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申请/专利权人：中南大学

摘要：本发明提供了一种露天台阶爆破精细智能设计方法。该方法收集国内外露天矿山台阶爆破方案及爆破效果信息，建立台阶爆破方案历史数据库，基于机器学习算法和历史数据库建立并训练台阶爆破孔网参数预测模型，将作业台阶的可爆性输入预测模型，以推荐适合的爆破孔网参数；监测获取钻孔过程中的随钻参数，实时反演作业区域的岩体力学参数，结合孔网参数确定装药参数；进而对方案进行数值模拟；对确定方案开展现场爆破，进行现场多源监测，评价爆破方案合理性，并对数据库进行动态更新。本发明深度融合现场监测、机器学习、数值模拟等技术，形成露天台阶爆破精细智能设计方法，可为露天台阶安全、高效、绿色、智能爆破提供技术支持。

主权项：1.一种露天台阶爆破精细智能设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，收集国内外露天矿山台阶爆破方案信息，建立台阶爆破方案历史数据库；S2，在钻孔作业前对露天矿山作业台阶进行三维激光扫描，建立露天矿山作业台阶的三维地质模型；S3，对露天矿山作业台阶的三维地质模型进行后续数据分析，得到作业台阶岩体的结构面状态参数：包括节理迹长、节理张开度、节理密度、节理间距、节理角度、地表节理岩石质量指数；S4，根据前期地质钻探基础数据：包括岩石强度、波速、RQD指数、以及S3步骤中结构面状态参数，运用现有岩体可爆性评估模型对露天矿山台阶爆破作业区域整体岩体可爆性进行评估；S5，根据露天矿山台阶爆破作业区域的整体岩体可爆性推荐若干种台阶爆破孔网参数设计方案，孔网参数包括孔深、孔径、抵抗线、孔距和排距；由工程师在推荐的若干孔网参数设计方案中确定最终的露天矿山台阶爆破孔网参数设计方案；S6，将最终的露天矿山台阶爆破孔网参数设计方案传输到智能钻机控制系统；使用搭载随钻监测系统的智能钻机按照最终的露天矿台阶爆破孔网参数设计方案进行钻孔作业，监测并上传各炮孔钻孔过程中的随钻参数：包括钻进速度、钻头转速、回转力矩、推进轴压；S7，建立随钻参数与岩石力学参数相关联的智能预测模型，由钻孔过程中钻进速度、钻头转速、回转力矩、推进轴压四个参数预测各钻孔不同深度处的岩石力学参数，岩石力学参数包括岩石密度、岩石抗压强度和弹性模量；S8，通过各钻孔不同深度处的岩石力学参数确定露天矿山台阶爆破作业区域中的整体岩石力学参数特征值；S9，建立装药长度的预测模型，根据步骤S3中结构面状态参数、步骤S5中工程师确定的台阶爆破孔网参数和步骤S8中得到的整体岩石力学参数特征值，确定合适的装药长度和堵塞长度，装药长度和堵塞长度之和为孔深长度，并结合若干种混装炸药配比方案的炸药参数，建立爆破效果的预测模型，得到不同装药方案对应的爆破振动速度、大块率、炸药单耗，与爆破效果条件阈值即爆破振动速度上限、大块率上限、炸药单耗上限相比，推荐符合要求的装药方案；S10，建立数值模型，对满足条件的爆破方案即步骤S5中工程师确定的台阶爆破孔网参数设计方案和步骤S9中推荐的符合要求的若干种装药方案进行数值模拟计算，在每种爆破方案数值模拟结果中，统计不同位置爆破振动、岩石破碎块度分布和破碎岩体体积，计算爆破振动速度、大块率和炸药单耗，并将模拟计算结果与步骤S9中的爆破效果预测模型的预测结果进行对比，保留满足误差要求的台阶爆破孔网参数设计方案和装药方案，并由工程师确定最终的露天台阶爆破方案；S11，将最终的露天台阶爆破装药方案传输到智能装药控制系统，根据最终的装药方案即堵塞长度、装药长度和混装炸药配比方案进行现场炸药混装作业，并对此次露天矿山台阶爆破作业进行现场数据监测，得到爆破振动速度、大块率和炸药单耗现场监测结果；S12，对比现场监测结果和数值模拟结果，如果两者差值小于现场试验误差阈值，将现场监测结果和数值模拟结果均加入到台阶爆破方案历史数据库；如果差值大于现场试验误差阈值，将现场监测结果加入到台阶爆破方案历史数据库；S13，在新的台阶爆破作业时，重复执行步骤S1-S12；当台阶爆破方案历史数据库数据量和质量足够高时，可省去建立三维数值模型并进行结果比对的流程。

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