基于 ArcGIS的露天矿山土石方量测算方法研究

露天矿山生态修复尤其是对于高陡边坡的生态修复通常采用台阶爆破削坡再挂网喷播或修建飘台复绿等方式，在这个过程中经常会遇土石方量的计算，而且土石削坡量很大。传统方法是基于南方测绘的 CASS 软件通过断面法、方格法、等高线法、不规则三角网等方法进行计算。这类方法存在内业工作量较大、精度较低等缺点。基于此，本研究提出以点云数据为基础，在 ArcGIS 平台下对矿山现状和削坡后通过构建数字高程模型（DEM）进行建模，将不规则三角网（TIN）转换成栅格模型，并计算填挖方量。通过 ArcGIS 软件与 CASS 软件的计算结果对比，采用 ArcGIS 计算台阶爆破削坡土石方量的计算原理清楚、精度高、速度快、操作过程简单，可以实现三维可视化，具有一定的推广性。     

露天矿山土石方量的测量及计算

土石方量的计算方法有多种,各具特点、各有所长,根据施工场地地形情况,进行选择。露天矿山采装作业现场,地形呈台阶分布、不规整,可采用剖面法、方格网法、三角网DTM法进行计算。     

土石方量计算方法比较

以某矿山场地平整的土方计算为例,对土石方量计算方法进行讨论,采用方格网法、断面法、等高线法、不规则三角网法(TIN)、平均高程法,分别计算填挖方量,并对不同方法的优缺点进行比较。     

南方CASS基础矿山储量与断面法计算误差分析

南方CASS是基于AUTOCAD技术平台开发出来的地形地籍绘图软件,其DTM模型在计算土方工程量方面效果显著,因其快捷高效,逐渐被应用到矿山储量计算中.通过南方CASS软件与常用断面法对矿山储量分别进行计算,通过计算结果比较得出该方法在矿山储量计算中应用有一定è的局限性,对误差形成原因进行了分析.     

基于点云数据的露天矿坑特征线自动生成方法的应用

针对无人机倾斜摄影、三维激光扫描测量在露天矿山内业成图难、测量成果基本应用于核算挖填方量的现状,提出了一种基于无人机影像DSM、三维激光扫描的点云数据自动提取露天矿坑特征线的方法。根据露天矿坑结构特点,通过DEM三角网倾角阈值过滤,实现台阶面、道路面和坡面自动分离,进而实现台阶、道路坡顶底线等露天矿坑特征线提取。工程应用表明,方法为三维矿业软件开展露天矿采矿设计、区块划分、计划编制、爆破设计等工程提供真实、有效的数据来源,有效提高工作效率和管理水平。     

IS影像三维扫描全站仪在矿山开采土石方测量中的应用

介绍了基于拓普康IS影像三维扫描全站仪获取的点云数据构造不规则三角网（TIN）计算土石方量的方法,并对IS系统在齐齐哈尔市碾子山区东海采石场土石方测量中的应用情况进行了详细的介绍。结果表明,利用IS影像三维扫描全站仪进行土石方测量,可大大提高工作效率。     

基于凸闭包集的不规则三角网算法研究与实现

不规则三角网是影响土石方量计算的关键问题之一，虽然目前已有大量研究人员对Delaunay三角网进行优化，但仍然缺少对三角网生成速率和计算精度的综合研究。针对此问题，基于VB.NET平台的点、边以及三角形的结构化数据结构设计快速生成凸闭包集形成Delaunay三角网，通过四边形空圆特性以及对角线最短原则对构网结果进行检验和优化。试验计算表明，该算法的计算结果与经典DTM法、方格网法的土方量计算相对误差均在0.30%以内。该方法不仅具有较高的组网效率，并能保持较好的计算精度。     

KZXL-130型垂直旋转钻机的研制及特点

KZXL-130型垂直旋转钻机是我公司自行研制的爆破孔钻孔设备，1995年通过省级鉴定，1998年获国家专利。它具有结构合理、操作方便、安全可靠、适应性强、使用成本低、穿孔效率高（单孔爆破量可迭1000m^3）等特点，适合于10-20m台阶作业。不仅适用于矿山穿孔爆破工程，还广泛适用于铁路、公路、水利及市政工程土石方的松动爆破。     

矿山地质环境治理工程技术

根据安阳市殷都区磊口—都里山水林田湖草生态保护修复项目概况，研究区包括北山庄村北采石厂恢复治理区等共10个恢复治理区及19个治理点，面积约204.16 hm²，研究了矿山地质环境治理工程技术，主要分为危岩体清理工程、废弃建筑物拆除工程、台阶削坡工程、浆砌石挡土墙工程、台阶浆砌石挡土墙工程、截排水沟工程、生物工程和标志碑工程等防治技术，分析了露天矿山恢复治理主要设计工作量。以最优化的治理方案，取得山水林田湖草生态保护修复工作的最大效益。     

基于CASS与ArcGIS的土方量计算研究

土方量计算在场地平整、土地整理、道路设计等方面广泛应用,本文旨在比较南方CASS与ArcGIS两种软件在土方量计算中的效果。在进行试验时选择CASS软件中的DEM和方格网法进行分析,提出使用ArcGIS计算土方量,并讨论了使用ArcGIS计算土方量的实用性。最后对CASS软件的成果及ArcGIS的成果进行比较分析,得出二者在精度和效率方面各有优缺点,在使用时需要根据实际情况选择。     

基于GNSS和全站仪的露天矿土石方计算应用研究

基于GNSS和全站仪联合测量技术应用于露天矿土石方工程中的技术方法,结合工程实际给出了外业数据采集和对采集数据进行处理的过程,介绍了利用不规则三角网(TIN)建模来计算露天采坑施工区域内一定期间内开挖的土石方量。并通过在河南省郏县西黄道露天煤矿土石方收方工作中应用实例予以验证,以期为GNSS和全站仪联合测量技术应用在土石方量计算中的应用提供参考。     

台阶爆破效果的熵权物元可拓法综合评价

为准确评价台阶爆破效果,应用物元可拓理论,并选取11个影响台阶爆破效果评价结果的主要因素松散系数、根底率、后裂距离、振动速度、飞散距离、雷管单耗、延米爆破量、大块率、爆堆形态、环境影响、炸药单耗作为评价台阶爆破效果的指标,建立台阶爆破效果综合评价的物元可拓模型。通过隶属函数对分级标准及待评对象进行隶属化,确定经典域、节域及待评物元,消除量纲的影响,弥补特征值可能超出节域而使关联函数失效的缺陷;使用熵权法确定权值,减少主观因素的影响,计算出待评物元与评价等级的联合关联度,依据最大关联度准则对台阶爆破效果等级进行评价。为考察模型的有效性及实用性,将模型应用到洪水台土石方平场工程的4 次深孔台阶爆破实例中进行分析计算,得到台阶爆破效果的综合评价结果。结果表明：该模型评价结果与实际情况完全相符。此方法为综合评价爆破效果提供了一种新的方法。     

露天台阶爆破前排抵抗线合理长度计算

在分析露天台阶爆破时台阶坡面岩石爆破特点的基础上，提出了台阶爆破前排抵抗线长度计算模型，从而推导出计算合理前排抵抗线长度的近似公式，可供爆破设计时参考。     

基于多目标规划的抛掷爆破台阶参数优化

为了优化确定抛掷爆破台阶参数,采用回归分析等方法,构建了抛掷爆破台阶参数与采剥费用之间的关系模型,并从地质资源条件、设备线性尺寸、生产作业条件等方面提出了抛掷爆破台阶参数的约束条件,建立了抛掷爆破台阶参数多目标优化模型,提出了基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化模型求解方法。通过工程实例计算,得出以下结论:黑岱沟抛掷爆破台阶最优工作线长度为2 200 m,台阶高度为38 m,采掘带宽度为84 m,台阶坡面角为65°。在不考虑其他因素的影响下,露天矿采剥总费用随着工作线长度的增大先减小后增大,随着台阶高度的增大而减小。采掘带宽度在60~90 m范围内变化时,采剥总费用随着采掘带宽度的增大先降低后增大。露天矿采剥总费用随着台阶坡面角的增大而降低,但台阶坡面角对台阶稳定性影响较大,而台阶高度对采剥总费用的影响较大,相同稳定系数的情况下,取较小的台阶坡面角、较大的台阶高度时采剥总费用较小。     

DTM在土方计算中的应用

土方计算的基本方法有格网法、断面法、等高线法及基于数字地面模型(DTM)的方法等,通过试验比较,DTM是较为准确、有效的方法之一。基于此,讨论了在图形平台AutoCAD下利用不规则三角网(TIN)进行土方计算的具体方法。     

露天台阶爆破前排抵抗线合理长度计算

在分析露天台阶爆破的台阶坡面岩石爆破特点的基础上，提出了台阶爆破前排抵抗线长度计算模型，从而推导出计算合理前排抵抗线长度的近似计算公式，可供爆破设计时参考使用。     

CASS三角网法土方计算的改进

为了提高CASS软件的三角网法土方计算的实际应用效果,提出了运用VBA(V isual Basic forApplication),对CASS三角网法土方计算生成的数据和图形作进一步的处理,生成Excel格式的详细土方计算表,并根据需要对图形进行补充,使成果便于检查和验算,满足土方工程相关人员的需求。     

爆炸荷载下露天矿高陡边坡动力响应分析

为研究矿山高陡边坡在爆炸荷载作用下的动力响应规律,采用LS-DYNA软件,对威斯特铜矿的采场边坡进行完全动力有限元计算。对比分析了数值模拟和现场实测环境下爆炸应力波的传播规律,两者结果相接近。同时,通过对各台阶爆破振动速度的统计分析可知,随着台阶高程的增加,在台阶坡顶、台阶边缘至台阶内侧坡脚的1/3至1/2距离处容易产生高程放大效应。另外,利用极限平衡法原理,结合数值模拟计算结果,计算了在炸药起爆后400ms内边坡的时程安全系数,直观描述了爆破动力荷载对边坡稳定性的影响。     

露天爆破智能设计系统开发及应用

为了提高露天台阶爆破设计的规范化、便捷性，对露天台阶爆破设计系统进行了开发研究。以Visual C++为开发平台，软件采用MFC框架，结合OpenGL三维引擎开发技术，实现软件从底层自主开发生态的建立。通过现场工程实践应用表明爆破设计人员可以轻松通过本系统实现三维环境下的布孔设计和爆破网络设计以及精确的GPS布孔，并取得了良好的爆破效果，提高了台阶爆破的设计质量和设计速度。爆破智能设计系统能够实现矿山爆破设计的数字化、科学化、自动化和高效化，对于露天爆破具有十分重要的意义。     

基于DIMINE的无底柱采矿回采设计

运用DIMINE软件在三维环境中对某铁矿的无底柱崩落法进行回采设计。首先导入地质剖面图, 通过不规则三角网生成地质体模型。然后导入实测巷道数据生成巷道模型。切割矿体及岩体模型形成采场模型, 在采场模型中设置炮孔剖面生成爆破边界和扇形炮孔。对炮孔进行自动装药并计算装药量。最后进行炮排和进路出图并计算技术经济指标。通过运用DIMINE软件, 快速准确地在三维环境下完成了无底柱采矿设计。