裂缝密度模型系统、方法和装置与流程 专利技术说明

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术裂缝密度模型系统、方法和装置1.相关申请2.本技术要求于2020年11月3日提交的名称为fracture density model system,methods,and apparatuses[裂缝强度模型系统、方法和装置]的美国临时专利申请第63/109,033号的优先权，所述美国临时专利申请特此通过引用以其全文并入。技术领域[0003]本公开总体上涉及炸药。更具体来说，本公开涉及用于预测由爆破产生的岩石的碎裂尺寸的方法、系统和装置。附图说明[0004]为了容易地识别对任何特定元件或动作的讨论，附图标记中最显著的一个或多个数字是指首次介绍该元件的图号。[0005]图1a图示了根据一个实施例的由从爆破孔发出的冲击波施加在岩石元素上的应力。[0006]图1b图示了根据一个实施例的岩石元素中的最终的径向裂纹或裂缝。[0007]图2a图示了根据一个实施例的爆破现场的一部分的3d模型。[0008]图2b图示了根据一个实施例的被分割成多个体积元素的3d模型。[0009]图3a图示了根据一个实施例的在任何模拟爆破之前的所述3d模型的俯视平面图。[0010]图3b图示了根据一个实施例的在从第一爆破孔和第二爆破孔的模拟爆破之后的3d模型的俯视平面图。[0011]图4图示了根据一个实施例的矢量力学方程，所述矢量力学方程可以在裂缝强度建模(fdm)中用于计算距离函数并检测在爆破中装药相对于岩石元素的位置。[0012]图5图示了根据一个实施例的爆破模型的俯视平面图，所述爆破模型具有幻像孔以确定爆破模型的每个元素中由被反射冲击波引起的裂缝和裂缝强度。[0013]图6图示了根据一个实施例的具有幻像孔和动态自由面的爆破模型的俯视平面图。[0014]图7a图示了根据一个实施例的爆破模型和相对于第一爆破孔的裂缝角度的俯视平面图。[0015]图7b图示了根据一个实施例的爆破模型和相对于与第一爆破孔相对应的幻像孔的裂缝角度的俯视平面图。[0016]图8图示了根据一个实施例的爆破孔的侧视图。[0017]图9a图示了根据一个实施例的可以用于更准确地预测裂缝强度的增加了岩石类型性质的3d模型。[0018]图9b图示了具有多个层板的垂直爆破孔的横截面。[0019]图10图示了根据一个实施例的使用fdm的地下采矿场模型的模拟。[0020]图11图示了根据一个实施例的用于预测由爆破产生的岩石碎块尺寸的方法的流程图。[0021]图12是根据一个实施例的fdm系统的框图。[0022]图13a图示了根据一个实施例的具有多个离散元素的3d爆破模型的裂纹强度的3d fdm轮廓曲线图。[0023]图13b图示了根据一个实施例的2d粒径分布曲线。[0024]图14图示了爆破模型的俯视平面图。具体实施方式[0025]炸药通常在采矿、采石和挖掘行业中使用以将岩石和矿石破碎。通常，在比如地面等表面中钻出被称为“爆破孔”的孔。然后可以将炸药放入爆破孔内。典型地，使用多个爆破孔来将大量岩石和矿石破碎。使用多个爆破孔会给爆破计划带来复杂性。例如，爆破可能基于多种因素而变化，所述多种因素包括爆破孔间距、爆破孔负荷、爆破孔深度、爆破孔模式、爆破孔数量、地质性质、炸药类型、炸药量和爆破孔起爆时间。众多可能性使爆破计划变得困难，即使对于训练有素的爆破工程师也是如此。[0026]由建模系统执行的爆破模拟可以用于预测爆破的结果。例如，一些建模系统可以预测爆破的碎块尺寸分布。碎块尺寸分布可以预测爆破之后的岩石的尺寸。由爆破引起的岩石碎裂是采矿作业的关键结果之一。碎裂优化可以显著改进所有下游采矿和粉碎过程。基于所有相关爆破输入对碎块尺寸(fragment size)分布进行准确预测有助于优化过程。[0027]本文中的实施例生成岩石碎裂的三维(3d)模型。所述模型可以被称为裂缝密度模型(fdm)。建模系统可以通过将爆破现场的模型分割成多个元素、模拟爆破以及追踪在所述多个元素中的每一个中发生的碎裂来生成fdm。在一些实施例中，建模系统可以处理复杂的物理场景，包括预先存在的节理、后断(backbreak)、动态自由面、变化的爆破参数和自由面处的波反射。附加地，在一些实施例中，fdm也可以被扩展以模拟地下环境中的岩石爆破。[0028]如本文所使用的，3d fdm元素是3d fdm模型的元素。3d fdm元素在本文中被称为“有限元”、“体积元素”、“多个体积元素”、“离散元素”、“多个离散元素”、“多个元素”、“多个不同元素”、“元素”和“岩石元素”。这些术语中的每一个都指代3d fdm模型的3d fdm元素。[0029]将容易理解的是，如下文通常描述的并且在本文的附图中图示的实施例的部件可以以多种不同的配置来布置和设计。例如，方法的步骤未必需要以任何特定次序或甚至顺序地执行，所述步骤也不需要仅执行一次。因此，如下文所描述并且在附图中表示的各种实施例的以下更详细描述并不旨在限制本公开的范围，而仅仅表示各种实施例。尽管在附图中呈现了实施例的各个方面，但除非具体指示，否则附图未必按比例绘制。[0030]本文所描述的系统和方法的实施例和实施方式可以包括各种步骤，所述步骤可以体现在要由计算机系统执行的机器可执行指令中。计算机系统可以包括一个或多个通用或专用计算机(或其他电子设备)。计算机系统可以包括硬件部件或可以包括硬件、软件和/或固件的组合，所述硬件部件包括用于执行步骤的特定逻辑。[0031]实施例可以作为计算机程序产品来提供，所述计算机程序产品包括上面存储有指令的计算机可读介质，所述指令可以用于对计算机系统或其他电子设备进行编程以执行本文所描述的过程。计算机可读介质可以包括但不限于：硬盘驱动器、软盘、光盘、cd-rom、dvd-rom、rom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、固态存储器设备或适合于存储电子指令的其他类型的介质/计算机可读介质。[0032]计算机系统和计算机系统中的计算机可以经由网络进行连接。如本文所描述的用于配置和/或使用的合适网络包括一个或多个局域网、广域网、城域网和/或互联网或ip网络，比如万维网、专用互联网、安全互联网、增值网络、虚拟专用网、外联网、内联网、或甚至是通过介质的物理传输与其他机器进行通信的独立机器。特定来说，合适的网络可以由两个或更多个其他网络(包括使用不同硬件和网络通信技术的网络)的部分或整体形成。[0033]一个合适的网络包括服务器和数个客户端；其他合适的网络可以包含服务器、客户端和/或对等节点的其他组合，并且给定计算机系统可以既用作客户端又用作服务器。每个网络包括至少两个计算机或计算机系统，比如服务器和/或客户端。计算机系统可以包括工作站、膝上型计算机、可断开的移动计算机、服务器、大型机、群集、所谓的“网络计算机”或“瘦客户端”、平板计算机、智能电话、个人数字助理或其他手持式计算设备、“智能”消费型电子设备或器具、医疗设备或其组合。[0034]合适的网络可以包括通信或联网软件，比如可从和其他供应商获得的软件，并且可以使用tcp/ip、spx、ipx和其他协议经由双绞线、同轴电缆或光纤电缆、电话线、无线电波、卫星、微波中继器、调制过的ac电力线、物理介质传输和/或本领域技术人员已知的其他数据传输“导线”进行操作。网络可以囊括较小的网络和/或可以通过网关或类似机制连接到其他网络。[0035]每个计算机系统包括一个或多个处理器和/或存储器；计算机系统还可以包括各种输入设备和/或输出设备。处理器可以包括通用设备，比如或其他“现成的”微处理器。处理器可以包括专用处理设备，比如asic、soc、sip、fpga、pal、pla、fpla、pld或者其他定制或可编程设备。存储器可以包括静态ram、动态ram、快速存储器、一个或多个触发器、rom、cd-rom、磁盘、磁带、磁性、光学或其他计算机存储介质。(多个)输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、光笔、输入板、麦克风、传感器或具有附带固件和/或软件的其他硬件。(多个)输出设备可以包括监视器或其他显示器、打印机、语音或文本合成器、开关、信号线或具有附带固件和/或软件的其他硬件。[0036]计算机系统可以能够使用软盘驱动器、磁带驱动器、光学驱动器、磁光驱动器或其他装置来读取存储介质。合适的存储介质包括具有特定物理配置的磁性、光学或其他计算机可读存储设备。合适的存储设备包括软盘、硬盘、磁带、cd-rom、dvd、prom、ram、快速存储器和其他计算机系统存储设备。物理配置表示使计算机系统以如本文所描述的特定和预定义的方式进行操作的数据和指令。[0037]相关领域的技术人员使用本文呈现的传授内容以及编程语言和工具(比如现代fortran、java、pascal、c++、c、php、.net、数据库语言、api、sdk、汇编、固件、微码和/或其他语言和工具)容易地提供有助于实施本发明的合适软件。合适的信号格式可以以模拟或数字形式体现，具有或不具有错误检测和/或校正位、分组标头、特定格式的网络地址和/或相关领域的技术人员容易提供的其他支持数据。[0038]特定实施例的各方面可以被实施为软件模块或部件。如本文所使用的，软件模块或部件可以包括位于计算机可读存储介质之内或之上的任何类型的计算机指令或计算机可执行代码。例如，软件模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，所述物理或逻辑块可以被组织为执行一个或多个任务或者实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。特定软件模块可以包括存储在计算机可读存储介质的不同位置中的不同指令，所述指令共同实施模块的所描述功能。实际上，模块可以包括单个指令或许多指令，并且可以分布在数个不同的代码段上、分布在不同的程序之间以及跨数个计算机可读存储介质进行分布。[0039]一些实施例可以在分布式计算环境中实践，其中，任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，软件模块可以位于本地和/或远程计算机可读存储介质中。此外，在数据库记录中被捆绑或呈现在一起的数据可以驻存在同一计算机可读存储介质中，或者跨数个计算机可读存储介质，并且可以跨网络在数据库中的记录的字段中链接在一起。根据一个实施例，数据库管理系统(dbms)允许用户与一个或多个数据库交互并提供对数据库中包含的数据的访问。[0040]图1a和图1b图示了岩石元素102上的应力。具体来说，图1a图示了由从爆破孔104发出的冲击波施加在岩石元素102上的应力，并且图1b图示了在岩石元素102中产生的径向裂纹110或裂缝。爆破引起的岩石碎裂是复杂的物理过程，其涉及许多不同的物理现象，比如冲击波的生成和传播、冲击波衰减为应力波、岩石中的裂纹形成和裂纹增长机制、爆炸气体装载、岩石隆起运动等。这些都在不到一秒内以动态方式发生。因此，使用单一封闭形式的解析方程来捕获爆破的这些物理方面是非常困难的。已经提出了许多数值模型来表示由岩石爆破所致的碎裂。在碎裂预测方面，一些模型已比其他模型更成功。[0041]当冲击波撞击在钻孔的壁上时，所述波的强度远远超过岩石的抗压强度，从而损坏并压碎钻孔壁表面处的岩石。随着冲击波从爆破孔104进一步传播，冲击波的强度降低，并且冲击波转换成应力波。应力波在径向方向上施加压应力106并且在切线方向上施加拉伸应力108。在所图示的实施例中，岩石元素102的切向强度小于抗压强度。因此，岩石由于切线方向上的拉伸应力108而破碎并且形成径向裂纹110。高压爆炸气体进入径向裂纹110并进一步膨胀/帮助岩石破碎。[0042]图2a图示了爆破现场的一部分的3d模型202。3d模型202在每个拐角处包括一个爆破孔(例如，第一爆破孔206、第二爆破孔208和第三爆破孔210)。尽管所图示的实施例示出了在3d模型202的拐角上的爆破孔，但可以在爆破现场的整个模型中包括多个爆破孔。3d模型202的爆破孔并未全程延伸到表面212，以模拟每个爆破孔都进行了堵塞。[0043]为了生成3d模型202，建模系统可以接收多个输入。可以从各种来源接收输入。例如，可以从人机接口(hmi)、存储在建模系统中的先前模型、爆破现场扫描系统或存储在建模系统中的默认值中的一个或多个接收输入。所述输入可以包括爆破孔数据和爆破现场数据。爆破孔数据可以包括爆破孔参数，比如爆破孔间距、爆破孔负荷、爆破孔深度、爆破孔直径、爆破孔模式、爆破孔数量、堵塞信息、炸药性质、爆破孔角度、爆破孔位置、排偏移、后断、前排负荷、爆破孔的顶部坐标、爆破孔的底部坐标、子钻孔信息和层板信息。[0044]爆破现场数据可以包括爆破现场的台阶信息和地质性质。台阶信息的非限制性示例包括面角度、台阶高度、台阶倾角、坑倾角、自由面位置和弃土角。地质性质的非限制性示例包括矿物学(元素和/或矿物)、岩性结构(原生、次生和/或纹理)、孔隙度、硬度、衰减、杨氏模量、剪切模量、体模量、泊松比、p波速度、s波速度、岩石密度、岩石类型、岩石强度、岩石条件、岩石描述、节理条件、节理角度、节理取向、节理间距的标准偏差、内聚力、垂直节理间距、水平节理间距、无侧限抗压强度(ucs)、声速、钻孔的标准偏差、冲击速度、岩石的裂缝韧性、岩石的反射率、岩石的拉伸强度、内摩擦角、hugoniot数据(例如，up min、up max、us min、us max)和地应力(σ1、σ2、σ3、应力取向、倾角、方向和滚动)。“纹理”是指形成岩石或其他材料的连锁矿物晶体的尺寸、形状和布置。地质性质可以用于确定其他地质特性，比如易碎性和易碎裂性。[0045]图2b图示了被分割成多个体积元素(例如，元素204)的3d模型202。3d模型202可以根据需要被分割成尽可能多或尽可能少的元素。大量的元素可以为模拟提供更好的分辨率，而较少的元素可以使用较少的计算资源。[0046]建模系统可以追踪模拟爆破在每个元素内产生的裂缝。fdm中的结果可以预测每个元素内的裂缝强度(fracture intensity)。裂缝强度是指给定区域(例如，所述元素)内的裂缝量。裂缝可能是天然节理或由来自爆破的冲击波造成的裂缝。裂缝强度也可以被称为裂缝频率。通过追踪每个元素的裂缝强度，建模系统可以预测碎块(fragment)尺寸。[0047]图3a图示了在任何模拟爆破之前的3d模型202的俯视平面图。如所图示的，3d模型202包括第一爆破孔206、第二爆破孔208、第三爆破孔210和第四爆破孔302。附加地，3d模型202包括岩石中的天然节理集304。天然节理集304是作为岩石的地质性质的一部分预先存在的节理裂缝。在一些实施例中，天然节理集304可以沿3d模型202的深度向下均匀地延伸，而在其他实施例中，天然节理集304的位置和取向在整个3d模型202中发生偏移。例如，不同的岩石层可以被建模为具有不同的天然节理集。[0048]图3b图示了在从第一爆破孔206和第二爆破孔208的模拟爆破之后的3d模型202的俯视平面图。如所示出的，爆破产生从爆破孔延伸的裂缝(即，爆炸裂缝306)。[0049]使用fdm的建模系统基于来自岩石中存在的天然节理集304的裂纹与从爆破孔的爆破引起的断裂(即，爆炸裂缝306)之间的裂缝相互作用来预测岩石的碎块尺寸。来自爆破孔的裂纹彼此相互作用并与岩石中的天然节理集304相互作用。这些相互作用可以被建模系统用于确定裂缝的等效强度。[0050]如所示出的，在爆破孔附近的区域，爆炸裂缝306破坏了地质并导致该区域内出现大量裂缝。爆炸裂缝306扩散开，并且所述爆炸裂缝从爆破孔扩展得越远，密度就越小。在爆破孔之间的区域中，天然节理集304与爆炸裂缝306之间的裂缝相互作用对岩石的碎裂具有更大的效应。在这些区域中，建模系统可以考虑天然发生的碎裂、爆破后的碎裂以及甚至邻近爆破孔的重叠的碎裂的相加效应。[0051]在一些实施例中，建模系统可以在确定裂缝强度时考虑由先前爆破产生的裂缝。例如，在台阶爆破中，在一排爆破孔爆破之后，会产生新自由面。尽管这排爆破孔现在消失了，但建模系统可以存储由所述爆破引起的在新自由面的边界内的裂缝。先前爆破裂缝可以被添加到天然碎块和下次爆破碎块中。[0052]爆破引起的裂缝的强度可以通过经验方程来预测，所述经验方程考虑了问题的物理方面，比如：i)炸药性质、ii)岩石性质、iii)爆破几何形状、和iv)爆破定时。裂缝强度概念的一个优点是，如果各个裂缝与自由面的角度是类似的，则可以将强度(定义为每单位长度的裂缝)相加。不管等效裂缝的来源如何，这种相加均是有效的。[0053]在一些实施例中，爆炸引起的裂缝强度(fracture intensity)可以是：[0054]fracture intensity＝k/r3ꢀꢀ(方程1)[0055]其中：[0056]·k是现场特定的校准参数，它可以基于i)炸药性质、ii)岩石性质、和iii)爆破几何形状[0057]·r是以英尺为单位的到孔的距离[0058]如所示出的，裂缝强度基于距爆破孔的距离而迅速降低。例如，在距孔一英尺的距离处，裂缝频率可以是每英尺4,000次裂缝。而在16英尺处，裂缝频率可以降低到每英尺仅一次裂缝。[0059]在一些实施例中，爆炸引起的裂缝强度可以通过使用以下方程来计算：[0060]f＝k*f1*f2*f3ꢀꢀ(方程2)[0061]其中：[0062]f1对应于岩石和炸药性质，f2给出了粒径分布曲线(例如，圆柱形装药的几何术语)的形状，并且f3基于元素与装药的距离而生成强度效应。k是现场特定的校准参数。k参数取决于现场特定的岩石裂缝性质。[0063]方程(2)中的各函数的详细方程示出如下：[0064][0065][0066][0067]其中：[0068]·在f1中，分子是由应变能量密度描述的岩石强度，并且分母是可从炸药获得的能量。[0069]·r0对应于孔半径。[0070]·r是元素距孔的径向正交距离。[0071]·br是元素距爆破孔的距离。(br在堵塞区带中不同于r)[0072]·hmx和xms是使用矢量距离方程针对不同爆破孔取向进行评估的距离函数。hmx是从装药的底部到元素中心的距离(沿着爆破孔方向测量的)。xms是从装药的顶部到元素中心的距离(沿着爆破孔方向测量的)。[0073]·指数α、υ和δ使用测试台阶爆破进行校准。[0074]·pf是粉料因子。[0075]·ee是炸药能量。[0076]从方程1到5可以看出，这些函数是无量纲的，这可以允许实施例更灵活地使用不同的单位系统，比如si、cgs等。f2中的反正切函数可以产生碎块尺寸分布的期望形状。[0077]为了校准方程并找出最佳参数集(k、α、υ、δ)，可以计算实验数据集与数值数据集之间的均方根误差(rmse)。在一些实施例中，可以进行许多优化迭代以最小化rmse误差并找到表示爆破的最佳参数集。在一些实施例中，fdm系统可以使用rmse为爆破现场定制裂缝密度模型。例如，可以通过在逐渐改变fdm拟合参数(例如，k、α、υ、δ)的同时多次执行裂缝密度模型(例如，1,000次模拟)来完成对现场的rmse研究。对于rmse研究，所述系统可以将fdm结果与来自特定现场的实际爆破结果进行比较。所述系统可以尝试通过运行数千次rmse迭代来优化fdm参数(k、α、γ、δ)以匹配实际的爆破数据。使用模拟，系统可以获得fdm的优化rmse拟合参数(对于该特定现场)。rmse研究可以产生调整后的拟合参数，这些拟合参数可以准确地预测通过未来爆破产生的碎裂。[0078]可以将来自爆炸裂缝306的裂缝强度与来自天然节理集304的裂缝强度组合，以确定构成3d模型202的元素中的每一个的总裂缝强度。例如，对于3d模型202的每个元素，建模系统可以使位于一个元素中的爆炸裂缝306与天然节理集304相加，以确定每个元素的总裂缝强度。[0079]在一些实施例中，可以使用fdm的组合规则来组合裂缝之间的相互作用。建模系统可以使用方程(2)来预测体积元素中的裂缝强度，并且然后使用以下方程6将结果与先前裂缝强度组合。[0080]ir＝(ie+in).cos2(ae-an)+max(ie，c.in).sin2(ae-an)ꢀꢀ(方程6)[0081]其中：[0082]ir是体积元素中的裂缝的合成强度。ie和ae分别是现有裂缝强度和裂缝角度。类似地，in和an对应于新的裂缝强度和裂缝角度。c是“裂纹交叉因子”，它实质上是针对正交裂缝强度降低裂缝强度的因子。[0083]通常，平行裂缝可以被加起来并增加强度。另一方面，正交裂缝往往会降低体积元素中的裂缝强度。具有较高强度的裂缝角度可被认为是主要的并被保留以用于下一次迭代。参考图7a和图7b来讨论对裂缝角度的确定。[0084]使用总裂缝强度，建模系统可以确定碎裂尺寸。在一些实施例中，可以通过下式的计算来确定每个元素的碎块尺寸(fragment size)：[0085]fragment size＝1/fꢀꢀ(方程7)[0086]其中：f是总裂缝强度[0087]图4图示了矢量力学方程404，所述矢量力学方程可以被fdm系统用于计算距离函数并检测在爆破中装药相对于岩石元素的位置。矢量力学方程404使用在孔基底406处爆破孔410与岩石元素402之间的角度以及在孔顶部408处爆破孔410与岩石元素402之间的角度。所图示的实施例中的矢量力学方程404是：[0088][0089]其中：[0090]·h是矢量，其幅值为爆破孔长度，其方向为从孔基底到孔顶部[0091]·sb是从孔基底到元素中心的矢量[0092]·st是从元素中心到孔顶部的矢量[0093]矢量力学方程404可用于对距离hmx 416和xms 418进行求解。hmx和xms是可以在fdm中使用的距离函数。hmx被测量为从孔基底到交叉点420的距离。xms被测量为从孔顶部408到交叉点420的距离。交叉点420表示从岩石元素402的中心绘制的垂直线与由矢量h表示的爆破孔线之间的交点。fdm系统可以使用h.sb和h.st来计算角度β和θ。然后，该系统可以使用这些角度(β和θ)以及方向余弦来以数学方式计算距离hmx和xms。[0094]在一些实施例中，fdm建模系统可以使用这些矢量力学方程404来精确处理模型的不同子区带中的岩石。使用点积和方向余弦，该建模系统可以预测不同位置处的裂缝强度，而无需明确定义爆破参数，比如负荷、间距、堵塞、子钻孔等。[0095]在一些实施例中，fdm建模系统可以使用矢量力学方程404来处理任何爆破孔取向和可变爆破参数。使用矢量力学方程404，建模系统能够准确地预测距离函数和装药位置，而不管爆破孔的尺寸、位置或取向如何。例如，矢量力学方程404可以用于处理针对具有倾斜爆破孔和可变装药长度/位置的爆破的计算。[0096]图5图示了爆破模型500的俯视平面图，所述爆破模型具有幻像孔504以确定爆破模型500的每个元素中由被反射冲击波502引起的裂缝和裂缝强度。爆破模型500是具有自由面506的台阶爆破的模型。类似于图2b中的3d模型202，爆破模型500可以是3d的并且包括多个不同的元素。当来自爆破的冲击波到达自由面506和顶部表面时，引起被反射的冲击波502。在一些实施例中，自由面的可变反射率可以被设置为100％。[0097]幻像孔504可以被放置成与自由面506的距离等于成排的测试爆破孔510与该自由面的距离。测试爆破孔510是当前在爆破模拟下的爆破孔。测试爆破孔510与自由面506间隔开负荷508的距离。因此，在所图示的实施例中，幻像孔504被定位成在自由面506之外负荷508的距离。由于幻像孔504在自由面506之外，因此幻像孔504定位于自由空间中并且不与爆破模型500的任何岩石元素直接接触。[0098]为了模拟来自测试爆破孔510的爆破，建模系统可同时从测试爆破孔510和幻像孔504两者发起爆破。由于幻像孔504被同时起爆并且由于其位置，因此当来自测试爆破孔510的冲击波到达自由面506时，来自幻像孔504的冲击波充当爆破模拟的被反射的冲击波502。因此，建模系统可使用被反射冲击波502来模拟来自幻像孔504的冲击波。在一些实施例中，建模系统可以假设自由面的反射率是100％。因此，幻像孔504冲击波可以在幅值上等于来自测试爆破孔510的冲击波。换句话说，参考图3b所讨论的方程可用于计算来自测试爆破孔510中的每一个和幻像孔504中的每一个的裂缝强度。[0099]幻像孔504的形状可以与测试爆破孔510相同。例如，幻像孔504可以具有与测试爆破孔510相同的直径和深度。在一些实施例中，幻像孔504可被模拟以使冲击波辐射测试爆破孔510的装药的长度。在其他实施例中，幻像孔504可被模拟以使冲击波辐射测试爆破孔510的装药和堵塞的长度。[0100]在一些实施例中，可以实用附加的幻像孔来对从爆破模型的顶部表面的反射进行建模，例如，幻像孔可以被放置成与顶部表面的距离等于堵塞区的长度。这些幻像孔可以被称为堵塞幻像孔并且可以在堵塞区带中生成被反射冲击波。这些幻像孔模拟冲击波在爆破的顶部表面处的反射。[0101]在一些实施例中，测试爆破孔510可以基于对已钻孔爆破现场的实际扫描或gps数据来定位。在一些实施例中，测试爆破孔510可以基于先前爆破的现场，并且考虑过度装填、装填不足、未能正确引爆、部分填充有水或以其他方式具有非典型引爆的爆破孔。此数据被可输入到模型中以预测爆破后的碎裂。[0102]在幻像孔504处生成的被反射冲击波502可以具有与来自测试爆破孔510的冲击波不同的角度。例如，在一个实施例中，来自多个幻像孔504的被反射冲击波502被建模为具有第一角度的拉伸波，并且来自多个测试爆破孔510的冲击波被建模为成第二角度的压缩波。[0103]如参考图6(参见图6)所讨论的，幻像孔504也可以被建模系统用于创建动态自由面。[0104]图6图示了具有幻像孔608和动态自由面604的爆破模型600的俯视平面图。爆破模型600包括多排爆破孔(即，排r5 612和排r6 610)。排r5 612中的爆破孔先前已被爆破。在排r5 612的爆破孔被爆破之前，动态自由面604位于排r5 612前面以将排r5 612包括在台阶中。建模系统已将动态自由面604移动到排r5 612后面，这表示在排r5 612的爆破期间从台阶破裂而出的岩石元素。使动态自由面604移动允许建模系统更准确地确定被反射冲击波的效应。在这个示例中，t0是点火时间并且ri是被点火的排(i＝1,2,…n)。[0105]随着每一排在模拟期间被点火，建模系统使动态自由面604动态地移动。使动态自由面604移动可以帮助避免重新网格化并且在爆破模型600中包括后断(back break)效应。当一排被点火时，其产生后断606和如由动态自由面604所示的新自由面。动态自由面604将随着按时将另外的排点火而移动。[0106]后断606是先前被点火的排与动态自由面604的新位置之间的距离。每当一排被点火时，与所述排一致以及在所述排与先前自由面之间的岩石元素被移位。另外，在一些实施例中，在所述排后面的一些岩石元素(例如，比已爆破排距先前自由面更远的岩石)也被移位。例如，排r5 612与动态自由面604之间的距离是后断606。在一些实施例中，后断606可以是负荷的三分之一。在一些实施例中，可以使动态自由面604变化使得多个爆破孔的负荷变化而处于所述模型的不同y轴高程处。[0107]后断606改变要点火的下一排的负荷。有效负荷602是排之间的间距减去后断606。有效负荷602用于确定幻像孔608的位置。幻像孔608被放置成距动态自由面604的距离等效于有效负荷602。换句话说，排r6 610与动态自由面604之间的距离618等于动态自由面604与幻像孔608之间的距离620。幻像孔608定位在动态自由面604的与排r6 610相反的侧上。[0108]幻像孔608与来自排r6 610的爆破孔的冲击波同时地发起冲击波。来自幻像孔608的冲击波与来自排r6 610的爆破孔的冲击波同时到达动态自由面604，并且模拟从动态自由面604反射的冲击波。相应地，幻像孔608遵循与排r6 610相同的定时。亦即，每当排r6 610中的爆破孔中的一个被点火时，对应的幻像孔被点火。例如，当第一爆破孔614在200毫秒(ms)时被点火并且发出冲击波时，同时从第一幻像孔616发出冲击波。类似地，在所图示的实施例中，剩余爆破孔和幻像孔对在225ms、250ms、275ms和300ms被点火。[0109]可以针对任何爆破模式或定时序列来创建动态自由面604。附加地，通过使用动态自由面604，建模系统可以避免在模拟多排和多个孔的大问题时重新网格化。[0110]图7a和图7b图示了建模系统可以如何限定裂缝角度。裂缝角度被定义为实际冲击波和被反射冲击波之间的角度。图7a图示了爆破模型702和起自第一爆破孔704的裂缝角度的俯视平面图。建模系统可以通过找出自由面708与入射冲击波方向之间的角度来确定来自第一爆破孔704的冲击波的角度。更具体来说，入射冲击波的角度是自由面708的内侧与入射波方向之间的角度。[0111]类似地，图7b图示了爆破模型702和来自与第一爆破孔704相对应的幻像孔706的裂缝角度的俯视平面图。如所示出的，也可以从自由面708的内侧和被反射的波方向计算来自幻像孔706的被反射冲击波的角度。[0112]在一些实施例中，这些角度被认为是正的。附加地，如果爆破孔的位置在垂直方向(y方向)上改变，则建模系统可以使用方向余弦来在平面(x-z平面)中准确地定位装药。该系统可以使用裂缝强度的主要角度的计算和保留。例如，平行裂缝可以协作，而正交裂缝彼此干扰。所述系统可以识别裂缝到达的顺序并且针对点火的每个孔来考虑每个体积元素中新生成的裂缝与现有裂缝的相互作用。[0113]图8图示了爆破孔802的侧视图。如所示出的，爆破孔802包括堵塞804和炸药装药806。在一些实施例中，建模系统可以使用所图示的双arctan函数椭圆形状裂缝强度轮廓808来确定3d模型的每个元素的碎块尺寸并且产生碎裂尺寸分布。裂缝强度轮廓808以炸药装药806为中心。[0114]在一些实施例中，fdm建模系统可以使fdm集成有多个地质层和多个层板。地质层和多个层板可以是fdm建模系统的输入。[0115]图9a图示了并入岩石类型性质以更准确地预测裂缝强度的3d模型。每个岩石层(还被称为地质层)可以与包括密度、破裂强度和模量的岩石性质相关联。这些岩石性质可能影响每个岩石层中的元素断裂的方式。例如，密度较小的岩石可以允许裂缝比密度较大的岩石延伸得更远。[0116]fdm建模系统中表示钻孔中的地质层的输入或者爆破模式可以应用于fdm分析。地质层可以是具有不同地质性质(例如，岩石类型、孔隙度、硬度等)的层。fdm建模系统可以使用地质性质来调整岩石基于地质性质断裂的方式，使得不同地质层可以以不同方式断裂。例如，多个体积元素中的每一个中的爆炸裂缝受多个体积元素位于地质层中的哪一个内影响。[0117]地质性质的非限制性示例包括矿物学(元素和/或矿物)、岩性结构(原生、次生和/或纹理)、孔隙度、硬度、岩石强度和密度。“纹理”是指形成岩石或其他材料的共锁矿物晶体的尺寸、形状和布置。地质性质可以用于确定其他地质特性，比如易碎性和易碎裂性。可以从比如地震数据、钻孔数据、钻屑、岩心样本或其组合等来源直接或间接地确定地质性质。例如，可以使用x射线或伽马射线荧光、扫描电子显微镜和其他光谱学和/或显微镜技术来分析钻屑和/或岩心样本。地质数据可以包括在增量基础上、比如在每英尺基础上的信息。[0118]在一些实施例中，可以从钻孔数据获得地质层的地质性质。可以通过智能钻机上的传感器捕获钻孔数据。钻孔数据可以包括比如钻头尺寸、钻头旋转速度、钻头扭矩、穿透速率、钻头振动、下拉压力、排渣风压、孔位置、孔数量和孔长度或深度等信息。钻孔数据可以与沿着爆破孔的长度的地质性质相关。因此，钻孔数据可以用于生成沿着爆破孔的长度的硬度值(即，硬度量变曲线)。[0119]图9b图示了具有多个层板的垂直爆破孔910的横截面。层板可以是具有不同爆炸能量的分段。例如，每个分段可以具有不同乳剂密度或anfo能量密度。垂直爆破孔910可以填充有爆炸产物61(例如，敏化产物)，包括被赋予第一爆炸能量a的第一爆炸产物61a、被赋予第二爆炸能量b的第二爆炸产物61b、被赋予第三爆炸能量c的第三爆炸产物61c和被赋予第四爆炸能量d的第四爆炸产物61d。应理解，爆炸产物61可以进一步包括被赋予不同爆炸能量的另外的分段。每个层板中的爆炸能量被设置为匹配该层中的岩石的硬度。岩石层硬度可以随深度变化呈任何随机顺序。因此，层板爆炸能量可以以任何顺序布置在爆破孔内。爆炸能量可以按照试图匹配地质性质的顺序进行填充，其中，相邻爆炸产物具有与所述地质性质相匹配的爆炸能量。[0120]图9b图示了沿着爆破孔910的相对爆炸能量分布，其中，在爆破孔910的两侧上具有条形图e。虽然爆炸产物61被图示为具有四个不同的输送密度，在一些实施例中，相对爆炸能量分布也可以从爆炸产物61的顶部到爆炸产物61的底部逐渐变化。在一些实施例中，每个层板内的爆炸能量分布可以保持恒定或几乎恒定，并且每个层板可以包括基于该层板内的地质性质而选择的爆炸能量。[0121]fdm建模系统可以使用炸药分层作为输入以准备断裂模型。炸药分层可以是乳剂的密度的分层，或爆炸产物(例如，anfo)的爆炸能量的分层。[0122]在一些实施例中，fdm建模系统可以在准备断裂模型时使用炸药分层和地质层两者。在一些模型中，地质层和爆炸能量层可以相匹配。在其他模型中，地质层和爆炸能量层不相匹配。[0123]图10图示了使用fdm的地下采矿场模型1000的模拟。如所图示示例中所示出的，建模系统可以使用fdm来模拟具有不同装药长度的倾斜爆破孔。如可以看出的，在模型的不同子区带中，如装药长度、堵塞和间距等物理参数会发生变化。[0124]为了确定碎裂尺寸和碎裂强度，建模系统可以通过读取装药顶部和底部坐标并且使用如参考图4描述的矢量距离方程计算其他参数来生成爆破参数。然后可以计算裂缝强度，如本文所描述的。[0125]图10还图示了碎块尺寸曲线图分布1002。在爆破孔附近，爆破产生非常细粒径的岩石。碎块尺寸曲线图分布1002示出了模型的不同子区带中的碎裂。较大颗粒可以被示出为具有梯度。碎块尺寸曲线图分布1002可以用于检查模型并且为2d粒径分布曲线图添加更多保真度。[0126]图11图示了用于预测由爆破产生的岩石碎裂尺寸的方法1100的流程图。在使用方法1100的建模系统中将使用爆破现场的模型。爆破现场模型包括爆破孔数据和爆破现场数据。爆破孔数据可以包括爆破孔参数，比如爆破孔间距、爆破孔负荷、爆破孔深度、爆破孔直径、爆破孔模式、爆破孔数量、堵塞信息、炸药性质、爆破孔角度、爆破孔位置、排偏移、后断、前排负荷、爆破孔的顶部坐标、爆破孔的底部坐标、子钻孔信息和层板信息。在某个实施例中，方法1100可以包括选择要使用的炸药类型、选择装药长度、以及将装药定位在多个爆破孔中。[0127]爆破现场数据可以包括爆破现场的台阶信息和地质性质。台阶信息的非限制性示例包括面角度、台阶高度、台阶倾角、坑倾角、自由面位置和弃土角。地质性质的非限制性示例包括矿物学(元素和/或矿物)、岩性结构(原生、次生和/或纹理)、孔隙度、硬度、衰减、杨氏模量、剪切模量、体模量、泊松比、p波速度、s波速度、岩石密度、岩石类型、岩石强度、岩石条件、岩石描述、节理条件、节理角度、节理取向、节理间距的标准偏差、内聚力、垂直节理间距、水平节理间距、无侧限抗压强度(ucs)、声速、钻孔的标准偏差、冲击速度、岩石的破裂强度、岩石的反射率、岩石的拉伸强度、内摩擦角、hugoniot数据(例如，up min、up max、us min、us max)和地应力(σ1、σ2、σ3、应力取向、倾角、方向和滚动)。“纹理”是指形成岩石或其他材料的共锁矿物晶体的尺寸、形状和布置。地质性质可以用于确定其他地质特性，比如易碎性和易碎裂性。[0128]建模系统可以将爆破现场模型分割1102成多个体积元素。建模系统可以在整个模拟爆破中追踪每个体积元素内的裂缝强度。例如，建模系统可以确定1104多个体积元素中预先存在的节理裂缝。建模系统可以模拟1106来自多个爆破孔中的每一个的爆破，并且在多个体积元素中确定1108爆炸产生的裂缝(爆炸裂缝)。各个爆破可以是同时的或按顺序的。如果是按顺序的，则在每次爆破之后，建模系统记录因爆破产生的裂缝强度。[0129]在一些实施例中，建模系统可以通过模拟在所述模型的自由面之外的多个幻像孔处的爆破来模拟1110所述自由面处的冲击波反射，以确定所述多个体积元素中的每一个中的反射裂缝。建模系统可以组合1112预先存在的节理裂缝、爆炸裂缝和反射裂缝以确定多个体积元素中的总裂缝强度。建模系统可以转换与每个体积元素相关联的总裂缝强度以确定每个体积元素的碎裂尺寸，并且基于所述多个体积元素中的总裂缝强度来提供1114模型的所预测的碎裂尺寸分布。[0130]在一些实施例中，建模系统可以使用动态自由面。建模系统可以在一排被爆破之后使动态自由面移动。例如，系统可以在第一排被爆破之后使自由面移动到第一排后面的位置以考虑到后断。在一些实施例中，可以使自由面移动到第一排后面负荷的三分之一的距离。动态自由面的新位置然后可以用于下一排的爆破。移动自由面可以导致幻像孔的位置的改变。例如，在一些实施例中，幻像孔被定位成距自由面的距离等于爆破孔与自由面之间的距离。因此，幻像孔可以被视为镜像的爆破孔，其中，爆破孔在自由面的第一侧上并且幻像孔在自由面的第二侧上。[0131]可以在钻出爆破孔之前、在钻出爆破孔之后或在已发生爆破之后使用方法1100。例如，方法1100可以用于计划尚未执行的爆破或所述方法可以用于估计已经执行的爆破的碎裂尺寸。例如，在已完成爆破之后，但在设备开始移除渣土堆之前，所述系统可以基于爆破实际上如何发生的知识来运行模拟。因此，过度装填、装填不足、未能正确引爆、部分填充有水等的孔可以被输入到模拟中并且采矿工程师将对爆破生成的碎裂具有更新的预期。在一些实施例中，所述系统还可以预测由爆破引起的抛射并预测渣土堆中的碎裂尺寸区域。在一些实施例中，渣土堆和碎块尺寸预测可以用于计算从爆破现场移除材料的成本和时间以及在碾碎矿石所涉及的时间和成本。[0132]图12是根据一个实施例的fdm建模系统1200的框图。fdm建模系统1200可以执行并且使用参考说明书中的其他图所描述的方法和技术。fdm建模系统1200可以包括存储器1203、一个或多个处理器1204、网络接口1206、输入/输出接口1208和系统总线1209。[0133]一个或多个处理器1204可以包括一个或多个通用设备，比如一个或多个处理器1204可以包括一个或多个通用设备，比如或其他标准微处理器。所述一个或多个处理器1204可以包括专用处理设备，比如asic、soc、sip、fpga、pal、pla、fpla、pld或者其他定制或可编程设备。所述一个或多个处理器1204可以执行分布式(例如，并行)处理以执行或以其他方式实施目前公开的实施例的功能。所述一个或多个处理器1204可以运行标准操作系统并且执行标准操作系统功能。应认识到，可以使用任何标准操作系统，比如用任何标准操作系统，比如磁盘操作系统(dos)、unix、irjx、solaris、sunos、freebsd、操作系统等等。[0134]存储器1203可以包括静态ram、动态ram、快速存储器、一个或多个触发器、rom、cd-rom、dvd、磁盘、磁带或者磁性、光学或其他计算机存储介质。存储器1203可以包括多个程序模块1210和程序数据1220。存储器1203可以在fdm建模系统1200本地，如所示出的，或可以是分布式的和/或相对于fdm建模系统1200是远程的。[0135]由fdm建模系统1200、比如由程序模块1210或其他模块生成或使用的数据可以例如作为所存储的程序数据1220存储在存储器1203上。数据1220可以被组织为一个或多个数据库。[0136]数据1220可以包括爆破现场模型数据1222、裂缝强度1224并涉及碎块尺寸1226。可以由用户通过输入/输出接口1208输入或从比如智能钻机和计算机生成的爆破设计系统等其他来源接收爆破现场模型数据1222。在一些实施例中，爆破现场模型数据1222可以包括爆破孔数据、台阶信息、炸药信息、天然节理信息和地质输入数据。在一些实施例中，fdm建模系统1200可以连接到包括传感器的智能钻机以获得用于后续碎裂建模的岩石性质。体积元素的地质性质可以基于智能钻机数据。地质性质可以影响每个体积元素碎裂的方式。在一些实施例中，fdm建模系统1200可以与计算机生成的爆破设计系统链接以创建用于后续碎裂建模的爆破布局。在一些实施例中，fdm建模系统1200可以通过利用单个爆破孔分析数据来读取来自每个孔的炸药性质。裂缝强度1224可以包括爆破现场模型的多个体积元素中的每一个的裂缝。在一些实施例中，每个体积元素的裂缝强度1224以集合形式被存储，其中，每个集合包括天然节理强度、由每个模拟爆破孔爆破引起的裂缝强度和由来自每个模拟爆破孔爆破的被反射冲击波引起的裂缝强度。碎块尺寸1226数据可以基于裂缝强度1224来记录与每个体积元素相关联的碎块尺寸。[0137]程序模块1210可以包括fdm建模系统1200的其他元素的全部或部分。程序模块1210可以通过一个或多个处理器1204或在所述一个或多个处理器上同时或并行地运行多个操作。在一些实施例中，所公开模块、部件和/或设施的一部分体现为体现在硬件或固件中或存储在非暂态机器可读存储介质上的可执行指令。所述可执行指令可以包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在由处理器和/或计算设备执行时使计算系统实施特定处理步骤、程序和/或操作，如本文所公开的。本文公开的模块、部件和/或设施可以实施和/或体现为驱动器、库、接口、api、fpga配置数据、固件(例如，存储在eeprom上)和/或类似物。在一些实施例中，本文公开的模块、部件和/或设施的部分体现为机器部件，比如通用和/或专用设备，包括但不限于：电路、集成电路、处理部件、接口部件、(多个)硬件控制器、(多个)存储控制器、可编程硬件、fpga、asic和/或类似物。相应地，本文公开的模块可以被称为控制器、层、服务、引擎、设施、驱动器、电路、子系统和/或类似物。[0138]模块1210可以包括裂缝模拟器1212、裂缝组合计算器1214和碎裂尺寸转换器1216。裂缝模拟器1212可以模拟来自每个爆破孔的爆破和来自多个相关联的幻像孔的被反射的冲击波。裂缝模拟器还可以追踪由模拟爆破引起的裂缝强度1224。裂缝组合计算器1214可以组合各个裂缝强度。碎裂尺寸转换器1216可以将每个体积元素的总裂缝强度转换为碎块尺寸1226。在一些实施例中，可以利用fdm建模系统1200的模块1210来进行详细爆破分析。所述详细爆破分析可以包括：2d psd曲线图、3d psd，并且预测大石块的位置。在一些实施例中，fdm建模系统1200的模块1210可以用于优化爆破设计/爆破布局(例如，负荷、间距比率、孔直径、爆炸能量等)以获得期望的碎裂分布曲线。例如，fdm建模系统1200可以接收指定期望碎裂尺寸的输入并使用多个爆破设计执行多个不同模拟以确定产生期望碎裂尺寸的最终爆破设计(例如，各排之间的负荷、孔间距、孔直径、爆炸能量等)。最终爆破设计可以输出到图形用户界面(gui)。在一些实施例中，最终爆破设计可以用于控制爆破孔钻孔、爆破孔负载、和/或引爆定序中的一个或多个。[0139]输入/输出接口1208可以促进用户与一个或多个输入设备和/或一个或多个输出设备的交互。(多个)输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、光笔、平板计算机、麦克风、传感器或具有附带固件和/或软件的其他硬件。(多个)输出设备可以包括监视器或其他显示器、打印机、语音或文本合成器、开关、信号线或具有附带固件和/或软件的其他硬件。例如，在一个实施例中，输入/输出接口1208包括显示器以提供图形用户界面(gui)，从而图示潜在消融边界。输入/输出接口1208可以接收用户输入数据1222。在一些实施例中，输入/输出接口1208是触摸屏，并且经由触摸屏接收尺寸输入。在一些实施例中，输入/输出接口1208可以将目标消融边界叠加在组织的图像上。[0140]网络接口1206可以促进与其他计算设备和/或网络和/或其他计算和/或通信网络的通信。在一些实施例中，网络接口1206可以与智能钻机、爆破设计系统和炸药运输车中的一个或多个进行通信。网络接口1206可以配备有传统的网络连接，比如以太网(ieee 1102.3)、令牌环(ieee 1102.5)、光纤分布式数据链路接口(fddi)或异步传输模式(atm)。进一步地，网络接口1206可以被配置为支持各种网络协议，比如互联网协议(ip)、传输控制协议(tcp)、基于udp/tcp的网络文件系统、服务器消息块(smb)、通用互联网文件系统(cifs)、超文本传输协议(http)、直接访问文件系统(dafs)、文件传输协议(ftp)、实时发布订阅(rtps)、开放系统互连(osi)协议、简单邮件传输协议(smtp)、安全外壳(ssh)、安全套接字层(ssl)等等。[0141]系统总线1209可以促进fdm建模系统1200的其他部件(包括一个或多个处理器1204、存储器1203、输入/输出接口1208和网络接口1206)之间的通信和/或交互。[0142]示例[0143]以下示例说明了所公开的方法。鉴于本公开，本领域的技术人员将认识到，在没有过度实验的情况下所公开方法的这些示例和其他示例的变化将是可能的。[0144]示例1——使用美国矿务局数据的测试结果[0145]美国矿务局(usbm)在密苏里大学罗拉分校的实验场地进行了一系列29次小规模射击，并对爆破岩石进行了筛选，以便生成碎块尺寸分布曲线图(otterness等人，1991年)。这些射击在每英尺负担上具有3或4个爆破孔，延迟时间为1至4ms。其他不同的设计参数是台阶高度、负荷、间距、堵塞和孔直径。表1示出了在usbm测试中使用的参数的范围(所有单位都是英寸)。用于射击的台阶位于块状白云石地层中，并且所使用的装药是密度为1.12gm/cc的额外炸药。设置fdm以模拟这29个usbm台阶爆破射击。[0146]负荷：10至30间距：12.5至42台阶高度：17至89孔直径：0.4375至1.0堵塞：8至20[0147]表1.在usbm 29测试(otterness等人，1991年)中使用的物理参数的范围[0148]创建了具有大约20,000个离散体积元素的三维(3d)网格以表示usbm台阶爆破几何结构。使用方程2至5来预测每个体积元素处的裂缝强度。然后将裂缝强度转换为指派给每个元素的等效尺寸。使用数值仓来筛选尺寸并生成碎块尺寸分布曲线。为了校准方程2至5并找出最佳参数集(k、α、υ、δ)，计算实验数据集与数值数据集之间的均方根误差(rmse)。进行数千个优化迭代以最小化rmse误差并且最终找出最佳参数集来表示29个usbm射击。[0149]图13a图示了具有多个离散元素的3d爆破模型的裂缝强度的3dfdm轮廓曲线图1302。具体来说，图13a示出了29个usbm射击中的一个的裂缝强度的三维fdm轮廓曲线图。如可以看出的，在爆破孔附近存在非常高的裂缝强度。这个高强度对应于接近爆破孔的非常小的岩石尺寸。离孔更远处，所述强度衰减并且因此岩石尺寸增加。[0150]图13b图示了2d粒径分布曲线1304。2d粒径分布曲线1304与来自usbm的实验数据非常一致。为了获得2d粒径分布曲线1304，建模系统使用裂缝强度并将所述裂缝强度转换为指派给每个元素的等效尺寸。建模系统使用的数值仓(numerical bin)被用于筛选尺寸并生成碎块尺寸分布曲线。2d粒径分布曲线1304图示了能够通过各种筛尺寸的岩石的百分比。[0151]2d粒径分布曲线1304包括使用fdm的所预测的碎块尺寸分布曲线1306以及实际碎块尺寸分布曲线1308。如可以看出的，所预测的碎块尺寸分布曲线1306与实际碎块尺寸分布曲线1308非常一致。[0152]图14图示了爆破模型1400的俯视平面图。在所图示的实施例中，3d爆破模型1400包括被示出为圆圈的三个爆破孔(第一爆破孔1402、第二爆破孔1404和第三爆破孔1406)以及被示出为具有虚线边界的方框的多个岩石元素(例如，fdm元素1408)。如所示出的，三个裂纹(例如，第一裂纹1410、第二裂纹1412和第三裂纹1414)来自爆破孔。裂纹被示出为在末端具有箭头的锯齿形线，所述箭头表示形成裂纹的方向。[0153]定时是重要的爆破设计参数。一排中的各孔之间的定时和各排之间的定时可以显著影响岩石碎裂。通常，短延迟时间(同时点火)或非常长的延迟时间可能产生不良碎裂。存在最佳延迟时间，所述最佳延迟时间可以产生爆破的最佳碎裂。在fdm中，系统可以处理延迟定时效应，如下文所描述的。[0154]从不同爆破孔到所关注的元素(例如，fdm元素1408)的裂纹到达(crack arrival)时间(time)可以通过使用方程8来计算。然后，使用组合规则，各个裂缝频率可以按照它们到达所关注的元素的顺序来组合。这为每个被关注元素产生合成裂缝频率和碎裂数据。在方程8中，t0(nh)是孔(nh)的点火时间，所述点火时间是从一排中的各孔之间的延迟时间和各排之间的延迟时间中知道的。[0155][0156]如图14中看到的，裂纹通过分别行进br1、br2和br3的距离(distance from hole to element center，从孔到元素中心的距离)而从爆破孔(nh＝1、nh＝2和nh＝3)到达所关注元素。裂纹速度(crack speed，vc)可以被估计为岩石中的声速的30％。这些变量可以用于计算元素中的裂纹到达时间(使用方程8)，并且然后系统可以将各个裂缝强度按照它们从不同孔到达所述元素的顺序进行组合。[0157]在一些实施例中，系统可以基于各孔之间的延迟时间来修改裂缝强度。系统然后可以按顺序(如上文所描述的)组合各裂缝强度以生成合成的fdm裂缝强度。裂缝强度的修改可以反映基于延迟时间的碎裂质量。例如，非常短的延迟有可能产生不良碎裂，并且最佳延迟可能产生良好碎裂。[0158]本文公开的任何方法包括用于执行所描述的方法的一个或多个步骤或动作。这些方法步骤和/或动作可以彼此互换。换句话说，除非实施例的正确操作需要步骤或动作的特定顺序，否则可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。[0159]虽然已图示并描述了爆破建模系统和方法的特定实施例，但应理解，所提供的公开内容并不限于所公开的精确配置和部件。在本公开的帮助下，可以对所公开的方法和系统的布置、操作和细节做出对于受益于本公开的本领域的技术人员显而易见的各种修改、改变和变化。[0160]在没有进一步阐述的情况下，相信本领域技术人员可以使用前面的描述来最大限度地利用本公开。本文公开的示例和实施例被解释为仅是说明性和示例性的，而不是以任何方式限制本公开的范围。受益于本公开的本领域的技术人员将显而易见的是，可以在不背离本文的公开内容的基本原理的情况下对上述实施例的细节做出改变。









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