淺析基于八的露天礦模擬開(kāi)采-科技論文

一、計(jì)算機(jī)在礦山生產(chǎn)中發(fā)揮的重要作用
有效地應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)能使礦山的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)從方法到手段發(fā)生根本性的變化，實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采計(jì)劃的優(yōu)化和管理的科學(xué)化。計(jì)算機(jī)在礦山生產(chǎn)中發(fā)揮著日益重要的作用，主要體現(xiàn)在：
計(jì)算機(jī)在礦山生產(chǎn)實(shí)際中得以應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)手工方法難以或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的模擬開(kāi)采。計(jì)算機(jī)使礦山地質(zhì)、開(kāi)采及經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、顯示和通訊方面發(fā)生了革命性變化。礦區(qū)的所有地質(zhì)地貌特征、采場(chǎng)現(xiàn)狀及總體布置等均可以在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)現(xiàn)二維和三維顯示。礦山日常生產(chǎn)與管理的所有圖文數(shù)據(jù)均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)用、顯示和輸出。隨著計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和日臻成熟，對(duì)軟件的可視化性能提出了更高的要求，在軟件中全面采用可視化技術(shù)必定成為軟件發(fā)展的必然趨勢(shì)。
我國(guó)礦山計(jì)算機(jī)應(yīng)用經(jīng)歷了20余年的發(fā)展歷史?，F(xiàn)已得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。精度和可靠性都較高，基本能滿足地質(zhì)管理和采礦的要求，但其可視性和通用性較差。因此，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，自主地開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的商品化采礦軟件是大勢(shì)所趨。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在露天采礦的各個(gè)方面都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其以在礦床地質(zhì)模型建立和生產(chǎn)計(jì)劃編制方面的應(yīng)用具有更為重要的意義。可視化、系統(tǒng)集成、開(kāi)采輔助設(shè)計(jì)⑶^^)技術(shù)為一體的綜合軟件系統(tǒng)，它是以礦床開(kāi)采資源信息和工程信息數(shù)據(jù)高度共享為核心，以礦床模型為基礎(chǔ)，采用可視化、集成化技術(shù)和方法，實(shí)現(xiàn)采礦生產(chǎn)、設(shè)計(jì)各階段信息集成和可視化輔助設(shè)計(jì)。
二、三維礦床地質(zhì)模型技術(shù)
礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)是構(gòu)成礦床的結(jié)構(gòu)元素及其空間關(guān)系的總和。礦床模型本身是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行礦業(yè)優(yōu)化設(shè)計(jì)及礦山現(xiàn)代化管理的橋梁和紐帶。模擬開(kāi)采設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是三維礦床地質(zhì)模型。我們利用地形圖、鉆孔等地勘資料以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)、高效、高精度的建立礦區(qū)地表面以及巖層間的界面模型和煤質(zhì)巖性模型，以此作為整個(gè)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)算量和優(yōu)化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型。礦床地質(zhì)模型就是將開(kāi)采區(qū)域內(nèi)的礦床地質(zhì)信息轉(zhuǎn)化成可為計(jì)算機(jī)識(shí)別及運(yùn)算的數(shù)字化模型。建模的主要方法有塊段構(gòu)模法和界面構(gòu)模法等。估值的主要方法有克里金法、距離冪次反比法和最小二乘擬合法等。建模的主要過(guò)程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、估值方法選擇、二維模型的建立、三維地質(zhì)模型的生成、礦床顯示和繪圖等。
1、礦床地質(zhì)模型的構(gòu)模方法
在礦山生產(chǎn)過(guò)程中，必須建立一種能形象直觀的反映該地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)礦床地質(zhì)模型。其本質(zhì)就是將礦體賦存狀態(tài)描述出來(lái)并能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)據(jù)的集合。為了能夠確切地描述礦床結(jié)構(gòu)與分布，可以分為塊段構(gòu)模法和界面構(gòu)模法、網(wǎng)格構(gòu)模法。
2、礦床地質(zhì)模型的總體結(jié)構(gòu)
將礦床賦存狀態(tài)用一系列有序的數(shù)字集合加以描述，并據(jù)此以構(gòu)成礦床模型。建立模型的目的就是用模型模仿原型的特征或功能，解決原型中的有關(guān)問(wèn)題。露天礦的研究對(duì)象是天然賦存的煤及其覆蓋物，采用計(jì)算機(jī)構(gòu)模技術(shù)，則必須建立能被計(jì)算機(jī)所識(shí)別的、用一系列有序數(shù)字集合描述煤礦床賦存狀態(tài)的數(shù)字模型一一煤礦床地質(zhì)模型。由鉆孔勘探和生產(chǎn)地質(zhì)信息資料，通過(guò)估值程序，對(duì)建模區(qū)域內(nèi)的未知地質(zhì)信息進(jìn)行估值，形成網(wǎng)格化的礦床地質(zhì)數(shù)據(jù)。建立礦床模型時(shí)，首先將建模區(qū)域劃分為一個(gè)若干行和若干列的網(wǎng)格系統(tǒng)，由于網(wǎng)格系統(tǒng)的有序性，故其描述的信息也有序。因此，利用網(wǎng)格系統(tǒng)，就可以方便地用有序的數(shù)字集合來(lái)表達(dá)礦床賦存特征。利用網(wǎng)格系統(tǒng)也可以描述其它地質(zhì)界面或地質(zhì)變量。
3、建模的內(nèi)容
建模的主要內(nèi)容包括：煤層、地表標(biāo)高技術(shù)、基巖厚度。其中煤層包括煤層頂?shù)装甯叱獭⒚簩雍穸?、含煤率、灰份。三、維分層式開(kāi)采模型創(chuàng)建與參數(shù)化開(kāi)采模板設(shè)計(jì)
在露天礦開(kāi)采過(guò)程中，采場(chǎng)一般都被劃分具有一定高度的水平或傾斜分層，稱(chēng)為臺(tái)階。臺(tái)階開(kāi)采是露天開(kāi)采的典型特征。在礦床地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，建立以臺(tái)階為單元的分層式礦床開(kāi)采模型。三維分層式開(kāi)采模型是為了更好的描述露天礦采場(chǎng)而設(shè)計(jì)的，在模型建立和設(shè)計(jì)的時(shí)候綜合考慮了露天礦的地質(zhì)情況、生產(chǎn)工藝和臺(tái)階的布置等因素。利用八010。仙軟件建立了三維分層式開(kāi)采模型，將整個(gè)采場(chǎng)按照設(shè)計(jì)的要求分成若干個(gè)分層，并在每個(gè)分層內(nèi)布置特征點(diǎn)，作為礦床信息的載體，它的高程也反映了臺(tái)階底面的高程。
三維環(huán)境下通過(guò)人機(jī)交互合理劃分臺(tái)階，臺(tái)階是以其頂、底盤(pán)模型描述的，而在模型中頂?shù)妆P(pán)的信息是由布置在底盤(pán)的點(diǎn)來(lái)儲(chǔ)存的。所有臺(tái)階模型的空間組合構(gòu)成了以臺(tái)階為單元的分層式開(kāi)采模型。實(shí)施模擬開(kāi)采必需制作能反映礦山工程發(fā)展時(shí)空幾何約束關(guān)系及工程狀態(tài)要求的開(kāi)采模板；并且開(kāi)采模板可以隨時(shí)制作，保存，制作程序完全自動(dòng)化，按不同的工作線長(zhǎng)度、開(kāi)采深度可自動(dòng)生成開(kāi)采模板。
在已建立的礦坑三維分層式開(kāi)采模型和以臺(tái)階為單元的分層式開(kāi)采模型基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備能力、煤質(zhì)指標(biāo)、煤量、工程位置等生產(chǎn)要求，在真三維交互環(huán)境中模擬臺(tái)階推進(jìn)設(shè)計(jì)和開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)交互式編輯設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)方案并形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖件。