基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法及系统与流程

本公开涉及岩土工程开采，具体涉及基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、现有岩土与矿山开采领域，无论地面还是地下矿山开采，都面临着地质及岩土参数确定的问题。在岩土工程设计、施工和运营中，如何正确地选择、评估和应用从现场勘察、室内试验或经验关系中获得的抗压强度、粘聚力、内摩擦角、压缩模量、渗透系数等岩土体参数及其工程特性是工程设计与建设的基础。

3、在开采爆破场景中，岩土体参数的利用并非简单地直接使用试验值，而是一个系统性的过程，主要包括数据获取、数据整理与分析、参数选择与估值以及具体应用。现有的爆破过程岩体参数的有效探测方法仍然存在以下局限性：

4、（1）在参数获取环节，测试方法存在明显局限性，岩土基建常用标准贯入、静力触探等现场原位测试手段，但岩石工程因原位测试成本高昂，多依赖室内岩石力学试验获取参数，而室内试验易受取样扰动、试验环境影响，测试误差较大，难以真实反映原位岩体的实际力学特性。

5、（2）在数据整理分析阶段，技术手段较为单一粗放。目前工程仅通过简单统计计算参数均值、极值，依靠人工剔除明显异常数据，规避试验误差与取样干扰问题。但岩土体具备高度非均质性和各向异性特征，常规处理方式无法兼顾参数的空间分布差异，缺乏地质统计学等专业手段对参数空间变异性的系统性评估，难以实现由点测试数据到面、体工程特性的精准推演。

6、（3）在参数选型与工程应用层面，技术缺陷尤为突出。工程普遍将单一置信度特征值作为设计参数，简单代入力学模型开展各类工程计算，未认知到特征值与简单平均值的本质差异。同时，现有应用模式忽略了岩土参数的离散特性，未结合标准差、变异系数等指标研判参数的离散程度与可靠性。尤其当测试点位处于不利工况范围时，单一参数代表性不足，人为取值误差突出，极易导致边坡稳定、地基沉降、渗流、爆破优化等工程计算结果失真，影响工程设计的安全性与精准性。

技术实现思路

1、本公开为了解决上述问题，提出了基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法及系统，利用岩石力学各参量间变量关系，结合钻机破岩机械参量计算和表征，将机械运行参数与岩性特征参数相关联，获得机-岩之间的匹配关系；基于机-岩关系实现爆破设计优化，解决传统爆破施工过程管控粗放及爆破效果评价滞后的问题，通过块度优化进行矿岩分离，降低贫化损失，提高铲装运效率，降低选矿成本。

2、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

3、基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法，包括：

4、获取爆破过程中矿区岩性数据以及钻进运行参量，并对其进行预处理，提取岩性数据的岩性特征参量；

5、采用比能分析法，根据皮尔森相关性选择与相关性权重分析，建立岩性各特征参量与钻机运行参量之间的反演关系，得到反演的机-岩关系参量；

6、引入钻进运行参量反馈强化学习rldf优化算法，以预测值准确率最高为目标函数，通过串联机器学习算法对机-岩关系参量组合进行优化，得到最优参数组合，建立爆破数据库；

7、基于该区域的历史爆破设计，对爆破方案进行优化，通过最优参数组合直接调整后续钻孔的网孔分布，根据爆破效果的量化评价动态优化机-岩关系参量，并将数据导入爆破数据库中，进行反馈更新。

8、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

9、基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化系统，包括：

10、数据获取模块，用于获取爆破过程中矿区岩性数据以及钻进运行参量，并对其进行预处理，提取岩性数据的岩性特征参量；

11、反演模块，用于采用比能分析法，根据皮尔森相关性选择与相关性权重分析，建立岩性各特征参量与钻机运行参量之间的反演关系，得到反演的机-岩关系参量；

12、优化模块，用于引入钻进运行参量反馈强化学习rldf优化算法，以预测值准确率最高为目标函数，对机-岩关系参量组合进行优化，得到最优参数组合，建立爆破数据库；

13、爆破反馈模块，用于基于该区域的历史爆破设计，对爆破方案进行优化，通过最优参数组合直接调整后续钻孔的网孔分布，根据爆破效果的量化评价动态优化机-岩关系参量，并将数据导入爆破数据库中，进行反馈更新。

14、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

15、一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法。

16、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

17、一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法。

18、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

19、一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法。

20、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

21、本公开的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法，通过随钻采集装备和参数反演，获得矿岩结构与可爆性；通过精细化开采大模型，实时优化矿岩爆破参数，根据矿岩与岩性，使岩石段形成大块，矿石段生成满足选矿要求的合理块度，在采场将矿岩分开，实现矿石低损失，高回收率；同时，针对岩石与矿石的铲装运要求，对爆破区钻孔装药量与装药结构的优化，获得满足岩石与矿石铲装运要求的块度，提高铲装运效率，减少废石混入和贫化，降低选矿成本。

22、本公开的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法，基于现场工况采用集成化传感器，以揭示钻机钻压、扭矩及转速等时程关系以及钻进参数对矿岩特性的敏感性。针对不同矿岩可能存在物理力学特性相近，从而导致所对应的钻进运行参数存在重叠和冗余问题，提出完整提取钻进过程多变量特征的方法；采用智能计算和数据可视化表征以实现矿岩信息的实时反演。

23、本公开的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法，将多种参量的测量传感器集成化，能按实际需求，全方位调控监测钻进运行参数；因其精细化的参量采集和智能化大数据反演，实现了岩体特性的随钻实时判识，准确获得所钻岩体结构及岩体强度、可爆性等参数，实施精准爆破与高效开采；其精细化智能开采技术降低爆破扰动30%，实现爆区大块率降低10%以上，矿岩分离率95%，矿石资源回收率达到97%，大幅降低炸药单耗15%以上，节约成本不低于10%，提高铲装运效率85%，降低选矿成本6%。通过将本技术应用在矿山开采不仅提高爆破的安全性和精准度，还显著提升爆破效率，降低人力和物力成本。

24、本公开的基于机-岩关系与多参量反演的爆破设计优化方法，亦可用于隧道及土石方地基开挖。可基于仪器钻进衍生应用于隧道及边坡等防护以及岩土工程勘察、设计等与相关岩土、水利及油气开发工程中。