三維數字化爆破質量評價技術

王倩倩 中煤科工集團淮北爆破技術研究院有限公司

前言：隨著科學技術的空前發展，爆破技術也實現了很大的進步，爆破中的各個環節更容易被掌控，其產生的效果也與預期效果所差不多，同時對爆破質量的評價要求也逐漸增高。傳統針對爆破質量進行評價的指標主要基于主動觀測，并且主要采取抽樣的手段，實現對點、線進行測量。而目前來看，若想使爆破技術得以突破，首先要在全面、精準的條件下實現對爆破質量的評估，以評估結果來展開爆破技術的更新是其發展中的必要環節。本文將通過三維激光掃描技術，通過建立三維模型，對爆破結構面、爆堆形態展開全方位的測量，并在分析的基礎上做出對爆破質量的評價。

1 三維激光掃描技術與工程爆破

三維激光掃描技術是一種新型測繪工具，能夠將負責的機構體進行比例精確的實景復制，并建構出三維模型。該技術的精確度非常高，并且有著高效率、非接觸以及信息豐富等優勢特征。三維激光掃描將能夠利用激光進行測距，不管是水平方向還是垂直方向的角距值都可經過計算實現測量，并能夠將被測物體表面展現出的密集點，通過三維坐標以及反射率信息等表現出來，可以快速精準的在電腦中描繪出物體的立體三維模型。該技術運用的是激光進行測量，因此可以使測量的精準度達到非常高的數值，且不會受到外部光線的影響。

工程爆破是通過炸藥爆炸、爆炸沖擊載荷以及材料結構相應等多要素進行影響的一種復雜過程，在其爆破的過程中由于受到多方面的影響，無法對各項參數達到控制，進而很難獲得理想的爆破效果。而三維激光掃描技術的運用，將能夠實現工程爆破作業的數字化與規范化，通過評估爆破質量來為下一次爆破提供參數依據，在數據基礎上可以推動爆破作業的數字化，進而達成對爆破質量的控制。

2 爆破對象三維數字化研究

在爆破的過程中，首先需要使用三維激光掃描技術對爆破的對象進行掃描，并通過將爆破對象的三維點云信息進行分析，處理成實景模型。由于每一個模型上的點都有著詳細的坐標信息，可以實現在模型上的測量與設計。在爆破設計中，可以使用傳統的軟件來進行，能夠方便點云轉換成網絡面的立體模型。在對象爆破以后，需要對爆堆進行掃描，達成爆堆三維模型的建立，這樣將有助于獲取爆破塊的各種參數。對爆堆的殘渣處理以后需要再次進行掃描，這樣將會為下一次爆破提供數據支撐，并能夠將兩次的掃描結果進行比對，進而精確的將爆破方量得到計算。在這樣的技術上，對新型軟件的研發很有幫助，進而實現對爆破設計的精準測量。

在建立三維立體模型時，首先需要對爆破對象的三維點云數據進行分析。這些點云將能夠使爆破對象的模型得到建構，要使每一個點都具備著三維坐標信息，這樣可以使爆破對象的數字化得到呈現。另外，點云可以靈活的轉變為任何幾何模型，為后期設計提供有力的基礎。

由于無法掌握爆破對象的幾何信息，只能在傳統設計的基礎上來給出原則的設計參數，而無法確立炮孔的具體坐標。對于技術人員來說，也只能按照其預期的設計方案，憑借著其本身的實踐經驗與現場的情況來對炮孔進行布置，這樣很容易導致炮孔的實際抵抗線與預期設計值不符的情況出現，在地形不規則的情況下，這種現象更容易發生。那么在三維激光掃描技術的運用下，可以在三維點云模型的構建中，實現對爆破對象的精準測量，并且可以直接在點云上實行炮孔的設計。同時，也能夠使三維電源轉換成網格構成的三維模型，以此來展開炮孔的設計。在設計中，首先要對任意結構的剖面進行觀察，并檢測其參數是否在合理范圍之內，尤其是最小抵抗線，要從多方面進行考慮，以此來保證設計的質量。設計結果將可以形成爆破的參數表，使每一個炮孔的具體參數與精確地目標都能夠得到直觀的展現。這將會對現場鉆孔作業提供有力的參數依據。

3 爆破質量三維數字化評價

爆破質量涵蓋了爆破對象的破碎效果，以及其呈現的爆破輪廓形態，下文將分別展開具體的分析。

3.1 破碎效果

在爆破以后，三維激光掃描技術可以將整體的爆破區域實景進行建構，以爆堆的定量來具體的評價其效果。在此基礎上，發現爆堆表面覆蓋著一些巖塊，能夠實現幾何測量。

圖1 爆破堆塊度測量

由圖1可知，多數巖塊粒徑都在0.3cm左右，而有些快數較大的粒徑接近1m左右。通過將爆破前與爆破后進行掃描的結果展開對比，發現數據對爆破結構面的坡面角度、長度等參數都能夠得到呈現。

3.2 爆破輪廓

在研究光面爆破與地下爆破時，在破碎效果的基礎上，可以對爆破以后控制面上的平整度、裂隙等指標進行測量。在采用三維激光掃描技術的基礎上，能夠基于設計的目標，來將爆破以后的數據效果與目標進行對比，以此來展開三維質量的評價。就拿地下隧道爆破來說，在這種類型的爆破種，可以借助三維激光掃描技術，由于該技術不受到光線的影響，在地下沒有光源的情況下也能夠得以運用，并能夠建立起三維立體模型。

通過將設計中的模型與實際建立的三維模型進行對比，可以發現在任意點存在著超欠挖的現狀。通過對超欠挖的地點與范圍進行探測，確定其分布與范圍的狀態，在此基礎上能夠對采樣的數據展開分析，進而得出結論。除此之外，爆破前后會產生不同的三維點云模型，將兩種模型進行對比，能夠為爆破質量的評定提供有效的依據。那么從三維模型中，將可以看出爆破的差異很大，需要基于定量數據的支持，才能規范的調整炮孔深度。

4 結束語

三維激光掃描技術手段具有經濟性、便捷性以及精確等優勢特點，可以被用于爆破質量的評估當中。在數字化信息技術的運用下，爆破設計實現了與安全質量系統之間的融合，進而使遠程服務的手段得到了充分的運用，并實現了爆破專業水平的提升。并且，三維激光掃描技術在掃描時對色度較為敏感，進而可以實現對地址信息的精準把握，為爆破的精細化設計提供有力的支撐。通過研究此技術在爆破質量評估中的應用，會加快爆破行業的發展步伐，并將有利于爆破的創新與發展。