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        等高線、平行斷面、三角網(wǎng)法在土石方計算中的應(yīng)用

        2017-03-29 05:58:13
        資源導(dǎo)刊(信息化測繪) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:礦山

        韓 麗

        [淮北礦業(yè)(集團(tuán))勘探工程有限責(zé)任公司,安徽 淮北 235047]

        等高線、平行斷面、三角網(wǎng)法在土石方計算中的應(yīng)用

        韓 麗

        [淮北礦業(yè)(集團(tuán))勘探工程有限責(zé)任公司,安徽 淮北 235047]

        建筑石料用灰?guī)r礦開采,礦山地形地貌和開采現(xiàn)狀多具有特殊性和不規(guī)則形狀。為提高開采過程中土石方量計算的準(zhǔn)確性,結(jié)合工程實例,分別闡述各種計算方法在礦山不同開采時期的適用情況和具體應(yīng)用。

        灰?guī)r礦;地形地貌;方量計算

        1 引言

        土石方計算涉及建筑石料用灰?guī)r礦勘察、設(shè)計、施工、生產(chǎn)的整個過程,其測量過程工作量大,計算工序煩瑣。為保證土石方計算結(jié)果的精確性,結(jié)合礦山建設(shè)的不同時期和生產(chǎn)過程中地形地貌的特殊性,需采用不同計算方法去切合實地開采現(xiàn)狀,來計算現(xiàn)場開挖的土石方體積或動用的礦產(chǎn)資源儲量。本文以建筑石料用灰?guī)r礦土石方計算為例,簡述了等高線法、垂直平行斷面法、DTM三角網(wǎng)法土石方計算的方法,建議針對不同情況采用不同計算方法以保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        2 建筑石料用灰?guī)r礦土石方計算簡述

        建筑石料用灰?guī)r礦開采,在設(shè)計初期,首先要核算礦權(quán)范圍內(nèi)礦產(chǎn)資源的保有量。在開采過程中還要根據(jù)礦山地貌和礦層走向計算各工作面開挖方量,每年還需統(tǒng)計礦山所有工作面動用的總的資源儲量及類別,并統(tǒng)一匯總編制礦產(chǎn)資源儲量年報。開采結(jié)束,還需計算礦山的實際開采資源總量。本文結(jié)合建筑石料用灰?guī)r礦開采的不同時期,開采工作面的不同形狀,分別介紹不同的計算方法進(jìn)行分析計算。

        2.1 等高線法土石方計算

        建筑石料用灰?guī)r礦多為露天礦山,在建設(shè)初期,其地形地貌多呈原始山體地貌,要精確統(tǒng)計整個礦山或礦山局部山體的土石方體積,最好的方式是能生成一個貼合礦山地表的立體計算模型。結(jié)合礦山實際情況,這個最貼合的立體模型就是測繪工作中經(jīng)常用到的等高線,只要能勾畫出整個計算區(qū)域的等高線,就能計算出所求的土石方量[1]。而相鄰等高線間的體積計算公式為:其中A1、A2為相鄰等高線面積,H1、H2為相鄰等高線高程。

        圖1 白象山等高線法土石方計算

        如果礦圖上已經(jīng)有完整的等高線,則可直接利用等高線高程和面積計算出各等高線間的土石方;如果原始地貌沒有等高線或等高線不完整、不閉合,則需實測山體地表高程,由高程點內(nèi)插繪制出完整的等高線。最后累加各相鄰等高線間土石方體積,就可計算出總的土石方體積,如圖1。

        2.2 垂直平行斷面法土石方計算

        灰?guī)r礦露天礦床開采,工作面多隨礦層走向呈條帶狀布置,在開采過程中多形成近似長條狀的采場。要準(zhǔn)確計算每個長條狀采場的體積,可設(shè)計采用若干個垂直平行斷面將條帶狀采場劃分成一個個塊段,分別計算這些塊段體積,最終將各塊段體積相加即為采場動用的資源儲量,如圖2。

        現(xiàn)場測量過程中,先要按斷面線生成原始地貌斷面圖,隨著采場開挖完成,再采集采場地表高程生成開挖后的斷面圖,兩期斷面線疊加,斷面線間包圍面積即為開挖斷面面積,結(jié)合相鄰開挖斷面的形狀和對應(yīng)面積比,選擇按截錐、楔形尖滅、錐形尖滅體積計算公式分別計算各塊段體積,各塊段體積相加即為采場動用的資源體積。

        計算工作面塊段體積時,應(yīng)根據(jù)相鄰斷面的面積比選用合適的計算公式,通常會有以下幾種情況出現(xiàn)。

        (3)工作面兩端邊緣部位的塊段,當(dāng)左右視面積有一個為0時,使用公式或(錐形尖滅)。

        式中:S1——塊段左視垂直斷面面積,S2——塊段右視垂直斷面面積,L——對應(yīng)垂直平行斷面間法線距離,見表1。

        圖2 小黃山2#工作面平行斷面圖

        表1 小黃山工作面平行斷面法計算表

        2.3 DTM三角網(wǎng)法土石方計算

        在灰?guī)r礦開采過程中,還有一種典型的需要計算土石方量的情形,就是統(tǒng)計礦山內(nèi)料堆體積,而料堆大多堆放在平整的料場內(nèi),由于料堆形狀多不規(guī)則且呈零散狀,為準(zhǔn)確求取料堆體積,最簡便的方法是實測料堆表面高程,生成料堆立體模型。

        在此情況下,合理的計算方法是生成料堆表面DTM三角網(wǎng)模型[2],以料場標(biāo)高為計算基準(zhǔn)面,使三角網(wǎng)模型中每個三角形和計算基準(zhǔn)面形成三棱柱,匯總統(tǒng)計DTM三角網(wǎng)模型下所有三棱柱體積,即可計算出料堆實際體積,如圖3。以上功能在南方CASS、天正CAD等諸多軟件中均可實現(xiàn),計算過程簡便。

        3 實際計算過程中需注意的問題

        圖3 梧桐路三角網(wǎng)法土石方計算

        (1)DTM三角網(wǎng)法計算時,如果計算的基準(zhǔn)面不是平面,可以用兩期間三角網(wǎng)法來計算指定區(qū)域的土石方體積,其過程是先根據(jù)場地原始地貌生成指定區(qū)域DTM三角網(wǎng)模型;料堆堆積完成,再根據(jù)實測高程生成料堆表面DTM三角網(wǎng)模型,兩期三角網(wǎng)模型間體積即為料堆體積。

        (2)計算料堆體積時,要求計算的多是礦石實際體積也即實方,而實測出的只是料堆的虛方,要準(zhǔn)確提供料堆方量,需考慮實方與虛方之間的換算比例關(guān)系。

        (3)以上方法在計算過程中,要想計算結(jié)果更精確,首先要保證高程點采集的密度和代表性,只有高程采集特征準(zhǔn)確、密度適當(dāng),生成的計算模型才最貼合現(xiàn)狀。

        (4)土石方計算方法要合理選擇,很多時候需要幾種計算方法統(tǒng)籌考慮,相互驗證,才能求得最貼合實際、最準(zhǔn)確的土石方體積。

        [1]李青岳,陳永奇.工程測量學(xué)[M].北京:測繪出版社,2008:21-22.

        [2]張正祿.工程測量學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2005:80-81.

        韓麗 (1983― ),女,工程師,學(xué)士,從事工程測量、地災(zāi)報告編制及生產(chǎn)技術(shù)管理等工作。E -mail:289505889@qq.com

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