摘要
数字化露天矿虚拟开采,就是在真三维环境下,满足矿山工程发展的几何约束条件,按照开采程序、开采方法,通过对地层实体的剖切,确定工程位置,计算工程量,进行矿山生产决策。实现露天矿虚拟开采,必须构建露天矿三维地形模型、三维地质实体模型、露天矿采场模型、参数化开采模板模型和采、剥工程分类算量模型等。对多维空间数据进行集成动态分析处理的构模技术,是实现露天矿在三维虚拟环境下进行模拟开采的关键,也是国内外学术界和工程应用面临研究的技术难题。
本文针对目前数字化露天矿虚拟开采构模技术存在的问题和不足,利用三维地学模拟(3D Geoscience Modeling,简称3DGM)技术,主要研究了地质建模的空间插值参数优化选择方法、考虑露天矿地形特征的DEM快速构模方法及大范围地形局部更新方法、不规则地质实体构模技术、露天矿地形地质实体模型耦合技术以及在三维虚拟环境下实现露天矿模拟开采的相关技术和方法。
通过研究提出了一种顾及台阶属性的露天矿DEM数据分块生长算法和适应于大范围三角网的局部更新方法;提出了不规则体包络面模型的拓扑关系构建技术,及利用SAT文件映射还原导入技术快速创建不规则地质实体模型的构模方法;参数化构建反映矿山工程发展状态及几何约束关系的开采模板,提出利用层间组合和定位显示技术驱动开采模板、动态切割实体模型的露天矿虚拟开采方法;研发了一套数字化露天矿虚拟开采辅助设计系统,该系统使矿山工程技术人员在一个真三维环境中,利用三维可视化模拟开采技术,以“人机交互”方式进行露天矿开采设计、生产计划编制及生产决策,并在多个露天矿山企业得到了推广使用。
Virtual mining of Digital Open-Pit is implemented by slicing stratum solid model according to mining process, mining method, which should meet the constraints of mine engineering development. Under virtual mining, enterprises make production decision by determining project planning position and calculating volume of striping and mining. In order to realize virtual mining of Open-pit, we must construct terrain model of Open-pit, 3D geological solid model, stope model, mining template model and classified volume calculating model. Therefore, the integration of multi-dimensional data analysis and processing of dynamic model is the key of simulation mining in the 3D virtual environment. It is also the main problem in industry and academic research.
This paper presents the problems of Open-pit virtual mining in digital modeling technology. Using the 3DGM (3D Geoscience Modeling) method to study the parameter optimized selection in spatial interpolation, the rapid modeling method of Open-pit terrain DEM construction and its update, irregular geology solid model technology, terrain and geology model integration, and the implementation of simulating mining in the 3D virtual environment.
Triangulation network growth algorithm is improved by data partitioning, which can be used to create Open-pit fine DEM model with constrained conditions. Another method was applied to update large scale DEM model by using added drilling data and geological reality data.This paper proposed a new technology to construct topological relationship of ore body’s envelope. It can make irregular orebody envelop model solidified by reversal mapping SAT files into AutoCAD. According to the characteristic of step advancing, mining template is built by the development status of mine engineering and geometric constraint relations. Under the benches uniting and position showing, this paper presents a new virtual mining method by driving the template to slice integrated solid model continually.
In the end, Surface Mine Virtual Mining Computer Aided Design System (SMCAD) is developed. This system enables mining engineers in a real three-dimensional environment, in the approach of“human-computer interaction”, to realize the mining design, mining plan and mining determination. SMCAD has been tested and used successfully in several open-pit mining enterprises.
引文
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