Predicting rock size distribution in mine blasting using various novel soft computing models based on meta-heuristics and machine learning algorithms

Blasting is well-known as an effective method for fragmenting or moving rock in open-pit mines. To evaluate the quality of blasting, the size of rock distribution is used as a critical criterion in blasting operations. A high percentage of oversized rocks generated by blasting operations can lead to economic and environmental damage. Therefore, this study proposed four novel intelligent models to predict the size of rock distribution in mine blasting in order to optimize blasting parameters, as well as the efficiency of blasting operation in open mines. Accordingly, a nature-inspired algorithm (i.e., firefly algorithm – FFA) and different machine learning algorithms (i.e., gradient boosting machine (GBM), support vector machine (SVM), Gaussian process (GP), and artificial neural network (ANN)) were combined for this aim, abbreviated as FFA-GBM, FFA-SVM, FFA-GP, and FFA-ANN, respectively. Subsequently, predicted results from the abovementioned models were compared with each other using three statistical indicators (e.g., mean absolute error, root-mean-squared error, and correlation coefficient) and color intensity method. For developing and simulating the size of rock in blasting operations, 136 blasting events with their images were collected and analyzed by the Split-Desktop software. In which, 111 events were randomly selected for the development and optimization of the models. Subsequently, the remaining 25 blasting events were applied to confirm the accuracy of the proposed models. Herein, blast design parameters were regarded as input variables to predict the size of rock in blasting operations. Finally, the obtained results revealed that the FFA is a robust optimization algorithm for estimating rock fragmentation in bench blasting. Among the models developed in this study, FFA-GBM provided the highest accuracy in predicting the size of fragmented rocks. The other techniques (i.e., FFA-SVM, FFA-GP, and FFA-ANN) yielded lower computational stability and efficiency. Hence, the FFA-GBM model can be used as a powerful and precise soft computing tool that can be applied to practical engineering cases aiming to improve the quality of blasting and rock fragmentation.     

Machine learning reveals the influences of grain morphology on grain crushing strength

Acta Geotechnica - Grain morphology has significant impacts on the mechanical behaviors of granular materials. However, its influences on grain breakage are still poorly understood due to the...     

世界气象中心(北京)全球预报服务共享平台设计与实现

世界气象中心(北京)建设是中国气象局承担世界气象组织(WMO)的全球数据处理和预报系统(GDPFS)要求的任务,为全球实时气象预报预测业务提供高效丰富的无缝隙天气气候监测、预报、预测分析指导产品及数据产品服务共享,提高区域性国际天气业务会商交流效率,国家气象中心设计并实现了世界气象中心(北京)全球预报服务共享平台,通过分析全球监测、预报预测等业务数据海量、异构、实时性强等特征,采用浏览器/服务器(B/S结构)多层架构和分布式实时处理、任务调度等关键技术实现了全球实况监测、天气模式、气候模式、模式检验数据的高效加工预处理、产品分析制作、产品自动流转、网络服务共享和业务指导等全流程业务功能,并提供了国际天气预报会商等专业化功能。平台自2018年6月6日业务运行以来,已有13个国家和地区注册会商用户,超过15万次全球访问量,为全球专业用户高效提供了全球实时天气监测、预报服务产品业务指导,未来将成为中国气象局对外气象业务指导和气象服务的重要窗口和纽带。     

百色气候变化特征及城市适应策略建议

利用气候观测数据分析表明,近60a来,百色出现了与全球气候变化背景一致的增暖变化,主要变化特征有:气温明显升高,年降水日数减少,冬季降水量增多,年日照时数减少;高温和干旱频率高,20世纪90年代以来暴雨日数偏多。与广西平均气候变化状况相比,百色的气候变化程度风险低于广西平均水平。预估到本世纪中期,百色气温仍将缓慢升高,干旱和强降水的强度可能加剧。建议科学规划,统筹协调,科学评估城市气候承载力,开展城市适应气候变化风险管理,提升生态气候环境监测及自然灾害预警应急能力,建设生态气候宜居城市。     

双向压缩条件下非均匀断层标本变形过程中的声发射活动特征

在双向压缩条件下,研究了一种非均匀断层模型标本在变形过程中的声发射(AE)时空特征.结果表明,随侧向应力sigma;2的增大,断层破裂强度提高,自加载至破坏的时间延长,破坏形式由突发失稳逐渐转变为渐进式破坏.预制断层及其非均匀性对标本变形过程中AE空间分布图象起明显的控制作用.预制断层,特别是预制断层上的强度不均匀部位及高强度段落,控制着微破裂空间分布的总体格局.破裂局部化均起始于断层上强度不均匀部位,随侧向应力sigma;2的增大,微破裂密集区域从预制断层强度不均匀部位逐渐扩展到整个高强度区段.侧向应力sigma;2的大小对AE时序特征具有显著影响.较低sigma;2条件下,断层表现为突发失稳,失稳发生在微破裂活动ldquo;增强-平静rdquo;的背景之上;而较高sigma;2条件下,断层表现为渐进式破坏,破坏前后AE频次持续增加,AER呈指数增长.sigma;2对b值变化也具有一定影响.当断层破坏表现为突发失稳时,b值在弹性阶段后期至弱化阶段显示出ldquo;前兆rdquo;性降低;而当断层表现为渐进式破坏时,b值变化平稳.      

用GPS时间序列获取中国大陆微动态应变场

基于中国大陆GPS观测在国际地球参考框架（ITRF）获得的站点位置,由三角形法通过反演逐年推算中国大陆年微动态应变场. 结果显示,研究区年微动态应变场大致以南北地震带为界. 西部地区存在方向大体一致的年主压应变优势分布方向, 方向自西向东、 由近南北向转为北东向,与近代应变场的方向一致,表明西部地区变形主要是由印度板块向北推进和西伯利亚地块相对南推形成的,且整体上仍是新构造运动的继承;东部大部分地区不存在年主应变的优势分布方向.年最大剪应变在不同地区差别很大,变化范围从4.13times;10-8~7.0times;10-10, 总体上西部大于东部. 同一区域年最大剪应变的多年变化表明,西部变化大,东部变化平缓. 年面膨胀显示,研究区大部分为压缩区,且同一区域的多年变化平缓.      

坐标转换模型在盾构姿态计算中的应用

在附有条件的间接平差模型的基础上,提出用归一化大角度坐标转换模型计算盾构机姿态,并从其原理、方法以及精度上进行了分析。应用结果表明:利用坐标转换法计算盾构机姿态,与常规解方程法相比较更能有效利用参考点的所有信息,计算过程简明,且便于程序实现。     

区域生态安全动态变化及空间差异定量分析:以陕北黄土高原为例

1 Introduction Ecological security is defined as the goal of stakeholders to create a condition where the physical surroundings of a community provide for the needs of its inhabitants without diminishing its natural stock (Chen, 2002; Wachernagel et al.,…     

面向问题的空间应用表达与实现

讨论空间应用的一种面向问题的表达方法与实现机制。为解决空间应用的描述问题,在建立时空一体化空间数据模型基础上,定义了对SQL进行扩展的时空复合查询语言,实现了对空间应用问题的非过程化描述;研究复杂空间应用的表达问题,讨论时空复合查询语言的限制,并在语言中引入流机制,通过空间应用问题的组合实现更为复杂的空间应用,并支持空间数据分布式计算;最后给出若干空间应用实例及其面向问题的表达。     

2010年北京市流动人口预测

针对北京市流动人口样本数据量小、不连续等特点,本文采用Logistic曲线拟合和等维递补灰色预测理论,预测“十一五”期间北京流动人口的增长情况。首先,通过Logistic曲线拟合与外推,掌握流动人口增长的总趋势;其次,选定不同长度的人口序列以建立多个等维递补灰色模型,检验并分析各种预测结果的合理性与不足;最终确定北京市流动人口增长预测的高、中、低方案。实践表明,灰色等维递补预测法对“小样本”、“贫信息”的人口预测是切实可行的。