露井协调开采三维数字矿山研究
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摘要
煤炭资源的开采可分为露天开采和井工开采。当两种开采方法的开采区域临近时,会对彼此的安全产生影响,如何动态掌握两类矿井生产的时空关系,分析两类矿井的安全距离,保证矿井安全生产是急需解决的难题。
论文在对露井协调开采数字矿山理论分析的基础上,分析并确定了煤矿三维地质实体的生成方法、煤矿三维巷道实体的生成方法,开发了露井协调开采三维数字矿山软件,实现了三维建模、实体剖切、储量计算、自动生成柱状图等功能。
露井协调开采数字矿山软件系统在平庄西露天矿现场应用,建立了地形地质、露天矿采场、井工矿巷道及采空区三维实体模型,实现露天及井工开采数据可视化。三维数字矿山模型的建立,为露井协调开采保护煤柱留设尺寸的计算、分析煤炭资源分布状况、合理制订煤炭资源开采规划和开采方案提供了基础。
Coal mining method includes open-pit mining and underground mining. there are impacts on each other's security when the mining regional of the two methods are close enough, it's a problem urgent to be solved that how to dynamically grasp spatiotemporal relationship of the two kinds of mine production and analyse the safe distance between the two kinds of mine to make sure the safty production .
Based on analysis of theory of Open Pit and Underground Cooperated Mining digital mine, this paper analysis and determine the generating method of three-dimensional mine geologic entities and three-dimensional mine tunnel entities, and has developed a Open Pit and underground Cooperated Mining three-dimensional digital software which has already realized the function of three-dimensional modeling, solid model dissection,reserve calculation and automaticly forming columnar section .
The software system has been applied to Pingzhuang Western Open-pit mine, and depending on it we have established the Pingzhuang Western Open-pit mine's three-dimensional entity models of topographic and geologic, open-pit mining areas, tunnels of underground mining mine and goaf, and realized open-pit mining and underground mining's data visualization. The establishment of three-dimensional models of digital mine provides a basis for the size calculation of Open Pit and Underground Cooperated Mining preserving protective pillar,and for the analysis of the distribution of coal resources and the reasonable formulation of coal resources exploitation plan and scheme.
论文在对露井协调开采数字矿山理论分析的基础上,分析并确定了煤矿三维地质实体的生成方法、煤矿三维巷道实体的生成方法,开发了露井协调开采三维数字矿山软件,实现了三维建模、实体剖切、储量计算、自动生成柱状图等功能。
露井协调开采数字矿山软件系统在平庄西露天矿现场应用,建立了地形地质、露天矿采场、井工矿巷道及采空区三维实体模型,实现露天及井工开采数据可视化。三维数字矿山模型的建立,为露井协调开采保护煤柱留设尺寸的计算、分析煤炭资源分布状况、合理制订煤炭资源开采规划和开采方案提供了基础。
Coal mining method includes open-pit mining and underground mining. there are impacts on each other's security when the mining regional of the two methods are close enough, it's a problem urgent to be solved that how to dynamically grasp spatiotemporal relationship of the two kinds of mine production and analyse the safe distance between the two kinds of mine to make sure the safty production .
Based on analysis of theory of Open Pit and Underground Cooperated Mining digital mine, this paper analysis and determine the generating method of three-dimensional mine geologic entities and three-dimensional mine tunnel entities, and has developed a Open Pit and underground Cooperated Mining three-dimensional digital software which has already realized the function of three-dimensional modeling, solid model dissection,reserve calculation and automaticly forming columnar section .
The software system has been applied to Pingzhuang Western Open-pit mine, and depending on it we have established the Pingzhuang Western Open-pit mine's three-dimensional entity models of topographic and geologic, open-pit mining areas, tunnels of underground mining mine and goaf, and realized open-pit mining and underground mining's data visualization. The establishment of three-dimensional models of digital mine provides a basis for the size calculation of Open Pit and Underground Cooperated Mining preserving protective pillar,and for the analysis of the distribution of coal resources and the reasonable formulation of coal resources exploitation plan and scheme.
引文
[1]张宏伟,李胜,陈学华.GIS技术在瓦斯动力灾害预测中的应用[J].安全与环境学报,2002.
[2]沈海鸿,李胜,王其江.应用GIS建立煤与瓦斯突出危险性区域预测管理系统[J].煤矿安全.2001.
[3]刘光伟,白润才,曹兰柱,王秀秀.基于AutoCAD的露天矿三维地质模型的三维可视化构建[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2009.
[4]刘光伟,白润才,薛应东,李三川.平庄西露天矿三维地质模型的建立[J].露天采矿技术.2008.
[5]王东,曹兰柱,宋子岭.基于RFPA-SRM的露井联采边坡稳定性研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2009,32(10):1562-1565.
[6]刘勇.实施露井联合开采加强资源回收[J].露天采矿技术.2004,(4):11-12.
[7]孙世国,万林海,王思敬.矿山复合开采岩体移动理论与安全评价方法[J].地学前缘,2000.
[8]蓝航.节理岩体采动损伤本构模型及其在露井联采中的应用[D].煤科总院北京开采所.2007.
[9]孙世国.开挖对岩体稳态的扰动与活化分析[J].中国矿业,2003(3):64-67.
[10]刘向峰,何峰,王振伟,王来贵.露井联采下岩体变形规律[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版).2010,29(2):187-189.
[11]朱建明,张宏涛,周保精,徐金海.井工开采对露井联采边坡稳定影响的塑性极限分析[J].岩土工程学报.2010,32(3):344-350.
[12]孙世国.矿山开挖偏压作用岩体的复活特点与破坏机制.有色金属,2000(4).
[13]杨洪海,尚文凯.露井联采作用下边坡变形破坏机理浅析[J].露天采矿技术.2006,(3):8-10.
[14]孙世国.复合采动影响下边坡岩体变形与稳定性影响的研究.水文地质工程地质, 1999(1):7-10.
[15]任利明,刘宪权,杨叶齐,朱建明,陆游.水平厚煤层露井联合开采下边坡破坏过程的模拟研究[J].中国矿业.2007,16(12):72-74.
[16]王家臣,谭文辉.边坡渐进破坏三维随机分析.煤炭学报,1997,22(1):27-31.
[17] B.X.库梅科夫, E.B.费多罗夫,卢世宗.联合开采矿床时露天矿边坡的覆岩加固法.国外金属矿山,1996(6):13-14.
[18]任高峰,张世雄.露井联合开采条件下矿山边坡运动损害规律研究[J].矿业安全与环保.2008,35(6):11-13.
[19]王文新,何姣云,王官宝.露井联合开采条件下的露天爆破振动研究[J].爆破.2006,23(2):97-101.
[20]常永刚,乔殿宏,贺昌斌,孙宽.露井联合开采条件下的露天爆破[J].露天采矿技术.2004(4):10-12.
[21] B.A.谢,辛立中.露天地下复合开采时利用生物定位方法揭露地下开采空间.国外金属矿山,1995(7):21-26.
[22]白占平.地质构造与井采对边坡岩移影响的试验研究.阜新矿业学院学报,1993(2): 46-49.
[23]鹿换龙.露井联合开采条件下边坡及地表变形特征的研究[J].露天采矿技术.2007增刊:32-34.
[24]杨占军.露井联合开采对边坡及地表稳定性影响的研究[J].露天采矿技术.2008,(4):1-3.
[25]高喜才.露天矿边坡开挖过程变形破坏特征及稳定性实验研究[D].学位论文.陕西:西安科技大学,2006.4.
[26]朱建明,刘宪权,吴剑平,侯跃华.露井联采下边坡稳定性的相似模拟研究[J].工程地质学报.2009,17(2):206-211.
[27]吴剑平,朱建明,成新元.露井联采下边界参数优化的相似模拟研究[J].中国矿业.2008,17(9):79-82.
[28]王振伟.井采影响下黄土基底排土场边坡稳定性进研究,学位论文.辽宁:辽宁工程技术大学,2006.3.
[29]彭洪阁,才庆祥,周伟,舒继森,陈彦龙.露井联采条件下采动边坡的变形机理研究[J].金属矿山.2009,(11):129-131.
[30]王振伟,王建国,于永江.露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版).2008,27(2):165-167.
[31]侯殿昆.某露天矿井工开采对边坡稳定性影响的研究[D].学位论文.内蒙古:包头钢铁学院,2005.3.
[32] Ehlen J, Harmon R S. Geo Comp 99: Geo-Computation and the geosciences.Computer & Geosciences,2001,27(8):1-2.
[33] Marschallinger R, Johnson S E. Guest editorial. Computer & Geosciences,2001, 27(4):1-2.
[34]李翠平,李仲学,赵文广.矿床的体视化及仿真系统框架.金属矿山,2001(10):44-48.
[35]李仲学,李翠平.矿床仿真及体视化技术.计算机仿真,2000,17(5):6-8.
[36]曾新平,杨自安,刘碧虹等.地质体三维可视化建模的技术方法研究.矿产与地质.2005,19(1):103-106.
[37]侯恩科,吴立新.三维地学模拟几个方面的研究现状与发展趋势.煤田地质与勘探,2000,28(6):5-8.
[38]刘少华,程朋根,陈红华.三维地质建模及可视化研究.桂林工学院学报,2003,23(2): 154-158.
[39]李青元.三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立.测绘学报,1997,26(3):235-240.
[40]曾新平,吴健生,郑跃鹏,杨自安,张普斌.用于固体矿产勘探和开发的地质体三维可视化系统设计——基于混合数据模型.矿产与地质,2004,18(6):598-603.
[41]僧德文,李仲学,李春民,李翠平.体绘制技术及其在矿床三维可视化中的应用.辽宁工程技术大学学报,2005,24(4):473-476.
[42]陈健.三维地层空间信息系统结合三维有限元的研究与实现:学位论文.湖北:中国科学院武汉岩土工程研究所,2001.
[43]李惠,翟磊,林诚凯,潘金贵.一种超大规模地形的实时渲染方法.系统仿真学报,2004,16(4):736-739.
[44]夏炎.三维矢量结构地质模型及其微机可视化图形显示系统研究:学位论文.北京:中国矿业大学,1997.
[45]李春民,李仲学,僧德文.OpenGL在矿上井巷工程三维可视化仿真统中的应用.北京科技大学学报,2004,26(5):457-460.
[46] Houlding S M. 3D Geoscience Modeling Computer Techniques for Geological Characterization. Berlin: Springer Verlag,1994.
[47]李青元,朱小弟,曹代勇.三维地质模型的数据模型研究.中国煤田地质,2000,12(3): 57-61.
[48]龚健雅,夏宗国.矢量与栅格集成的三维数据模型.武汉测绘科技大学学报,1997,22(1): 7-15.
[49]韩国建,郭达志.矿体信息的八叉树存储和检索技术.测绘学报,1992,21(1):13-17.
[50]李德仁,李清泉.一种三维GIS混和数据结构的研究.测绘学报,1997,26(2):128-133.
[51] Pilout M, Tempfli K, Molenaar M. A tetrahedron-based 3D vector data model for geoinformation. Advanced Geographic Data Modelling. Netherlands Geodetic Commision, Publications on Geodesy, 1994(40): 129-140.
[52]陈军,郭薇.基于剖分的三维拓扑ER模型研究.测绘学报,1998,27(4):308-317.
[53]杨晓松,申皓,唐泽圣.基于分类体数据的四面体网格剖分算法.中国图像图形学报,2002,7(9):865-870.
[54]齐安文,吴立新,李冰,李建民,杨中东.一种新的三维地学空间构模方法——类三棱柱法.煤炭学报,2002,27(2):158-163.
[55]齐安文,吴立新.基于类三棱柱的三维地质模拟与拓扑研究.矿山测量.2003(3):64-66.
[56]吴立新,张瑞新,戚宜欣,齐安文,李冰.3维地学模拟与虚拟矿山系统.测绘学报, 2002,31(1):28-33.
[57]齐安文,吴立新,侯恩科,杨可明.三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题.中国矿业,2001,10(5):61-64.
[58]吴健生,王仰麟,曾新平,和志军,陈振辉.三维可视化环境下矿体空间数据插值.北京大学学报,2004,40(4):635-641.
[59]李青元,曹代勇,高文泰.基于体划分的三维矢量结构GIS拓扑关系.遥感在中国.测绘出版社,1996:348-353.
[60]侯恩科,吴立新.面向地质建模的三维体元拓扑数据模型研究.武汉大学学报,2002,27(5): 467-472.
[61]徐道柱,刘海砚.大量约束边条件下Delaunay三角网的快速生成.测绘工程,2007,16(3):6-10.
[62]高艳明,李利,杨志刚,景宁.精通AutoCAD三维设计与开发[M],北京:中国铁道出版社,2002.
[2]沈海鸿,李胜,王其江.应用GIS建立煤与瓦斯突出危险性区域预测管理系统[J].煤矿安全.2001.
[3]刘光伟,白润才,曹兰柱,王秀秀.基于AutoCAD的露天矿三维地质模型的三维可视化构建[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2009.
[4]刘光伟,白润才,薛应东,李三川.平庄西露天矿三维地质模型的建立[J].露天采矿技术.2008.
[5]王东,曹兰柱,宋子岭.基于RFPA-SRM的露井联采边坡稳定性研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2009,32(10):1562-1565.
[6]刘勇.实施露井联合开采加强资源回收[J].露天采矿技术.2004,(4):11-12.
[7]孙世国,万林海,王思敬.矿山复合开采岩体移动理论与安全评价方法[J].地学前缘,2000.
[8]蓝航.节理岩体采动损伤本构模型及其在露井联采中的应用[D].煤科总院北京开采所.2007.
[9]孙世国.开挖对岩体稳态的扰动与活化分析[J].中国矿业,2003(3):64-67.
[10]刘向峰,何峰,王振伟,王来贵.露井联采下岩体变形规律[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版).2010,29(2):187-189.
[11]朱建明,张宏涛,周保精,徐金海.井工开采对露井联采边坡稳定影响的塑性极限分析[J].岩土工程学报.2010,32(3):344-350.
[12]孙世国.矿山开挖偏压作用岩体的复活特点与破坏机制.有色金属,2000(4).
[13]杨洪海,尚文凯.露井联采作用下边坡变形破坏机理浅析[J].露天采矿技术.2006,(3):8-10.
[14]孙世国.复合采动影响下边坡岩体变形与稳定性影响的研究.水文地质工程地质, 1999(1):7-10.
[15]任利明,刘宪权,杨叶齐,朱建明,陆游.水平厚煤层露井联合开采下边坡破坏过程的模拟研究[J].中国矿业.2007,16(12):72-74.
[16]王家臣,谭文辉.边坡渐进破坏三维随机分析.煤炭学报,1997,22(1):27-31.
[17] B.X.库梅科夫, E.B.费多罗夫,卢世宗.联合开采矿床时露天矿边坡的覆岩加固法.国外金属矿山,1996(6):13-14.
[18]任高峰,张世雄.露井联合开采条件下矿山边坡运动损害规律研究[J].矿业安全与环保.2008,35(6):11-13.
[19]王文新,何姣云,王官宝.露井联合开采条件下的露天爆破振动研究[J].爆破.2006,23(2):97-101.
[20]常永刚,乔殿宏,贺昌斌,孙宽.露井联合开采条件下的露天爆破[J].露天采矿技术.2004(4):10-12.
[21] B.A.谢,辛立中.露天地下复合开采时利用生物定位方法揭露地下开采空间.国外金属矿山,1995(7):21-26.
[22]白占平.地质构造与井采对边坡岩移影响的试验研究.阜新矿业学院学报,1993(2): 46-49.
[23]鹿换龙.露井联合开采条件下边坡及地表变形特征的研究[J].露天采矿技术.2007增刊:32-34.
[24]杨占军.露井联合开采对边坡及地表稳定性影响的研究[J].露天采矿技术.2008,(4):1-3.
[25]高喜才.露天矿边坡开挖过程变形破坏特征及稳定性实验研究[D].学位论文.陕西:西安科技大学,2006.4.
[26]朱建明,刘宪权,吴剑平,侯跃华.露井联采下边坡稳定性的相似模拟研究[J].工程地质学报.2009,17(2):206-211.
[27]吴剑平,朱建明,成新元.露井联采下边界参数优化的相似模拟研究[J].中国矿业.2008,17(9):79-82.
[28]王振伟.井采影响下黄土基底排土场边坡稳定性进研究,学位论文.辽宁:辽宁工程技术大学,2006.3.
[29]彭洪阁,才庆祥,周伟,舒继森,陈彦龙.露井联采条件下采动边坡的变形机理研究[J].金属矿山.2009,(11):129-131.
[30]王振伟,王建国,于永江.露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版).2008,27(2):165-167.
[31]侯殿昆.某露天矿井工开采对边坡稳定性影响的研究[D].学位论文.内蒙古:包头钢铁学院,2005.3.
[32] Ehlen J, Harmon R S. Geo Comp 99: Geo-Computation and the geosciences.Computer & Geosciences,2001,27(8):1-2.
[33] Marschallinger R, Johnson S E. Guest editorial. Computer & Geosciences,2001, 27(4):1-2.
[34]李翠平,李仲学,赵文广.矿床的体视化及仿真系统框架.金属矿山,2001(10):44-48.
[35]李仲学,李翠平.矿床仿真及体视化技术.计算机仿真,2000,17(5):6-8.
[36]曾新平,杨自安,刘碧虹等.地质体三维可视化建模的技术方法研究.矿产与地质.2005,19(1):103-106.
[37]侯恩科,吴立新.三维地学模拟几个方面的研究现状与发展趋势.煤田地质与勘探,2000,28(6):5-8.
[38]刘少华,程朋根,陈红华.三维地质建模及可视化研究.桂林工学院学报,2003,23(2): 154-158.
[39]李青元.三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立.测绘学报,1997,26(3):235-240.
[40]曾新平,吴健生,郑跃鹏,杨自安,张普斌.用于固体矿产勘探和开发的地质体三维可视化系统设计——基于混合数据模型.矿产与地质,2004,18(6):598-603.
[41]僧德文,李仲学,李春民,李翠平.体绘制技术及其在矿床三维可视化中的应用.辽宁工程技术大学学报,2005,24(4):473-476.
[42]陈健.三维地层空间信息系统结合三维有限元的研究与实现:学位论文.湖北:中国科学院武汉岩土工程研究所,2001.
[43]李惠,翟磊,林诚凯,潘金贵.一种超大规模地形的实时渲染方法.系统仿真学报,2004,16(4):736-739.
[44]夏炎.三维矢量结构地质模型及其微机可视化图形显示系统研究:学位论文.北京:中国矿业大学,1997.
[45]李春民,李仲学,僧德文.OpenGL在矿上井巷工程三维可视化仿真统中的应用.北京科技大学学报,2004,26(5):457-460.
[46] Houlding S M. 3D Geoscience Modeling Computer Techniques for Geological Characterization. Berlin: Springer Verlag,1994.
[47]李青元,朱小弟,曹代勇.三维地质模型的数据模型研究.中国煤田地质,2000,12(3): 57-61.
[48]龚健雅,夏宗国.矢量与栅格集成的三维数据模型.武汉测绘科技大学学报,1997,22(1): 7-15.
[49]韩国建,郭达志.矿体信息的八叉树存储和检索技术.测绘学报,1992,21(1):13-17.
[50]李德仁,李清泉.一种三维GIS混和数据结构的研究.测绘学报,1997,26(2):128-133.
[51] Pilout M, Tempfli K, Molenaar M. A tetrahedron-based 3D vector data model for geoinformation. Advanced Geographic Data Modelling. Netherlands Geodetic Commision, Publications on Geodesy, 1994(40): 129-140.
[52]陈军,郭薇.基于剖分的三维拓扑ER模型研究.测绘学报,1998,27(4):308-317.
[53]杨晓松,申皓,唐泽圣.基于分类体数据的四面体网格剖分算法.中国图像图形学报,2002,7(9):865-870.
[54]齐安文,吴立新,李冰,李建民,杨中东.一种新的三维地学空间构模方法——类三棱柱法.煤炭学报,2002,27(2):158-163.
[55]齐安文,吴立新.基于类三棱柱的三维地质模拟与拓扑研究.矿山测量.2003(3):64-66.
[56]吴立新,张瑞新,戚宜欣,齐安文,李冰.3维地学模拟与虚拟矿山系统.测绘学报, 2002,31(1):28-33.
[57]齐安文,吴立新,侯恩科,杨可明.三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题.中国矿业,2001,10(5):61-64.
[58]吴健生,王仰麟,曾新平,和志军,陈振辉.三维可视化环境下矿体空间数据插值.北京大学学报,2004,40(4):635-641.
[59]李青元,曹代勇,高文泰.基于体划分的三维矢量结构GIS拓扑关系.遥感在中国.测绘出版社,1996:348-353.
[60]侯恩科,吴立新.面向地质建模的三维体元拓扑数据模型研究.武汉大学学报,2002,27(5): 467-472.
[61]徐道柱,刘海砚.大量约束边条件下Delaunay三角网的快速生成.测绘工程,2007,16(3):6-10.
[62]高艳明,李利,杨志刚,景宁.精通AutoCAD三维设计与开发[M],北京:中国铁道出版社,2002.