矿井三维模型可视化系统的设计与实现

巷道包含了复杂的拓扑信息和空间信息,是矿井其他信息的空间载体,其建模尤为重要。针对矿井三维模型可视化的需要,设计并实现了一套基于Java语言的矿井三维可视化模型。系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择,巷道漫游等。     

可视化煤矿巷道支护设计专家系统的开发研究

为了提高煤矿巷道支护设计的科学性、合理性与安全性,根据巷道支护参数的选择要求,把可视化专家系统运用到煤矿巷道支护设计中去,建立了地质岩石力学数据库和巷道断面数据库,运用BP神经网络模型和综合模糊评判模型设计了巷道支护参数的数值计算方法库,在计算机上实现了巷道围岩分类、巷道支护设计与绘图以及三维可视化建模的一体化与自动化。     

基于Auto CAD的三维巷道可视化建模及应用

为了解决地下矿巷道可视化程度较差,矿体和巷道、硐室等空间位置信息不具体等问题,基于VBA语言采用巷道断面沿指定路径或指定高度拉伸的方法,对Auto CAD进行二次开发构建地下矿山三维斜坡道模型,通过编程完成基于Auto CAD的地下矿三维巷道绘图模块,实现了地下矿三维斜坡道在Auto CAD中的自动化、程序化建模,既有助于矿山生产过程中工程量的计算,也能提高工作效率.矿山实践结果表明,基于Auto CAD构建地下矿三维巷道可视化模型,具有较强的可操作性和实用性.     

一种新的3D巷道建模方法——对称建模法

巷道是矿山工程的核心,巷道三维建模是数字矿山建设的重要组成部分。根据二维巷道沿巷道中心线对称的特性及三维巷道在剖面上呈对称的特性,提出一种新的巷道三维建模方法--巷道对称建模法,该方法实现了巷道相交等复杂情况的正确建模,解决了常规巷道三维建模方法存在的问题。基于对称建模方法,设计了3D巷道数据结构,以三叉形和十字形巷道的构建为例,采用VC++,结合OpenGL实现了巷道三维模型的构建和可视化。     

复杂巷道工程三维可视化建模方法研究及应用

针对某矿山的具体工程实际, 运用Surpac、Dimine等数字化工具, 开展了矿山复杂巷道三维可视化建模方法研究, 形成了二种有效的巷道三维建模方法, 并通过分析、对比不同巷道三维建模方法的优缺点, 优化建模参数, 提高了巷道三维建模的精度。三维可视化建模方法在某矿山巷道的应用结果表明, 所建模型可靠, 可辅助矿山进行巷道优化设计和巷道工程施工计划编制等。     

矿山三维巷道的参数化建模及其可视化

文中研究了矿山三维巷道参数化建模的方法,该方法采用参数化建模技术和基于巷道中心线的建模算法,将巷道分为不同类型的参数化模型,实现了其自动化的建立。最后,利用实测矿山巷道数据分别验证了建模方法和自动化建模程序的准确性,将三维巷道在二次开发程序中进行了可视化的展示。     

三维可视化建模技术在矿山设计中的应用

以SCC煤矿为背景,在利用3DMine矿业工程软件建立了矿山地表地形模型、煤层模型和井下巷道实体模型的基础上,重点研究了矿山三维可视化模型在矿山设计上的应用,实现对采掘巷道的三维可视化设计;同时介绍了优化三维可视化模型,提高设计准确性的技术方法,进而提升了三维可视化建模技术对矿山生产管理的指导价值。     

三维井巷工程建模及可视化技术研究

矿山地下巷道三维建模是矿床三维建模的重要内容,也是实现地下巷道的可视化表达、空间分布优化分析及提高矿山生产管理水平的重要手段。以矿业可视化软件为手段,建立了某矿山地下巷道的三维模型,包括各中段平巷的三维模型、各类井筒的三维模型以及斜坡道的三维模型,并以所建模型为基础对巷道的工程量进行了计算。结果表明,所建模型可靠,计算结果准确,可用于辅助矿山进行巷道优化设计以及巷道工程的计划编制等工作。     

基于张量坐标转换的矿山巷道三维建模算法

巷道三维建模对实现矿山数字化、信息化及智能化意义重大。考虑巷道断面特征节点坐标计算常受限于坐标系的选择,引入张量运算法则,确定笛卡尔新旧坐标系转换关系。通过细化任意三心拱巷道断面特征节点,并利用断面底板中点及断面参数建立巷道三维建模算法。利用包含张量计算模块的Python语言编译计算代码,并导入以Python为脚本语言的开源动画软件Blender,实现了基于该算法的巷道三维可视化。结果表明,该算法可实现巷道断面特征节点的精确计算,并可快速建立任意方位巷道,且适用于圆弧巷道及交叉巷道的圆滑处理,对智慧矿山巷道特征提取具有一定的借鉴意义。     

基于BIM与GIS的矿山巷道参数化三维建模技术研究

巷道三维BIM建模具有数据结构复杂、细节信息量大等特点,在几何和语义上与GIS巷道三维模型相差很大,因此难以进行直接数据集成。为更好地利用GIS的空间分析功能和BIM的精细化建模功能,提出了基于BIM与GIS的矿山巷道参数化三维建模技术。首先设计了考虑BIM层次细节和GIS空间拓扑的巷道三维数据模型和数据结构,包括了结点、中间点、巷道弧段、巷道中线和三角网等多类型几何数据,能够管理巷道相关的地质素描、巷道设计、通风网络、避灾线路的各类专业参数;其次,提出了三维巷道网络拓扑关系处理方法,通过GIS的空间拓扑编辑功能构建标准化巷道中线网络数据集;最后,提出了参数化BIM巷道三维建模流程,即读取巷道中线数据集及参数,构建基本巷道BIM模型,利用布尔运算技术处理巷道硐室、拐弯和交岔点等复杂情况,生成的BIM模型可以充分展现巷道形态、支护等细节,也保留了GIS巷道网络拓扑关系,提高了数据的可集成性。采用布尔运算算法与常见的线框建模算法进行比对后,发现布尔方法在不同断面类型的巷道交岔点处理效果更佳。研究成果已经在大海则煤矿透明地质保障系统中得到应用,支持udatasmith、obj、fbx等多类型...     

基于无序导线数据的井巷三维自动建模新方法及其应用

提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题。首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三维空间线段求交算法,获取三维井巷各类结点单元信息;然后根据所求结点单元使用广度优先遍历算法进行标准化井巷网络图构建,形成井巷结点单元的空间几何结构;最后通过中线结点单元信息及邻接矩阵数据集,采用多源画线框算法构建基本三维井巷模型,并利用布尔运算技术处理井巷交岔点、竖井、斜坡道等复杂建模情况。结果表明：该算法可以通过无序导线快速生成任意方位三维井巷模型,并结合多源画线框算法与布尔运算算法的优点提高了井巷结点建模连通性处理的速度和效果。本文的研究成果已经在甘肃某矿区采场稳定性安全监测平台得到应用,其自动化生成的井巷模型能够为安全监测数据分析提供实时的可视化信息服务。     

基于三维建模的煤矿瓦斯抽采钻孔设计

 阐述了煤矿地层体建模方法,基于煤矿地勘钻孔建立了钻孔数据库和三维地层模型。分析了煤矿巷道三维建模方法和巷道三维模型数据库的建立,利用工程数据和地测数据建立了三维巷道。基于3DMAX软件平台开发了煤矿瓦斯抽采钻孔三维设计软件;该软件可以快速、准确绘制瓦斯抽采钻孔并优化钻孔设计,减轻了工程设计人员设计工作量,提高了劳动效率;并为瓦斯抽采钻孔现场施工实现“安全钻、效率钻、经济钻”目的提供了科学参考。     

基于三维仿真的矿井巷道模型的构建与应用

为了构建矿井巷道三维模型,基于对AutoCAD的二次开发技术,应用导线点逼近中心线加载断面的理论,采用煤矿工程平面图交互式采集的方法,研究了三维巷道模型自动生成算法;然后对节点及转弯处进行平滑处理,以风流、构筑物等判断了通风模型的合理性并加以应用。研究结果表明:利用中心线加载断面的方法建模,加载不同的断面,并进行节点和伪节点采集,最后生成巷道立体图,对巷道形状和走势的表达更加立体和清晰;此建模方法在平煤六矿加以运用,生成完整的三维矿井巷道模型图,以风流流向及构筑物和巷道间的拓扑关系判别使通风模型更加完整。     

OpenGL环境下两种巷道三维建模方法的比较

为了更好地指导矿山安全生产,需要对矿山进行三维可视化。重点提出了以线框法构模为原理的基于2D巷道线构造3D巷道模型方法和基于断面轮廓线的3D巷道构模方法,给出了相应的数据结构和两种构模方法的步骤。在此基础上,以VC++6.0为编程语言,以OpenGL图形函数包为可视化的图形处理工具,以银母寺铅锌矿为例,实现了巷道的3D模拟,并从不同的角度对两种建模方法进行了比较。     

大断面硬岩巷道快速掘进六位一体关键技术的研究与应用

区域瓦斯治理需要施工大量的岩巷工程,岩巷工程施工速度对具备区域瓦斯治理的时间影响很大。针对区域瓦斯治理工程如何实现快速掘进的问题,分析了戊_9-10-21070运输巷高位巷岩巷工作面围岩赋存特征及岩层性质,结合设备选型及配套生产系统等,为实现快速施工,提出了在大断面硬岩巷道通过采用“巷道层位的合理选择、配套设备选型、配套生产系统优化、断面支护参数及施工工艺优化、施工方案优化、激励约束机制”六位一体快速掘进关键技术体系方案。现场应用实践表明,该技术方案实现了大断面岩巷的快速掘进,月单进达到280 m,巷道稳定性效果较好,为其他类似条件下岩巷快速掘进提供了有益的指导。     

近距离立体交叉巷道掘进施工中爆破作业的精细化管理

针对蛤蟆沟煤业新建主斜井井底清煤平巷与11#煤甩车场巷道近距离立体交叉巷道施工过程中,爆破震动对巷道围岩的完整性破坏和巷道支护体强度损失问题,通过提高钻眼、爆破质量保证巷道成型质量和施工安全,对爆破作业过程中的爆破设计、施工组织实施了精细化管理,取得了较为理想、安全、可靠的施工成效。     

大断面硬岩巷道“六位一体”快速掘进技术研究

为解决硬岩大断面掘进效率不高严重制约防突措施施工和掩护巷道掘进的问题,通过对3900下中间底抽巷地质条件进行分析,提出“六位一体”快速掘进技术,通过巷道施工层位和配套综掘设备的合理选择、生产系统和支护参数优化以及掘进方案调整和奖惩制度的实施,提高了掘进效率。结果显示,巷道掘进速度由160 m/月提高至近300 m/月。实践表明:“六位一体”大断面硬岩快速掘进技术能够保证各系统的高效运行,减少各工序的衔接时间,增加平行作业度,提高劳动生产效率。     

不同等级岩巷力学参数赋值与素喷支护效果评价

优化支护设计和改善支护效果是新时代矿山发展的迫切要求，但目前金属矿山巷道支护设计规范欠缺，设计与施工方案主要依靠简单的经验公式，缺乏相应的理论基础。在Hoek Brown强度准则和地质强度指标GSI的理论基础上，实现了岩体质量等级力学参数随机赋值，提出了支护效果安全系数计算方法，对不同等级岩巷素喷支护进行了数值模拟分析。将模型计算数据与大数据统计分析相结合，建立了不同岩体等级、不同支护厚度与支护效果最小安全系数的经验表达式。研究表明：基于强度理论对围岩力学参数自行赋值，结合数值模拟软件可分析岩巷支护效果；通过确认应力控制阈值，可绘制断面安全系数包络图，直观寻找支护体系薄弱点以便预先加固。研究成果为不同质量等级围岩的素喷支护效果安全性评估提供了一种有效方法，可供实际工程设计借鉴。     

石门揭煤抽排瓦斯布孔数学模型及可视化应用

为了在不同的巷道与煤层位置关系下使石门揭煤抽排瓦斯钻孔的参数计算准确、省时,达到钻孔数目优化且方便绘制对应可视化图形,首先用解析几何中向量夹角、平面方程等计算方法建立了钻孔参数计算数学模型;然后用AutoCAD中一些可视化方法建立了三维巷道、钻孔及煤层的可视化模型;最后在CAD中用VBA编程,编制参数计算、图形绘制的宏等,利用程序自动求取设计参数,并绘制可视化图形。计算的结果被导出到Excel,其数据和可视化图形与实际情况较为相符,可用来指导石门揭煤抽排钻孔设计和施工,建立的数学模型可供钻孔设计人员参考。