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基于倒数误差法的抛掷爆破振动速度集成预测模型

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煤炭科学技术 2024年

作者：肖双双林士桢刘锦龚伟西安科技大学能源学院

与松动爆破相比，抛掷爆破振动强度大，频率低，对露天矿安全生产影响更大。为准确预测抛掷爆破振动速度，利用文献整理数据及抛掷爆破现场监测数据，分析了抛掷爆破振动速度相关数据特征，利用皮尔逊（Pearson）相关性分析明确了抛掷... 详细信息

与松动爆破相比，抛掷爆破振动强度大，频率低，对露天矿安全生产影响更大。为准确预测抛掷爆破振动速度，利用文献整理数据及抛掷爆破现场监测数据，分析了抛掷爆破振动速度相关数据特征，利用皮尔逊（Pearson）相关性分析明确了抛掷爆破振动速度关键影响因素，构建了抛掷爆破振动速度预测指标体系。分别选择遗传算法优化最小二乘支持向量机（GA-LSSVM）模型与埃尔曼神经网络优化自适应增强算法（Elman-Adaboost）模型构建了抛掷爆破振动速度预测单一模型，利用倒数误差法进行模型集成，构建了抛掷爆破振动速度集成预测模型，并提出了模型评价准则及检验方法。结果表明：爆心距离、高差、排数、总药量、炸药单耗、孔距是影响抛掷爆破振动速度的主要因素，选择该6个因素构建了抛掷爆破振动速度预测指标体系。优化确定最大迭代次数为100、激活函数为Relu、随机数种子为42、神经元数量为30、数据分配比为8：2。与单一模型相比，集成预测模型能够克服传统单一预测模型的局限，具有更好的信息捕获能力，提高振动速度预测模型的鲁棒性及预测精度。该模型的评价指标决定系数(R2)、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）分别为0.957、4.382、2.173，相较于GA-LSSVM、Elman-Adaboost模型R2分别提升5.51%、12.34%，RMSE分别提升15.88%、25.63%，MAE分别提升35.99%、33.34%。本研究可为科学设计抛掷爆破参数、降低抛掷爆破振动效应提供可靠依据。

关键词：露天矿抛掷爆破振动速度倒数误差法集成预测

国内露天煤矿抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺应用现状及前景

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西安科技大学学报 2024年第2期44卷 236-244页

作者：肖双双竹轩张永贵刘锦西安科技大学能源学院陕西西安710054 北方魏家峁煤电有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000

抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺可以减少露天煤矿的设备数量,提升露天煤矿的生产能力,降低剥离费用,较传统的单斗卡车工艺具有明显的技术、经济优势。为进一步推动该工艺在国内的推广应用,阐述了该工艺的发展历程,总结了黑岱沟露天煤矿的应用... 详细信息

抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺可以减少露天煤矿的设备数量,提升露天煤矿的生产能力,降低剥离费用,较传统的单斗卡车工艺具有明显的技术、经济优势。为进一步推动该工艺在国内的推广应用,阐述了该工艺的发展历程,总结了黑岱沟露天煤矿的应用情况及哈尔乌素露天煤矿采用抛掷爆破技术处理采空区的经验,分析了该工艺在国内应用面临的问题以及国内外露天煤矿的地质资源条件。结果表明:抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺在国内取得了良好的应用效果,下一步需要重点优化抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺参数,提高该工艺系统生产效率;与国外采用拉斗铲剥离的矿床特征类似,国内露天煤矿开采的煤层厚度多在25 m以上,主采煤层数多在1~3,煤层倾角多在10°以下,煤层顶板多为泥岩、砂岩等中硬以下岩石,顶板岩石普氏系数多在1~4,国内相当多的露天煤矿具备应用抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺的有利条件,抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺尤其是抛掷爆破剥离技术在国内露天煤矿具有广阔的应用前景。

关键词：露天煤矿抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺应用前景

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基于随机森林算法的露天矿抛掷爆破影响因素分析

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露天采矿技术 2024年第3期39卷 11-14页

作者：马赛赛张瑞新华北科技学院河北三河065201

为了深入探究影响抛掷爆破效果的主要因素,探讨了影响抛掷爆破效果的岩石特性、地形条件、地质条件、爆破参数、炸药特性、施工质量等六大因素;着重对可控因素—爆破参数进行了详尽的分析与研究;选取现场往年爆破设计参数,以有效抛掷率... 详细信息

为了深入探究影响抛掷爆破效果的主要因素,探讨了影响抛掷爆破效果的岩石特性、地形条件、地质条件、爆破参数、炸药特性、施工质量等六大因素;着重对可控因素—爆破参数进行了详尽的分析与研究;选取现场往年爆破设计参数,以有效抛掷率为目标变量,采用随机森林算法对其进行分析。结果表明:在爆破参数的设计因素中,炸药单耗、排距和孔距的重要度最高。

关键词：抛掷爆破随机森林算法重要度炸药单耗排距孔距

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露天煤矿抛掷爆破设计优化

露天采矿技术 2024年第1期39卷 65-69页

作者：邬永江陈需国能准能集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010300

为了解决传统抛掷爆破中铵油炸药分段装药结构带来的现场操作程序复杂、抛掷爆破施工效率低、间隔器易下沉,且中间沟位置抛掷爆破成本较高等问题;提出优化抛掷爆破设计方案,研究了多种装药结构实际生产中的优劣,最终采用低密度铵油炸药... 详细信息

为了解决传统抛掷爆破中铵油炸药分段装药结构带来的现场操作程序复杂、抛掷爆破施工效率低、间隔器易下沉,且中间沟位置抛掷爆破成本较高等问题;提出优化抛掷爆破设计方案,研究了多种装药结构实际生产中的优劣,最终采用低密度铵油炸药连续装药结构代替分段装药结构的方案,调整开切口区域爆破结构和位置,以满足现场实际生产条件。结果表明:优化后的抛掷爆破方案,使现场施工简单、装药效率大幅度提升,每年可节约生产成本数百万元。

关键词：抛掷爆破铵油炸药装药结构有效抛掷率缓冲孔

抛掷爆破对内排土场边坡稳定性影响的试验研究

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岩石力学与工程学报 2009年第4期28卷 710-715页

作者：梁冰孙维吉杨冬鹏代树红辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破作用下内排土场高台阶边坡稳定性问题,利用相似模拟试验和数字散斑观测方法,研究动载作用下边坡的变形规律。试验结果表明:抛掷爆破可将煤层上覆大量岩石破碎抛掷到采空区,形成沉降漏斗,沉降约17cm,块度较为... 详细信息

针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破作用下内排土场高台阶边坡稳定性问题,利用相似模拟试验和数字散斑观测方法,研究动载作用下边坡的变形规律。试验结果表明:抛掷爆破可将煤层上覆大量岩石破碎抛掷到采空区,形成沉降漏斗,沉降约17cm,块度较为均匀;抛掷爆破产生的应力波具有很强的方向性,引起内排坡体与煤层底板原岩在交界处发生微小错动,边坡体整体向临空面发生水平位移,且发生沉降,坡体内部沉降位移最大。爆破引起内排土场边坡发生微小的位移,不会引起内排土场发生破坏性的滑移,坡体结构是稳定的。因此,应用相似模拟试验的方法研究动静载荷作用下坡体变形是可行的。

关键词：爆破工程高台阶边坡稳定性抛掷爆破数字散斑相关法相似性

抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺台阶采掘带宽度优化

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煤炭学报 2017年第11期42卷 2867-2874页

作者：马力李克民孙健东肖双双丁小华常治国西安科技大学能源学院陕西西安710054 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

抛掷爆破与拉斗铲配合的倒堆工艺环节中,拉斗铲在抛掷爆破形成的爆堆上作业,采掘带宽度是维系爆破区域与设备作业的关键开采参数。抛掷爆破效果、工艺设备作业要求及多煤层开拓运输系统布置是影响采掘带宽度的重要因素,根据抛掷爆破与... 详细信息

抛掷爆破与拉斗铲配合的倒堆工艺环节中,拉斗铲在抛掷爆破形成的爆堆上作业,采掘带宽度是维系爆破区域与设备作业的关键开采参数。抛掷爆破效果、工艺设备作业要求及多煤层开拓运输系统布置是影响采掘带宽度的重要因素,根据抛掷爆破与拉斗铲作业特征和配合模式,分析了抛掷爆破开采参数与拉斗铲作业参数的影响关系;分析了与有效抛掷率影响密切相关的台阶高宽比及炮孔排效应。以抛掷爆破与拉斗铲倒堆综合成本最小为目标,以工艺设备作业要求和开拓运输系统布置条件为约束,建立了抛掷爆破采掘带宽度优化的非线性数学规划模型。并采用该模型对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破台阶采掘带宽度进行优化,确定其最佳采掘带宽度为67 m。

关键词：抛掷爆破拉斗铲采掘带宽度非线性规划

抛掷爆破与剥离台阶开采参数分析——露天矿倒堆剥离开采方法系列论文之四

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中国矿业大学学报 2003年第1期32卷 27-30页

作者：张幼蒂傅洪贤王启瑞夏松林中国矿业大学能源科学与工程学院江苏徐州221008 铁道科学研究院爆破研究室北京100081 神华集团准格尔能源有限公司内蒙古呼和浩特010300

对露天矿抛掷爆破技术的发展、预裂爆破及倾斜钻孔的应用、炸药类型、抛掷爆破参数及预期抛掷爆破效果进行了扼要阐述。露天矿倒堆剥离台阶各开采参数与抛掷爆破参数及其效果有密切关系 ,对剥离段高、采宽及剥离工作线长度的影响因素及... 详细信息

对露天矿抛掷爆破技术的发展、预裂爆破及倾斜钻孔的应用、炸药类型、抛掷爆破参数及预期抛掷爆破效果进行了扼要阐述。露天矿倒堆剥离台阶各开采参数与抛掷爆破参数及其效果有密切关系 ,对剥离段高、采宽及剥离工作线长度的影响因素及其合理确定也进行了系统分析 .最后。

关键词：抛掷爆破剥离台阶开采参数生产储量露天矿炸药

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抛掷爆破混凝土介质飞散行为研究

北京理工大学学报 2016年第10期36卷 1015-1018,1024页

作者：肖建光郑元枫余庆波王海福北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

针对内爆炸载荷作用下混凝土介质的抛掷问题,采用量纲分析与数值模拟相结合的方法,对抛掷爆破条件下混凝土介质飞散行为进行了研究.通过量纲分析得到了以装药量与埋深为自变量的关于平均抛掷速度的函数表达式.基于爆坑内混凝土介质抛掷... 详细信息

针对内爆炸载荷作用下混凝土介质的抛掷问题,采用量纲分析与数值模拟相结合的方法,对抛掷爆破条件下混凝土介质飞散行为进行了研究.通过量纲分析得到了以装药量与埋深为自变量的关于平均抛掷速度的函数表达式.基于爆坑内混凝土介质抛掷速度的分布规律,定义了爆破后混凝土介质的平均抛掷速度.基于AUTODYN-2D数值模拟结果数据,拟合得到了用于估算平均抛掷速度的工程表达式.为了验证该公式的适用性,对其进行了显著性检验,结果表明,该公式在置信水平为0.99条件下是显著的,说明其精度较高,具有较好的适用性.

关键词：抛掷爆破平均抛掷速度量纲分析光滑粒子流体动力学(SPH)

基于Fourier级数的露天矿抛掷爆破效果GA-LSSVM预测

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煤炭学报 2022年第12期47卷 4455-4465页

作者：马力李天翔来兴平许晨孙伟博薛飞徐甜新西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学露天采矿技术研究所陕西西安710054 神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟露天煤矿内蒙古鄂尔多斯010300

抛掷爆破效果直接影响露天矿剥离成本,对抛掷爆破的拉斗铲倒堆工艺生产效率有重要影响,为提高露天煤矿抛掷爆破效果预测准确率,进而提高反馈爆破参数优化设计精度,在分析露天矿抛掷爆破效果影响因素的基础上,提出一种遗传算法(GA)优化... 详细信息

抛掷爆破效果直接影响露天矿剥离成本,对抛掷爆破的拉斗铲倒堆工艺生产效率有重要影响,为提高露天煤矿抛掷爆破效果预测准确率,进而提高反馈爆破参数优化设计精度,在分析露天矿抛掷爆破效果影响因素的基础上,提出一种遗传算法(GA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)的抛掷爆破效果预测模型。引入傅里叶级数模型模拟爆堆剖面曲线,利用训练完成的GA-LSSVM预测Fourier级数模型控制参数A_(0),θ,a_(n)及b_(n),进而输出预测的爆堆形态。依据内蒙古黑岱沟露天煤矿抛掷爆破实测数据进行实例分析,选取台阶高度、剖面宽、炸药单耗、最小抵抗线、排距、孔距、坡面角、采空区上口宽、采空区下口宽、松方体积、有效抛掷量作为GA-LSSVM预测模型的输入参数,A_(0)、θ、a_(n)、b_(n)、最远抛掷距离、松散系数和有效抛掷率作为输出参数,建立露天矿抛掷爆破效果GA-LSSVM预测模型,并将偏最小二乘回归模型(PLSR)、LSSVM模型、粒子群算法优化最小二乘支持向量机模型(PSO-LSSVM)与其进行对比。结果表明:(1)通过2~7阶Fourier展开级数对爆堆剖面曲线模拟分析,确定阶数为4时模拟精度与效率达到最优,其误差平方和(SSE)为21.593 4,决定系数(R^(2))与调整后的决定系数(R_(adj)_^(2))为0.999 2,均方根误差(RMSE)为0.479 3;(2)相较于传统LSSVM预测模型,通过GA优化后,最远抛掷距离、松散系数以及有效抛掷率均获得更高的R^(2)(1,1,1)和更小的RMSE(0.180 9,0.000 7,0.000 2),说明改进后的GA-LSSVM具有更好的模拟效果和泛化能力;(3)与PSO-LSSVM、LSSVM、PLSR模型相比,GA-LSSVM模型对抛掷爆破效果的预测精度(R^(2),RMSE)更高且优势明显;(4)结合4阶Fourier级数的GA-LSSVM模型与采用Weibull函数的BP或GA-ELM等模型相比,对爆堆形态的预测具有更高的操作效率及预测精度。

关键词：露天煤矿抛掷爆破 Fourier级数 GA-LSSVM 预测模型