(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111610490.3 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 武钢资源集团乌龙泉矿业有限公司 地址 430000 湖北省武汉市江夏区乌龙泉 街工人村路128号 (72)发明人 余东晓　谭铭　马良元　王金金　 谢百勤　肖玲　 (74)专利代理 机构 深圳泛航知识产权代理事务 所(普通合伙) 44867 专利代理师 邓爱军 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预 测方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于数值模拟的台阶爆 破岩石块度预测方法， 该分析方法包括以下步 骤： S1， 在爆 破现场进行小药量试爆， 布置测点进 行爆破振动监测获得实测振动波形； S2， 引入经 验岩体物理力学参数作为初始值建立试爆场地 有限元数值模 型， 得到数值计算爆 破振动时程曲 线； S3， 计算现场测试与数值模型中相同点位爆 破振动数据误差是否小于允许误差； S4， 根据场 地选取典型截面建立二维有限元模 型。 本发明能 够考虑爆 破场地工程地质条件、 爆 破参数等多种 因素， 相比现有预测方法具有更高的适用性与预 测精度， 尤其能在爆破施工前完成台阶爆破块度 预测， 降低施工风险。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114519284 A 2022.05.20 CN 114519284 A 1.一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预测方法， 其特征在于， 包括数值模型计算 与爆破块度计算； 所述数值模型计算包括以下步骤： S1， 在预台阶爆破场地进行小药量试爆， 根据场 地条件布置爆破振动测试点位， 各点位 放置一台爆破 振动测试仪获取振动数据； S2， 根据现场爆破参数与地质情况， 通过有限元分析软件建立试爆场地爆破动力数值 模型， 引入一组经验岩体物理力学参数作为初始值； 将初始值带入数值模型中计算， 得到数值计算爆破 振动时程曲线； S3， 计算现场测试与数值模型中相同点位爆破振动数据误差， 在本方法中误差需小于 10％； 若现场测试与数值模型中相同点位爆破振动数据计算误差小于10％， 则初始岩体物 理 力学参数适用于 本场地； 执 行步骤S4； 否则， 在初始值基础上进行逐级调整岩体物理力学参数， 通过误差变化趋势判断参数 调整幅度， 直至现场测试值与数值计算 值误差小于10％； S4， 在三维模型中垂直于自由面方向选取n个截面， 建立n个二维台阶爆破有限元模型 F1、 F2…Fn， n一般不小于 3； S5， 通过在实体单元之间插入壳单元将S4中有限元模型离散化， 在有限元数值软件中 将壳单元转化为零厚度粘聚力单 元， 得到有限离 散元模型M1、 M2…Mn； 在有限离散元模型中输入S3中岩体物理力学参数、 粘聚力单元材料参数以及炸药参 数， 提交求 解器计算； S6， 查看数值计算结果， 导出台阶爆破数值计算效果图； 所述爆破岩石块度计算包括以下步骤： S7， 导入AutoCAD中对效果图进行描边处 理， 制作台阶爆破后形态图； S8， 根据不同爆破块体 体积大小获取爆破块度占比， 绘制爆破块度分布曲线； 对有限离散元模型M1、 M2…Mn重复上述操作， 得到块度分布预测结果R1、 R2…Rn， 最终预 测结果取n个模型 结果平均数。 2.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预测方法， 其特征在 于， 步骤S1中， 所述试爆药量仅需足够引发场地振动， 现场爆破 振动测试点 位不少于3个。 3.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预测方法， 其特征在 于， 步骤S2中， 所述爆破参数与地质情况包括孔网参数、 装药参数、 台阶几何尺 寸等， 所述岩 体物理力学参数包括： 密度、 弹性模量、 泊松比、 屈服强度、 切线模量、 硬化系数。 4.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预测方法， 其特征在 于， 步骤S3中， 所述爆破 振动数据误差指 爆破振动速度峰值与主频误差 。 5.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预测方法， 其特征在 于， 步骤S5中， 所述粘聚力 单元材料参数包括： 密度、 切向刚度、 法向刚度、 临界法向和切向 位移分量、 Ⅰ型断裂能和 Ⅱ型断裂能。 6.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟的台阶爆破岩石块度预测方法， 其特征在 于， 步骤S 8中， 所述 最终预测结果指各爆破块度级配的平均值， 计算方法为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114519284 A 2其中Ri为第i个模型块度分布结果， 包括各级配比例， n 为建立的有限离 散元模型 数量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114519284 A 3