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      論Surpac在地下采礦巷道建模中的應(yīng)用

      2012-12-31 13:13:22覃金字
      中國錳業(yè) 2012年3期
      關(guān)鍵詞:錳礦中心線巷道

      覃金字,劉 鶯

      (中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司大新分公司,廣西大新 532315)

      0 前言

      2009年底,廣西大新錳礦進(jìn)行資源整合,隨著資源儲(chǔ)備的不斷增加,資源的分布也越來越分散,這就給資源管理及利用提出了新的要求,傳統(tǒng)的管理方法與手段已不再適合越來越復(fù)雜的地下開采現(xiàn)狀,近年來數(shù)字化技術(shù)不斷完善與提高,已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)字化地球、數(shù)字化礦山等新概念。在這樣的大背景下,2010年大新錳礦率先在廣西錳行業(yè)提出打造數(shù)字化礦山構(gòu)想。同年,在綜合對比各種礦山軟件優(yōu)、缺點(diǎn)基礎(chǔ)上,引進(jìn)當(dāng)前國際上市場占有率高,技術(shù)革新力量強(qiáng)、技術(shù)服務(wù)全面、容易掌握、功能強(qiáng)大的Gemcom公司Sucpac三維數(shù)字化礦山軟件。

      由澳大利亞Surpac國際軟件公司(SSI)開發(fā)的Surpac軟件系統(tǒng),用戶覆蓋全球110多個(gè)國家和地區(qū),并于 1996年進(jìn)入中國市場。Surpac軟件自1981年問世以來,致力于礦山生產(chǎn)和地質(zhì)勘探等領(lǐng)域,得到廣大中國用戶的支持和認(rèn)可,并于2004年獲得中國國土資源部的認(rèn)證,是一套在礦山領(lǐng)域具有領(lǐng)先水平的大型數(shù)字化礦山工程軟件,可廣泛應(yīng)用在資源評估、地質(zhì)測量、礦山開采設(shè)計(jì)規(guī)劃、生產(chǎn)計(jì)劃管理,乃至礦山閉坑后復(fù)墾設(shè)計(jì)的整個(gè)礦山生命期,能幫助礦山企業(yè)實(shí)現(xiàn)開采設(shè)計(jì)、計(jì)劃和管理工作的數(shù)字化、信息化[1],并在礦山地下采礦中得到很好應(yīng)用。

      1 三維實(shí)體巷道構(gòu)建原理

      Surpac構(gòu)建巷道三維模型方法有2種:一種是根據(jù)巷道中心線生成實(shí)體巷道,提取巷道工程平面圖中的巷道邊界并以此繪制中心線,根據(jù)巷道中心線周圍的測點(diǎn)坐標(biāo)對中心線賦高程值,結(jié)合巷道設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行巷道三維建模;另一種由測量數(shù)據(jù)生成實(shí)體巷道,根據(jù)巷道的實(shí)測邊界線,生成巷道頂板和底板的DTM表面模型,再通過2個(gè)段之間創(chuàng)建三角網(wǎng)連接頂?shù)装錎TM模型進(jìn)而建立巷道三維模型。

      建立巷道模型工作流程,如圖1所示。

      圖1 建立巷道模型工作流程

      2 實(shí)例

      大新錳礦礦區(qū)長約9 km,寬2~2.5 km,是同時(shí)進(jìn)行露天采礦和地下采礦的大型錳礦礦山,隨著實(shí)際開采的不斷進(jìn)行,井下巷道不斷增加而更加復(fù)雜[2],而傳統(tǒng)的CAD巷道圖只能將巷道抽象顯示成雙線,這種顯示方式不能直觀地確定井下巷道的空間位置關(guān)系以及巷道與周邊巖體的空間位置關(guān)系,尤其是與露采工作面的空間位置關(guān)系,利用Surpac軟件很好地解決了這個(gè)問題。在大新錳礦地下采礦開拓過程中,我們成功利用Surpac軟件繪制了深部中段三維巷道圖(如圖2所示),圖中附帶的各種信息及參數(shù)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)繪制。

      圖2 Surpac軟件建立的三維巷道

      下面以其中的00 m(見圖3)水平中段為例,說明從CAD巷道平面圖轉(zhuǎn)到Surpac軟件建模的全過程。

      2.1 原始CAD平面圖的處理

      由于原始巷道工程平面圖中所包含的信息較多,需對巷道平面圖進(jìn)行CAD處理[3]。提取CAD原圖中關(guān)于巷道的信息,對其中與巷道建模無關(guān)的信息進(jìn)行刪除:首先在CAD圖中對00 m以外的中段巷道線、點(diǎn)號和高程數(shù)據(jù)刪除,只保留下00 m中段中心線,見圖3。

      圖3 00 m中段中心線

      2.2 巷道中心線的處理

      為了使巷道模型與實(shí)際情況一致,需將巷道中心線根據(jù)測點(diǎn)坐標(biāo)賦高程值。在Surpac軟件中,把前面處理過的CAD巷道中心線文件直接拖入軟件工作區(qū),保存為 Surpac線串格式文件(*.str)。移動(dòng)線文件,觀察方位,使巷道中心線上各點(diǎn)不在同一水平,以方便觀察中心線上各點(diǎn)的位置。點(diǎn)擊工具欄中的標(biāo)記,顯示巷道中心線上的點(diǎn),依次重復(fù)點(diǎn)擊“編輯—點(diǎn)—點(diǎn)屬性”進(jìn)行對中心線上的點(diǎn)進(jìn)行編輯,直至巷道中心線與實(shí)測測點(diǎn)吻合后,保存。見圖4。

      圖4 編輯修改后的00 m中段中心線

      2.3 巷道斷面的制作

      根據(jù)巷道不同的實(shí)際情況,繪制不同的巷道斷面圖??梢栽贑AD中繪制巷道斷面,要求巷道斷面底線的中點(diǎn)與原點(diǎn)重合,然后將文件導(dǎo)入 Surpac中,生成線串文件;也可以在 Surpac軟件中直接繪制。本次建模中,假設(shè)以3 m×3 m的尺寸在Surpac中創(chuàng)建巷道斷面形狀大小,然后將線文件保存為掘進(jìn)斷面3x3.str線串文件。

      2.4 巷道三維模型的構(gòu)建

      調(diào)入處理過的的00 m巷道中心線文件,選擇“設(shè)計(jì)—地下采礦工具—由中心線與斷面形成巷道實(shí)體”,輸入斷面線文件——掘進(jìn)斷面3x3.str,(注意,選中封閉的首、末斷面選項(xiàng)以使生成的巷道成為1個(gè)閉和的實(shí)體),執(zhí)行后選取巷道中心線,可得到以下結(jié)果,如圖5所示,即巷道三維模型,保存為00 m巷道.dtm文件。

      圖5 00 m巷道三維模型

      3 結(jié)語

      利用Surpac軟件建立地下采礦巷道三維模型,一方面可以結(jié)合礦體模型,直觀地了解礦體與巷道間的空間位置關(guān)系,還可以通過報(bào)告實(shí)體體積計(jì)算工程量,從而指導(dǎo)礦山巷道施工設(shè)計(jì)和工程計(jì)劃編制,輔助礦山生產(chǎn);另一方面,結(jié)合地表建模,可以直觀地反映露天采掘工作面與地下采礦巷道的空間位置關(guān)系,對企業(yè)及時(shí)掌握采掘工作面與巷道的動(dòng)態(tài)空間關(guān)系,做到預(yù)報(bào)并及時(shí)準(zhǔn)確地指導(dǎo)安全生產(chǎn),意義十分重大。Surpac軟件在地下采礦巷道的應(yīng)用,為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代礦山的科學(xué)化管理、構(gòu)建數(shù)字化礦山奠定了基礎(chǔ)。

      [1]薄建芬,朱文峰.Surpac軟件在尖山鐵礦的開發(fā)和應(yīng)用[J].山西冶金,2009,32(4):18-20.

      [2]徐海,羅周全,劉曉明.復(fù)雜巷道工程三維可視化建模方法研究及應(yīng)用[J].礦冶工程,2011,31(1):20-23.

      [3]蘇成哲,朱建新,袁海平,王瑞.馬坑鐵礦采礦工程三維巷道建模研究[J].江西有色金屬,2010,24(2):3-6.

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