在我国经济快速发展对各方面的需求中,能源需求占据重要地位,大中型露天矿山的开采量及速度直接决定能源的供应问题。台阶爆破是露天矿山开采工程中的重要环节,爆破效果受地形地质条件、岩石物理力学特性、爆破参数等多种因素的影响,而爆破块度的分布是爆破效果的直观体现,爆破块度的相关研究对矿山的开采具有重要的意义。与此同时,随着三维激光扫描技术的迅速发展,因其高精度的测量能力、高效率的测量速度、可实时数字化等特点,使其在矿山工程测量领域得到了快速应用与发展。本文利用三维激光扫描技术获得的点云数据,对爆破块度进行了深入研究,具体研究成果总结如下。(1)本文提出了基于离散特征改进的VCCS算法对爆堆点云进行过分分割。从理论基础到算法实现的研究基础上,提出利用VCCS算法实现爆堆点云数据的过分分割,并通过分析爆堆矿石本身和爆堆点云数据具有的特点,发现VCCS算法受小颗粒矿石的影响,存在无法实现有效分割的点云,造成错误的块度识别结果。为了解决小颗粒矿石表面的点云对块度识别的影响,本文提出了基于点云离散特征改进的VCCS算法,该算法利用可反应点云离散信息的点云数量特征,结合爆堆点云数据的特点,设置点云数量阈值,剔除无效分割点云。研究发现剔除无效分割点云之后,正确识别矿石的个数大幅度增加,提高了块度识别的准确度。(2)本文提出了基于平面拟合改进的LCCP算法对爆堆点云进行聚类。经过改进后的VCCS算法对爆堆点云进行过分分割后,利用LCCP算法对过分分割结果进行聚类,同时为去除大块矿石表面过分割的小块矿石,提出了基于平面拟合改进的LCCP算法。首先,对大块矿石表面过分割出小块矿石的原因从点云和超体素两个方面进行了分析,得出问题出现的根本原因是大块矿石表面粗糙带来的凹凸不一。然后,利用RANSAC平面拟合方法将粗糙表面上的点云变成平面,统一大块矿石表面的相邻超体素类之间的凹凸关系。最后,将参与平面拟合的点云数据投影到拟合平面上,代替原始点云作为LCCP算法的输入数据,实现对LCCP算法的改进。对比改进前后的LCCP算法进行聚类结果,本文方法解决了大块矿石表面过分割出小块矿石的问题,提高了块度识别的准确度。(3)爆堆块度与爆破参数的相关性分析来指导实际生产。首先,从爆破参数的定义来分析评价爆破参数对爆堆块度大小的影响方式。然后,统计爆破参数信息,并利用本文块度识别方法计算出爆堆的大块率,通过折线图中的趋势定性分析各爆破参数对大块率的影响方式。同时利用灰色关联分析方法,定量求出大块率与爆破参数的相关性大小。定性、定量分析结果表明,通过折线图定性分析结果显示炸药单耗、孔距和排距与爆堆块度的相关性更大,通过相关性定量计算结果得出对爆堆大块率信息的相关性大小的程度为:炸药单耗>孔距>排距>坡面角>台阶高度>底盘抵抗线,证明了定性分析结果和定量计算结果的统一性。最后,综合基于三维激光的爆堆块度分析的结果,对实际生产中爆破参数的设计和调节提供了指导性建议。