动态构件式采矿方法设计系统.pdf

S e r i e s No ． 2 1 4 Ap r i l t 9 9 4 金 属 矿 山 M ETAL M I NE 总 茅 2 1 4 期 1 9 9 4 丰 第 4 期 一f 动 态构件式采矿方法设计 系统 北京科 技大学 祖建华 ． 胡乃联 西 石门铁 矿立 李 江 韩福娥 。 动态构件式采矿方法设计系统是专门用于地下矿山采矿方法设计的综合性软件包。率文介绍系统 主要功能、 总体结构及实际应用情况 ， 对动态构件式采矿方法设计的基率原理及实现方法进行探讨。 关 键 词地 下 矿 土 唑 采 矿 方 法计 算 机 辅 助 设 计 下霏乃 C r ， Dy n a mi c Co mp o ne n t M i ni n g M e t h o d De s i g n S y s t e m Zu J i a n h u a Hu Na i l i a n Ha n F u e Li u q i a o Li J i a n g Th e dy n a mi c c o mp o n e n t mi n i n g me t h o d d e s i g n s ys t e m a n i n t e g r a t e d s o f t wa r e p a c k a g e s p e c i a 1 ] y d e s i g n e d f o r t h e u n d e r g r o u n d mi n i ng me t h o d d e s i g n Th e s o f t wa r e u n c t l o n s， s t r u c t u r e a n d p r a c t i c a l a p p ] i c a t i o n a r e p r e s e n t e d a n d t h e b a s i c p r i n c i p ] e s of d y a mi c c o mp on e n t mi n i n g d e s i g n a n d p r a c t i c e a p p ] i c a t i o n ti r e d i s c us s ed i n t h i s p a p e r ． 采矿方法设计是地下矿 山生产技术管理的 一 个主要 部分 ， 设 计质量和速 度直 接影响 着矿 山企业的经济效益。 由于设计计算繁琐 ， 图纸处 理工作量大 ， 手工设计周期长 ， 一般难 以获得满 意的效果。 由北京科技大学和邯邢冶金矿 山管 理局西 石门铁 矿联 合开 发的 “ 动态 构件式采 矿 方法设计 系统 ， 从根本上 解决了这个 问题 。系 统利用 微型计 算机能够 快速做 出多组设 计 ， 进 行方 案优化 ， 从 而大 大提高 了采矿 设计 的速度 和质量。 1 设计模型选择 1 ． 1 采矿方法设计描述 地下矿 山采矿方 法设计 就是根据 矿体 自然 形态 ， 选 择合适的采矿方法 ， 合理布置 采矿工程 对矿 体进行 控制 ， 以最少的投 入尽量 多地 回收 矿产资源。 对于生产矿 山， 开采矿体 所采用的采 矿方法 类型基 本上是 确定 的 ， 矿 山设 计部 门的 日常工 作是进行 采矿方法 设计 ， 即 ； 在地质剖 面 图上初 步布置采 准、 切割工程 ， 根 据工程布置 的 需要 补充若干个 地质平 面 图及剖 面 图 ， 并分 别 在这 些图上详细 布置采 切工 程 ， 最 后计 算各项 技术经济指标。 采矿设计是对 采矿工程进行有机 组合 的过 程 ， 各 种采矿方 法均是 以基 本采矿 工程 的不 同 布 置方式 而形成 的 。不 同的采矿方 法具有其特 定的 采矿工程类 型 、 工程布 置方式和 指标 计算 方 法 ， 并且基本 采矿工 程 的规格参 数是可 以变 动的。 可以利用下式表示采矿方 法的构成 采矿 方 法 { 工程 1 工程 2 ⋯工程 i ⋯ 工程 ；位置 工程参数 约柬 条件 工程 i∈采矿方法原型 这里 ， 采矿方法 原型是 指特 定采矿 方法 的 工程布置方式集合， 是具体采矿方法所特有 或 者 比较 常用的工程布 置方式 和规格 。 对工 程来说 ， 他们又是 由基本工程构成 ； 集成工 程一基本 工程 1 基本 工程 2 ⋯ f 、 ／ 维普资讯 总 第 2 1 4期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 4期 基 本工 程 i 约束条件 基本工程 ∈特定集成工程 。 最 终 可以分 解 为 图形 处 理学 的 基 本元 素 线 段 。 1 ． 2 动态 构件 式采矿方 法设 计 根据采矿方 法设计的特点 ， 采用 具有采矿 方法原 型的动态构 件” 方法进行 采矿设 计。 对 于 特定的采矿方法来说 ， 工 程类 型、 工 程间的相互 关系是基 本确定的 ． 如 在有底 柱分段采矿方法 中， 电耙道 与漏 斗是不可分割 的整体 ， 利用采 矿 方法原 型 ， 可以将 电耙道 和漏 斗看成 是一个 集 成 构件 ． 在这 个构件 中 ． 漏 斗的 排列 方式 、 规格 及间距 都有默认 值 ， 同时 又都是可 以调整的 。 动 态构件式 采矿方 法设 计的显著特点是 1 具有 采矿方法原型 。各种采矿方法都 有其工 程结构 特点和 指标计算 方法体 系 ， 利用 采矿方法原 型 ， 可以将采矿方法按结构分类 ， 并 按 照类 型提供特 定工 程 ， 这样 可 以大 大提高软 件系统的智 能化 程度 。 2 构件 内部是动态的。简单构件可以组 合成复 杂的集成构 件 ， 甚 至可 以将采 矿方法看 作是一个高度集成 的复杂构件 。构件 内部结构 参 数可 以调整 。 3 具有完整 的指 标计算体系 。根据采矿 方 法原型 ， 在地测图件处理 系统的支持下 ， 可 以 开发出适用于特定采矿方法的指标计算体系。 2系统设计 动态构件 式采矿方 法设 计的功 能是 以人 机 交互方法 实现矿块 采准工程的布置和优化调 整 ， 计算并输 出工程量 、 技术经济指标及施工坐 标等表格 ， 绘制正式设计图纸 。 2 ． 1 开发工具 选择 通过大 量分析 ， 确 定选 用 C语言作 为软件 开发工具 ， 其优点如下 1 C语言的强大功 能可以有效 地描述各 种计算方法 ， 实现各种 复杂功 能 。 2 灵活 多变的 数据结 构 易于描述 工 程 ， 便于数据管理和处理 。 3 可以实现数 据动态 内存 分配 和代码覆 盖 ， 编 制大 型程序 。 4 模块化结构 ， 使程序 易于开发和维护 。 5 利用 c语言 可 以方 便地控 制设 备 、 进 行错 误捕捉和形成 良好 的人 机界面。 2 ． 2系统功能边界 根据 西石 门铁 矿计 算机 辅助 生产 管理 系统 总体设 计 ， 动态构 件式 采矿方 法设计 系统 的功 能边 界确 定为 1 采场 划分及地 质资 料提 取 戈 分 采 场 边界 及各种设计剖面 、 提取地 质资料。 2 图形处理 在各种 剖面上布 置 、 修 改和 调整 采准工程 。 3 技术经 济指 标计算 计算 损 失贫化 等 技经指标 ， 优化采 准设计 。 4 工 程量 计算 计算 采 准工程量 并 计算 带矿量 。 5 施工 坐标计算 安 排导线点 、 计 算坐标 并进行编号 。 6 图纸 输 出 输 出指 定范 围和 比例尺 的 成套设计 图纸 。 7 输 出各种 表格 ； 工 程量表 、 技术经 济指 标和施工坐标表 。 8 外 部接 口 根据通 讯协议从 地测图件 处理 系统 提 取地 质资料并 向其提 供各种 剖面 信息。 9 数据 备份 数 据 向软 盘 备份或 从软 盘 向硬盘恢 复 。 2 ． 3 人机界面确定 根据充分 利用计算 机快 速计算 及工程技术 人员 实际经 验 ， 按 各取 所长 的原则 ， 采用 自动一 半 自动的处理方 法 ， 凡是计 算机能 够快速 准确 处理 的地方交给 计算机 处理 ， 而需 要人工决 策 或计算 机不能确定的地方交 给操 作员处理或操 作员引导 计算机处理 。 一 个 工程位置的确 定 ， 需要 三维 坐标 在二 维显 示系统 中， 需要 多剖 面配合 以确定工 程地 理空间位置 。 对有底都结构采矿方法来说 ， 人工 设 计需 要三种 剖面 图 水平 面 图及 纵 、 横 剖 面 图， 三种剖 面图相互配 合 、 调 整 ， 这也从 根本上 l 5 维普资讯 总 第 2 1 4期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 4期 解决了截取剖面 问题 。实质上设计过程也是剖 面截取过程 2 ． 3 ． 1 采场划分及地质资料提取 1 提取 地质 资料 输 入提交 的地 质资料 名称即可。 2 采场划分 ； 第 一采场要 输入中心位置 ， 其余采场中心输入距第一采场的距离， 采场其 它边界 输入距本 采场 中心距离 ， 边界参 数 由计 算机处理。也可以全部输入边界参数 2 ． 3 ． 2图形处理 1 各种 工程包 括单 体工程 和集成 工 程 ， 可 按默 认参 数或给定参数 由图形光 标拖动到 合适位 置 ， 在 拖动过 程中 ， 工 程参数 如 工程方 位角、 倾角 、 长度 ， 集成工程组件个数、 布置方式 等 可以通过几个规定按键 改变。 2 设计工 程 自动向各个剖面投影 。 3 在 任意 看得 见工 程的剖面编辑工程 。 4 自动读取相应剖 面地质资料 2 ． 3 ． 3 技术经济指标计算 1 根据 采场边 界和 控制范 围 ， 自动计 算 采场的地 质矿量 、 地质 品位、 采出地质矿 量 、 混 入废 石量、 采出品位等各个 断面数据 。 2 自动计 算矿 石容重 、 体积和 质量。 3 自动计算损失贫化指标。 2 ． 3 ． 4 工程量计算 自动计算 工程 长度 、 断面面积 ， 并通过相应 剖面地 质资料 ， 计 算工程 在矿岩 中的长度和 体 积 ， 计算带矿量 。 2 ． 3 ． 5 施工坐标计算 自动计算 坐标并进行编号 。 2 ． 3 ． 6 图表输 出 指定输 出图纸范 围和 比例尺 ， 输 出标 准或 非标 准图幅图纸 。 1 测试 绘图机 就绪状 态 ， 测试是 否装 纸 及图纸尺寸 2 生成 图框 、 坐标网格 。 3 根据 不同 内容选 取 不同绘 图笔 ， 按 统 一 图幅输 出地质边界 、 已有 工程 、 设计工程等。 4 输出各种表格， 如工程量计算表、 技术 1 6 经济 指标表 、 施工坐标表等 。 2 ． 3 ． 7 错误保护 1 检 测设备错误 绘图机 、 打 印机及磁盘 驱动器就绪状态 ， 提供改正机会 。 2 识别操作错误 ， 提 醒纠正 。 2 、 3 ． 8 外部接 口 根据 通讯协议 与地测 图件处 理 系统通 讯 ， 读取相应断面的地质资料并 向地测图件处理系 统提供采场划分数据 。 2 ． 3 ． 9 数据备份 可 记录 数据是 否修 改过、 可 以备份和 恢 复数据 。 2 ． 4 集成工程的定 义 集成 工程 目前主要 为底部结构。 2 ． 4 ． 1 漏斗定义 漏斗 一 斗穿 斗颈 ； 其 中 1 斗 穿保持 水平姿 态 、 斗颈 保持 竖直 姿 态 ； 2 斗颈 位于斗穿 离开耙道 端上部 2 ． 4 ． 2底部结构定义 底部结构 一 右侧漏斗 阵列 漏斗阵列 一 漏斗 ⋯ ； 其 中 1 漏斗 阵列分 布于耙 道 两侧 ， 斗 穿与耙 道 保持 垂直 2 漏 斗 阵列 可 沿耙 道 滑动 ， 分 别滑 动 两侧漏 斗可 形 成对 称或 交错布置方式 ； 3 漏斗 阵列 的间距可以调整 。 4 当耙道 倾角 调整 时 ， 其余工 程位 置作 相应调 整。 2 ． 4 ． 3堑淘与漏斗的关系 虽 然漏斗和 堑沟不是 一个 集成 工 程 ， 但 是 它们具有特殊 的联 系 ， 当堑 淘位 置和耙 道的位 置确定 后 ， 漏斗的斗颈就限制在这个范 围内了 ， 设 计时 ， 系统 自动调整斗颈高度 。 2 ． 5 系统逻辑结构 见附图 3系统 组成及运行环境 3 ． 1 硬件组成 1 8 0 X8 6系列微型计算机 ， EG A 或 维普资讯 总 第 2 1 4期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 4期 } 蕾 0 ● ● 0 I ● f ● f ● f ● f ● 1 0 显示地质资料 截取工 程剖 面 图形放 大缩 小 井类 工程设 计 巷 类工 程设计 】蘸部结构设计 蒲 斗设 计 工程关 系调 蝰 料 l 采场刈分 l 披据俭查 囝 形 处 理 功 能 基础 数据准 备 P MI NE 采矿设计 系 统 系统输 出功能 指 标 计 算 功 能 选择断面 l 选择比例 l 精出图堆 I 打印表格 f L L ] _ L _1 L ] _ _ L 一 。 80 0 古～0 0 地 囝 件 处 理 地 质 目 件 库 0 0 计算 带矿 量 计 算 断面 参 披 计 算地 质 矿量 计 算 采出矿 量 计 算采 出 废石 计 算损失 贫 化 计算 施工 坐 标 施 工坐 标缩写 ● J ● J ● { ● J ● } ● J ● I ● 一 0 ] 一 0 J 一 0 } 一 C J 一 0 { 一 0 计算其它指标 一 ● 一 0 ‘ 一 觇f 鬻 准 设 计 库 健盘f显示嚣f大眸幕f打申机f绘田 说 明 - 软件对 数据库 的操作 0只读觳据库 0只写觳据库● 读， 写觳据库 附图幂绞 逻辑结 构圈 VGA 显示 ， 数字协处理器 8 0 X8 7 ， RS 一 2 3 2 。 2 大屏幕 图形显示 器及图形处 理卡 3 绘 图机 、 打印机 3 ． 2 软件环境 ‘ 系统 采 用 C语 言 作 为开 发 工 具 ， 形 成 MI N E ． E X E执行文件， 系统 自带矢量字库 运行环境为 DOS 3 ． 3 ， uc DOS 2 ． 0 4 系统应 用情 况及评 价 系统 于 1 9 9 2年下 半年 在西 石 门铁 矿投 入 实际运行。 目前 ， 西石门铁矿南区的有底部结构 采矿方法设计已实现计算机化 应用情况表明， 系统可 以大大加快 设计速 度 ， 通 常可 以提 高工作效率 l O倍 以上 设计 人 员在短 时间 内可 以做 出多个 方案 ， 进 行多方 案 选 择 在设计过 程中 ， 设计人员可 以随 时改变各 种结构参数 ， 进行参数优化 。 这就大大提高 了设 计工作 的质量 ， 使得 采准 工程布 置及有 关结构 参数更加合理， 能够以最小的采准工程量， 获得 最佳的损失贫化指标 ， 达到 降低采矿成本 ， 提高 经济效益的 目的 。 系统功能齐全 ， 使用方便 ， 操作 简单 。利用 模块化结构， 通用性强， 可直接用于地下矿山有 底部结构采矿方法设计工作 ， 经局部修 改 ， 可用 于其它 采矿方法设计 ， 具有较高 的推 广价值 。 收 稿 日期 1 9 9 3 0 8 1 6 维普资讯