水电站边坡智能爆破设计与管控系统研究

水利工程爆破施工具有周期长、规模大的特点,传统爆破设计与施工管控方式难以满足当前水利工程的建设和发展要求,研究建立平台化、网络化、智能化的爆破设计与管控系统具有重大的工程意义。基于BIM、WebGIS和已开发的爆破设计软件,利用Angular框架和SpringBoot框架,采用前、后端分离式方法开发了智能爆破设计与管控系统,系统由智能爆破设计模块、三维可视化模块、数字化爆破管控模块以及智能安全评价及预测预警模块四个功能模块组成,实现了智能爆破设计与全流程爆破审核功能一体化,能够根据现场实际施工情况,采用模型参数化动态联合裁剪方法,选取开挖轮廓线上的控制点进行智能爆破设计,生成爆破设计方案,并将设计方案上传审查,有效地促进了爆破全流程的标准化、信息化、数字化管理,加强设计、施工、监理等单位的实时交互办公。该系统在叶巴滩水电站边坡爆破开挖工程的应用结果表明,系统能有效进行爆破设计,并提高管控效率,可为水电站边坡爆破设计开挖施工提供技术支持。

露天矿山智能爆破关键技术及应用

为落实国家矿山安全战略,推动露天矿山爆破开采智能化,攻克了透明地质探测、智能爆破设计、智能现场混装乳化炸药车、炮孔智能填塞、智能无线起爆等多项关键技术,研发了相应的装备和系统,解决了在矿山开采中长期存在的多项技术难题。在国内首次开展了露天矿山全工序智能爆破工程应用,检验了各项智能爆破技术和装备的有效性和安全性。结果表明,成功研发的技术领先,装备先进,打通了露天矿山爆破各工序数据链,达到了智能化和少人化的目的要求。爆破现场操作人员大幅减少了83%~95%,作业效率提升了3~25倍,显著提升了矿区爆破本质安全水平,变革了爆破现场作业模式,形成了露天矿山智能爆破的中国范式,对推动国内智能爆破技术的深入研发和应用,发挥了示范和引领作用。

金属露天矿智能爆破系统设计

近年来,“智能化”逐渐成为时代潮流,新一代信息技术在矿山生产活动中的作用日益显现,且已成为业界的共识。为解决金属露天矿传统爆破所面临的诸多问题,基于新一代信息技术以及我国爆破行业的发展趋势,开展金属露天矿智能爆破系统的研究,采用多源融合技术建立了金属露天矿智能爆破系统,设计了爆破全流程智能监控、爆破设计优化模拟、爆破质量智能化评价、智能装药车以及智能控制爆破技术等5个模块,实现了爆破施工的标准化、规范化、精细化,提高了施工质量与管理效率,确保露天金属矿产资源得以安全、高效、经济、环保地开采,为类似爆破工程提供参考。

智能爆破的基本概念与研究内容

任何新的理论都有适用范围,并要给出准确的定义,才能正确指导其发展方向。发展智能爆破已经成为业界的共识,但是如何定义智能爆破,以及智能爆破应该研究哪些内容,业内尚无定论。根据“智能”的外延、内涵及“爆破”的研究范畴,阐明了“智能爆破”定义:采用5G、人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术,将爆破的设计、施工、管理、服务等各环节生产活动相联结与融合,建立具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能特性的综合集成爆破技术,解决以往需要人类专家才能处理的爆破问题,达到安全、绿色、智能、高效的工程目的。在此基础上,明确了智能爆破的主要研究内容,包括:智能爆破的理论与方法、爆破过程多元异质信息采集与挖掘技术,爆破环境的智能感知技术,高度智能化的爆破施工设备与技术,爆破信息的传输、交互与处理技术,并讨论了智能爆破的典型工程应用场景。最后指出了今后一段时期智能爆破的发展方向,供相关研究参考。

基于物联网技术的露天矿智能爆破系统设计

基于矿山智能化、物联网以及采矿自动化发展现状,以智能化矿山爆破为研究重点,解决现阶段露天矿爆破信息化处理安全管理问题,借助现代通信、软硬件和自动化技术,以露天矿用钻机为载体,实现了露天矿爆破智能化、数字化以及网络化,为露天矿高效安全爆破提供了技术支撑。

基于物联网技术的智能爆破初步研究

研究了智能爆破的基本概念、主要特征、关键技术、总体架构和核心内容等主要问题,重点研究爆破器材智能管理、爆破现场智能监测管理和爆破振动智能监测与分析等三大智能应用系统。其中放炮全程智能监控系统和爆破远程测振信息管理系统已在实践中得到了良好的应用,为工程爆破深入信息化奠定了坚实基础。物联网技术将在工程爆破领域发挥更大的作用,实现爆破行业的高效、安全和绿色发展。

智能爆破的产生背景及新思维

工程爆破已经逐步发展成为独立、系统的研究领域。但是,现阶段爆破技术面临着理论未有根本性突破、爆破过程的多元异质信息难以获取、缺乏有效的爆破环境感知技术、爆破施工精度需要进一步提高、缺乏统一的数据交互与信息处理机制等瓶颈问题。这些问题阻碍了爆破技术向“精密控制”方向发展的步伐。近年来,信息化已成为时代潮流,以5G、人工智能、大数据、云计算等为代表的新一代信息技术,正加速与经济、社会各领域深入渗透融合。基于新一代信息技术以及我国爆破行业的发展趋势,作者提出了“智能爆破”发展方向。论文介绍了智能爆破产生的历史背景和新思维模式。

基于深度学习的智能爆破矿岩块度自动分析系统

在露天开采领域,自动、准确地获取爆堆矿岩块度信息是优化爆破设计的关键。针对目前块度分析系统存在无法自动采集和自动批量处理图像的问题,提出一种基于深度学习的矿岩块度自动分析系统,该系统主要由基于MobileNet分类模型的自动采集子系统和基于U-Net语义分割模型的自动分析子系统组成。系统自动连续采集旋回破碎站的电动轮卸矿图像,通过4G网络上传云平台进行块度信息自动分析,分别对分类模型和分割模型进行定量、定性评估,其中分类模型在测试集上的精度达到98.08%,矿石分割模型的矿石类别IoU达到78.43%。将系统部署到某矿露天采区旋回站,通过一年多的工业生产实践,结果表明,本系统达到了设计要求,实现从采集到分析、信息展示全流程的自动化、无人化、智能化,可以进一步为智能爆破提供数据支持。

二氧化碳智能爆破系统在煤矿中的实践应用研究

针对大隆矿在井下炮掘过程中存在掘进速度慢、粉尘浓度高以及瓦斯爆炸等问题,设计采用二氧化碳智能爆破系统来实现炮掘作业,对二氧化碳智能爆破技术的专业设备、爆破技术、使用范围和应用效果进行了分析。实践结果表明:二氧化碳智能爆破系统的应用可以大幅度降低工作面炮掘过程的安全事故,安全经济效益显著。

基于物联网的露天矿智能爆破系统设计研究

伴随着网络技术的发展带动了信息技术的发展,矿山资源利用信息类的技术开始得到大家的认可,利用物联网的技术去带动矿业开采趋向于智能的形式。本文主要以爆破系统作为研究的对象,利用物联网等信息的技术,进行智能方向的研究,研究整体的结构,分析钻机平台的作用,针对于爆破的功能,进行详细的设计分析,最后总结探究终端设备和数据库。

智能现场混装乳化炸药车研制及工程应用

在矿石开采过程中,爆破工序的作业效率和安全性对于智能矿山建设具有重要影响。为了提升工业炸药现场混装技术的自动化、机械化水平,设计了一款智能现场混装乳化炸药车(简称“智能混装车”),详细介绍了智能混装车的整车结构、工艺原理、关键技术以及现场使用流程,并进行了工程应用。研究表明:(1)智能混装车实现了自动寻孔、遥控对孔、智能装药、故障智能排查、数据远程管理等功能,提升了炸药现场混装技术的自动化、智能化水平;(2)实现了装药参数实时提取,装药密度智能调节,确保炸药密度与岩石破碎能量精准匹配,显著提高了炸药能量利用率;(3)总装药工效(每人每分钟装药量)是普通混装车的2倍,是人工装药的4.7~7.0倍,提高了工作效率,降低了人工成本,整个爆破区域装药人员仅需1人,降低了人员暴露在危险环境的可能性,实现了本质安全。研究成果成功实现了长距离、多方位、多场景露天爆破安全高效装药,有助于提升我国智能化装药技术水平。

基于三维模型的爆破设计优化及工程应用

基于GIS技术研发了e-blast智能化三维爆破设计软件,实现了基于三维模型的智能化炮孔设计、装药设计、联网设计、效果评估与评价。结果表明:通过软件与智能化钻机数据交互,钻孔精度提高17%,设计和钻孔施工综合效率提高30%,并提高了爆破质量,促进了矿山开采少人化,降低了安全风险。

大跨度旧、危桥梁的智能预警非爆破拆除法

目前,对于旧桥的拆除方法尚未形成一个完整的体系。通过杭州市京杭运河北星桥的拆除的工程实例,针对运河桥拆除对环境保护和安全性的要求,在不影响通航的情况下,提出一种崭新的桥梁拆除方法,即采用特殊切割工具并利用计算机仿真和进行现场预警控制的“智能预警非爆破法”。

露天矿台阶爆破智能化设计系统的开发

在露天采矿中提高爆破质量,可以显著降低矿山采剥成本,提高矿山经济效益。爆破设计智能化、可视化与科学化,已成为当今国际爆破技术的一个主要的发展趋势。因此,根据矿山的实际生产需要,开发爆破智能化设计软件显得尤为紧要。软件综合利用面向对象技术、地理信息系统、虚拟现实技术、多维数据库理论和地质统计学方法,并结合岩石爆破理论和抛掷爆破技术,开发露天矿台阶爆破智能化设计系统,进行现场条件下的爆破参数设计、爆破过程模拟和爆破效果预测分析,软件的开发完成将对我国矿山数字化建设产生深远的影响。

露天矿台阶爆破智能化软件的设计与开发

爆破在露天采矿中占有重要作用,提高爆破质量,可以显著降低矿山采剥成本,提高矿山经济效益。爆破设计智能化、可视化与科学化,已成为当今国际爆破技术的一个主要的发展趋势。因此,根据矿山的实际生产需要,开发爆破智能化设计软件显得尤为紧要。软件将综合利用面向对象技术、地理信息系统、虚拟现实技术、多维数据库理论和地质统计学方法,并结合岩石爆破理论和抛掷爆破技术,开发露天矿山爆破工程计算机智能化三维设计系统,进行现场条件下的爆破参数设计、爆破过程模拟和爆破效果预测分析。软件的完成将对我国矿山数字化建设产生深远的影响。

地下矿山巷道掘进凿岩爆破技术参数优化研究进展与展望

地下矿山巷道掘进爆破技术是矿山建设和生产的关键环节,其参数的选择和优化对提高巷道掘进效率和降低成本具有重要意义。本文通过对已有文献的总结,梳理了巷道掘进凿岩爆破机理研究进展,涵盖了爆炸应力波传播机制和岩石动态破坏机制两个核心内容,需要进一步完善研究方法、拓展数据来源,并加强与实际应用的衔接;介绍了爆破参数优化的三个主要方面:炮孔装药结构优化、掏槽参数优化、起爆网络优化的研究现状,现有研究尚未给出针对不同条件下爆破参数选择和优化的具体标准,在实际应用中存在一定的难度。此外,本文还展望了未来的研究方向:爆炸释能和岩体破碎耗能耦合作用基础理论的突破,将为巷道掘进爆破的参数优化提供更准确的理论指导;巷道掘进爆破全过程智能化技术的应用将是未来的趋势,可以实现对爆破过程的精确控制和优化;爆破参数的多指标智能优化模型的建立是提高爆破效果的关键,综合考虑多个因素可以实现全面的参数优化,进而得到更好的爆破效果。

露天台阶爆破技术的研究现状和展望

本文主要从台阶爆破、凿岩设备和炸药种类的发展对台阶爆破的背景及发展进行了介绍;通过岩石的破碎机理的理论发展介绍了炸药爆炸后释放的能量使岩石破碎的过程,台阶爆破采用钻孔装药的爆破手段,其中装药结构为柱状药包,其起爆方式和装药结构对岩石破碎和抛掷有重要影响。本文还介绍了目前应用广泛的各种爆破技术,不同的工程要求和爆破环境应选择不同的爆破技术,在实际的工程应用中往往将各种爆破技术结合使用,来更好的实现爆破作业要求。随着人工智能、无线信号网络等技术的发展,爆破技术进入更加智能化的发展,爆破智能化技术在提高爆破效果、施工安全性和效率的同时,也能减少对环境的影响,为工程的可持续发展提供支持。

智能台阶爆破的基本框架及未来发展

针对党和国家发展战略及爆破行业发展要求,提出了智能台阶爆破定义,分析了智能台阶爆破层次间关系、建设原则和分期建设的智能台阶爆破系统,即:台阶爆破爆区三维建模、智能爆破设计、智能仿真、智能钻机、智能装药、智能填塞、爆破网路无线连接、遥控起爆、智能爆破安全管理、智能爆破辅助警戒系统、智能爆破效果评价,规划了各个系统的重点建设内容及项目构成、实现途径和分期目标。组建全国智能爆破技术研究组织、确立智能台阶爆破框架、建立智能台阶爆破技术标准体系和验收标准体系、建设智能化示范台阶爆破场景等是突破技术瓶颈的主要方法,为智能台阶爆破发展提供了建议,对促进爆破行业的本质安全、高质量和可持续发展具有借鉴意义。

地下矿扇形中深孔爆破智能设计系统的开发与应用

为了克服眼前山地下矿中深孔爆破需要依靠经验设计和大量手工重复绘图的弊端,在前馈神经网络算法的基础上,结合现场实测数据资料,建立了基于改进ELM算法的地下矿爆破参数智能设计模型,并借助CAD二次开发技术,开发了中深孔爆破智能设计系统。该系统可以根据爆破区域的岩体力学参数实现各种复杂边界条件下的爆破智能设计,并自动计算爆破方量和炸药用量等数据,大大节省工程师的时间和精力,具有高效、快速、精准等优点。将该系统应用于眼前山地下扇形中深孔的爆破设计,取得了较好的应用结果。

基于LoRa物联的远程智能起爆系统研发

智能起爆系统是有效提升爆破安全管控水平的重要手段之一,现阶段,起爆系统仍存在因起爆能量不足或网路连接失误等难题。研发了基于LoRa物联的无线远程智能起爆系统,对比分析了LoRa技术与主流无线通信技术的区别,简述了智能起爆系统的安全控制及供电设计原理。LoRa通信技术与HM-TRLR-S433 MHz无线远程智能爆破系统具有通信距离远、抗干扰强、体积小等优点;GPS模块选用Air530Z模块,数码电子雷管的接收模块为Zigbee无线透传模块,采用MBus驱动电路将起爆信号发送至数码电子雷管,进而实现无线起爆。同时开展了不同距离、地形的无线远程智能爆破系统抗干扰及系统可靠性试验。结果表明:200~1000 m的水平距离区间及50~100 m的高差区间内,系统均运行稳定,在电磁干扰、杂散电流干扰下,模块正常率超过90%,振动干扰满足设计要求,系统可靠性高达100%。实现了各个数码电子雷管独立运行,爆破区域智能管控,提高了爆破网路连接的效率与安全性,可以为智能爆破建设、科学管理与决策提供技术支持。