地下礦山采礦方法三維模型的特征參數(shù)化建模系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于采礦工程可視化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地下礦山采礦方法三維模型 的特征參數(shù)化建模系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬礦床地下開采時，礦體急傾斜時，把井田劃分為階段，把階段劃分為礦塊（采 區(qū)）。礦體水平或緩傾斜時，礦田劃分為盤區(qū)，盤區(qū)劃分為采區(qū)。礦塊或采區(qū)為礦山獨(dú)立的 回采單元。回采單元的開采過程就是礦塊的采礦方法的工藝實(shí)施過程。采礦方法就是研宄 礦塊開采的方法，是金屬礦山重要的研宄與設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一。采礦方法包括采準(zhǔn)、切割和回 采三項(xiàng)工作。根據(jù)回采工作的需要，設(shè)計(jì)采準(zhǔn)、切割巷道的數(shù)量、位置和結(jié)構(gòu)并加以施工，開 掘與之相適應(yīng)的切割空間，為回采工作創(chuàng)造良好的條件。采礦方法通常采用工程圖紙中的 "三視圖"表示，采用平面圖紙結(jié)合文字說明表示一個礦塊開采的空間和時間上的一個準(zhǔn)動 態(tài)過程。其理解與表述相對困難，需要較強(qiáng)的采礦方面的專業(yè)知識支撐，不利于方法的交 流、表述與傳達(dá)。
[0003] 伴隨礦業(yè)信息化進(jìn)展的加快，數(shù)字礦山、智能礦山建設(shè)方興未艾。在數(shù)字礦山建設(shè) 過程中，要求將礦山開采過程實(shí)現(xiàn)三維可視化，將開采對象、開采工程、開采行為等直觀、動 態(tài)的給予描述，為礦山智能調(diào)度、生產(chǎn)決策、信息集成分析提供了一個不可或缺的環(huán)境。因 此，對礦山開采過程三維建模的研宄成為熱點(diǎn)問題之一。而如今采礦方法的三維模型通常 采用手工建模，通過人工創(chuàng)建開采對象、開采工程等的組成部分，利用位置試湊，構(gòu)成開采 過程對應(yīng)的采礦方法三維模型。該方法工作量大，效率低下，構(gòu)建復(fù)雜的模型難度較高，需 要深厚的三維建模技術(shù)背景。因此，迫切需要一種快速、高效、簡單、可靠的建模技術(shù)來適應(yīng) 礦山彳目息化需求。
[0004] 基于特征的建模是近年來為實(shí)現(xiàn)CAD/CAM集成化而發(fā)展起來的一種新型建模技 術(shù)，使設(shè)計(jì)及其相關(guān)應(yīng)用活動能利用特征元素含有的語義進(jìn)行宏操作和推理決策，允許不 同的應(yīng)用能按自身的含義來理解產(chǎn)品的構(gòu)成。參數(shù)化方法是適應(yīng)產(chǎn)品模型修改和變型設(shè)計(jì) 的需要，是設(shè)計(jì)自動化所采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種地下礦山采礦方法三維模型的特征參數(shù)化 建模系統(tǒng)及方法，以達(dá)到通過變更參數(shù)修改三維模型，實(shí)現(xiàn)高效、快捷、聯(lián)動，簡捷的目的。
[0006] -種地下礦山采礦方法三維模型的特征參數(shù)化建模系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括圖元庫構(gòu)建 模塊、礦塊構(gòu)建模塊、底部結(jié)構(gòu)構(gòu)建模塊和采切工程構(gòu)建模塊，其中，
[0007] 圖元庫構(gòu)建模塊：用于構(gòu)建圖元庫，包括巷道結(jié)構(gòu)模型、井結(jié)構(gòu)模型、斜坡道結(jié)構(gòu) 模型、漏口結(jié)構(gòu)模型、礦房結(jié)構(gòu)模型和礦柱結(jié)構(gòu)模型，并設(shè)置上述模型的參數(shù)信息、位置信 息和工程屬性信息，完成模型的構(gòu)建；
[0008] 礦塊構(gòu)建模塊：用于根據(jù)實(shí)際工程圖紙，輸入礦塊結(jié)構(gòu)模型參數(shù)，并結(jié)合設(shè)定的約 束條件和各圖元模型控制點(diǎn)間的位置關(guān)系，構(gòu)建礦塊結(jié)構(gòu)模型；
[0009] 底部結(jié)構(gòu)構(gòu)建模塊：用于根據(jù)實(shí)際工程圖紙，選擇所需的底部結(jié)構(gòu)類型，輸入所 需模型參數(shù)，并結(jié)合設(shè)定的約束條件和各圖元模型控制點(diǎn)間的位置關(guān)系，構(gòu)建底部結(jié)構(gòu)模 型；
[0010] 采切工程構(gòu)建模塊：用于根據(jù)實(shí)際工程圖紙，選擇所需的采切工程結(jié)構(gòu)，輸入所需 模型參數(shù)，并結(jié)合各圖元模型控制點(diǎn)間的位置關(guān)系，構(gòu)建采切工程結(jié)構(gòu)模型。
[0011] 采用地下礦山采礦方法三維模型的特征參數(shù)化建模系統(tǒng)進(jìn)行的建模方法，包括以 下步驟：
[0012] 步驟1、采用圖元庫構(gòu)建模塊構(gòu)建圖元庫，包括巷道結(jié)構(gòu)模型、井結(jié)構(gòu)模型、斜坡道 結(jié)構(gòu)模型、漏口結(jié)構(gòu)模型、礦房結(jié)構(gòu)模型和礦柱結(jié)構(gòu)模型；
[0013] 步驟2、根據(jù)實(shí)際工程圖紙，在礦塊構(gòu)建模塊中輸入礦塊結(jié)構(gòu)模型參數(shù)，并結(jié)合設(shè) 定的約束條件和各圖元模型控制點(diǎn)間的位置關(guān)系，構(gòu)建礦塊結(jié)構(gòu)模型；
[0014] 步驟3、根據(jù)實(shí)際工程圖紙，在底部結(jié)構(gòu)構(gòu)建模塊中選擇所需的底部結(jié)構(gòu)類型，輸 入所需模型參數(shù)，并結(jié)合設(shè)定的約束條件和各圖元模型控制點(diǎn)間的位置關(guān)系，構(gòu)建底部結(jié) 構(gòu)模型；
[0015] 步驟4、根據(jù)實(shí)際工程圖紙，在采切工程構(gòu)建模塊中選擇所需的采切工程結(jié)構(gòu)，輸 入所需模型參數(shù)，并結(jié)合各圖元模型控制點(diǎn)間的位置關(guān)系，構(gòu)建采切工程結(jié)構(gòu)模型；
[0016] 步驟5、根據(jù)控制點(diǎn)位置，將構(gòu)建完成的礦塊結(jié)構(gòu)模型、底部結(jié)構(gòu)模型和采切工程 結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行組合，完成地下礦山采礦方法三維模型的構(gòu)建。
[0017] 步驟1中所述的巷道結(jié)構(gòu)模型、井結(jié)構(gòu)模型、斜坡道結(jié)構(gòu)模型、漏口結(jié)構(gòu)模型、礦 房結(jié)構(gòu)模型和礦柱結(jié)構(gòu)模型，在圖元庫中設(shè)置上述模型的參數(shù)信息、位置信息和工程屬性 信息，完成模型的構(gòu)建，具體如下：
[0018] (1)、巷道結(jié)構(gòu)模型
[0019] 巷道結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息包括：巷道斷面類型、巷道斷面尺寸參數(shù)和巷道長度；
[0020] 所述的巷道斷面類型包括三心拱、圓弧拱和梯形拱；巷道斷面尺寸參數(shù)包括巷道 斷面寬、巷道斷面直墻高；若巷道斷面類型為三心拱或圓弧拱，則巷道斷面尺寸參數(shù)還包 括巷道斷面拱跨比；若巷道斷面類型為梯形拱，則巷道斷面尺寸參數(shù)還包括巷道斷面內(nèi)夾 角；
[0021] 巷道結(jié)構(gòu)模型的位置信息包括：控制點(diǎn)位置和工程方位角；
[0022] 巷道結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息包括：工程名稱、礦石密度和工程開挖量；
[0023] 在圖元庫構(gòu)建模塊中根據(jù)設(shè)置的巷道結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息、巷道結(jié)構(gòu)模型的位置 信息和巷道結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息完成巷道結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建；
[0024] (2)、井結(jié)構(gòu)模型
[0025] 井結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息包括：井?dāng)嗝骖愋?、井?dāng)嗝娉叽鐓?shù)、井深和傾角；
[0026] 所述的井?dāng)嗝骖愋桶▓A形和矩形；若井?dāng)嗝鏋閳A形，則巷道斷面尺寸參數(shù)為直 徑；若井?dāng)嗝鏋榫匦?，則巷道斷面尺寸參數(shù)為長和寬；
[0027] 井結(jié)構(gòu)模型的位置信息包括：控制點(diǎn)位置和工程方位角；
[0028] 井結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息包括：工程名稱、礦石密度和工程開挖量；
[0029] 在圖元庫構(gòu)建模塊中根據(jù)設(shè)置的井結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息、井結(jié)構(gòu)模型的位置信息 和井結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息完成井結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建；
[0030] (3)、斜坡道結(jié)構(gòu)模型
[0031] 斜坡道結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息包括：斜坡道斷面類型、斜坡道斷面尺寸參數(shù)、每段直 道長度、每個彎道的旋轉(zhuǎn)半徑、每個彎道的旋轉(zhuǎn)角度、斜坡道每個直道的坡度和每個彎道的 坡度；
[0032] 所述的巷道斷面類型包括三心拱、圓弧拱和梯形拱；巷道斷面尺寸參數(shù)包括巷道 斷面寬、巷道斷面直墻高；若巷道斷面類型為三心拱或圓弧拱，則巷道斷面尺寸參數(shù)還包 括巷道斷面拱跨比；若巷道斷面類型為梯形拱，則巷道斷面尺寸參數(shù)還包括巷道斷面內(nèi)夾 角；
[0033] 斜坡道結(jié)構(gòu)模型的位置信息包括：控制點(diǎn)位置和工程初始方位角
[0034] 斜坡道結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息包括：工程名稱、礦石密度和工程開挖量；
[0035] 在圖元庫構(gòu)建模塊中根據(jù)斜坡道結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息、斜坡道結(jié)構(gòu)模型的位置信 息和斜坡道結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息完成斜坡道結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建；
[0036] (4)、漏口結(jié)構(gòu)模型
[0037] 漏口結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息包括：頂面類型、底面類型、頂面尺寸參數(shù)、底面尺寸參 數(shù)和漏口高度；
[0038] 所述的頂面類型和底面類型包括圓形和矩形，若頂面為圓形，則頂面尺寸參數(shù)為 直徑；若頂面為矩形，則頂面尺寸參數(shù)為頂面長和寬；若底面為圓形，則底面尺寸參數(shù)為直 徑；若底面為矩形，則底面尺寸參數(shù)為長和寬；
[0039] 漏口結(jié)構(gòu)模型的位置信息包括：控制點(diǎn)位置；
[0040] 漏口結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息包括：工程名稱、礦石密度和工程開挖量；
[0041] 在圖元庫構(gòu)建模塊中根據(jù)漏口結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息、漏口結(jié)構(gòu)模型的位置信息和 漏口結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息完成漏口結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建；
[0042] (5)、礦房結(jié)構(gòu)模型
[0043] 礦房結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息包括：礦房長、礦房寬、礦房高和礦房傾角；
[0044] 礦房結(jié)構(gòu)模型的位置信息包括：控制點(diǎn)位置；
[0045] 礦房結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息包括：工程名稱、礦石密度和工程開挖量；
[0046] 在圖元庫構(gòu)建模塊中根據(jù)礦房結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)信息、礦房結(jié)構(gòu)模型的位置信息和 礦房結(jié)構(gòu)模型的工程屬性信息完成礦房結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建；
[0047](6)、礦柱結(jié)構(gòu)模型