激光破岩参数优化模型

精准预测破岩效率

结合BP神经网络与遗传算法的预测优化框架，克服了传统经验公式在复杂激光-岩石相互作用下的不足，显著提升破岩参数选择的科学性与效率。

Ma, Zhengkuo · Zhang, Chunshun · Liu, Yiwei · 75723848 · Pan, Haizeng

International Journal of Rock Mechanics and Minings Sciences 2026

参数信息

最优激光功率

1000 W

最优照射时间

16 s

技术优势

参数重要性明确

无需盲目试错，按显著性顺序 P > t > S > d 优先调控激光功率和照射时间。

最优参数可直接用

直接采用 P=1000 W, t=16 s, S=D2, d=40 mm 即可获得最佳破岩效果，无需自行寻找。

同等能量下更优选择

恒定激光能量时，适中功率与时间组合可优化破岩，避免只调单一参数。

预测与优化一体化

BPNN-NSGA-II框架同时预测比能耗和抗拉强度，替代传统依赖经验的选参方法。

应用场景

• 硬岩破碎：替代机械破岩，减少刀具磨损，提高硬岩破碎效率。
• 隧道掘进：优化激光参数，辅助盾构/TBM掘进硬岩段，缩短工期。
• 矿山开采：精确预测破岩能耗，指导矿山开采工艺降本增效。
• 激光加工：提供激光与岩石相互作用规律，扩展激光加工应用对象。
• 能源效率优化：以比能耗最低为优化目标，从源头降低激光破岩能耗。