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        地下金屬礦山三維可視化采礦設(shè)計(jì)研究

        2018-05-22 11:14:02張明
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2018年9期

        張明

        摘 要:本文就地下金屬礦山三維可視化采礦設(shè)計(jì)進(jìn)行探究,首先對礦山井下開采三維建模及可視化技術(shù)進(jìn)行介紹,然后闡述地下金屬礦的三維可視化采礦設(shè)計(jì),最后詳細(xì)介紹如何建立三維可視化采礦模型,以期為未來采礦設(shè)計(jì)提供資料依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:金屬礦山;三維可視化 ;采礦設(shè)計(jì)

        中圖分類號:TD673 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 礦山井下開采三維建模及可視化技術(shù)的介紹

        現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,推動了采礦業(yè)的發(fā)展。礦山井下開采三維建模及可視化技術(shù)克服了傳統(tǒng)CAD二維平面的缺點(diǎn),三維建模是利用計(jì)算機(jī)技術(shù),生成人機(jī)交互式的三維實(shí)體模型,該實(shí)體模型等同于真實(shí)礦山的內(nèi)部縮小版,透過實(shí)體模型可以觀察到礦山內(nèi)部的采準(zhǔn),切割工程的布置方式和順序,同時觀察礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)剖切面,并可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性切割,生成剖面圖,選擇合適的切點(diǎn),這樣可以減小施工過程中的誤差,提高施工效率。另外,根據(jù)三維建模的數(shù)據(jù)還可以計(jì)算出采切的工程量,采切比以及礦石量,通過三維模型進(jìn)行模擬采礦演練,可以減少在實(shí)際操作中的失誤,降低危險。最后,通過軟件可以直接輸出施工圖,爆破點(diǎn)位圖等在采礦過程需要的圖紙,為以后施工提供資料依據(jù)。

        2 地下金屬礦山三維可視化采礦設(shè)計(jì)

        2.1 工程概況

        筆者所在地區(qū)的礦山為鐵礦山,以生產(chǎn)鐵礦為主,同時含有多種金屬的元素,比如:金、銀、鉛、鋅、銅等。礦山分為多個巖體,主巖體有兩個,周圍有5個小巖體圍繞。礦體外圍主要是大理石,礦體主要在地下200m~800m,整個礦體的面積大約為600m2,礦體的開采分為兩個階段,開始在200m~400m,之后是400m~800m。兩個主要礦體都為鐵礦體,礦體層層分布,分布均勻。周圍是小巖體,分布的銅礦體較多,礦體的完整性就遭到破壞,整體的含鐵量較高,達(dá)到整體礦物的90%。此處的礦體主要是赤鐵礦,部分含有磁鐵礦,含銅礦體主要是黃銅礦。

        2.2 三維可視化采礦方法模型的建立

        (1)采礦方法設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

        采礦方法設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作非常重要,前期準(zhǔn)備工作做到位,才能保證后期實(shí)施工作的有序進(jìn)行。采礦方法設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作繁雜多樣,是進(jìn)行單體采礦的基礎(chǔ),首先要建立三維實(shí)體模型,主要是4個方面的模型、礦體、地表、開拓系統(tǒng)以及儲量系統(tǒng)。這些實(shí)體模型可以用于采礦的演練,根據(jù)礦體選擇合適的采礦方法,確定出所選方法的參數(shù),確定這些參數(shù)是關(guān)鍵,包括采準(zhǔn)和切割工程的規(guī)模尺寸合適,爆破點(diǎn)的位置,礦房礦柱的尺寸,并應(yīng)用這些尺寸在實(shí)體模型中演練,確保尺寸合適,再應(yīng)用于實(shí)際操作中。

        (2)礦塊的劃分

        礦塊的劃分是確定開采的準(zhǔn)確位置,根據(jù)礦體礦層的分布,將礦體分出不同的塊層。首先要確定礦山的開采順序,開采參數(shù),然后利用三維建模軟件將三維實(shí)體模型分割成不同的塊層。在分割出的塊層中選擇出需要開采的塊層,并設(shè)計(jì)出開采方式,這時可以進(jìn)行階段礦體的切割,將所選塊層進(jìn)行進(jìn)一步的分割,分割出含有礦石的塊層,進(jìn)行進(jìn)一步的提煉加工得到金屬。在礦塊劃分過程中,主要的過程是通過建模軟件劃分出含有金屬礦石的礦塊,找到合適的爆破和切割點(diǎn),免除在實(shí)際操作過程中不必要的損耗。

        (3)采準(zhǔn)工程實(shí)體建模

        采準(zhǔn)工程實(shí)體建模,主要有兩種方法:分段空場法和留礦采礦法。本文中采準(zhǔn)工程實(shí)體建模采用的是分段鑿巖階段空場法,屬于分段空場法的一種,此種方法更加安全,運(yùn)輸?shù)V石都是采用專門的巷道,采礦效率高,但是成本相對較高。分段鑿巖階段空場法在采準(zhǔn)工程中主要有運(yùn)輸巷道、人行天井、電靶道、鑿巖過程中的巷道和溜井等。其中最重要的就是巷道的建立,它是這個方法的最重要的部分,也是保證工程安全的部分,目前巷道的建模主要有兩種方法,即中線加斷面方法與延伸斷面生成實(shí)體法。

        (4)切割工程的實(shí)現(xiàn)

        切割工程是指利用三維建模的實(shí)體,找準(zhǔn)切割點(diǎn),切割出礦石。切割工程主要包括兩個方面,一方面是礦石和外圍的巖體之間的切割,還有一方面是底部漏斗上方的切割。對于外圍巖體的切割,要略大于礦石的體積,厚度以礦石為準(zhǔn),對底部漏斗上方的切割。

        (5)爆破設(shè)計(jì)

        爆破設(shè)計(jì)是采礦工程中的重要部分,爆破點(diǎn)的選擇非常重要,利用三維實(shí)體建??梢阅M爆破點(diǎn)進(jìn)行演練,可以直接提供爆破數(shù)據(jù)和文件,為工程的進(jìn)行提供了重要數(shù)據(jù),整個采礦工程中,爆破設(shè)計(jì)主要是巷道工程的爆破設(shè)計(jì),切割工程爆破設(shè)計(jì)和礦場礦柱的爆破設(shè)計(jì)。爆破的鉆孔也很重要,根據(jù)鉆孔的深淺,主要分為淺孔,中深孔和深孔。

        3 設(shè)計(jì)結(jié)果的輸出

        3.1 采準(zhǔn)切割工程量的計(jì)算

        采切工程量的計(jì)算是開始進(jìn)行開采工程的基礎(chǔ),通過對模擬礦體的切割,整合來計(jì)算出所需數(shù)據(jù),見表1。

        3.2 爆破結(jié)果的輸出

        爆破點(diǎn)的選擇,爆破大小的控制,直接影響著開采是否成功,開采量的多少,因此,爆破數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確。

        3.3 礦塊剖面圖和施工圖的輸出

        通過三維可視化實(shí)體建模,進(jìn)行切割輸出剖面圖,根據(jù)分析演練得出的數(shù)據(jù),輸出施工圖,此方法更加直觀形象地反映礦體情況,采切過程。與傳統(tǒng)圖相比更具真實(shí)性,更有利于整個生產(chǎn)過程。

        結(jié)論

        通過對實(shí)際礦體進(jìn)行三維可視化分析研究,可以發(fā)現(xiàn)三維實(shí)體更具真實(shí)性,通過三維可視化采礦,使施工技術(shù)人員可以更加清晰地了解采礦過程,更有利于采礦施工,避免了不必要的損失,提高采礦效率,從而為礦山實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

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