三维数字化爆破质量评价技术

王倩倩 中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司

前言：随着科学技术的空前发展，爆破技术也实现了很大的进步，爆破中的各个环节更容易被掌控，其产生的效果也与预期效果所差不多，同时对爆破质量的评价要求也逐渐增高。传统针对爆破质量进行评价的指标主要基于主动观测，并且主要采取抽样的手段，实现对点、线进行测量。而目前来看，若想使爆破技术得以突破，首先要在全面、精准的条件下实现对爆破质量的评估，以评估结果来展开爆破技术的更新是其发展中的必要环节。本文将通过三维激光扫描技术，通过建立三维模型，对爆破结构面、爆堆形态展开全方位的测量，并在分析的基础上做出对爆破质量的评价。

1 三维激光扫描技术与工程爆破

三维激光扫描技术是一种新型测绘工具，能够将负责的机构体进行比例精确的实景复制，并建构出三维模型。该技术的精确度非常高，并且有着高效率、非接触以及信息丰富等优势特征。三维激光扫描将能够利用激光进行测距，不管是水平方向还是垂直方向的角距值都可经过计算实现测量，并能够将被测物体表面展现出的密集点，通过三维坐标以及反射率信息等表现出来，可以快速精准的在电脑中描绘出物体的立体三维模型。该技术运用的是激光进行测量，因此可以使测量的精准度达到非常高的数值，且不会受到外部光线的影响。

工程爆破是通过炸药爆炸、爆炸冲击载荷以及材料结构相应等多要素进行影响的一种复杂过程，在其爆破的过程中由于受到多方面的影响，无法对各项参数达到控制，进而很难获得理想的爆破效果。而三维激光扫描技术的运用，将能够实现工程爆破作业的数字化与规范化，通过评估爆破质量来为下一次爆破提供参数依据，在数据基础上可以推动爆破作业的数字化，进而达成对爆破质量的控制。

2 爆破对象三维数字化研究

在爆破的过程中，首先需要使用三维激光扫描技术对爆破的对象进行扫描，并通过将爆破对象的三维点云信息进行分析，处理成实景模型。由于每一个模型上的点都有着详细的坐标信息，可以实现在模型上的测量与设计。在爆破设计中，可以使用传统的软件来进行，能够方便点云转换成网络面的立体模型。在对象爆破以后，需要对爆堆进行扫描，达成爆堆三维模型的建立，这样将有助于获取爆破块的各种参数。对爆堆的残渣处理以后需要再次进行扫描，这样将会为下一次爆破提供数据支撑，并能够将两次的扫描结果进行比对，进而精确的将爆破方量得到计算。在这样的技术上，对新型软件的研发很有帮助，进而实现对爆破设计的精准测量。

在建立三维立体模型时，首先需要对爆破对象的三维点云数据进行分析。这些点云将能够使爆破对象的模型得到建构，要使每一个点都具备着三维坐标信息，这样可以使爆破对象的数字化得到呈现。另外，点云可以灵活的转变为任何几何模型，为后期设计提供有力的基础。

由于无法掌握爆破对象的几何信息，只能在传统设计的基础上来给出原则的设计参数，而无法确立炮孔的具体坐标。对于技术人员来说，也只能按照其预期的设计方案，凭借着其本身的实践经验与现场的情况来对炮孔进行布置，这样很容易导致炮孔的实际抵抗线与预期设计值不符的情况出现，在地形不规则的情况下，这种现象更容易发生。那么在三维激光扫描技术的运用下，可以在三维点云模型的构建中，实现对爆破对象的精准测量，并且可以直接在点云上实行炮孔的设计。同时，也能够使三维电源转换成网格构成的三维模型，以此来展开炮孔的设计。在设计中，首先要对任意结构的剖面进行观察，并检测其参数是否在合理范围之内，尤其是最小抵抗线，要从多方面进行考虑，以此来保证设计的质量。设计结果将可以形成爆破的参数表，使每一个炮孔的具体参数与精确地目标都能够得到直观的展现。这将会对现场钻孔作业提供有力的参数依据。

3 爆破质量三维数字化评价

爆破质量涵盖了爆破对象的破碎效果，以及其呈现的爆破轮廓形态，下文将分别展开具体的分析。

3.1 破碎效果

在爆破以后，三维激光扫描技术可以将整体的爆破区域实景进行建构，以爆堆的定量来具体的评价其效果。在此基础上，发现爆堆表面覆盖着一些岩块，能够实现几何测量。

图1 爆破堆块度测量

由图1可知，多数岩块粒径都在0.3cm左右，而有些快数较大的粒径接近1m左右。通过将爆破前与爆破后进行扫描的结果展开对比，发现数据对爆破结构面的坡面角度、长度等参数都能够得到呈现。

3.2 爆破轮廓

在研究光面爆破与地下爆破时，在破碎效果的基础上，可以对爆破以后控制面上的平整度、裂隙等指标进行测量。在采用三维激光扫描技术的基础上，能够基于设计的目标，来将爆破以后的数据效果与目标进行对比，以此来展开三维质量的评价。就拿地下隧道爆破来说，在这种类型的爆破种，可以借助三维激光扫描技术，由于该技术不受到光线的影响，在地下没有光源的情况下也能够得以运用，并能够建立起三维立体模型。

通过将设计中的模型与实际建立的三维模型进行对比，可以发现在任意点存在着超欠挖的现状。通过对超欠挖的地点与范围进行探测，确定其分布与范围的状态，在此基础上能够对采样的数据展开分析，进而得出结论。除此之外，爆破前后会产生不同的三维点云模型，将两种模型进行对比，能够为爆破质量的评定提供有效的依据。那么从三维模型中，将可以看出爆破的差异很大，需要基于定量数据的支持，才能规范的调整炮孔深度。

4 结束语

三维激光扫描技术手段具有经济性、便捷性以及精确等优势特点，可以被用于爆破质量的评估当中。在数字化信息技术的运用下，爆破设计实现了与安全质量系统之间的融合，进而使远程服务的手段得到了充分的运用，并实现了爆破专业水平的提升。并且，三维激光扫描技术在扫描时对色度较为敏感，进而可以实现对地址信息的精准把握，为爆破的精细化设计提供有力的支撑。通过研究此技术在爆破质量评估中的应用，会加快爆破行业的发展步伐，并将有利于爆破的创新与发展。