淺析基于八的露天礦模擬開采-科技論文

一、計算機在礦山生產(chǎn)中發(fā)揮的重要作用
有效地應(yīng)用計算機技術(shù)能使礦山的生產(chǎn)經(jīng)營從方法到手段發(fā)生根本性的變化，實現(xiàn)礦山開采計劃的優(yōu)化和管理的科學(xué)化。計算機在礦山生產(chǎn)中發(fā)揮著日益重要的作用，主要體現(xiàn)在：
計算機在礦山生產(chǎn)實際中得以應(yīng)用，實現(xiàn)手工方法難以或根本無法實現(xiàn)的模擬開采。計算機使礦山地質(zhì)、開采及經(jīng)營管理數(shù)據(jù)在存儲、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、采場現(xiàn)狀及總體布置等均可以在計算機屏幕上實現(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)均可以通過計算機進(jìn)行存儲、調(diào)用、顯示和輸出。隨著計算機可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和日臻成熟，對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。
我國礦山計算機應(yīng)用經(jīng)歷了20余年的發(fā)展歷史?，F(xiàn)已得到了長足的發(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)我國的實際情況，自主地開發(fā)出適合我國國情的商品化采礦軟件是大勢所趨。
計算機輔助設(shè)計技術(shù)在露天采礦的各個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)計劃編制方面的應(yīng)用具有更為重要的意義?？梢暬?、系統(tǒng)集成、開采輔助設(shè)計⑶^^)技術(shù)為一體的綜合軟件系統(tǒng)，它是以礦床開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，實現(xiàn)采礦生產(chǎn)、設(shè)計各階段信息集成和可視化輔助設(shè)計。
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)用計算機技術(shù)進(jìn)行礦業(yè)優(yōu)化設(shè)計及礦山現(xiàn)代化管理的橋梁和紐帶。模擬開采設(shè)計的基礎(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測數(shù)據(jù)，動態(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)模型就是將開采區(qū)域內(nèi)的礦床地質(zhì)信息轉(zhuǎn)化成可為計算機識別及運算的數(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)描述出來并能夠被計算機識別的數(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)問題。露天礦的研究對象是天然賦存的煤及其覆蓋物，采用計算機構(gòu)模技術(shù)，則必須建立能被計算機所識別的、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，通過估值程序，對建模區(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，首先將建模區(qū)域劃分為一個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、維分層式開采模型創(chuàng)建與參數(shù)化開采模板設(shè)計
在露天礦開采過程中，采場一般都被劃分具有一定高度的水平或傾斜分層，稱為臺階。臺階開采是露天開采的典型特征。在礦床地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，建立以臺階為單元的分層式礦床開采模型。三維分層式開采模型是為了更好的描述露天礦采場而設(shè)計的，在模型建立和設(shè)計的時候綜合考慮了露天礦的地質(zhì)情況、生產(chǎn)工藝和臺階的布置等因素。利用八010。仙軟件建立了三維分層式開采模型，將整個采場按照設(shè)計的要求分成若干個分層，并在每個分層內(nèi)布置特征點，作為礦床信息的載體，它的高程也反映了臺階底面的高程。
三維環(huán)境下通過人機交互合理劃分臺階，臺階是以其頂、底盤模型描述的，而在模型中頂?shù)妆P的信息是由布置在底盤的點來儲存的。所有臺階模型的空間組合構(gòu)成了以臺階為單元的分層式開采模型。實施模擬開采必需制作能反映礦山工程發(fā)展時空幾何約束關(guān)系及工程狀態(tài)要求的開采模板；并且開采模板可以隨時制作，保存，制作程序完全自動化，按不同的工作線長度、開采深度可自動生成開采模板。
在已建立的礦坑三維分層式開采模型和以臺階為單元的分層式開采模型基礎(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)境中模擬臺階推進(jìn)設(shè)計和開拓運輸系統(tǒng)設(shè)計，通過交互式編輯設(shè)計，確定最優(yōu)方案并形成相應(yīng)的設(shè)計圖件。