一种隧道全断面炮孔参数测量装置及方法与流程

1.本发明属于爆破工程技术领域，尤其涉及一种隧道全断面炮孔参数测量装置及方法。


背景技术：

2.在隧道的开挖以及其他土木工程的建设中，由于钻爆法对地质条件适应性强，开挖成本低，因此钻爆法扔是当前国内外常用的隧道开挖方法。钻爆时炮孔的深度、角度、间距和孔径等参数对爆破开挖效果至关重要。炮孔参数对装药量、矿石大块率、粉矿率、超欠挖和循环进尺等都有很大的影响，进而对工程成本、工程进度和工程质量都有很大影响。因此爆破前需要现对炮眼进行参数测量。
3.发明人发现，目前，现有测量方式多为卷尺测量，测量效率低，测量数据不够准确，且人工难以测量空间位置不利处的炮孔参数，影响了爆破的效果，导致了围岩的破坏和严重的超欠挖，严重影响了隧道的施工速度，极大提高了工程成本。掌子面上测量炮孔参数，往往需要爬上台架进行测量，存在掌子面岩石松动脱落以及人员跌落台架的风险，测量过程中存在较大的安全隐患。并且，目前传统测量方法难以实现炮孔多参数测量，往往需要多人多仪器测量，费时费力，尤其当面对大断面大量炮孔时，无法实现全炮孔参数快速测量以及炮孔参数记录。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出了一种隧道全断面炮孔参数测量装置及方法，解决了以往炮孔几何参数测量中所需测量仪器多，测量人员多的问题，可进行较远距离的测量工作，极大的降低了隧道内施工人员在测量时的风险，减少了测量人员对其他正在掌子面上施工的工人产生干扰。
5.为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种隧道全断面炮孔参数测量装置，采用如下技术方案：
6.一种隧道全断面炮孔参数测量装置，包括卷尺，以及设置在所述卷尺上的测距及测角机构；
7.所述测距及测角机构包括转动设置在所述卷尺一侧的第一转盘，以及转动设置在所述卷尺另一侧的第二转盘；所述卷尺上位于所述第一转盘和所述第二转盘之间的位置上设置有电阻环；所述第一转盘侧面设置有激光测距器，靠近所述第二转盘的一端通过第一转柱设置有第一电针，所述第一电针与所述电阻环触接；所述第二转盘侧面设置有可伸缩激光测距器，靠近所述第一转盘的一端通过第二转柱设置有第二电针，所述第二电针与所述电阻环触接；
8.所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别指向两个炮孔时，所述第一电针和所述第二电针间的不同电阻环长度对应不同电阻值，根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角；根据所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别到两个炮孔
的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距。
9.进一步的，所述卷尺上设置有360度刻度；所述360度刻度精度为0.1
°
。
10.进一步的，所述电阻环在359.9
°
到0刻度之间并靠近0刻度一侧有绝缘段，所述绝缘段弧长对应的角度小于0.1
°
。
11.进一步的，所述第一转柱和所述第二转柱均为圆柱体，所述第一转柱和所述第二转柱的中心轴均垂直于所述电阻环所在面。
12.进一步的，所述第一电针和所述第二电针分别连接正电极和副电极；所述第一电针和所述第二电针不同夹角对应不同长度通电的电阻环，对应不同大小电阻。
13.进一步的，所述卷尺上还设置有记录装置；所述记录装置上设置有按键区和显示屏，所述按键区上设置有开关键、确定键、测距键、测角键、
↑
键和
↓
键，所述显示屏区设置有菜单栏、炮孔编号栏和炮孔分布栏；所述菜单栏设置有导入和导出选项，所述炮孔编号栏显示炮孔编号，所述炮孔分布栏显示炮孔布置图。
14.为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种隧道全断面炮孔参数测量方法，采用如下技术方案：
15.一种隧道全断面炮孔参数测量方法，采用了如第一方面中所述的隧道全断面炮孔参数测量装置，包括所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别指向两个炮孔时，所述第一电针和所述第二电针间的不同电阻环长度对应不同电阻值，根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角；根据所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距。
16.进一步的，打开记录装置，将炮孔测量方案导入记录装置；
17.在炮孔编号栏选择两个相邻炮孔，并且根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将激光测距器和可伸缩激光测距器分别对准两个炮孔，按下测距键得出两炮孔间距；
18.在炮孔编号栏选择一个炮孔，根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将可伸缩激光测距器对准炮孔孔口，按下测距键得到炮孔深度；
19.在炮孔编号栏选择一个炮孔，根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将激光测距器转至0刻度线，平行于掌子面和地面；再将可伸缩激光测距器伸入炮孔内，按下测角键，得到炮孔倾角；
20.拉开卷尺，测得炮孔孔径；
21.测量完成后将炮孔测量参数导出。
22.进一步的，通过卷尺上的刻度对炮孔倾角进行人工核对。
23.进一步的，炮孔的间距为：
24.c2＝a2+b
2-2ab cosμ
25.其中，a和b分别为激光测距器和可伸缩激光测距器测得的距离；μ为两束激光的夹角；c为间距。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
27.本发明中激光测距器和可伸缩激光测距器分别指向两个不同炮孔时，根据第一电针和第二电针间位于电阻环不同位置能够对应不同电阻值，可根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角，根据激光测距器和可伸缩激光测距器分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距，通过伸缩激光测距器和卷尺
还可以实现孔深、孔倾角和孔径的测量，解决了以往炮孔几何参数测量中所需测量仪器多，测量人员多的问题，一人即可快速完成全断面所有炮孔参数的测量；使用方便，可进行较远距离的测量工作，极大的降低了隧道内施工人员在测量时的风险，减少了测量人员对其他正在掌子面上施工的工人产生干扰，一定程度上加快了施工进度，保证了施工质量。
附图说明
28.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
29.图1为本发明实施例1的结构示意图；
30.图2为本发明实施例1的测距及测角机构示意图；
31.图3为本发明实施例1的卷尺示意图；
32.图4为本发明实施例1的记录装置示意图；
33.其中，1、测距及测角机构；11、激光测距器；12、可伸缩激光测距器；13、第一转盘；14、第一转柱；15、第一电针；16、电阻环；17、第二转盘；18、第二转柱；19、第二电针；2、卷尺；21、360度刻度；22、连接槽；3、记录装置；31、开关键；32、确定键；33；测距键；34、测角键；35、
↑
键；36、
↓
键；37、导入选项；38、导出选项；39、炮孔编号；310、炮孔布置图；311、usb type c接口；312、背部凹槽。
具体实施方式
34.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
35.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
36.实施例1：
37.目前，现有炮孔参数测量方式多为卷尺测量，测量效率低，测量数据不够准确，且人工难以测量空间位置不利处的炮孔参数。掌子面上测量炮孔参数，往往需要爬上台架进行测量，存在掌子面岩石松动脱落以及人员跌落台架的风险，测量过程中存在较大的安全隐患。并且，目前传统测量方法难以实现炮孔多参数测量，往往需要多人多仪器测量，费时费力，尤其当面对大断面大量炮孔时，无法实现全炮孔参数快速测量以及炮孔参数记录。
38.针对上述问题，如图1所示，本实施例提供了一种隧道全断面炮孔参数测量装置，包括测距及测角机构1、卷尺2和记录装置3；
39.如图2所示，所述测距及测角机构1包括转动设置在所述卷尺2一侧的第一转盘13，以及转动设置在所述卷尺2另一侧的第二转盘17；所述卷尺2上位于所述第一转盘13和所述第二转盘17之间的位置上设置有电阻环16；所述第一转盘13侧面设置有激光测距器11，靠近所述第二转盘17的一端通过第一转柱14设置有第一电针15，所述第一电针15与所述电阻环16触接；所述第二转盘17侧面设置有可伸缩激光测距器12，靠近所述第一转盘13的一端通过第二转柱18设置有第二电针19，所述第二电针19与所述电阻环16触接；可以理解的，本实施例中的转动设置；可以通过滑动连接件等辅助实现，电阻环16可以通过其他绝缘连接件固定在所述卷尺2中间开设的预留空间内壁上；所述第一电针15与所述电阻环16触接，以
及所述第二电针19与所述电阻环16触接，是指电针可以在所述电阻环16上滑动且不分离，实现滑动时可导电的目的；所述可伸缩激光测距器12可以通过在伸缩杆上设置激光测距器实现；
40.所述激光测距器11和所述可伸缩激光测距器12分别指向两个炮孔时，所述第一电针15和所述第二电针19间的不同电阻环长度对应不同电阻值，根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角；根据所述激光测距器11和所述可伸缩激光测距器12分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距；同时，通过伸缩激光测距器12和卷尺2还可以实现孔深、孔倾角和孔径的测量，解决了以往炮孔几何参数测量中所需测量仪器多，测量人员多的问题，一人即可快速完成全断面所有炮孔参数的测量；使用方便，可进行较远距离的测量工作，极大的降低了隧道内施工人员在测量时的风险，减少了测量人员对其他正在掌子面上施工的工人产生干扰，一定程度上加快了施工进度，保证了施工质量。
41.所述激光测距器11、所述可伸缩激光测距器12尾端与所述第一转盘13、所述第二转盘17分别通过连接件固定相连，所述第一转盘13、所述第二转盘17通过连接件转动连接于卷尺两侧，所述第一转盘13、所述第二转盘17底部还有所述360度刻度21，所述第一转柱14、所述第一电针15、所述电阻环16、所述第二转柱18、所述第二电针19位于卷尺2中间预留的空间内部，所述记录装置3通过连接槽22与第一转盘13相连；所述第一转柱14上下端分别连接第一转盘13和所述第一电针15；所述第二转柱18上下端分别连接所述第二电针19和所述第二转盘17；所述导电针两段分别连接转柱和所述电阻环16。
42.所述激光测距器11、所述可伸缩激光测距器12分别与所述第一电针15、所述第二电针19始终保持平行。
43.所述第一转盘13、所述第二转盘17与第一转柱14、所述第二转柱18通过连接件固定连接，转动角度相同。所述第一转柱14、所述第二转柱18均为圆柱体，中心轴垂直于所述电阻环16所在面且过所述电阻环16圆心。
44.所述电阻环16为非闭合圆环，所述电阻环在359.9
°
到0刻度之间并靠近0刻度一侧有绝缘段，其他部分为均匀铜材质。
45.所述第一电针15、所述第二电针19分别接正电极和副电极，保持电流大小不变。上导针与下导针不同夹角对应不同长度通电所述电阻环16，对应不同大小电阻，由欧姆定律u＝ri得出角度和电压对应关系。
46.所述卷尺为可伸缩柔性卷尺，上侧有连接槽22，两侧均有所述360度刻度21，所述360度刻度21采用荧光材料。
47.所述记录装置3正面有按键区和显示屏，所述按键区有开关键31、确定键32、测距键33、测角键34、
↑
键35和
↓
键36，所述显示屏区有菜单栏、炮孔编号栏和炮孔分布栏，所述菜单栏有导入选项37和导出选项38，所述炮孔编号栏显示炮孔编号39，所述炮孔分布栏显示炮孔布置图310。所述记录装置一侧有usb type c接口311，可通过背部凹槽312固定于激光测距及测角装置上，也可通过数据线、蓝牙与激光测距及测角装置连接。
48.当在炮孔编号栏39选择两个炮孔时，按下测距键33，激光测距器11与可伸缩激光测距器12将同时启动，测得两段距离分别记作a和b；记录装置根据内部所述电阻环16的两端电压得出两束激光的夹角，记作μ。由记录装置自带算法计算c2＝a2+b
2-2abcosμ，得出孔
距c。当在炮孔编号栏选择一个炮孔时，按下测距键33，仅启动可伸缩激光测距器12，测出距离。仅根据所述电阻环16两端电压测得激光测距器11与可伸缩激光测距器12夹角。
49.本实施例的工作原理或过程包括如下步骤：
50.s1、按开关键31打开记录装置，将u盘或电脑通过数据线连接记录装置一侧usb type c接口311，通过
↑
键34、
↓
键36和确定键32在菜单栏选择导入，将炮孔测量方案导入记录装置；
51.s2、在炮孔编号栏选择两个相邻炮孔，并且根据炮孔布置图310找出掌子面对应炮孔，将激光测距器11、可伸缩激光测距器12分别对准两个炮孔，按下测距键33即可得出两炮孔间距；
52.s3、在炮孔编号栏选择一个炮孔，并且根据炮孔布置图310找出掌子面对应炮孔，将可伸缩激光测距器12对准炮孔孔口，按下测距键33既可得到炮孔深度；
53.s4、在炮孔编号栏选择一个炮孔，并且根据炮孔布置图310找出掌子面对应炮孔，将激光测距器11转至0刻度线，平行于掌子面和地面；再将可伸缩激光测距器12伸入炮孔内，按下测角键34，得到炮孔倾角；最后通过两侧360度刻度21对炮孔倾角进行人工核对；
54.s5、拉开卷尺，测得炮孔孔径；
55.s6、测量完成后将u盘或电脑通过数据线连接记录装置一侧usb type c接口311，通过
↑
键34和
↓
键36和确定键32在菜单栏选择导出38，将炮孔测量参数导出；
56.s7、在结束记录炮孔参数后，查看显示屏上的电量，及时更换把身中的电池，以便下次使用，按下开关键31关闭仪器。重复步骤s1～步骤s6进行下一个测量工作。
57.实施例2：
58.本实施例提供了一种隧道全断面炮孔参数测量方法，采用了如实施例1中所述的隧道全断面炮孔参数测量装置，包括所述激光测距器11和所述可伸缩激光测距器12分别指向两个炮孔时，所述第一电针15和所述第二电针19间的不同电阻环长度对应不同电阻值，根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角；根据所述激光测距器11和所述可伸缩激光测距器12分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距。具体步骤为：
59.打开记录装置3，将炮孔测量方案导入记录装置3；
60.在炮孔编号栏选择两个相邻炮孔，并且根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将激光测距器11和可伸缩激光测距器12分别对准两个炮孔，按下测距键得出两炮孔间距；
61.炮孔的间距为：
62.c2＝a2+b
2-2abcosμ
63.其中，a和b分别为激光测距器和可伸缩激光测距器测得的距离；μ为两束激光的夹角；c为间距。
64.在炮孔编号栏选择一个炮孔，根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将可伸缩激光测距器12对准炮孔孔口，按下测距键33得到炮孔深度；
65.在炮孔编号栏选择一个炮孔，根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将激光测距器11转至0刻度线，平行于掌子面和地面；再将可伸缩激光测距器12伸入炮孔内，按下测角键，得到炮孔倾角；通过卷尺上的刻度对炮孔倾角进行人工核对；
66.拉开卷尺，测得炮孔孔径；
67.测量完成后将炮孔测量参数导出。
68.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种隧道全断面炮孔参数测量装置，其特征在于，包括卷尺，以及设置在所述卷尺上的测距及测角机构；所述测距及测角机构包括转动设置在所述卷尺一侧的第一转盘，以及转动设置在所述卷尺另一侧的第二转盘；所述卷尺上位于所述第一转盘和所述第二转盘之间的位置上设置有电阻环；所述第一转盘侧面设置有激光测距器，靠近所述第二转盘的一端通过第一转柱设置有第一电针，所述第一电针与所述电阻环触接；所述第二转盘侧面设置有可伸缩激光测距器，靠近所述第一转盘的一端通过第二转柱设置有第二电针，所述第二电针与所述电阻环触接；所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别指向两个炮孔时，所述第一电针和所述第二电针间的不同电阻环长度对应不同电阻值，根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角；根据所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距。2.如权利要求1所述的一种隧道全断面炮孔参数测量装置，其特征在于，所述卷尺上设置有360度刻度；所述360度刻度精度为0.1
°
。3.如权利要求2所述的一种隧道全断面炮孔参数测量装置，其特征在于，所述电阻环在359.9
°
到0刻度之间并靠近0刻度一侧有绝缘段，所述绝缘段弧长对应的角度小于0.1
°
。4.如权利要求1所述的一种隧道全断面炮孔参数测量装置，其特征在于，所述第一转柱和所述第二转柱均为圆柱体，所述第一转柱和所述第二转柱的中心轴均垂直于所述电阻环所在面。5.如权利要求1所述的一种隧道全断面炮孔参数测量装置，其特征在于，所述第一电针和所述第二电针分别连接正电极和副电极；所述第一电针和所述第二电针不同夹角对应不同长度通电的电阻环，对应不同大小电阻。6.如权利要求1所述的一种隧道全断面炮孔参数测量装置，其特征在于，所述卷尺上还设置有记录装置；所述记录装置上设置有按键区和显示屏，所述按键区上设置有开关键、确定键、测距键、测角键、
↑
键和
↓
键，所述显示屏区设置有菜单栏、炮孔编号栏和炮孔分布栏；所述菜单栏设置有导入和导出选项，所述炮孔编号栏显示炮孔编号，所述炮孔分布栏显示炮孔布置图。7.一种隧道全断面炮孔参数测量方法，其特征在于，采用了如权利要求1-6任一项所述的隧道全断面炮孔参数测量装置，包括所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别指向两个炮孔时，所述第一电针和所述第二电针间的不同电阻环长度对应不同电阻值，根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角；根据所述激光测距器和所述可伸缩激光测距器分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距。8.如权利要求7所述的一种隧道全断面炮孔参数测量方法，其特征在于，打开记录装置，将炮孔测量方案导入记录装置；在炮孔编号栏选择两个相邻炮孔，并且根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将激光测距器和可伸缩激光测距器分别对准两个炮孔，按下测距键得出两炮孔间距；在炮孔编号栏选择一个炮孔，根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将可伸缩激光测距器对准炮孔孔口，按下测距键得到炮孔深度；
在炮孔编号栏选择一个炮孔，根据炮孔布置图找出掌子面对应炮孔，将激光测距器转至0刻度线，平行于掌子面和地面；再将可伸缩激光测距器伸入炮孔内，按下测角键，得到炮孔倾角；拉开卷尺，测得炮孔孔径；测量完成后将炮孔测量参数导出。9.如权利要求8所述的一种隧道全断面炮孔参数测量方法，其特征在于，通过卷尺上的刻度对炮孔倾角进行人工核对。10.如权利要求7所述的一种隧道全断面炮孔参数测量方法，其特征在于，炮孔的间距为：c
z
＝a2+b
2-2ab cos
i
u其中，a和b分别为激光测距器和可伸缩激光测距器测得的距离；μ为两束激光的夹角；c为间距。

技术总结
本发明属于爆破工程技术领域，提出了一种隧道全断面炮孔参数测量装置及方法，激光测距器和可伸缩激光测距器分别指向两个不同炮孔时，根据第一电针和第二电针间位于电阻环不同位置能够对应不同电阻值，可根据不同电阻值下电压与角度的对应关系确定两个炮孔的夹角，根据激光测距器和可伸缩激光测距器分别到两个炮孔的测量距离，以及两个炮孔的夹角，能够得到两个炮孔的间距，通过伸缩激光测距器和卷尺还可以实现孔深、孔倾角和孔径的测量，解决了以往炮孔几何参数测量中所需测量仪器多，测量人员多的问题，一人即可快速完成全断面所有炮孔参数的测量；使用方便，可进行较远距离的测量工作，极大的降低了隧道内施工人员在测量时的风险。的风险。的风险。


技术研发人员：李龙 陆璐 周韧 徐帮树 陈德洲 李尧 张万志 孔德芒 王晨光 李安托 黄东升 赵荣华
受保护的技术使用者：中铁十四局集团第二工程有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/13