WO2007028186A1 - Verfahren und system zur erstellung von bohrlochplänen für sprenganlagen - Google Patents

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WO2007028186A1
WO2007028186A1 PCT/AT2006/000369 AT2006000369W WO2007028186A1 WO 2007028186 A1 WO2007028186 A1 WO 2007028186A1 AT 2006000369 W AT2006000369 W AT 2006000369W WO 2007028186 A1 WO2007028186 A1 WO 2007028186A1
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WO
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reference figures
floor
plan
borehole
figures
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PCT/AT2006/000369
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Gaich
Peter Moser
Original Assignee
Montanuniversität Leoben
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
    • F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for the preparation of wellbores for blasting installations.
  • this classic surveying equipment provides data that must first be prepared by specialists to extract the information that is useful for the layout of the explosive device. After data preparation, these user data have to be transferred in some way back to the reality of the quarry in order to be there Personnel in the implementation of the paper plans in the preparation of the explosive device in the quarry helpful.
  • the previous methods and approaches have all proved to be too time-consuming and / or complicated, with the result that in most quarries, blasting installations are designed only according to the experience of the blasting master or according to rules of thumb instead of relying on accurate utilization of survey data.
  • the present invention has for its object to provide a method and a system for the preparation of wellbores, which overcomes the disadvantages of the previous methods and can be used in a practical way by the staff of a quarry, without the need for specialists to be involved, and without data for the Further processing must be processed in a time-consuming manner, which makes a just-in-time work in the quarry impossible.
  • the present invention achieves this object by providing a method for creating borehole plans for explosive power plants with the characterizing features of claim 1 and by a system for creating borehole plans for explosive power plants with the features of claim 12.
  • Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims.
  • the present invention enables the simple determination of the geometry of a fracture wall including the floor head of the explosive device, and that - and this is the biggest advantage over known methods - without that in the metrological detection of the explosive device the Etagenkopfffiumblee is included directly in the survey, as the survey yes is carried out from the floor level and the Etagenkopffiumblee for the surveying device is not visible. Due to the ease of use of the method and system according to the invention no staff with special surveying knowledge is required. The method can be performed intuitively by a demolition master, just as he can operate the system according to the invention.
  • the geometric information determined according to the method according to the invention is simple and understandable for anyone in a quarry for marking boreholes in the preparation of a blasting facility in practice, which in this implementation, apart from a measuring tape, no tool or device is required.
  • the inventive system also leads to no additional costs compared to known surveying equipment, but allows quarry operators to save up to about 20% of the drilling and blasting costs.
  • the reference line is determined so that the base points of the reference figures lie on it, as thus the reference line is characterized by tensioning a rope, marking with color, etc. directly on the floor head surface in the preparation of the explosive device, and starting from this line, the well positions the tape measure are determinable, wherein for the sake of simplifying the work of Steinbrachpersonal appropriately the hole plan is given in increments relative to the reference line.
  • the erf ⁇ ndungsffleße method and the system according to the invention also make it possible, in addition to the wellbore plan profile sections of the blasting plant, as well as so-called default diagrams showing the minimum default are created, which allow a precise control of the preparation work for the blast.
  • the latter is carried out by means of a computer which is designed to represent in a default diagram the minimum specification along the borehole.
  • the computer is designed to individually change the position and inclination of individual boreholes and to automatically adapt the resulting changes in the borehole plan and the profile sections or the default diagrams. In this way, the demolition expert can easily make changes to the wellbore plan and see 'immediately the result of these changes in a clear form.
  • the metrological determination of position and position of the reference figures is done in one embodiment of the invention by methods of stereo photogrammetry or multi-frame photogrammetry. It is preferred for reasons of cost and ease of use that for imaging a commercially available camera (analog camera or digital camera) is used, which has been made operational by calibration, preferably by software, for stereo photogrammetry or multi-frame photogrammetry.
  • the metrological determination of position and position of the reference figures is carried out by a positioned at the floor level Laser scanner, in which case the reference figures are designed for the reflection of laser beams.
  • a 3-dimensional image of the shape of the fracture wall is also determined during metrological determination of the position and position of the reference figures from the floor level, since the assignment of the calculated borehole positions to nature is easily possible via the 3D image and the personnel Thus, a good control is given.
  • the image of the fracture wall to be blasted can be inserted in the wellbore plan in order to further simplify for the personnel the determination of the borehole positions from the wellbore plan by means of a measuring tape. It is further possible to determine from the 3-dimensional image of the shape of the fracture wall an optimal drilling plane which reaches or approaches the specification in as many points as possible, thereby optimizing the wellbore plan.
  • FIG. 1 the figures IA and IB show a blasting plant in elevation and in profile section
  • Figure 2 shows a prepared according to the inventive method well plan in plan view
  • Figure 3 is a schematic representation of a profile section to a borehole
  • Fig. 4 shows the principle of stereo photogrammetry.
  • FIGS. 1A and 1B a fracture wall 1 of a quarry is shown in elevation or in the profile section, which has a blasting plant 1 a, that is the area to be blasted out of the fracture wall 1.
  • the explosive device Ia is bounded on the left and right by edges Id, Ie.
  • the explosive device Ia comprises a floor foot Ib and a floor head Ic. Drill holes to be drilled are drilled down from the floor head Ic.
  • the method according to the invention for creating this borehole plan 10 for the explosive device Ia will now be explained with reference to the illustrations of FIGS. 1A and 1B as well as to the wellbore plan 10 shown in plan view in FIG.
  • a reference line 3 (see FIG. 2) containing the reference figures 2 is defined on the bunk head Ic, wherein the reference line is preferably a straight line, as seen in plan view.
  • the setting of the reference line 3 can be done for example by applying a color line on the floor head surface or tensioning a string between the reference figures 2. It should be noted that the reference line 3 does not have to be at the edge of the fracture wall, which means that the reference figures 2 do not have to be placed at the edge of the fracture wall.
  • the metrological determination of position and position of the reference figures 2 from the floor foot Ib is carried out by a standing on the floor foot Ib
  • position is understood to mean the space coordinates, for example, in a Cartesian
  • Coordinate system can be specified.
  • position is to be understood as meaning the spatial angle position It should be mentioned that, according to the invention, the entire reference figure 2 need not be visible from the floor foot Ib
  • Base point 2c of the reference figures 2 is detected by the surveying device 5, as little as the floor head Ic must be in the viewing angle of the surveying device 5.
  • the reference characters 2 'in such a sub in the viewing angle of the surveying device 5 are to that either one mounted on the reference mark 2 shows a known size, wherein the
  • 2 itself may be this mark figure, or two or more marks 2a, 2b are visible with a defined distance for the device 5.
  • the metrological determination of the position and position of the reference figures 2 from the floor foot Ib can according to an embodiment of the invention with the methods of stereo
  • Coordinate system is.
  • the coordinate system u, v is the image coordinate system. From one
  • object points P can be the surface of the fracture wall centimeter-accurate reconstruct. It should be noted that the cameras A and B can be the same camera in practice, and that the surveying can be performed with three or more photos. The cameras A, B represent the surveying device 5 in this application. The cameras A, B may be commercially available, calibrated cameras which are calibrated by a special software for evaluating the stereoscopic recordings.
  • the metrological determination of the position and position of the reference figures 2 is effected by a laser scanner positioned at the floor level or another non-contact measuring system as surveying device 5, the reference figures 2 being designed to reflect laser beams.
  • a length reference is brought into the metrological determination, which no longer requires that all positional and positional parameters of the two cameras or the two constellations of the same camera are known. Rather, it is sufficient if the position and position of a camera is known and at least one reference figure 2 has the two marks 2a, 2b, wherein the reference figure 2 does not have to be set up in a defined position. If at least one of the reference figures 2 provided with the marks 2a, 2b is set up in a defined position, then the cameras can be arranged as desired. The evaluation of the photos takes place in a computer, not shown, which can be designed as a commercial personal computer.
  • Parameters to be entered by the computer such as the blending area side boundary, the default, the side clearance between adjacent wells, and the wellbore slope, where the positional coordinates of the wellbores are set relative to the reference line.
  • the wells thus calculated are assembled into a wellbore plan 10, which is shown in plan view in FIG. In this hole plan 10 are six holes
  • the hole pattern is not limited to a single-row arrangement, as little as the side distance s, which is the distance of one
  • Reference line 3 which means that the quarrying personnel only need a tape measure as a tool to mark the holes 4-001 to 4-006 on the floor head Ic.
  • one of the stereoscopic images of the fracture wall 1 is inserted into the wellbore plan 10 (to be seen in FIG. 2 in the plan view between the floor head Ic and the floor foot Ib), which makes it easier for staff to map the plan to nature and also provides visual control.
  • the borehole pattern marked by the staff on the floor head Ic coincides with the borehole plan 10 and / or whether the reference figures 2 or their feet 2c have been changed without authorization.
  • All the calculations described are carried out in the computer, which can display the results in the form of the wellbore 10 or profile sections described below on a display and can be transmitted to a printer for making prints.
  • the storage of the data and performing statistical analysis with the computer are possible.
  • the above-described determination of a 3-dimensional image of the shape of the fracture wall 1 in the course of the metrological determination of position and position of the reference figures 2 from the floor Ib can be used to create any profile sections, such. From the profile section 11 is the borehole inclination ⁇ of the borehole 4-001 to the vertical visible. It is also clear that the default 12 is going to grow larger, with the term. Specification 12 may be defined either at right angles to the borehole inclination, or at right angles to the vertical, as in this example As an example, specification 12 does not have to grow downwards, but can be constant over the height of the fracture wall 1. From the profile sections and the specification, the volume to be exploded and the quantity and distribution of the explosive in the borehole are derived.
  • an optimal drilling plane can be determined, which reaches or approaches the specification 12 in as many points as possible.
  • the method or system according to the invention can be used intuitively and without special surveying knowledge and provides clear results of outstanding accuracy.
  • the system according to the invention is mobile and in one embodiment is limited to at least two reference figures, a camera and a portable computer with the corresponding evaluation software for the preparation of the wellbore plans according to the inventive method.
  • the photos taken by the camera are transmitted for evaluation by means of the evaluation software in the computer.
  • the wellbore positions can be determined using only one tape measure.
  • Photos created for the process can be made with a commercially available camera. Due to the reference figures used, it is even possible to create these photos freehand from the floor level.
  • the time required from taking the photos to the preparation of the drill hole plan is in practice less than an hour and can optionally be carried out on site (in a vehicle).
  • the floor head of the blasting unit does not have to be in the field of view of the camera or any other surveying equipment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Erstellung von Bohrlochplänen (10) für Sprenganlagen (1a). Das Verfahren umfasst das Aufstellen von zumindest zwei Referenzfiguren (2) auf dem Etagenkopf (1c) einer Sprenganlage (1a); das Festlegen einer die Referenzfiguren (2) enthaltenden Referenzlinie (3) auf dem Etagenkopf (1c), wobei die Referenzlinie (3) vorzugsweise - in der Draufsicht gesehen - eine Gerade ist; das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren (2) vom Etagenfuß (1b) aus; und das Errechnen der Positionen von auf dem Etagenkopf herzustellenden Bohrlöchern (4-001 bis 4-006) anhand von vorgegebenen Parametern, wie die Seitenbegrenzung (1d, 1e) des Sprengbereichs (1a), die Vorgabe (12), der Seitenabstand (s) zwischen benachbarten Bohrlöchern und die Bohrlochneigung (α), wobei die Positionskoordinaten der Bohrlöcher in Bezug auf die Referenzlinie (3) festgelegt werden.

Description

Verfahren und System zur Erstellung von Bohrlochplänen für Sprenganlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Erstellung von Bohrlochplänen für Sprenganlagen.
Eines der grundlegenden Probleme bei Bruchwandsprengungen ist, dass das zu sprengende Volumen nur ungenau bekannt ist. Untersuchungen des Instituts für Bergbaukunde der Montanuniversität Leoben, durchgeführt in den letzten Jahren in Steinbrüchen quer durch Europa zeigten, dass sehr oft substantielle Abweichungen zwischen der geplanten und der tatsächlich ausgeführten Geometrie einer Sprenganlage herrschen. Diese Abweichungen umfassen u.A. die Höhe und Neigung der Bruchwand, die Vorgabe, den Seitenabstand, sowie Bohrlochpositionen und Lage der Bohrungen.
Die teilweise großen Unterschiede zwischen geplantem und tatsächlichem Spreng-Layout ziehen eine große Variation des Energieeintrages durch das Sprengmittel in das Gebirge nach sich, wodurch sich unerwünscht große Unterschiede in der Gesteinszerlegung ergeben. Höhere Produktionskosten sind die Folge.
Weitere Auswirkungen der fehlenden Kontrolle über die Sprengung sind verstärkter Steinflug und stärkere Sprengerschütterungen.
Internationale Forschungsprojekte aus den Jahren 1998 und 2000 haben gezeigt, dass in Steinbrüchen ca. 20% der gesamten Bohr- und Sprengkosten eingespart werden könnten, wenn eine systematische Vermessung der zu sprengenden Bruchwand durchgeführt würde und die Ergebnisse dieser Vermessung in die Erstellung eines Bohrlochplans fließen würde, der die tatsächliche Wandgeometrie berücksichtigt. Diese Erkenntnis wurde bis jetzt nur höchst unzureichend in die Tat umgesetzt, da einige praktische Probleme dies verhinderten. Es gibt zwar verschiedenste vermessungstechnische Ausrüstung, wie Theodoliten, Profiler, Laserscanner, auf dem Markt, die jedoch allesamt den Nachteil aufweisen, nur für die Ermittlung einzelner geometrischer Parameter einer Sprenganlage tauglich zu sein und die darüber hinaus nur von Spezialisten bedient werden können, die aus Kostengründen zumindest bei kleinen und mittleren Steinbrüchen nicht zur Verfügung stehen. Zusätzlich liefert diese klassische Vermessungsausrüstung Daten, die zunächst von Spezialisten aufbereitet werden müssen, um jene Informationen zu extrahieren, die für das Layout der Sprenganlage nützlich sind. Nach der Datenaufbereitung müssen diese Nutzdaten wieder auf irgendeine Weise zurück in die Realität des Steinbruchs übertragen werden, um dort dem Personal bei der Umsetzung der Papierpläne in die Vorbereitung der Sprenganlage im Steinbruch hilfreich zu sein. Die bisherigen Verfahren und Ansätze haben sich allesamt als zu zeitaufwändig und/oder kompliziert erwiesen, mit dem Resultat, dass in den meisten Steinbrüchen Sprenganlagen nur nach der Erfahrung des Sprengmeisters bzw. nach Faustregeln konzipiert werden, anstatt auf präzise Ausnützung von Vermessungsdaten zu setzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Erstellung von Bohrlochplänen bereitzustellen, das die Nachteile der bisherigen Verfahren überwindet und in praxistauglicher Weise vom Personal eines Steinbruchs einsetzbar ist, ohne dass Spezialisten hinzugezogen werden müssen, und ohne dass Daten für die Weiterverarbeitung auf zeitraubende Weise aufbereitet werden müssen, die eine just-in-time Arbeit im Steinbruch unmöglich macht.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Erstellung von Bohrlochplänen für Sprenganlagen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein System zur Erstellung von Bohrlochplänen für Sprenganlagen mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die einfache Bestimmung der Geometrie einer Bruchwand einschließlich des Etagenkopfs der Sprenganlage, und zwar - und dies ist der größte Vorteil gegenüber bekannten Verfahren - ohne dass bei der messtechnischen Erfassung der Sprenganlage die Etagenkopffiäche direkt in die Vermessung einbezogen wird, da die Vermessung ja vom Etagenfuß aus durchgeführt wird und die Etagenkopffiäche für das Vermessungsgerät nicht einsehbar ist. Aufgrund der einfachen Bedienbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems ist kein Personal mit speziellen Vermesserkenntnissen erforderlich. Das Verfahren kann intuitiv von einem Sprengmeister durchgeführt werden, ebenso wie dieser das erfindungsgemäße System bedienen kann. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten geometrischen Informationen sind einfach und für jedermann nachvollziehbar in einem Steinbruch zur Markierung von Bohrlöchern bei der Vorbereitung einer Sprenganlage in die Praxis umsetzbar, wobei bei dieser Umsetzung, abgesehen von einem Maßband, kein Werkzeug oder Gerät erforderlich ist. Schließlich führt das erfmdungsgemäße System auch zu keinerlei Mehrkosten gegenüber bekannter Vermessungsausrüstung, ermöglicht es aber Steinbruchbetreibern, bis zu ca. 20% der Bohr- und Sprengkosten einzusparen. Vorteilhaft wird die Referenzlinie so festgelegt, dass auf ihr die Fußpunkte der Referenzfiguren liegen, da somit bei der Vorbereitung der Sprenganlage die Referenzlinie durch Spannen eines Seils, Markieren mit Farbe etc. direkt auf der Etagenkopffläche gekennzeichnet wird, und von dieser Linie ausgehend die Bohrlochpositionen mit dem Maßband bestimmbar sind, wobei zur Vereinfachung der Arbeit des Steinbrachpersonals zweckmäßig der Bohrlochplan in Stichmaßen relativ zur Referenzlinie angegeben wird.
Das erfϊndungsmäße Verfahren und das erfindungsgemäße System ermöglichen es auch, dass zusätzlich zum Bohrlochplan Profilschnitte der Sprenganlage, sowie so genannte Vorgabediagramme, die die minimale Vorgabe zeigen, erzeugt werden, die eine genaue Kontrolle der Vorbereitungsarbeiten für die Sprengung ermöglichen. Letzteres wird mittels eines Computers durchgeführt, der dazu ausgebildet ist, in einem Vorgabediagramm die minimale Vorgabe entlang des Bohrlochs darzustellen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Computer dazu ausgebildet, die Position und Neigung einzelner Bohrlöcher individuell zu verändern und daraus resultierende Änderungen im Bohrlochplan und den Profilschnitten bzw. den Vorgabediagrammen automatisch anzupassen. Auf diese Weise kann der Sprengmeister bequem Änderungen am Bohrlochplan vornehmen und sieht' sogleich das Resultat dieser Änderungen in übersichtlicher Form.
Um einen Längenbezug bei der messtechnischen Ermittlung der Lage der Referenzfiguren einzuführen, ist weiters vorgesehen, dass zumindest eine Referenzfϊgur zwei oder mehr vom Etagenfuß aus sichtbare Marken mit definiertem Abstand zueinander oder eine Markenfigur von definierter Größe aufweist bzw. kann die Referenzfigur selbst diese definierte Markenfigur sein. Zusätzliche Referenzfiguren zur Markierung des Etagenfußes sind möglich.
Die messtechnische Ermittlung von Position und Lage der Referenzfiguren erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung durch Methoden der Stereo-Photogrammetrie oder Mehrbild-Photogrammetrie. Dabei ist es aus Kostengründen und aufgrund einfacher Bedienbarkeit bevorzugt, dass zur Bildaufnahme eine handelsübliche Kamera (Analogkamera oder Digitalkamera) verwendet wird, die durch Kalibrierung, vorzugsweise mittels Software, für die Stereo-Photogrammetrie oder Mehrbild-Photogrammetrie einsatzbereit gemacht worden ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren durch einen am Etagenfuß positionierten Laserscanner, wobei in diesem Fall die Referenzfiguren zur Reflexion von Laserstrahlen ausgebildet sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird beim messtechnischen Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren vom Etagenfuß aus auch ein 3-dimensionales Bild der Form der Bruchwand ermittelt, da über das 3D-BiId die Zuordnung der errechneten Bohiiochpositionen zur Natur einfach möglich ist und dem Personal somit eine gute Kontrollmöglichkeit gegeben ist. So kann beispielsweise im Bohrlochplan das Bild der zu sprengenden Bruchwand eingefügt werden, um für das Personal das Bestimmen der Bohiiochpositionen aus dem Bohrlochplan mittels Maßband weiter zu vereinfachen. Es ist weiters möglich, aus dem 3-dimensionalen Bild der Form der Bruchwand eine optimale Bohrebene zu bestimmen, welche in möglichst vielen Punkten die Vorgabe erreicht oder annähert, und dadurch den Bohrlochplan zu optimieren.
Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen die Figuren IA und IB eine Sprenganlage im Aufriss bzw. im Profilschnitt, Fig. 2 einen gemäß dem erfmdungsgemäßen Verfahren erstellten Bohrlochplan in Grundrissdarstellung, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Profilschnitts zu einem Bohrloch, und Fig. 4 das Prinzip der Stereo-Photogrammetrie.
In den Figuren IA und IB ist im Aufriss bzw. im Profilschnitt eine Bruchwand 1 eines Steinbruchs dargestellt, die eine Sprenganlage Ia aufweist, das ist der aus der Bruchwand 1 herauszusprengende Bereich. Die Sprenganlage Ia ist links und rechts durch Ränder Id, Ie begrenzt. Die Sprenganlage Ia umfasst einen Etagenfuß Ib und einen Etagenkopf Ic. Für die Sprengung anzubringende Bohrlöcher werden vom Etagenkopf Ic aus nach unten gebohrt. Anhand der Darstellungen der Figuren IA und IB sowie auf den in Fig. 2 als Grundrissdarstellung gezeigten Bohrlochplan 10 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung dieses Bohrlochplans 10 für die Sprenganlage Ia erklärt.
In einem ersten Verfahrensschritt werden zumindest zwei Referenzfiguren 2 auf dem Etagenkopf Ic der Sprenganlage Ia angebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel fallen in der Aufrissdarstellung von Fig. IA die Referenzfiguren 2 mit den Rändern Id, Ie der Sprenganlage Ia zusammen, dies ist aber keine notwendige Bedingung. Vielmehr können die Referenzfiguren 2 sowohl innerhalb der Ränder Id, Ie der Sprenganlage Ia aufgestellt werden, als auch außerhalb. Im nächsten Schritt wird eine die Referenzfiguren 2 enthaltende Referenzlinie 3 (siehe Fig. 2) auf dem Etagenkopf Ic festgelegt, wobei die Referenzlinie vorzugsweise - in der Draufsicht gesehen - eine Gerade ist. Das Festlegen der Referenzlinie 3 kann beispielsweise durch Auftragen einer Farblinie auf der Etagenkopffläche oder Spannen einer Schnur zwischen den Referenzfiguren 2 erfolgen. Es sei erwähnt, dass die Referenzlinie 3 nicht an der Bruchwandkante liegen muss, was bedeutet, dass auch die Referenzfiguren 2 nicht an der Bruchwandkante aufgestellt werden müssen.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren 2 vom Etagenfuß Ib aus, indem eine auf dem Etagenfuß Ib stehende
Person 6 mittels eines vermessungstechnischen Geräts 5 die Bruchwand 1 erfasst. Unter dem
Begriff „Position" sind die Raumkoordinaten zu verstehen, die z.B. in einem kartesischen
Koordinatensystem angegeben werden. Unter dem Begriff „Lage" ist die Raumwinkellage zu verstehen. Es sei erwähnt, dass gemäß der Erfindung nicht die gesamte Referenzfigur 2 vom Etagenfuß Ib aus sichtbar sein muss. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass der
Fußpunkt 2c der Referenzfiguren 2 vom vermessungstechnischen Gerät 5 erfasst wird, ebenso wenig, wie der Etagenkopf Ic im Sichtwinkel des vermessungstechnischen Geräts 5 liegen muss. Für das erfindungsgemäße Verfahren genügt es, wenn die Referenzfiguren 2 zu' einem solchen Teil im Sichtwinkel des vermessungstechnischen Geräts 5 liegen, dass entweder eine auf der Referenzfigur 2 angebrachte Markenfigur bekannter Größe, wobei die
Referenzfigur 2 selbst diese Markenfigur sein, kann, oder zwei oder mehr Marken 2a, 2b mit definiertem Abstand für das Gerät 5 sichtbar sind.
Das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren 2 vom Etagenfuß Ib aus kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit den Methoden der Stereo-
Photograrnmetrie erfolgen, die die dreidimensionale Rekonstruktion eines Objekts aus einem stereoskopischen Bildpaar ermöglicht, wie prinzipiell in Fig. 4 dargestellt. Dabei werden korrespondierende Bildpunkte P(u,v) der von zwei Kameras A und B aufgenommenen stereoskopischen Bilder und bekannte Kamerapositionen O(X,Y,Z) und Kameralagen (Koordinatensystem X',Y',Z') zu einem rekonstruierten Objektpunkt P(X5Y5Z) zusammengesetzt, wobei das Koordinatensystem X,Y,Z beispielsweise ein weltweites
Koordinatensystem ist. Das Koordinatensystem u,v ist das Bildkoordinatensystem. Aus einer
Vielzahl von Objektpunkten P(X,Y,Z) lässt sich die Oberfläche der Bruchwand zentimetergenau rekonstruieren. Es sei erwähnt, dass die Kameras A und B in der Praxis dieselbe Kamera sein können, sowie dass die Vermessung auch mit drei oder mehr Fotos durchgeführt werden können. Die Kameras A, B stellen in dieser Anwendung das vermessungstechnische Gerät 5 dar. Bei den Kameras A, B kann es sich um handelsübliche, kalibrierte Kameras handeln, die durch eine spezielle Software zur Auswertung der stereoskopischen Aufnahmen kalibriert werden.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren 2 durch einen am Etagenfuß positionierten Laserscanner oder ein anderes berührungsloses Messsystem als vermessungstechnisches Gerät 5, wobei die Referenzfiguren 2 zur Reflexion von Laserstrahlen ausgebildet sind.
Durch die bekannten Abmessungen der Referenzfiguren 2 bzw. ihrer Marken 2a, 2b wird ein Längenbezug in die messtechnische Ermittlung gebracht, der es nicht länger erforderlich macht, dass sämtliche Positions- und Lageparameter der beiden Kameras bzw. der beiden Aufstellungen derselben Kamera bekannt sind. Es genügt vielmehr, wenn die Position und Lage einer Kamera bekannt ist und zumindest eine Referenzfigur 2 die beiden Marken 2a, 2b aufweist, wobei die Referenzfigur 2 nicht in definierter Lage aufgestellt sein muss. Ist zumindest eine der mit den Marken 2a, 2b versehenen Referenzfigur 2 in definierter Lage aufgestellt, so können die Kameras beliebig angeordnet sein. Die Auswertung der Fotos erfolgt in einem nicht dargestellten Computer, der als handelsüblicher Personal Computer ausgeführt sein kann.
Nach dem messtechnischen Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren vom
Etagenfuß aus, wie oben beschrieben, erfolgt im Computer erfindungsgemäß das Errechnen der Positionen von auf dem Etagenkopf herzustellenden Bohrlöchern anhand von in den
Computer einzugebenden Parametern, wie die Seitenbegrenzung des Sprengbereichs, die Vorgabe, der Seitenabstand zwischen benachbarten Bohrlöchern und die Bohrlochneigung, wobei die Positionskoordinaten der Bohrlöcher in Bezug auf die Referenzlinie festgelegt werden. Die so errechneten Bohrlöcher werden zu einem Bohrlochplan 10 zusammengesetzt, der in Fig. 2 als Grundriss dargestellt ist. In diesem Bohrlochplan 10 sind sechs Bohrlöcher
4-001 bis 4-006 eingetragen, wobei die Bohrlochanordnung nicht auf eine einreihige Anordnung beschränkt ist, ebenso wenig, wie der Seitenabstand s, das ist der Abstand eines
Bohrlochs zu einem benachbarten Bohrloch, konstant sein muss. Im Bohrlochplan 10 sind die Fußpunkte 2c der Referenzfiguren 2 sowie die dazwischen festgelegte Referenzlinie 3 eingetragen. Weiters sind die Bohrlochkoordinaten als Stichmaße 7 ausgehend von der
Referenzlinie 3 dargestellt, was bedeutet, dass das Steinbruchpersonal nur ein Maßband als Werkzeug braucht, um die Bohrlöcher 4-001 bis 4-006 auf dem Etagenkopf Ic zu markieren.
Weiters ist in den Bohrlochplan 10 auch eines der stereoskopischen Bilder der Bruchwand 1 eingefügt (in Fig. 2 in der Draufsicht zwischen Etagenkopf Ic und Etagenfuß Ib zu sehen), was dem Personal das Zuordnen des Plans zur Natur erleichtert und darüber hinaus Sichtkontrollmöglichkeiten bietet. So kann beispielsweise mit einem Blick erfasst werden, ob das vom Personal auf dem Etagenkopf Ic markierte Bohiiochmuster mit dem Bohrlochplan 10 übereinstimmt und/oder ob die Referenzfiguren 2 bzw. ihre Fußpunkte 2c unerlaubt verändert wurden. Alle beschriebenen Berechnungen werden in dem Computer ausgeführt, der die Ergebnisse in Form des Bohrlochplans 10 bzw. weiter unten beschriebener Profilschnitte auf einer Anzeige darstellen und an einen Drucker zum Anfertigen von Ausdrucken übertragen kann. Selbstverständlich sind auch die Speicherung der Daten und das Durchführen statistischer Analysen mit dem Computer möglich.
Die oben beschriebene Ermittlung eines 3-dimensionalen Bilds der Form der Bruch wand 1 im Zuge der messtechnischen Ermittlung von Position und Lage der Referenzfiguren 2 vom Etagenfuß Ib aus kann dazu verwendet werden, beliebige Profilschnitte zu erstellen, wie z.B. den in Fig. 3 für das Bohrloch 4-001 dargestellten Profilschnitt 11. Aus dem Profilschnitt 11 ist die Bohrlochneigung α des Bohrlochs 4-001 zur Vertikalen ersichtlich. Es ist weiters deutlich ersichtlich, dass die Vorgabe 12 nach unten zu größer wird, wobei der Begriff. „Vorgabe" die Dicke des zu sprengenden Sprengbereichs der Bruchwand bezeichnet. Die Vorgabe 12 kann entweder, wie in diesem Beispiel, im rechten Winkel zur Bohrlochneigung,! oder im rechten Winkel zur Vertikalen definiert werden. Es sei erwähnt, dass anders als im , vorliegenden Beispiel dargestellt, die Vorgabe 12 nicht nach unten zu wachsen muss,, sondern über die Höhe der Bruchwand 1 konstant sein kann. Aus den Profilschnitten und der Vorgabe wird das zu sprengende Volumen und die Menge und Verteilung des Sprengstoffs im Bohrloch abgeleitet.
Weiters kann aus dem ermittelten 3-dimensionalen Bild der Form der Bruch wand 1 eine optimale Bohrebene bestimmt werden, welche in möglichst vielen Punkten die Vorgabe 12 erreicht oder annähert.
Abschließend seien nochmals die wesentlichen Vorteile der Erfindung zusammengefasst:
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. System ist intuitiv und ohne spezielle Vermessungsvorkenntnisse einsetzbar und liefert übersichtliche Ergebnisse von hervorragender Genauigkeit.
Das erfindungsgemäße System ist mobil und beschränkt sich in einer Ausführungsform auf mindestens zwei Referenzfiguren, eine Kamera und einen tragbaren Computer mit der entsprechenden Auswertungssoftware zur Erstellung der Bohrlochpläne gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die von der Kamera gemachten Fotos werden zum Auswerten mittels der Auswertungssoftware in den Computer übertragen.
Mit den Bohrlochplänen können die Bohrlochpositionen unter Anwendung nur eines Maßbands bestimmt werden.
Zur Verfahrensdurchführung erstellte Fotos können mit einer handelsüblichen Kamera gemacht werden, wobei es aufgrund der verwendeten Referenzfiguren sogar möglich ist, diese Fotos freihändig vom Etagenfuß aus zu erstellen.
Der Zeitbedarf vom Aufnehmen der Fotos bis zum Erstellen des Bohrlochplans liegt in der Praxis unter einer Stunde und kann gegebenenfalls vor Ort (in einem Fahrzeug) durchgeführt werden.
Durch die Verwendung der Referenzfiguren muss der Etagenkopf der Sprenganlage nicht im Sichtfeld der Kamera bzw. eines anderen vermessungstechnischen Geräts liegen.
Durch die Bohrlochpläne und Profilschnitte kann ein optimales Sprengergebnis erzielt werden, bei dem Steinflug, Sprengerschütterungen und Sprengstoffbedarf minimiert sind.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Erstellung von Bohrlochplänen (10) für Sprenganlagen (Ia), gekennzeichnet durch
a) das Aufstellen von zumindest zwei Referenzfiguren (2) auf dem Etagenkopf (Ic) einer Sprenganlage (Ia),
b) das Festlegen einer die Referenzfiguren (2) enthaltenden Referenzlinie (3) auf dem Etagenkopf (Ic), wobei die Referenzlinie (3) vorzugsweise - in der Draufsicht gesehen - eine
Gerade ist,
c) das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren (2) vom Etagenfuß (I b) aus,
d) das Errechnen der Positionen von auf dem Etagenkopf herzustellenden Bohrlöchern (4- 001 bis 4-006) anhand von vorgegebenen Parametern, wie die Seitenbegrenzung (Id, Ie) des Sprengbereichs (Ia), die Vorgabe (12), der Seitenabstand (s) zwischen benachbarten Bohrlöchern und die Bohrlochneigung (α), wobei die Positionskoordinaten der Bohrlöcher in Bezug auf die Referenzlinie (3) festgelegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzlinie (3) so festgelegt wird, dass auf ihr die Fußpunkte (2c) der Referenzfiguren (2) liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrlochplan (10) in Stichmaßen (7) relativ zur Referenzlinie (3) angegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Bohrlochplan Profilschnitte (11) der Sprenganlage (Ia) erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Referenzfigur (2) zumindest zwei vom Etagenfuß (Ib) aus sichtbare Marken (2a, 2b) mit definiertem Abstand zueinander oder eine Markenfigur von definierter Größe aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren (2) durch berührungslose Messmethoden zur Position und Lage der Referenzfiguren (2) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren (2) durch Methoden der Stereo-Photogrammetrie oder Mehrbild-Photogrammetrie erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildaufnahme eine handelsübliche, kalibrierte Kamera (A, B) verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das messtechnische Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren durch einen am Etagenfuß (Ib) positionierten Laserscanner erfolgt, wobei die Referenzfiguren (2) zur Reflexion von Laserstrahlen ausgebildet sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim messtechnischen Ermitteln von Position und Lage der Referenzfiguren (2) vom Etagenfuß (Ib) aus auch ein 3-dimensionales Bild der Form der Bruchwand (1) ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bohrlochplan (10) das Bild der zu sprengenden Bruchwand (1) eingefügt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem 3- dimensionalen Bild der Form der Bruchwand eine optimale Bohrebene bestimmt wird, welche in möglichst vielen Punkten die Vorgabe (12) erreicht oder annähert.
13. System zur Erstellung von Bohrlochplänen für Sprenganlagen, gekennzeichnet durch zumindest zwei auf dem Etagenkopf einer Sprenganlage aufstellbare Referenzfiguren (2), wobei die Referenzfiguren durch eine Referenzlinie (3) auf dem Etagenkopf (Ic) verbindbar sind, vermessungstechnisches Gerät (5) zum messtechnischen Ermitteln von Position und
Lage der Referenzfiguren vom Etagenfuß (Ib) aus, und einen Computer zum Errechnen der
Positionen von auf dem Etagenkopf herzustellenden Bohrlöchern (4-001 bis 4-006) anhand von eingebbaren Parametern, wie die Seitenbegrenzung (Id, Ie) des Sprengbereichs (Ia), die
Vorgabe (12), der Seitenabstand (s) zwischen benachbarten Bohrlöchern und die Bohrlochneigung (α), wobei die Positionskoordinaten der Bohrlöcher in Bezug auf die Referenzlinie (3) festgelegt werden.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer dazu ausgebildet ist, den Bohrlochplan (10) in Stichmaßen (7) relativ zur Referenzlinie (3) anzugeben.
15. System nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer dazu ausgebildet ist, zusätzlich zum Bohrlochplan Profilschnitte (11) der Sprenganlage (Ia) zu errechnen.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer dazu ausgebildet ist, in einem Vorgabediagramm die minimale Vorgabe entlang des Bohrlochs darzustellen.
17. System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer dazu ausgebildet ist, die Position und Neigung einzelner Bohrlöcher individuell zu verändern und daraus resultierende Änderungen im Bohrlochplan und den Profilschnitten bzw. den Vorgabediagrammen automatisch anzupassen.
18. System nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Referenzfigur (2) zumindest zwei vom Etagenfuß aus sichtbare Marken (2a, 2b) mit definiertem Abstand zueinander oder eine Markenfigur von definierter Größe aufweist.
19. System nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das vermessungstechnische Gerät (5) ein berührungsloses Messsystem umfasst.
20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das vermessungstechnische Gerät (5) Stereo-Photogrammetriegeräte oder Mehrbild-Photogrammetriegeräte umfasst.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Stereo- Photogrammetriegeräte oder Mehrbild-Photogrammetriegeräte eine handelsübliche, durch im Computer ablaufende Software kalibrierte Kamera (A, B) umfassen.
22. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das vermessungstechnische Gerät (5) einen Laserscanner umfasst, wobei die Referenzfiguren (2) zur Reflexion von Laserstrahlen ausgebildet sind.
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