计算机辅助设计在工程爆破领域的发展与应用

计算机应用

第

月年卷第期

中国矿山工程

,

综合技术

…

计算机辅助设计在工程爆破领域的发展与应用陈战强关键词工程爆破计算机辅助设计爆破模拟’,

陈,

超

,

张亚宾

,

李占金,

中钢集团工程设计研究院河北石家庄

河北理工大学河北唐山

摘

要近几十年来计算机辅助设计技术在工程爆破领域应用研究发展十分迅速步及到洞室爆破深孔露天爆破城市拆除,,

、

、

爆破等工程爆破的各个领域随着计算机技术的发展和数值计算理论的提高在工程爆破领域的计算机辅助设计技术研究将得

到更大发展月

巧

正,

,

〔

,

,

仔

概述近代科学技术的发展表明要使工程技术设计走上现代,

化道路必须充分利用近代电子技术和电子计算机技术的发展成果,

,

这其中最常用的就是计算机辅助设计技术,,

。

随着计算机技术的高速发展国内外爆破界也很重视计算机辅助设计技术在爆破设计领域中的应用并且广泛开展了这方面的研究,

。

爆破设计的特点是过程复杂工作重复零乱劳,

,

动强度大耗费时间多,,

。

利用计算机技术加强爆破设计和爆,

破管理可以把工程技术人员从繁重的设计计算和绘图工作中解放出来使其能够把更多的精力投人到创造性的工作中文章编号一一

并且加一

系统的应用使得工程设计精度和爆破质量有大幅,

度的提高,

,

。

中图分类号

文献标识码二旦收稿日期一一

技术在爆破工程领域的发展国外相关研究国外在爆破一,

技术研究方面的起步较早

,

并已取得,

作者简介陈战强,

,

男河,

较大进展许多爆破加拿大助设计系统

,

软件已经进人商业化发展阶段相。

北晋州人高级工程师从事矿山工孜设许工作。

一

应也产生了许多专门服务于爆破工程领域的系统软件公司

科技中心的。

和

年开始研制并用于地下矿山开采爆破的三维计算机辅系统实现了药孔布置图,

设计和方案设计文书输出的自动化工程设计人员的现场实

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计算机应用

第

期,

陈战强等计算机辅助设计在工程爆破领域的发展与应用系统同手工设计相比可以。

践表明采

用节省的时间美国的以及澳大利亚

平面药室位置其开发软件包可以根据输人参数自,,

动选择剖面位置求出抵抗线并可根据计算结果,

、

开发的掏槽爆破

反复调整药室中心直到满足设计要求,、

,

。

等人研发的爆破优化,

水利水电科学院的霍永基马贵存等人长期从事计算机辅助设计软件的研发工作其开发的软件,

设计程序都在实际爆破工程得到应用为爆破的研发作了有益探索。

开发的露天开采软

包实现了以集中药包为主要形式的单排单层或单

穿孔爆破管理软件从广义上讲也可以称作件,,、

排双层装药自动布置对原始资料的采集和布药剖面的切取也基本上做到了半自动化。

,

该软件能够迅速得出爆破管理所需的所有文、、

北京工业大学”

件包括钻孔计划装运进度计划炸药和火工品消耗表装药填塞计划以及其他和露天穿孔爆破相关的表格和数据。

的刘运通开发了主要用于路基开挖爆破的辅助设

计软件

。

“

七五期间“

”

,

“

定向爆破筑坝科技攻关组

根据弹道理论研制了定向筑坝、

系统

”。

广东爆

瑞典的诺贝尔公司则擅长进行地下矿山露天矿山的爆破工程设计、

破公司编制了用于药室松动抛掷爆破设计计算的一

、

预测和监测的综合性系统。

。

工具软件包

,

使得在设计计算中庞大的。,

公司的爆破系统软件报则主要用于爆区测量以及岩石破碎效果的预测在爆破效果预测方面、

计算工作和查询公式的工作得以减轻建立

南京工程兵学院研发的铜室爆破设计软件包原始地形资料,

,

挪威的、

该软件包利用数字化仪从地形图上直接快速采集自动完成地形资料的处理具有自,、

的露天矿台阶爆破优化模型可用于评价各种不同

爆破设计方案的成本破碎效果各后续生产工序成本对破碎程度的依赖关系以及孔网参数变化和,

动布置多层多排药包位置设计参数动态交换以及爆破漏斗形成与爆破效果显示等功能,

。

炸药单耗的关系数据,

。

开发了相应软件包

,

北京矿冶研究总院的宋晓天进行了凿岩爆破

用户只要输人相应的单孔标准药量和钻机成本等利用软件就可以自动给出最低

成本的优化设。

块度计算机模拟和优化研究建立的爆破过程中岩石块度与岩石介质炸药性能孔网参数和炸药单、

、

计方案

加拿大,

有限公司的研究人

耗之间的数学模型可用于对一定方案下岩石块度的预测和确定合理的孔网参数,

,

员进行了旨在优化提高生产效率的爆破方案设计

。

分析研究对爆破开采区域的地质结构和爆破块度用计算机进行了量化分析,

近几年随着计算机软硬件功能的日益强大和

从而提高了矿山的生产

技术的日益完善国内的爆破,

技术研发也、

效率降低了爆破成本,国内发展与现状

,

。

取得了长足的进步,

。

长沙矿业研究员刘志祥针对采、

用大中孔采矿的矿山凿岩爆破设计频繁工作量大的特点参考矿山使用较多的大孔中深孔凿岩爆

国内把计算机辅助设计引人爆破领域是从世纪

年代初期开始的

,

研究内容主要集中于爆,

破的设计规范采用,,

,

语言对

进行了二

破设计和爆破优化问题的解决目前能够达到生产应用要求的有露天矿生产爆破、

次开发通过计算机程序实现了大中孔凿岩爆破设计的自动化实践表明该软件包具有良好的实用性设计速度比手工设计提高了,

系统碉室爆破。

、

系统露天台阶爆破矿岩破碎过程模拟等整体而言目前我国爆破工程领域的和推广工作和国外相比还有很大差距。,

从

一

倍

。

技术研究

北京科技大学的豫世杰等人提出了爆破设计与模拟的,

一,

模型该模型在爆破效果影响

,

国内最早开展爆破

研究的是马鞍山矿山爆破数学模型分析年提出了露天矿台阶爆破”,“

因素分析的基础上由计算机自动进行完整的爆破

研究院在对澳大利亚,

设计同时对岩石的破碎效果和爆破对形状进行定量的模拟和预测此外该模型在人工干预的基础上还可以对爆破参数进行优化。,

的基础上该院于软件包。,

,

岩石破碎过程三维数学模型,

并研发了相应的一

随后该研究院将模型。

分布和

北京矿冶研究总院为江西德兴铜矿研制开发的露天爆破计算机辅助设计系统可与德兴铜矿现有的全球卫星定位系统联接自动完成布孔等爆破,

破碎理论相结合提出了能够

预测爆破岩石块度分

布的

一

年河北矿业学院的韩光、

莹等人运用计算机处理露天爆破的地形资料设计

设计工作使爆破设计更加科学和精确

,

。

该设计系

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计算机应用

中国矿山工程统采用人工神经网络原理开发的爆破效果预测程序其对爆破效果的预测有很高的准确性和容错性,,

年第

卷

模拟分析在完成设计模型以后应该对设计模型进行静,,、

。

爆破数据库的建立对爆破设计和爆破作业实现标准化科学化管理具有重大意义、

动态下的模拟分析验证设计模型的可靠性和应用效果常用的模拟分析方法有解析法和数值法,,,

。

露天爆破计算机,、

。

工

辅助设计系统在江西德兴铜矿的多年应用表明采用计算机技术进行台阶深孔爆破辅助设计优化爆破方案对改善爆破设计手段改进穿爆工艺提高爆破效果具有重要意义脚。,、

程爆破希望通过对爆破运动过程的模拟分析预测爆破设计方案的爆破效果以验证设计方案的合理性同时还希望通过对预测结果的分析进一步优化和改进设计方案和设计参数。,

、

爆破效果的预测分析

爆破完善的工程、

系统的主要功能系统的基本内容包括几何模、、

结果一般以数据或三维图形的形式反馈给设计人员便于设计人员对各种不同设计方案进行形象对比并对具体设计方案加以优化和改进,,

。

型绘制图形计算分析仿真模拟图形输出工程

数据库管理等四个方面同专业领域的下面结合一下工程

。

由于行业特点的不同不,

北京科技大学为首钢水厂铁矿开发的统中采用,

系

一

系统其功能上会有一点的差异系统的主要功能,

。

模型对露天台阶爆破的破碎。

技术在爆破工程领域的应用来解释。

块度和爆堆形状进行预测分析、

该模型综合考虑了

爆区地形以及台阶自由面条件矿岩物理力学性质与地质构造特征炸药爆破爆炸性能三类对爆破效果具有直接影响的关键因素水厂铁矿的实际应用表明其预测结果实际效果基本一致是一种可靠有,、

、

工程分析

,

收集工程设计的基本资料按工程要求提出设计目标分析影响爆破效果

的各种因素并在计算机辅助条件下计算爆破参数这是设计前期的准备工作。,,,

效实用的爆破效果预测模型设计成果输出

、

。

例如在露天、

系统中对地质地形数据的、、

,

收集识别爆区岩石可爆性的自动分级爆破区边界的确定以及孔网参数炮孔装药量计算起爆顺,

把几何模型的数学描述和数值计算数据用一定的数据格式在计算机存贮器中归档备案并在用户需要的情况下通过输出设备绘制成标准工程图,,

序和起爆时差的确定等几何建模

。

件和标准技术文档,、

。

例如一个完善的露天爆破爆区地形地质图孔、、

几何建模就是设计人员在输人设备的帮助下利用交互系统在,

系统的输出功能至少应包括、

系统的显示设备上产生几何,、

网结构图起爆网络图装药结构图等图件的自动

图形计算机将其转化为数学模型并存人数据库中是系统中应用范围最广最基本的系统功能爆破、、

输出以及指导施工的设计文件如爆破指令书穿孔

,

。

任务书爆破参数计算表爆孔坐标清单等、

、

、

。

设计系统的几何建模包括爆区圈定、

【考文献参唐北龙许忠信等计算机辅助设计基础教程【」京,,

孔网设计装药结构设计起爆网络设计爆破图标编制等。

清华大学出版社

例如在露天

系统中几何建模过程需

,

」杨朱龙

岳罗意平等,

,

原理与实践

北〕京中

要在爆区地质地形数据库以及精确的测量定位技术辅助下完成首先由人工确定爆区范围然后系统自动查询识别地质地形数据通过人机交互计算出爆破设计参数接着由系统自动完成布孔装药设计绘出爆破设计图最后利用几何模型确定的参,、,

国铁道出版社敏译源唐,,

一诺兰达公司的三维计算机辅助,,

地下矿爆破设计系统国外金属矿山

一

勇等计算机技术在工程爆破中的应用与发,

展爆破口”设计中的应用,

一

璨世杰庞永军等水厂铁矿地质地形数据库及其在爆破金属矿山,,

一,

数信息和图形信息对工程进行各种特性分析利用工程设计人员的实践经验初步判断设计模型的正确性和合理性并通过人机交互方式对设计模型进行改进,

,

,

于亚伦爆

破工程计算机模拟技术的进展工程爆破,

一

王国利申英峰等露天矿爆破计算机辅助设计系统研究,,

。

技术资料处理提取几何模型得到设计参数数据在系统辅助,

王国利申英峰等人工神经网络预测爆破效果,

矿冶

,

一

下通过人机交互完成爆破设计说明书的编制

。

【

刘志祥大中孔凿岩爆破计算机辅助设计软件开发与研究矿冶研究与发展,,

一

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