高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）

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1、高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）推荐项目公示内容申报类型科学技术进步奖项目名称露天矿台阶爆破数字化设计与模拟系统研究与应用推荐单位中国矿业大学项目简介1、所属科学技术领域本项目属矿山工程技术类的煤矿开采学科。2、立项背景露天矿岩体地质条件的复杂性和随机性，依靠爆破技术人员根据经验公式以及生产经验进行的手工设计，其计算爆破参数工作量大、效率低、精确性差，导致露天矿爆破效果存在极大的不确定性，严重影响露天矿安全高效的生产。国内外学者结合工程爆破专业知识和经验，在AutoCAD平台基础上二次开发了爆破计算机辅助设计、爆破效果模拟等功能，在一定程度上提高了矿

2、山爆破设计效率，但其功能简单，智能化水平低、实用性较差。为此，本项目研究了露天矿台阶数字化设计与模拟的基础理论及系统实现方法。3、主要技术内容和特点（1）三维可视化图形平台采用面向对象、地理信息系统、虚拟现实等先进技术，开发三维可视化图形平台，实现地质信息、露天矿采场、爆破区域等的可视化。（2）爆破地质信息管理系统建立露天矿爆破地质信息数据库，提出爆破区域地形数据以及爆区、炮孔周围岩性信息等的插值方法，构建功能完善的露天矿爆破地质信息管理系统。（3）露天矿台阶爆破数字化设计系统提出基于加权聚类分析的爆破参数智能设计方法，开发爆破参数数字化设计系统，并提出分

3、区设计、前排抵抗线智能优化、交叉孔孔长自动调整、爆破延时智能调整等方法。（4）爆破效果评价及模拟系统揭示爆破效果与多因素之间的关系，建立基于数理统计方法的爆破效果预测模型，构建基于模糊综合评价方法的爆破效果评价模型，开发基于广义非线性系统理论的抛掷爆破爆堆形态模拟预测系统，研发爆破过程模拟、时段爆破药量统计等功能。（5）爆破参数反馈优化调整方法构建理想爆破效果样本库，提出爆破设计参数优化调整、施工参数反馈调节以及预测模型逐步优化的方法，实现露天矿台阶爆破参数的智能优化、反馈调整。4、推广应用情况、经济效益和社会效益项目成果在两座三千万吨级以上的特大型露天煤

4、矿和建筑骨料标杆型矿山中得到推广应用，成果实现矿山台阶爆破设计智能化、标准化，三年创造直接经济效益1.5亿元，大幅度降低生产技术人员劳动强度且降低炸药单耗，创造了显著的经济和社会效益。项目成果的推广应用实现了爆破设计过程的简约化、高效化、精细化、标准化，提高了露天矿爆破效果，降低了爆破成本。系统软件系自主开发，具有独立的自主知识产权，达到了国际先进水平，具有广阔的推广应用前景。项目登记软件著作权6项，学位论文2篇，发表学术论文18篇，出版专著2部。推广应用情况本项目研究开发的露天矿深孔台阶爆破数字化设计与模拟系统，在露天矿山爆破设计中具有广泛的适用性。依托

5、中国矿业大学露天开采与边坡工程研究所成功实施了技术应用推广，已成功在内蒙古神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟露天煤矿、中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿、湖州新开元碎石有限公司得到应用。随着本项目开发的露天矿深孔台阶爆破数字化设计与模拟系统在矿山爆破设计中的经济效益越来越明显，在国内大型露天矿山爆破设计中具有广阔的应用前景。经济效益项目总投资额回收期（年）年份新增利润（万元）新增税收（万元）创收外汇（美元）节支总额（万元）2014年0005493.712015年0004824.532016年0005066.06累计00015384.30各栏目的计算依据

6、：使黑岱沟露天矿抛掷爆破和松动爆破炸药单耗分别降低0.05kg/m3、0.03kg/m3，有效抛掷率提高5%，哈尔乌素露天矿和湖州新开元碎石有限公司炸药单耗分别降低0.05kg/m3、0.02kg/m3。2014~2016年，为黑岱沟露天矿节省生产成本2813.8万元、2761.83万元、3168.50万元，为哈尔乌素节省生产成本2679.91万元、2018.09万元、1853.06万元。2015~2016年，为湖州新开元碎石有限公司节省生产成本44.61万元、44.50万元。社会效益项目针对露天爆破计算机应用水平落后等问题，研究开发的“露天矿台阶爆破数字

7、化设计与模拟系统”将计算机的高速处理能力和技术人员的实践工作经验结合起来，大大提高了露天矿台阶爆破设计效率、爆破效果评测效率，实现了爆破参数的快速优化和调整，减轻了设计人员的劳动强度，从根本上改变了台阶爆破靠经验设计的局面，提高了台阶爆破设计效率和效果预测准确性，促进了矿山爆破生产效率、提高了矿山爆破的安全性。本项目成果曾获科技奖励情况获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）无本表所填内容是指本项目科技成果曾经获得的科技奖励，具体为：1.经登记的社会力量设立的科技奖励；2.厅、局、地级市设立的科技奖励；3.国际组织和外国政府设立的科技奖励；4.

8、其他科技奖励。主要知识产权目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地