三维可视化环境下地下采掘生产计划自动编制关键技术——无底柱分段崩落法

摘要

矿山采掘生产计划是指导矿山生产的一个重要依据，其决策是否合理，直接影响到矿山是否能够持续、稳定均衡的生产。矿山生产过程中工艺流程复杂，不仅受各工艺内部间的约束，而且受矿山生产过程中作业场所的动态性和生产单元间的时空性等的制约，地下矿山采掘生产计划是一个有较大的复杂性与难度的系统。随着信息技术的高速发展，尤其是三维可视化技术及其建模算法的迅速发展，使采掘生产计划的三维可视化编制成为了可能。在三维可视化环境下，地下采掘工程的空间分布与空间关系十分清晰可见。
　　本研究主要内容包括：⑴基础数据准备阶段，包括掘进、中孔、采矿数据。其中，重点研究了：巷道实体模型重建技术、矿体模型自动更新技术。⑵采掘计划编制阶段，采用动态规划与优化、模拟等相结合的思想进行采掘计划的自动编排。根据无底柱分段崩落法的特点，从计划的铁精粉吨数来推计划的采掘的矿石量，由求矿石量分解为求解采矿设备路线、中深孔的设备路线与掘进的设备路线，再由其确定后的路线合并起来形成各水平，各采场的采矿、中深孔与掘进量的关系，从而得到原问题的解，得到编制的中间结果――网络衔接图。⑶衔接优化阶段，根据各约束条件与编排的采场衔接计划图，采用人机交互的方式，方便快速的调整采掘衔接计划方案。⑷出图、出表阶段，研究了动画的自动生成技术，从动画的展示能够进一步验证方案的合理性。用户在找到一个满意的方案后，输出生成三年采掘计划图、甘特图、定制报表等。⑸给出了北洺河2015年度采掘生产计划的编制，结果表明该系统是可靠有效的，该技术大大降低了矿山生产计划编制的复杂性。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究目的及意义

1.3采掘生产计划编制的国内外研究现状

1.4无底柱分段崩落法的研究现状

1.5研究内容与技术路线

1.6本文的组织结构

第2章 可视化采掘计划自动编制原理

2.1采掘计划的编制依据与基本原则

2.2 采掘计划编制系统设计

2.3采掘计划编制的关键技术

2.4本章小结

第3章 三维巷道实体模型重建技术

3.1算法原理及流程

3.2导入数据

3.3 数据的组织

3.4 去除中心线的重复段

3.5 统一坐标系

3.6 生成巷道实体三角网

3.7算法分析与应用实例

3.8本章小结

第4章 矿体模型自动更新技术

4.1 算法原理及流程

4.2 数据一致性检测

4.3空间网格的提取

4.4 空间网络的建模

4.5算法分析与应用实例

4.6本章小结

第5章 采掘计划自动编制技术

5.1 解决多目标问题方法

5.2 采矿路径的自动编排

5.3中深孔路径的自动编排

5.4掘进路径的自动编排

5.5时间周期计算

5.6本章小结

第6章 衔接优化关键技术

6.1移动（联动）算法的实现

6.2更改的实现

6.3 本章小结

第7章 自动生成动画关键技术

7.1推进方式

7.2总体流程设计

7.3数据结构设计

7.4具体算法实现

7.5算法应用

7.6本章小结

第8章 应用实例

8.1 工程现状

8.2基础数据准备

8.3计划编制

8.4 本章小结

总结

参考文献

致谢

附录 （攻读学位期间研究成果）