近年來，隨著5G通信和大數據等信息技術的融合與發展，我國礦山智能化建設在國家政策引導和企業面臨的生產安全壓力的雙重作用下迅速發展。在礦山爆破技術領域，高精度延時、逐孔起爆等技術的廣泛應用極大促進了爆破理論和設計理念的發展。為改變露天臺階爆破參數設計、爆破效果預測和評價等大多依賴現場經驗，難以適應礦山數字化進程需求的局面，爆破設計軟件及各種專家系統的研發受到國內外學者的高度重視，發展極為迅速。

北京理工大學楊軍教授以VC++作為開發平臺，Open GL作為3D圖形引擎，由底層自主開發了一套露天臺階爆破智能設計系統。該系統基于高精度延時逐孔起爆條件下單孔擬柱體（炮孔分擔區域）破碎理論模型，結合人工智能和臺階爆破設計原理，實現三維布孔自動化、起爆網絡連接自動化、爆破參數選取智能化和設計圖表規范化等目標。

單孔破碎區域擬柱體模型

爆破智能設計水平直接體現于爆破效果，而影響爆破效果的因素又是多方面的，既有礦巖地質條件、臺階參數及設備能力等先決條件，又有炮孔布置、起爆方式和裝藥量等爆破參數，還有安全要求、爆破質量、成本控制等人為要求因素。在諸多影響因素中，決定巖石爆破效果的除了礦山自然地質因素、采礦條件、人為要求等條件外，一個非常重要因素就是裝藥量

利用單位體積巖石炸藥消耗量來計算平均裝藥量的方法，在高精度延時逐孔起爆條件下已經難以維系。原因是逐孔起爆條件下各排第一個起爆孔與其他孔自由面條件不同；各孔分擔范圍除自由面外，還受前排相鄰孔和同排先爆孔爆破效果的影響，很難達到一致。如果采用逐排起爆平均分配藥量的方法，各孔的爆破質量難以保證。若要準確得出各孔合適的裝藥量，就必須先搞清楚各孔的準確分擔范圍。現有的爆破漏斗理論和圓柱體破壞范圍劃分方法顯然難以滿足要求。

單孔柱狀藥包周圍巖體的破壞范圍為擬柱體，臺階下部會形成楔形的破碎區域，與頂部距離越近，楔形體體積會稍微增大，臺階頂部填塞段也會形成一個近似擬柱體的破碎范圍，由此提出了露天臺階爆破巖石破碎擬柱狀理論。該理論的核心思想是在逐孔起爆條件下各炮孔分擔的巖石破碎范圍與孔距、排距、臺階高度及自由面條件等相關，尤其是同排先爆炮孔對巖石破碎質量的影響尤為明顯。這是因為炮孔起爆時可以同時利用前排炮孔及同排先爆孔所提供的自由面，所以在水平方向上，巖石破碎范圍近似為平行四邊形；同時由于臺階坡面角存在，巖石破碎體通常不是立方體，而是斜立方體，呈擬柱體破碎特征。

JKMRC破碎模型

系統研發及功能設計

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現為北大中文核心期刊、中國科技論文統計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學術論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學術期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區優秀期刊，被美國化學文摘（CA）、美國劍橋科學文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術振興機構數據庫（JST）等世界著名數據庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機電與自動化、安全環保、礦山測量、地質勘探等領域具有重大學術價值或工程推廣價值的研究成果，優先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據科技部中國科技信息研究所發布的《2024中國科技期刊引證報告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業工程技術學科核心期刊第1位；根據中國知網發布的《中國學術期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學科影響力位居73種礦業期刊第9位。

供稿：曾文旭

編排：余思晨

審核：王小兵

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