马家塔露天煤矿岩层爆破参数试验研究

论文摘要

岩层爆破是马家塔露天煤矿岩层剥离过程中的一个非常重要的环节,爆破效果影响着生产过程中的采装、运输等后续工序的效率和总的经济效益。该矿在长期的岩层剥离过程中,由于岩性分布不均,导致了原有的爆破参数与不同爆区的具体岩性不相匹配,从而使得有的爆区爆破效果很好,有的爆区爆破效果非常差,大块率、单耗偏高,残留根底,极大的影响了采装、运输以及整个生产系统的运行。究其原因,其根本在于不同爆区的岩性没有相应合理的爆破参数。大量的理论研究和长期的爆破实践表明,尽管实际工程中因条件、环境等的差异而产生不同的爆破效果,但这些效果同相应的爆破参数、炸药性能、岩土性质等有着内在的联系,在客观上存在一定程度的规律性。而了解、描述这种隐含的规律性,并完成爆破经验的积累和升华就是爆破工作所面对的重要课题。本论文在综述原有爆破效果预测方法的基础之上,利用人工神经网络方法对马家塔露天煤矿岩层爆破试验数据进行了分析,找出主要影响因素、块度分布与爆破参数的内在规律,充分利用人工神经网络具有的自学习、自适应、自组织和非线性动力学特性等特点,建立了面向MATLAB语言的爆破参数反向BP神经网络预测模型,对爆破参数进行反向预测。本模型对原有爆破块度预测模型进行了创新和升华,可以通过理想的爆破效果直接反推其对应的爆破参数,克服了原有模型需要经过多次调整爆破参数才能预测出理想爆破效果的缺点。本论文同时介绍了基于大孔距小抵抗线技术在马家塔露天煤矿岩层爆破中的现场试验情况。通过收集的合理的现场样本数据对爆破参数反向BP神经网络预测模型进行训练,经检验,该模型精度完全符合要求。通过现场试验和基于人工神经网络的爆破参数反向BP神经网络预测模型研究,解决了该矿目前存在的问题,产生了显著的经济效益,并且对该矿将来的生产具有重要指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 国内外岩体爆破块度研究现状及评述
• 1.1 国内外爆破数学模型综述
• 1.2 爆破块度预测模型
• 1.2.1 应力波模型
• 1.2.2 分布函数预测模型
• 1.2.3 能量模型
• 1.2.4 分形模型
• 1.3 各种模型的理论分析与评价
• 1.3.1 对应力波模型的分析与评价
• 1.3.2 对分布函数模型的分析与评价
• 1.3.3 对能量模型的分析与评价
• 1.3.4 对分形模型的分析与评价
• 2 爆破破岩机理及对影响爆破块度分布主要因素的分析
• 2.1 梯段爆破岩石破碎的机理
• 2.1.1 单孔爆破破碎机理
• 2.1.2 排孔齐发爆破机理
• 2.1.3 单排孔微差爆破
• 2.1.4 影响岩体爆破质量的主要因素
• 2.1.5 炸药性能对爆破效果的影响
• 2.1.6 爆破工艺对爆破效果的影响
• 2.1.7 爆破对象的特性对爆破效果的影响
• 2.1.8 爆破参数对爆破效果的影响
• 2.1.9 施工质量对爆破效果的影响
• 2.2 爆破效果的评价指标
• 2.2.1 安全指标
• 2.2.2 质量指标
• 2.2.3 经济指标
• 3 大孔距小抵抗线爆破理论
• 3.1 大孔距小抵抗线爆破机理及理论分析
• 3.1.1 大孔距小抵抗线爆破机理
• 3.1.2 大孔距小抵抗线的理论分析
• 3.1.3 台阶爆破半边漏斗平面形状的几何分析
• 3.1.4 大孔距小抵抗线参数经验值
• 3.2 有关参数的计算与确定
• 3.2.1 岩石系数的计算与确定
• 3.2.2 确定W的计算关系
• 3.2.3 马家塔露天矿岩层爆破试验参数的确定
• 4 人工神经网络及面向MATLAB的BP神经网络设计
• 4.1 神经元模型
• 4.2 神经网络模型的特点
• 4.3 神经网络的工作方式
• 4.4 神经网络的基本性质
• 4.5 神经网络的学习与计算
• 4.6 BP神经网络
• 4.7 面向MATLAB的BP神经网络设计
• 4.7.1 MATLAB语言简介
• 4.7.2 MATLAB神经网络工具箱
• 4.7.3 BP神经网络的训练样本的处理
• 4.7.4 BP神经网络的创建
• 4.7.5 BP神经网络的训练
• 4.7.6 BP神经网络泛化的改进
• 5 马家塔露天煤矿岩层爆破参数的BP神经网络反向预测
• 5.1 矿区概况
• 5.1.1 自然地理
• 5.1.2 岩石工程地质特征
• 5.2 爆破参数的BP神经网络反向预测
• 5.2.1 输入参量的确定
• 5.2.2 输出参量的确定
• 5.2.3 反向BP神经网络训练、模型的计算及仿真
• 5.2.4 对假设样本的爆破参数反向预测
• 5.3 小结
• 6 马家塔露天煤矿岩层爆破参数的试验研究与结果分析
• 6.1 马家塔露天煤矿原有的爆破参数及其分析
• 6.2 现场的爆破参数试验研究
• 6.3 试验研究及反向BP神经网络预测的结果分析
• 结论
• 1 爆破效果分析
• 2 经济效益
• 3 结语
• 参考文献
• 附录 科技查新报告
• 在学研究成果
• 科技查新报告
• 致谢