(19)中华 人民共和国 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 202111165793.9 (22)申请日 2021.09.3 0 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 王少锋　唐宇　周子龙　李夕兵　 (74)专利代理 机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 代理人 姚瑶 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01) G06N 20/10(2019.01) E21C 39/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于随采参数和/或随钻参数的岩石可 切割性评价方法、 破岩设备及破岩系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于随采参数和/或随钻 参数的岩石可切割性评价方法、 破岩设备及破岩 系统， 该方法以现场开采 过程中破岩设备的随采 参数和/或钻进过程中的随钻参数为源数据； 再 获取对应的多个目标特征量 以及可切割性评分 标准； 然后， 构建可切割性等级预测模型， 进而将 现场随采参数和/或现场随钻参数输入可切割性 等级预测模型得到可切割性等级结果； 或者， 构 建多个目标特征量预测模型， 进而将现场随采参 数和/或现场随钻参数输入多个目标特征量预测 模型得到目标特征量， 再基于可切割性评分标准 得到可切割性等级结果； 最后， 用于指导破岩设 备的机械参数设置。 本发明对岩体的可切割性进 行预测， 找到更适宜的机械参数， 有效提高后期 破岩效率。 权利要求书3页 说明书11页 附图4页 CN 114372319 A 2022.04.19 CN 114372319 A 1.一种基于随采参数和/或 随钻参数的岩石可切割性评价方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： 获取现场开采过程中破岩设备的随采参数和/或钻进过程中的随钻参数； 获取随采参数和/或基于随采参数随钻参数对应的多个目标 特征量； 获取基于所述多个目标特征量构建的可切割性评分标准， 所述可切割性评分标准为所 述多个目标 特征量与可切割性 等级的对应关系； 基于所述随采参数和/或 随钻参数以及对应的可切割性等级构建可切割性等级预测模 型， 进而将现场破岩设备 的随采参数和/或现场钻孔时的随钻参数输入所述可切割性等级 预测模型得到可切割性等级结果； 或者， 基于所述随采参数和/或随钻参数与所述多个目标 特征量构建所述多个目标特征量预测模型， 进而将现场破岩设备 的随采参数和/或现场钻 孔时的随钻参数输入所述多个目标特征量预测模型得到目标特征量， 再基于所述可切割性 评分标准得到可切割性 等级结果； 利用所述可切割性 等级结果指导破岩设备的机 械参数设置 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述多个目标特征量为： 刀具磨损度、 破岩 比能和破岩产量的组合或者破岩比能SE与岩石单轴抗压强度UCS与弹性模量E的组合。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于： 所述随采参数对应的多个目标特征量为刀 具磨损度、 破岩比能和破岩产量的组合， 所述 随钻参数对应的多个目标特征量为破岩比能 SE与岩石单轴抗压强度UCS与弹性模量E的组合。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 若获取的是随采参数， 利用所述随采参数 指导破岩设备的机 械参数的设置， 具体为： 将现场破岩设备的随采参数输入所述多个目标特征量预测模型得到刀具磨损度、 破岩 比能和破岩产量的目标 特征量； 再利用所述刀具磨损度、 破岩比能和破岩产量以及所述可切割性评分标准得到可切割 性等级结果； 最后， 利用所述可切割性 等级结果调整破岩设备的机 械参数； 其中， 在现场开采过程基于上述过程实现机 械参数的动态自适应调整。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 若获取的是随钻参数， 利用所述随钻参数 指导破岩设备的机 械参数的设置， 具体为： 首先， 现场钻孔并采集随钻参数， 再将其输入所述可切割性等级预测模型得到所述可 切割性等级结果； 其中， 所述可切割性 等级预测模型的训练过程 为： (i)通过钻进实验得到随钻参数、 破岩比能SE与岩石单轴抗压强度UCS与弹性模量E； (ii)基于破岩比能SE与岩石单轴抗压强度UCS与弹性模量E， 并以可切割性评分标准为 参考得到每组随钻参数对应的可切割性 等级结果； (iii)以随钻参数为模型输入， 可切割性等级结果为模型输出进行模型训练得到所述 可切割性 等级预测模型； 最后， 利用所述可切割性 等级结果指导破岩设备的机 械参数设置 。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 还 包括： 开采之前， 先利用所述随钻参数得到可切割性等级结果， 再进行实际开采， 并利用所述权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114372319 A 2随采参数 得到可切割性 等级结果； 比较两个可切割性等级结果是否一致， 若一致， 利用所述随钻参数或利用所述随采参 数得到的可切割性 等级结果均可用于指导破岩设备的机 械参数的设置； 若不一致， 以现场实 际得到的目标特征量为基准调整可切割性评分标准， 直至两个模 型结果相匹配。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述可切割性评分标准包括如下评分表以 及基于评分总值确定可切割性 等级的规则； 若存在3个目标 特征量， 对应评分表为： 其中， a1、 b1、 c 1、 d1、 e1、 a2、 b2、 c2、 d2、 e2、 a3、 b3、 c3、 d3、 e3均为设定的评分边界值， Q1 ‑ Q4、 O1‑O4、 P1‑P4数值依次递增， 均为 正整数。 8.一种基于随钻参数的破岩系统， 其特征在于： 包括： 随钻设备、 随钻参数采集器、 控制 处理器、 破岩设备； 其中， 随钻设备用于钻孔， 并通过随钻参数采集器采集钻进过程中的随钻参数并传输 给控制处 理器； 所述控制处理器基于随钻参数并利用多个目标特征量预测模型得到多个目标特征量， 再利用可切割性评 分标准得到可切割性评估结果， 进而利用所述可切割性评估结果指导破 岩设备的机械参数 的设置； 其中， 多个目标特征量预测模型 的训练过程是将每获取 的一组 随钻参数、 多个目标特征量作为一个训练样本进行训练， 得到模型用于根据随钻参数预测 所述多个目标特征量， 所述可切割性评 分标准为所述多个目标特征量与可切割性等级的对 应关系； 或者， 所述控制处理器利用可切割性等级预测模型得到可切割性等级结果， 进而利用 所述可切割性评估结果指导破岩设备的机 械参数的设置； 其中， 所述可切割性等级预测模型用于根据随钻参数预测可切割性等级结果， 所述可 切割性等级预测模型训练过程是针对每获取的一组随钻参数， 以所述多个目标特征量为中 间变量构建随钻参数与可切割性 等级结果的对应关系， 进 而作为训练样本进行训练。 9.一种基于随采参数的破岩设备， 其特征在于： 设有随采参数采集元件、 控制处理器， 所述随采参数采集元件与所述控制处 理器连接； 其中， 所述随采参数采集元件采集现场破岩设备的随采参数， 并传输至所述控制处理 器； 所述控制处理器基于随采参数并利用多个目标特征量预测模型得到多个目标特征量， 再利用可切割性评 分标准得到可切割性评估结果， 进而利用所述可切割性评估结果指导破 岩设备的机械参数 的设置； 其中， 多个目标特征量预测模型 的训练过程是将每获取 的一组 随钻参数、 多个目标特征量作为一个训练样本进行训练， 得到模型用于根据随钻参数预测权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114372319 A 3