计算机辅助设计在采矿方法中的应用.pdf

8 6 ． 矿 山 技 术 1 0 9 1 2 计算机辅助设计在采矿 方法 中的应 用 北京科技大学雷卫 东 侯运 炳童 光 煦 本文提出丁微机辅助采矿方注设计 变参定点绘匿法 。编糊的软件主要解决两个问题根据矿块产状和标准采 矿方法匿，通过调整 变参”，确定具体的采准方案，并绘制采准工程雷-在屏幕上离定矿石损失和矿石贫化范匿， 初步讨论采矿方案的损失率 和贫化率以爰采准工程量。 某 金矿 准备 采用 上向水 平分层 盘区式充 填 采矿方法进行开釉矿 块的生产施工设计，主 要结台矿块所在 处 的矿 体形态 和标 准采矿 方法 图进行的。 由于各矿块具体形态各不 相同，特 别是矿体的厚度和倾角变化很大。同时随着开 采深度 的变化以及其 它因素的影 响，矿块 的阶 段高 分层高也往往不 同。因而矿 块的施工设 计方案变化很大。但对采用同一标准采矿方法 进行 开采 的矿块来说 ，其采准 设计方 案的基本 结构仍是相 同的。根据这一特 点， 笔者提出微 机 “ 变参定点绘 图法 ”．进行 矿块采 准方 案设 计和绘图。具体作怯是①生成表示矿块几何 形态 的图件 平面 图、 剖面 图 }②将 标准采 矿方法三视图输 入计 算机 并设置 可 变 参 数 i ③根据矿块 的形状，调 整可变参数，选择采 准 方 案 ；④初 步计算矿石 损失率和贫 化率， 以厦 采准工程量三指标。 一 、矿 块 几何 形 态 图件 的 生成 1 ． 矿体分 屠平面 图的输入 ①首先在 Au t o CAD 软件 支持下， 通 过数字化仪，按 由外 向里的顺 序，输入矿体分 层平面图中矿体各边界线，形成点坐标数据文 件 。 ①用三次样条 函数拟台 边 界点， 形成矿 体 平面 几何 图。 三次样条函数的数学表达式及其求解方程 在各类计算几何和计算机图形学参考书中都有 详细 的论述， 在此不再赘速。 2 ．矿块 剖面 图的形成 ①求有关分层 平面图中矿体边界 线与剖 面 方程 y 。 的截 线，公 式为 r ，j ， ij 1 。尸 。 、 公式 j 表示第 f分层平面 中第 ， 条边 界曲线的样条 函数 。 鼙 ③由样条函数拟台剖面线， 形 成 剖 面 图。 ⑤以矿块为单位，将矿块 的平面 图和剖 面 图存 入 Au t o CAD 中，形成矿块 几何 图形 库 ，供 以后调用。 二、采矿 方法 “ 变参定点绘图法” 采矿工程 的图件不 同于其它 的如 机械 工程 和建 筑工程 等的图件，有其 自身 的特 点。要设 计 出遥 台采 矿工程图件 的绘 图软 件，必须 研究 采矿工程 图件的特点。 从微机绘图这一点出发，笔者认为采矿工 程图件中点的位置往往由一些参数确定。其中 有 的参数是 变化的，有的参数是 由采 矿设计中 规定 的，是 固定参数。 该矿拟采 用的上向水平分层盘 区式充 填采 矿方法 2 2剖面图的示意图 图 I 。圈中 A、 B两点的位置是 由 “ 变参” 矿体倾 角 、矿 体厚度 日 、阶段高度 I和固定参数 1 CDf ． 1 D l 、 】 Ff 来确定 。 印_A点的横坐 标 } 1 CD1 1 DE1 一】 Ff ／ t g d ，A 点 的l纵 坐标 } H ；B点的横 坐标 日 1 CD1 1 D 1 HI C H， 一1 F1 ／ t g B点 的 纵 坐 标 H2 。 所谓 “ 变参定点绘 图法 ”，实质 是在 标准 * 国家自然科学基金资助项日 ● 维普资讯 ● 矿 山 技 术 里 1 上向水平分屡盘区式充真采 矿 法 2 2莉 面里 示 意田 H| 矿体厚度， 矿块阶段高度， 8 一矿体颊角． 采矿 方法 三视 图的基本结构已经确 定 的 前 提 下，把矿体厚度，矿体顾角、矿块阶段高度、 分层高度等作为 “ 变参” 结合采矿方法图设 计 中的一 些 固定 参数，确 定采 准工程 的尺寸和 空间地 址，产生标 准设计方案。当根据某一矿 块的具体情况给上述 “ 变参”以 确 定 值 时， 则 该采 准方 案图变为符 合 该 矿 块 的 设 计 方 案 。 下面 结台生成 线段 AB的例 子 具 体 地 说 明① “ 变参定点绘 图法”的具体实施步骤； 线段 AB为适 应某一矿块 的具体情况，是如 何 随 “ 变参” 的变 化而 变化 的。 从而 进一 步说 明 “ 变参定点绘 图法”的特点 即整 个标 准采 准 方案图是随某一 具体矿块而变 化以 适 应 该 矿 块，及其如何实现。 “ 变参定点绘 图法”是充分利 用高级 语言 本 文用 BAS I C 与 Au t o CAD 的接 口程 序．在接口程序中把 “ 变参”指定为变量，固 定参数 直接 输入其值。线 段 AB的接 口程序如 下 其 中 J C 口 I I DFI 、 I 1 为 线段 ∞ 、 DF、 EF 的长度 ，是 固定 参数 j 1 0 LI NE I NPUT “ N AM E ； A 2 0 OPEN“ O ， 1 ， A ， “ DXF 3 0 I NPUT H l ， A LF， H2 t 0 PRI NT 1 ，0 PRI NT ‘ 1 “ SECTI ON ” 5 0 PRI NT 1 2 PRI N T 1 ． “ ENTI TI ES 6 0 PRI NT 1 ，0 PRI NT 1 ， “ LI NE 7 0 PRI NT 1 ， 8 PRI N T 】 ，“0 8 0 PRI NT 1 ， 1 0 9 D P RI NT 1 ， CDDE H2 ～EF ／ TAN ALF 1 0 0 PRI NT i ， 2 0 1 1 D PRI NT 1 ， H 2 1 2 0 PRI NT 1 ， 1 1 1 3 0 PRI NT i ， CD DE H 1 ‘ H2 一EF ／ TAN AL F l t 0 PRI NT 1 ， 2 1 1 6 0 PRI NT 1 ， H 2 1 6 0 PRI NT、 1 ， 0 PRI NT ‘ 1 ， “ ENDS EC 1 Y 0 PRI NT 1 ， 0 PRI NT 1 ， “ EOF 1 8 0 CLOSE 1 I g 0 END 、 运 行该程序时，首先输入文 件名，接着计 算机询 问矿体 厚度 日。 值 ， 矿体倾 角 ￡F 值 a ，阶段高度 Hz 值，工程技术人员可 以根据 某矿块实 际情况输入上述各值，最后 产生一个 表示 线段 AB的图形交 换文 件，可以供 Au t o CAD 转 换调 用。 由于上述的图形交换文件 是在输入某一矿 块 的 “ 变参”值 后产生的，故线段 AB适合这 一 矿块。 同理，在 绘制采矿方法三视 图 中的某 一 个视图时，只要把各点的坐标 含 变参” 确 定下来， 编写接 口文件。针对某 一 具 体 矿 块， “ 变参”值变为一组具体值。运行这一接 口文 件时．将这一 组 “ 变参”值输 入 计 算 机 中．则产生一个图形交换文件，通过逸个图形 交 换文 件， Au t o CAD 将产生一 个 图 形。 由于该图形各点坐标 是 由 某 一 矿 块 的“ 变 参”值确定的。故邀一视图一定是 适 合 该 矿 块 上述 产生的 图形 ，已基本确 定了矿块 的采 准方 案。 此后 ，可 通过 Au t o CAD调用 该矿 块 的平面 和剖面 图，再把采准设计 方 案 图 调 ，通过观 察比较；进一步修改 和 编 辑 。 不 过此时一般只需作局 部 修 改。 故 工 作 量 很 小 。 维普资讯 8 8 矿 山 技 术 I口 9 I № 2 三、有关指 标的求算 1 ．工 程量 计算 工程量计算 比较 简单， 由采准工程的 坐标 擅即可编制出计算工程量的程序。 2 ．矿块 的矿 石损失、矿岩 贫化 指标的初 步计 算 1 矿石损失和矿岩贫化部位的确定 如前所述，该矿是拟采用上向水平分层盘 区 式充填采矿法。对 损失 、贫 化指标的 初步计 算是在计算机屏幕上显示 的矿块 和采 准工程剖 面 图上进行 的。根据选 定的采准方案 ，确 定该 矿 块的实际开采范 围，利 肘 Au t o CAD 的图 形 编辑功 能， 在屏幕 上移 动光标，用一系列 的 任意四边形 ---角形是两个顶点重台的四边形 的特倒 圈定 该采准 方案 直接造成 的矿岩损失 和贫 化的范 围。这一 步的结果产生两食数据文 件 ．分别记 录表 示矿 岩损失 和贫 化部 位的任 意 四边形 的质点坐标值。 一 2 损失率、贫化率指标的计算 通过上述 的两个数据 文件，就可 以编写计 算这些四边形面积 的 程 序 ． 进 行 编 写 初 步 计算 该采 准方案的直接 损 失 率 和 贫 化 率 指 标。 损失 率、 贫化率指标 的进一 步求算还要考 虑诸如 由于充 填体 强度不够造成矿房 两壁 的 矿石损失{顶底柱回采时造成的损失{由于矿 石混入充填料中，出矿时造成的损失和贫化。 不 过这 已与计算机制 图无关 了。 计 算损失率的程序框 图．见 图 2。计 算贫 化率的框图与计算损失率的程序框图一样，只 是在 程序中计算公式不 一样。 运用编制的软件对该矿某一具体矿块，进 行计算机辅助设计所产生的结果 围 a。其 中包括；采 准方 案图的绘制 结果 ；掼失率、 贫 化率、工程量的求算结果 说明图 3的采准 方 案图，考 虑到不宜制成较大 的如 口号或 1号 图纸， 故图 3所示 结果图很小，标注尺寸线 时 数据看不清， 为 此J图 3未 标 注 尺 寸 线 在此值得 一 提 的 是 如 果 制 成 0号 或 1号 等较大 的图纸时，标 注 尺 寸 线 是 完 全 可 行 的。 由 2 计算损失率柏程序挂田 ● 维普资讯