基于块体形状分类的爆堆块度三维几何参数估算

爆堆图像分析法是统计爆破后矿岩块度分布的主要方法,针对图像分割后得到的岩块二维图形,研究了通过岩块二维投影几何参数估算岩块体积的方法。统计分析岩体中节理面倾向、倾角和间距的概率分布,通过Monte Carlo随机模拟三维节理面网络,建立节理面切割的矿岩原始块度三维模型,利用3组相互垂直的平面切割块度三维模型获取块体二维轮廓。对于不同的二维形状参数φ值区间,分析三维形状参数ε和κ的变化规律并建立其与φ的关系式。利用块体形状分类方法将块度三维模型分成6个块体集合,根据形状假设理论,由统计数据得出块体实际体积的对数和球形假设估算的块体体积的对数呈线性相关,应用回归分析推导出得到通过三维形状参数估算岩块体积的公式,通过实验对比,根据二维几何参数估算的块体体积和块度模型的块体实际体积的分布规律一致。     

地下金属矿山三维可视化采矿设计研究

针对传统二维采矿设计方法的缺陷,研究了改变地下金属矿山采矿设计方式的基于三维可视化模型的采矿设计新方法。根据矿山开拓系统三维模型和矿体模型在三维可视化环境下对新盘区进行设计,并建立划分后的盘区三维模型。根据实测工程模型布置采切设计巷道并绘制出中心线,通过巷道建模方法建立600-40-I盘区采切工程模型。以600-40-I盘区采切模型和矿体模型为基础,根据爆破参数完成盘区的切割槽和矿房扇形中深孔设计,建立爆破模型计算爆破量。结果表明三维可视化的采矿设计能快速地确定巷道工程的位置,缩短了设计周期,提高了设计的准确度。     

矿山钻孔三维模型构建与可视化方法

为了建立矿床三维地质模型,研究了基于矿山钻孔数据的钻孔三维模型构建及可视化方法。采用与平台无关的SQLite嵌入式数据库管理钻孔数据,设计了钻孔数据的孔口、样品分析、测斜和地质岩性等4个表结构,分析了建立钻孔三维模型时钻孔数据存在的2种错误类型。将钻孔轨迹曲线转化为折线,给出了均角全距法、全角半距法等2种钻孔轨迹折线计算公式。采用钻孔图形关联属性数据表的数据结构来存储钻孔三维模型,利用点和直线段分别存储钻孔孔口和样品的空间位置数据,数据表存储图形对应的钻孔编号、样品元素品位、体重等属性值。以多段线表示钻孔轨迹,并通过文字、颜色、图形等多种方法实现钻孔属性数据在三维空间的可视化。基于Hoops 3D框架对以上算法进行了实现,并建立了某铜矿32#~56#勘探线钻孔三维模型,根据钻孔轨迹和铜元素品位的可视化结果,圈定了勘探线剖面的铜矿体边界。结果表明,所提出的钻孔三维模型构建方法准确可靠,有助于提高地质分析、矿床地质建模的效率。     

王河矿矸石充填岩层移动特征规律研究

为了研究王河矿回采工作面在矸石充填过程中岩层及地表的移动特征规律,根据工作面上下覆岩力学性能和充填体力学性能等参数,运用岩石破裂过程分析软件RFPA,对不同强度充填体全部充填和部分充填条件下的覆岩运动、关键层弯曲下沉及地表变形特征进行数值模拟,数值模拟的结果可为采空区充填方案的选取提供参考。     

基于块体二维图形的岩块三维筛分尺寸研究

为实现破碎岩石的三维块度分布估算,研究了根据图像分割后的岩块二维图形计算岩块三维筛分尺寸的方法。通过块体三维形状参数ε和κ对块体进行分类,根据分类结果计算块体的等效尺寸作为过筛块度尺寸。利用岩体结构面网络模拟建立三维岩块模型集合,利用一组平面对其进行切割得到岩块对应的二维轮廓线,根据岩块二维轮廓线和岩块三维模型分别计算块体的二维和三维几何特征参数值,从而利用统计分析和回归分析建立二维和三维几何特征参数之间的关系,推导出通过二维几何参数计算岩块筛分尺寸的公式,最终得到定量的矿岩块度分布。实验对比表明,根据二维几何特征参数计算的块体筛分尺寸和三维岩块模型的块体实际筛分尺寸分布规律基本一致。     

岩体结构面几何参数分布规律研究

为研究岩体结构面的分布规律以指导矿体可崩性分级和崩落块度预测,采用极点坐标变换及动态计数圆计数的极点密度统计新方法绘制节理等密图,确定优势节理组及其产状范围。通过分位数-分位数图检验确定节理面几何参数的分布形式,然后用最大似然方法计算对应于这种分布形式的概率分布函数的参数,进一步确定节理面几何参数的分布规律。对金川Ⅲ矿区结构面几何参数进行统计分析,确定Ⅲ矿区节理间距服从指数分布,均值0.2m,Ⅲ矿区存在4组优势节理组,均服从正态分布。     

基于三维模型的矿山机械全息成像研究

为直观立体地展示矿山机械设备的运行状态,采取全息投影技术实现矿山机械设备成像。在使矿山机械模型化的过程中,首先收集矿山设备的图形和参数资料并绘出三视图,然后采用3Ds Max建模,建立采掘运输等设备的三维模型及动作,再通过Unity3D,编写相应的脚本实现矿山机械动作的仿真。利用Unity3D的录屏插件Generic Frame Recorder-master,导出图片序列,使用Adobe premier将图片序列合成视频。利用透明亚克力板制作全息成像装置,根据光的干涉和衍射原理,使三维模型的全息影像悬浮在空中,再现矿山机械设备真实的三维图像。研究结果可以实现裸眼观察三维模型及动作,便于学生和培训人员体验,更好地用于矿山开采的教学培训,不仅可以提高教学效果,而且能促进全息投影在矿山方面的应用。     

地下矿山开采的智能化及其实施技术

在开采信息数字化的基础上实现矿山开采的智能化,能够保证矿山的高效、低耗、安全生产,是矿山企业的发展方向。分析了智能化矿山的概念,针对复杂的地下矿山的开采条件,在现有技术的基础上,提出了一套可行的、井下开采智能化的解决方案。     

节理岩体矿岩块度三维模拟研究

为实现矿岩块度预测的三维可视化模拟,根据岩体内节理面倾向、倾角和节理间距等几何参数的分布规律,采用Boost Random库实现节理面Monte Carlo随机模拟,从而建立原始块度预测的节理素描文件,然后引入崩落块度修正系数计算崩落块度预测的节理素描文件。根据节理素描文件数据计算三维节理面网络,逐个取出节理面平面,对模拟范围的长方体模型进行切割,建立块度三维模型。利用块度三维模型分别计算块体的容积系数和共线性值,对块体进行形状分类。结合VTK库和HOOPS 3D实现上述算法,以普朗铜矿自然崩落法为例对首采区原始块度进行预测：块体体积的四分位点分别为0.164,0.403,0.853 m3,块体等效尺寸在0.5～3.0 m区间时块体占较大的体积百分比;同时,根据块体等效尺寸分布曲线得到放矿口的尺寸应大于5 m×5 m。研究结果表明：该方法能够根据现场节理面调查结果模拟岩体内节理分布,进而利用矿岩块度三维模型实现矿岩块度的预测和统计分析,为自然崩落法开采研究提供了重要依据。     

基于三维模型的采矿工程可视化教学研究

矿山巷道布置通常以平剖面图的方式绘制,对于复杂的巷道空间位置关系往往难以理解。采用三维模型模拟真实的巷道空间形态,能够较大程度上提高采矿工程教学的可视化程度。因此,结合数字矿山软件,通过绘制巷道底板中线并利用断面参数设计相应的巷道断面形状,快速建立巷道三维模型,并且能够利用浏览器插件和HSF流文件实现巷道三维模型的网络发布。通过建立巷道三维模型将平面图形扩展到三维空间,增加了直观性和真实感,还可以通过网页查看巷道三维模型进行交互式学习。