル詳細を生成すること７０２を参照されたい）。方法８００は、所与の入力から潜在的な発破設計解決策を生成する。発破設計システムは、直径、製品、デッキ数から各順列及び地震計の遅延当たりの質量ポンドを計算し８０２、最も低い地震計及び最も厳しい遅延当たりの質量ポンドからの順列を識別し得る８０４。

発破設計システムは、初期パターン発破域を計算する８０６。これは、図４を参照して説明したように、式４及び表１又は式５及び表２を使用して行われ得る。発破設計システムは、初期パターン発破域から初期荷重及び間隔を計算する８０７。初期荷重は、式６及び表３を使用して計算され得、間隔は、図４を参照して説明したように、式７を使用して特定され得る。

発破設計システムは、初期荷重及び間隔が発破現場の長さ及び幅以下であるか否かを特定する８０８。初期荷重及び間隔が発破現場の長さ及び幅を超える場合、可能な解決策はなく、方法は、終了する。初期荷重及び間隔が発破現場の長さ及び幅以下である場合、方法は、継続し、最小荷重及び間隔を計算し８１０、ここで、

は、荷重未満であり、荷重は、初期間隔未満である。

発破設計システムは、初期荷重を丸め得る８１２。例えば、発破設計システムは、初期荷重を小数点１又はフィート単位では０．５に丸め得る。

発破設計システムは、新しい発破設計を計算する８１４。新しいパターン発破域＝優先距離＊非優先距離。優先距離は、ユーザがよりよい適合を望むのが発破の長さであるか又は発破の幅であるかに応じて、荷重又は間隔であり得る。例えば、優先距離が荷重である場合、非優先距離は、間隔になる。

発破設計システムは、新しいパターン発破域が標的範囲内であるか否かをチェックし８１６、範囲は、パターン発破域＊０．９＜新しいパターン発破域＜ＰａｔｔＦ＊１．１である。新しいパターン発破域が標的範囲内にない場合、発破設計システムは、図９に説明されるように、適合する優先距離を見つけようとする８２２。新しいパターン発破域が標的範囲内にない場合、発破設計システムは、優先距離が完全に適合する（例えば、発破の長さ又は幅が優先距離に等しい）か否かをチェックする８１８。

優先距離が完全には適合しない場合、発破設計システムは、図９に説明されるように適合する優先距離を見つけようとする８２２。優先距離が完全に適合する場合、発破設計システムは、新しい荷重及び間隔を最終結果リストに添付し８２０、次に適合する他の有線距離を見つけようとする８２２。発破設計システムは、最良適合から最悪適合まで順序付けられた近似結果をソートする８２４。

図８Ｂでは、発破設計システムは、近似結果リストを通して反復し８２６、現在の結果から優先距離を選択する。発破設計システムは、潜在的な荷重及び間隔構成を近似結果リストから選ぶ。発破設計システムは、サイジングルールに従って潜在的な荷重及び近似間隔を選択し、調べる８３０。発破設計システムは、初期パターン発破域及び潜在的な優先距離から最大非優先距離及び最小非優先距離を計算する８３２。発破設計システムは、式１９及び式２０に基づいて最大及び最小非優先距離を計算し得る。
間隔≦荷重≦１．４＊荷重 式１９
荷重≦間隔≦１．４＊距離 式２０

発破設計システムは、非優先距離を０．１（又はフィートが使用される場合には０．５）だけ進める８３４。進めた後、発破設計システムは、潜在的な非優先距離＜最大非優先距離であるか否かをチェックする８３６。潜在的な非優先距離が標的域未満でない場合、発破設計システムは、現在の結果から次の優先距離を選択する８２８。潜在的な非優先距離が標的域値未満である場合、発破設計システムは、優先距離＊潜在的な非優先距離に等しい新しいパターン発破域を計算する８３８。発破設計システムは、新しいパターン発破域が標的範囲内であるか否かをチェックして調べる８４０。例えば、標的範囲は、最小ＰａｔｔＦ＜新しいＰａｔｔＦ＜最大ＰａｔｔＦであり得る。新しいパターン発破域が標的範囲内である場合、新しいパターン発破域結果は、結果の最終リストに添付される８４２。新しいパターン発破域が標的範囲にない場合、発破設計システムは、潜在的な非優先距離にステップを追加する８４４。

発破設計システムは、全ての優先距離が試行されたか否かをチェックして調べる８４６。全てが試行されたわけではない場合、発破設計システムは、現在の結果から次の優先距離を選択する８２８。全ての優先距離が試行された場合、発破設計システムは、最良適合について最終結果リストをソートし８４８（例えば、残りが最小のものが最初）、発破設計は、図１０に説明されるような孔レベル詳細を生成する方法を実行する。

図９は、発破現場に適合する優先距離を見つけようとする９０２ために発破設計システムが使用し得る方法９００である。この方法では、発破設計システムは、優先距離（例えば、荷重又は間隔）への最適適合を見つけようとする。最適適合は、オーバーフロー又はアンダーフローが最小である（すなわち残りがゼロに近づくか又はゼロに等しい）ことを意味する。例えば、幅５０ｍを有する発破現場では、荷重が５ｍである場合、５ｍ離間された１０個の孔＝５０ｍであるため、残りはない。別の例として、４．９ｍの荷重は、１０個の孔の場合、アンダーフロー１ｍの残りを生じさせるか、又は１１個の孔の場合、オーバーフロー３．０ｍを生じさせる。

発破設計システムは、最小荷重及を丸め９０４、ステップ（例えば、メートルの場合には０．１、フィートの場合には０．５）を生成し得る９０６。丸められた荷重は、荷重にステップを加えることにより調整される９０８。発破設計システムは、丸められた荷重が標的範囲内であるか否か、特に最小荷重よりも大きく且つ最大荷重未満であるか否かをチェックする９１０。丸められた荷重が範囲内にない場合、発破設計システムは、図８Ａに戻り、適合する優先距離を見つけようとする。丸められた荷重が範囲内である場合、発破設計システムは、荷重を使用して現場計画の長さの残りを特定する９１２。例えば、発破幅が５０ｍであり、荷重が５ｍである場合、１０個の孔＊５ｍ＝５０であるため、残りはない。別の例では、荷重が４．９ｍであり、発破幅が５０ｍのままである場合、１０個の孔の場合、アンダーフロー１ｍの残りがあるか、又は１１個の孔の場合、オーバーフロー３．９ｍがある。システムは、残り及び荷重を近似結果リストに添付する９１４。

図１０は、所与の荷重及び間隔での孔レベル詳細（例えば、デッキ構成、サブドリル、トップステミング、インターステミング及び粉末カラム長）を生成する方法１０００を示す。粉末カラム長は、爆薬が充填される発破孔の部分の長さである。方法１０００を使用する発破設計システムは、潜在的な荷重及び間隔を通して反復し１００２、優先距離、非優先距離、パターン発破域及び残りを調べる。発破設計システムは、潜在的な全ての荷重及び間隔が使用されたか否かを特定する１００４。発破設計システムは、潜在的な荷重及び間隔リストから次の項目を選択する１００６。システムは、荷重及び間隔が発破エリアに大きすぎないことをチェックし１００８、粉末カラム長、サブドリル並びにトップステミング及びインターステミングを計算する。

発破設計システムは、デッキを構築し１０１０、爆薬の質量を計算し得る。発破設計システムは、以下の基準に基づいてデッキを構築し得る１０１０。トップデッキ及びインターデッキは、同じ粉末カラム及び爆薬質量を有する。インターデッキ及びボトムデッキは、同じ高さを有し得る（ボトムデッキの高さは、サブドリルを含まない）。ボトムデッキは、サブドリルにより異なる質量の爆薬を有し得る。トップデッキは、トップステミングにより異なる高さを有する。

図１１は、計画された発破設計の有効性をテストする方法１１００を示す。方法１１００を使用する発破設計システムは、一連の有効性チェックを実行し得る。例えば、発破設計システムは、エネルギー及び質量チェック、体積当たりのエネルギーチェック及び荷重－剛性チェックを実行し得る。

エネルギー及び質量チェックでは、発破設計システムは、デッキの爆薬の質量が遅延当たりの主要地震計質量ポンド未満であり、且つデッキ当たりの質量当たりの最小エネルギーチェックがデッキエネルギー未満であり、デッキエネルギーがデッキ当たりの質量当たりの最大エネルギーチェック未満であるか否かをチェックして調べる１１０４。デッキエネルギー計算は、

であり得る。

体積当たりのエネルギーチェックを使用して、体積当たりの最小エネルギーがデッキエネルギー未満であり、デッキエネルギーが体積当たりの最大エネルギー未満であるか否かをチェックし得る１１０６。

体積当たりのエネルギーが発破設計内である場合、解決策は、潜在的な解決策リストに追加される１１０８。発破設計システムは、全てのデッキからの荷重対剛性比を計算し１１１０、孔の最悪の荷重対剛性比を有する結果を返す。荷重－剛性チェックを使用して、荷重剛性比＞２であるか否かを特定し得る。

図１２は、有効な設計の特定の特性を計算する方法１２００を示す。方法１２００は、計画された発破設計の有効性をテストする。発破設計システムは、主要振動を計算する１２０２。幾つかの実施形態では、

であり、式中、「ａ」は、常に正であり得る（例えば、ａ＝１．６）。発破設計システムは、孔数を計算し１２０４、爆薬の総重量を計算し１２０６、材料の総重量を計算し、材料の体積を計算し、発破された岩石の滝席を計算し１２０８、粉末係数を計算し１２０１、ドリル総長を計算し１２１２、ステミングの体積を計算し１２１４、結果を返す１２１６。

図１３は、振動によりフィッティングされた曲線を有する、振動に基づいてスコア付けられた発破計画結果のグラフ１３００を示す。最良スコア１３０６、１３１２並びにＯＫスコア１３０８、１３１０及び１３１４がある。幾つかの実施形態では、最高スコアが選択されず、最高振動の８０％１３０４の点におけるスコアが選択される。発破設計システムがグラフ１３００と同様の多項式に従って振動結果をフィッティングすることを達成するために、結果が多項式に従ってフィッティングされると、スコアは、ｙ軸上にある。発破計画結果をスコア付けするために、発破設計システムは、以下の方法の１つに基づいてスコア付けし得る：１）デッキの数が最小、２）孔数が最小、３）荷重剛性比、又は４）振動スコア。最初の３つの方法は、選択された基準により結果をソートする。

図１４は、荷重及び間隔を編集する方法１４００を示す。幾つかの実施形態では、ユーザは、この方法を使用して、荷重及び間隔を編集することが可能であり得る。ユーザは、所望の荷重及び／又は間隔を入力し得る。

例えば、この方法１４００は、図８Ａ～図９に概説された方法を使用して特定された荷重及び間隔を編集するために使用され得る。荷重及び間隔は、発破設計を生成するステップとして計算されるため、これらのパラメータを調整するには、発破設計を生成する方法の部分実行が必要であり得る（例えば、図７では、方法は、所与の荷重及び間隔での孔レベル詳細を生成し７０４、有効性チェックを実行し７０６（例えば、エネルギーチェック、荷重剛性チェック及び振動チェック）、有効な発破の特性（例えば、爆薬の重量、材料の重量、材料の体積、孔数、破砕サイズ）を計算し得る７０８）。

この方法１４００を使用するシステムは、パターン発破域がロックされるか否かをチェックする１４０２。パターン発破域のロックは、荷重又は間隔が編集された後、パターン発破域が同じままであることを示す。パターン発破域がロックされる場合、システムは、荷重又は間隔の何れか一方を示す入力を受信する１４１２。間隔が入力される場合、システムは、間隔に基づいて荷重を計算する１４１４。荷重が入力される場合、システムは、荷重に基づいて間隔を計算する１４１６。パターン発破域がロックされない場合、システムは、荷重及び間隔を示す入力を受信し１４０４、パターン発破域を出力する１４０６。

システムは、パターン発破域チェックを更に実行し得る１４０８。例えば、システムは、パターン発破域が元のパターン発破域以上の大きさであり、且つ元のパターン発破域の１１０％以下であることをチェックし得る。

システムは、パターン比率チェックを更に実行し得る１４１０。例えば、システムは、間隔≧１．５×孔直径であり、且つ間隔≦１．５×荷重であることをチェックし得る。

本明細書に開示された例及び実施形態は、単なる説明及び例示として解釈されるべきであり、決して本開示の範囲の限定として解釈されるべきではない。本明細書における開示の基本原理から逸脱せずに、上記の実施形態の詳細に対する変更形態がなされ得ることは、本開示の利益を受ける当業者に明かであろう。

Claims (28)

1. 発破計画を生成する方法であって、
   発破される発破現場のベンチの幾何学的特性及び地質特性と、利用可能な爆薬品の直径及び爆発特性とを含む発破データを受信することであって、前記ベンチの前記幾何学的特性は、前記ベンチの切羽高さを含む、受信することと、
   前記ベンチに配置された発破孔において、前記利用可能な爆薬品によって適切に破砕されることが可能なパターン発破域を特定することであって、前記切羽高さ、前記利用可能な爆薬品の比エネルギー及び前記ベンチの前記地質特性間の関係を特定することを含む、特定することと、
   前記パターン発破域から荷重及び間隔を特定することと、
   前記荷重及び前記間隔を使用して発破計画を生成することと
   を含む方法。
2. 前記パターン発破域を特定することは、前記ベンチの前記地質特性に特有である、前記利用可能な爆薬品の直径に対する前記切羽高さの幾何学的関係を計算して、生のパターン発破域を特定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記パターン発破域を特定することは、先の発破の特定のベンチ材料の適切な破砕をもたらした前記先の発破からの先の発破データに経験的に適合する地質学的定数を有する方程式に、前記利用可能な爆薬品の前記直径に対する前記切羽高さの比率を変数として入力して、生のパターン発破域を特定することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記パターン発破域を特定することは、前記利用可能な爆薬品の前記比エネルギーと、前記方程式を生成する際に使用された前記先の発破データの元である前記先の発破で使用された前記爆薬品の前記比エネルギーとの間の差に基づいて、前記生のパターン発破域を調節することを更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記パターン発破域を特定することは、前記利用可能な爆薬品の体積に基づいて前記生のパターン発破域を調節することを更に含む、請求項２～４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記利用可能な爆薬品の前記直径は、前記ベンチに配置される前記発破孔の直径を含み、及び前記利用可能な爆薬品は、バルク爆薬を含む、請求項２～５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記パターン発破域を特定することは、発破計画における孔の周りの面積を定義することを含み、前記パターン発破域は、前記地質特性及び前記切羽高さに基づく第１の係数、前記利用可能な爆薬品の前記比エネルギーに基づく第２の係数並びに前記利用可能な爆薬品の直径に基づく第３の係数の積を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１の係数を、
   第１の地質係数に、切羽高さの被除数を前記利用可能な製品の前記直径で除した自然対数を乗じた結果を計算することと、
   第２の地質係数によって前記結果を減じることと
   によって計算することを更に含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記利用可能な爆薬品の相対バルク強度に補正係数を加算することにより、前記第２の係数を計算することを更に含む、請求項７～８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記直径を測定単位係数で除し、且つ結果的な被除数を二乗することにより、前記第３の係数を計算することを更に含む、請求項７～９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記荷重を特定することは、前記パターン発破域の平方根に、発破現場の前記地質特性からの岩級から導出される定数を乗じることを更に含む、請求項７～１０の何れか一項に記載の方法。
12. 発破現場の前記地質特性は、岩石密度、岩石タイプ、岩石強度、減衰特性又はそれらの組合せを含み、及び
    前記方法は、前記切羽高さ、所望の発破パターンタイプ、穿孔される任意の発破孔における水の可能性及び／又は潜在量並びに利用可能なドリルの直径を含む発破孔パラメータを受信することと、
    前記利用可能な爆薬品のタイプ、前記発破現場に輸送可能な前記利用可能な爆薬品の重量及び／又は体積、発破される材料の重量、発破される材料の体積並びに前記発破現場に輸送可能な前記利用可能な爆薬品によって充填され得る孔の数を含む、前記利用可能な爆薬品についての情報を受信することと
    を更に含む、請求項１～１１の何れか一項に記載の方法。
13. 前記発破孔パラメータは、所望の発破パターンタイプを含み、前記定数は、前記所望の発破パターンタイプの形状に基づいて更に導出される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記受信された発破データの複数の順列を含むデータセットを生成することと、
    前記複数の順列の各々について発破をシミュレートして、複数のシミュレーション結果を特定することと
    を更に含み、前記発破計画は、最高スコアのシミュレーション結果に基づく、請求項１～１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記発破計画を、
    前記発破計画に従って孔を穿孔すること、
    前記発破計画に従って前記利用可能な爆薬品を前記孔に充填すること、及び
    前記発破計画に従って爆発を開始すること
    の１つ又は複数によって実行することを更に含む、請求項１～１４の何れか一項に記載の方法。
16. 発破計画を生成する方法であって、
    発破現場の寸法、発破現場の地質及び利用可能な爆薬品タイプを含む発破データを受信することと、
    前記受信された発破データの複数の順列を含むデータセットを生成することと、
    前記複数の順列の各々について発破をシミュレートして、複数のシミュレーション結果を特定することと、
    最高スコアのシミュレーション結果に基づいて発破計画を生成することであって、前記発破計画は、穿孔される発破孔の場所及び使用される爆薬の量を識別する、生成することと
    を含む方法。
17. 前記複数の順列の各々について前記発破をシミュレートすることは、順列の爆薬タイプ及び前記発破現場の地質に基づいてパターン発破域を特定することを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記複数の順列の各々について前記発破をシミュレートすることは、前記パターン発破域に基づいて初期荷重及び初期間隔を特定することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記初期荷重は、
    であり、式中、Ｃは、岩級から導出される定数であり、前記初期間隔は、
    である、請求項１８に記載の方法。
20. 発破計画を生成するシステムであって、
    発破現場の寸法、発破現場の地質及び利用可能な爆薬タイプを含む発破データを記憶するメモリデバイス、
    処理ユニット
    を含み、前記処理ユニットは、
    前記発破データの複数の順列を含むデータセットを生成することと、
    発破現場での孔の最小のオーバーフロー又はアンダーフローをもたらす、前記複数の順列の各々の間隔及び荷重を特定することであって、前記間隔及び荷重は、前記複数の順列の各々の爆薬タイプ及び前記発破現場の地質に基づく、特定することと、
    前記特定された間隔及び荷重を使用する前記複数の順列の各々についての発破が発破基準の組を満たすことを検証することと、
    前記複数の順列の各々について、前記検証された発破の特性をスコア付けすることと、
    最高スコアの検証結果に基づいて発破計画を生成することであって、前記発破計画は、穿孔される発破孔の場所及び使用される爆薬の量を識別する、生成することと
    を行う、システム。
21. 前記処理ユニットは、複数の画像を使用して前記発破現場の三次元モデルを更に生成する、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記処理ユニットは、前記発破計画を前記発破現場の前記三次元モデルに更に重ねる、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記処理ユニットは、
    前記発破現場の発破後画像を受信すること、
    発破後分析を前記発破後画像に対して実行して、デブリサイズ及びデブリ拡散を識別すること
    を更に行う、請求項２０～２２の何れか一項に記載のシステム。
24. 発破計画を生成する方法であって、
    発破現場の寸法、発破現場の地質及び利用可能な爆薬タイプを含む発破データを受信することと、
    前記受信された発破データの複数の順列を含むデータセットを生成することと、
    前記複数の順列の各々の爆薬タイプ及び前記発破現場の地質に基づいて、前記複数の順列の各々について、各々が間隔及び荷重を含む複数の間隔及び荷重構成を特定することと、
    前記複数の順列の各々について発破をシミュレートし、且つ前記複数の順列の各々の前記複数の間隔及び荷重構成の何れが、他の間隔及び荷重構成に関連付けられた任意の他の絶対値の残りよりも小さい絶対値の残りで標的発破基準を満たすかを特定することと、
    シミュレーション結果に基づいて発破計画を生成することと
    を含む方法。
25. 前記絶対値の残りは、前記複数の間隔及び荷重構成のうち対応する間隔及び荷重構成の前記間隔又は前記荷重を前記発破現場の寸法の１つで除すことによって特定される、請求項２４に記載の方法。
26. 前記複数のシミュレーション結果をスコア付けすることと、
    最高スコアのシミュレーション結果に基づいて前記発破計画を生成することと
    を更に含む、請求項２４又は２５に記載の方法。
27. 前記複数のシミュレーション結果を前記スコア付けすることは、コスト、デッキ数、孔数、荷重剛性比率及び振動スコアの１つ又は複数に基づく、請求項２６に記載の方法。
28. 前記複数の順列内の前記爆薬タイプを変更することを更に含む、請求項２４～２７の何れか一項に記載の方法。

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