土岩爆破智能化系统研究与开发.pdf

土岩爆破智能化系统研究与开发 叶海旺， 朱瑞赓 （武汉理工大学土木工程与建筑学院， 武汉 “ ） 摘要采用模糊数学和神经网络等方法， 建立土岩爆破智能系统。由爆破施工者提出爆破要求并现场钻孔， 智能系统根据 钻孔获得的信息和爆破要求等初始参数， 通过推理机制和优化机制进行推理计算， 得出指挥炸药混装车进行实地工作的指令。系 统具有理论和实际应用价值。 关键词采矿工程； 土岩爆破； 智能研究； 智能系统 中图分类号 “ ； 1 8 1 5 A采用爆破参数与平均块度的经 验公式进行台阶爆破平均块度尺寸的预测。国内也 同样有许多研究人员从事露天矿台阶爆破块度和爆 堆形状等项目的研究， 其中许多研究成果为露天矿 的发展作出了贡献。 ,世纪B ,年代以来， 计算机技术进入爆破领 域， 土岩爆破智能研究方面取得了许多成果， 如美国 进行的爆破鼓包运动的动态模拟研究， . B ’年C C 炸药集团采用计算机图解计算法、 炸药与岩石相互 作用解析法来预计台阶爆破效果， . B B年 D 8 1 8和 E 8 9 1 将破碎理论应用到原岩矿块进行破碎块度预 测、 炸药选择和爆破设计。我国马鞍山矿山研究院、 长沙矿山研究院、 中国矿业大学、 北京科技大学、 武 汉理工大学等单位从 . B F年开始分别对工程爆破 的数学模拟做了大量工作， 但在生产上应用得尚少。 另外， 国内外一些高校和研究机构从事土岩爆破专 家系统和决策系统的研究， 所采用的研究方法有神 经网络法、 模糊推理法等。由于岩石性质的复杂性 和爆破过程的复杂性， 它们之间的相互作用更为复 杂， 所以到目前为止爆破技术大部分还停留在经验 和半经验的水平上。至今， 土岩爆破的智能化研究 和岩石性质与炸药匹配的智能化研究得较少。 图系统构成示意 4 G H 8 A 8 0 I J K J L 8 AJ L 7 9 H L 9 7 8 随着国民经济的迅猛发展， 各种基础设施雨后 春笋般地兴建， 如矿产开采、 公路、 铁路、 隧洞、 水利 水电、 军事工程及其他建筑物等， 这些设施的建设都 会涉及到大量土石方的开挖， 仅三峡工程的土石方 开挖量就超过亿A 。作为一种高效、 快速的施工 方法， 土石方的开挖工程常常优先选择爆破方式。 近年来， 炸药混装车的应用， 促进了爆破技术的发 展。如何在实际工程中科学地、 经济地使用爆破技 术， 一直受到关注。岩石性质与炸药匹配的智能系 统是获取理想的爆破块度和爆堆形状、 降低爆破成 本、 减少爆破危害和二次破碎量的最优爆破效果设 计方案的有效工具。 第 卷第期 ,,年月 有色金属 M N M 4 O P P N Q GR O * E G S 0 D ，M 0 R 5 K,, 万方数据 土岩爆破智能系统的构成及设计思想 土岩爆破智能决策系统主要包括岩石性质获取 装置及岩石分级系统、 炸药与岩石性质智能匹配及 优化系统、 炸药参数优化系统、 爆破参数优化系统、 爆破块度优化系统、 爆堆形状优化系统及爆破安全 控制系统等。系统构成如图“所示。 土岩爆破智能决策系统是采用人工智能方法研 究如何根据现场实时获取的岩石性质和爆破要求来 控制炸药参数和爆破参数的智能系统， 即根据爆破 提出的各项技术要求如块度、 级配、 爆堆形状、 爆破 安全等， 针对于不同部位岩石的性质采用不同性质 的炸药和不同的装药参数、 孔网参数， 从而使爆破达 到经济、 高效、 安全、 可靠的效果。 土岩爆破智能系统开发 土岩爆破智能系统以知识工程、 专家系统等为 理论基础， 用神经网络、 模糊数学等处理数据。通过 钻孔机具的智能装置实时获取岩石性质的相关参 数， 由传输装置将信息传送至控制系统， 控制系统根 据这些参数和爆破所需的块度分布、 爆堆形状等要 求进行优化决策， 最后得出合理的爆破装药参数。 系统开发流程如图所示。 图系统研制流程 / / . . 3 . 3 9 9 8 . 3 ;A 5 ; 0 0 ， 7 * 9 * 9 “ * * *，B * 8 9 ） 7 6 8 4 7 , 8 B ; 0 2 . / 9 3 C5 2 8 DE / 9 0 6 . 3 . 3 6 ; / / . ; 3 6 0 F 0 6 ; G. 0 ; 0 6 9 E / . 0 ; CE F6 ;G ; 9 3 02 7 7 H I I FG 9 6 ; G 9 6 . 8 09 3 C3 ; H 5 9 / 3 ; 6 J 2 5 D ’K . / ; 6 ; 9 . C 2 7 6 ; E / 9 0 6 . 3 ; 7 7 ; 8 6 . 0 . L ; 3 9 3 C 6 ; 5 2 8 DM 5 2 M ; 5 6 . ; 0 . 0 2 E 6 9 . 3 ; CE F 6 ; 0 M 2 6 C 5 . / / . 3 ，6 ; 0 M 2 6J 2 5 D . 3 2 5 C ; 5 7 2 5 6 ; 8 9 5 . 3 6 5 H 8 D2 7 6 ; ; N M / 2 0 . L ; . 0 7 2 5 G ; C 7 5 2 G6 ; M 5 . G 9 5 FC 9 6 9 E F 6 ; . 3 7 ; 5 ; 3 8 ; 9 3 C 8 9 / 8 H / 9 6 . 2 32 7 6 ; . 3 7 ; 5 ; 3 6 . 9 / 9 3 C 2 M 6 . G . I . 3 G ; 8 9 3 . 0 G2 7 6 ; 0 F 0 6 ; G ’B ; 0 2 . / 9 3 C 5 2 8 DE / 9 0 6 . 3 . 3 6 ; / / . ; 3 6 0 F 0 O 6 ; G. 0 2 7 6 ; 6 ; 2 5 ; 6 . 8 9 3 CM 5 9 8 6 . 8 9 / L 9 / H ; 0 ’ 9 ; G . 3 . 3 ; 3 . 3 ; ; 5 . 3 ；0 2 . / 9 3 C 5 2 8 DE / 9 0 6 . 3 ；. 3 6 ; / / . ; 3 6 0 6 H C F；. 3 6 ; / / . ; 3 6 0 F 0 6 ; G 第期叶海旺等 土岩爆破智能化系统研究与开发 万方数据