一种计算矿体产状的方法
技术领域
本发明属于矿山资源评价、矿山储量计算工程领域,具体涉及一种计算矿体产状的方法。
背景技术
采矿设计过程中,地质将地质资源数据和矿体各勘探线剖面线提交给采矿专业。采矿专业根据矿山具体条件划分中段后,根据矿体类型和条件进行采矿方法设计。在这个过程中需要计算矿体产状,需要计算的矿体产状的信息包括:矿体平均倾角、矿体平均厚度和各矿体类型所占的比例。目前,采矿工程师计算矿体产状的步骤为:在CAD软件中,在勘探线剖面图上切分出单元矿体,根据单元矿体轮廓线,人工计算出单元矿体倾角、厚度和面积,然后将这些结果依次按矿体类型誊抄到电子表格文件中,再在电子表格文件中编辑统计计算公式,最终得到各类型矿体的平均倾角、平均厚度及其所占的比例。采用人工计算与统计的方式存在如下缺点:1)计算数据量大、过程繁琐、效率低,在一个项目中要计算得到矿体产状结果,一般需要3到5个工作日时间;2)在计算单元矿体面积时,仅得出单元矿体面积的近似值,结果不够准确;3)计算结束后,数据结果的检验、修改极不方便。同时,目前市场上还没有一款能够有效解决矿体产状计算与统计的矿业软件或程序。
发明内容
本发明的目的是提供一种可自动计算矿体产状的方法,解决矿体产状计算过程繁琐、工作量大、设计效率低的问题。
本发明这种计算矿体产状的方法,包括以下步骤:
1)根据获取各勘探线剖面图上的各矿体的矿体剖面轮廓线,建立各勘探线剖面图上的各矿体的矿体剖面轮廓线集
根据设计给出的各中段标高值,建立标高直线集H(h
1,…,h
k,…,h
l);
其中:S
i第i个矿体在各勘探线上的剖面集合,i∈[1,m],m为矿体数量,
为第i个矿体在第j条勘探线上的剖面轮廓线,j∈[1,n],n为勘探线数量,i、j、m、n都为正整数;h
k为第k条标高直线,k∈[1,l],l为标高线的条数,k、l都为正整数;
2)依次用标高直线集中两条相邻的标高线h
k、h
k+1分别切割所述S
i集合中各
轮廓线,得到单元矿体轮廓线集
其中:U为单元矿体轮廓线构成的集合,
为第i个矿体在第j条勘探线剖面上被相邻的两条标高线h
k、h
k+1切割形成的轮廓线;
3)依次根据所述每个
轮廓线的拐点坐标和第i个矿体的下盘方向,分别绘制每个单元矿体的倾角图元和厚度图元;
4)依次计算所述每个
轮廓线的倾角
厚度
面积
并将所述的倾角、厚度、面积值保存在该所述的
轮廓线图元的图元词典中;
5)编辑CAD图元反应器,所述反应器内容为:当厚度图元或倾角图元变化时,程序将自动重新计算厚度图元和倾角图元,并同时更新相应
轮廓线图元的图元词典数据,以便用户检查修改各单元矿体的产状数据值(在此步骤中,CAD图元反应器用于CAD软件的二次开发中,当某个图元被修改时,自动响应某个函数,如例为:当厚度图元或倾角图元被修改后,软件自动重新计算和编辑厚度图元和倾角图元)。
6)在CAD图形数据库中依次检索所述各矿体轮廓线S
i上的
轮廓线图元,并从该图元的图元词典中获取
轮廓线的倾角、厚度、面积值,然后按矿体厚度类型分别统计出所述各矿体的平均倾角、平均厚度、所占比例;
7)在CAD图形数据库中依次检索所述各矿体轮廓线S
i上的
轮廓线图元,并从该图元的图元词典中获取
轮廓线的倾角、厚度、面积值,按矿体倾角类型分别统计出所述各矿体的平均倾角、平均厚度、所占比例;
8)根据所述各矿体的计算统计结果,输出所述各矿体的产状数据表。
所述步骤1)中,标高直线为水平直线,标高直线的Y坐标值等于各中段标高值的Y坐标;标高直线集H(h1,…,hk,…,hl)中,hk按标高直线的Y坐标值从小到大的排列形成的集合。
所述步骤2)中,获得单元矿体轮廓线
的具体步骤如下:
2.1分别计算标高线h
k、h
k+1与
轮廓线的交点,并把所述交点插入到对应的
轮廓线的拐点坐标序列中;
2.2遍历所述步骤2.1得到的新
轮廓线的拐点坐标,依次提取出Y坐标值不大于所述标高线h
k+1的Y坐标值且不小于所述标高线h
k的Y坐标值的拐点坐标集合,按集合坐标依次绘制多段线,形成的图元即为所述单元矿体轮廓线
所述步骤3)中,绘制每个矿体倾角图元和矿体厚度图元的具体步骤为:
3.1根据所述
轮廓线,得到所述轮廓线上Y坐标值等于所述h
k的Y坐标值的的拐点坐标集合;
3.2如果步骤3.1所述的拐点坐标集合不为空,则设置P1为所述拐点坐标集合中X坐标值最小的拐点,设置P2为所述拐点坐标集合中X坐标值最大的拐点;如果步骤3.1所述的拐点坐标集合为空,则设置P1、P2都为轮廓线拐点坐标中Y坐标值最小的拐点;
3.3根据所述
轮廓线,得到所述轮廓线上Y坐标值等于所述h
k+1的Y坐标值的的拐点坐标集合;
3.4如果步骤3.3所述的拐点坐标集合不为空,则设置P
3为所述拐点坐标集合中X坐标值最小的拐点,设置P
4为所述拐点坐标集合中X坐标值最大的拐点;如果步骤3.3所述的拐点坐标集合为空,则设置P
3、P
4都为
轮廓线拐点坐标中Y坐标值最大的拐点;
3.5如果所述下盘方向为“右边”,则以P2为起点、以P4为终点连接成线段图元,即为倾角图元;如果所述下盘方向为“左边”,则以P1为起点、以P3为终点连接成线段图元,即为倾角图元;
3.6根据步骤3.5得到的所述倾角图元,得到倾角图元的中心点,得到倾角图元的中垂线与所述
轮廓的交点集合,以所述中心点为起点,以所述交点集合中距离所述中心点最远的点为终点,连接成线段图元,即为厚度图元。
所述步骤4)中,如果下盘方向为“右边”,则所述倾角为所述倾角图元的角度值
如果下盘方向为“左边”,则所述倾角为180°减去所述倾角图元的角度值所得的结果
所述厚度为所述厚度图元的长度值
所述面积为所述
轮廓线所围成区域的面积值
所述步骤6)中,矿体的厚度类型分为薄矿体、厚矿体、极厚矿体;其划分标准为:薄矿体的矿体厚度不大于3米;厚矿体的矿体厚度在3米到15米之间;极厚矿体的矿体厚度在15米以上。
所述步骤6)中,所述按矿体厚度类型分别统计出所述第i个矿体的平均倾角、平均厚度、所占比例的计算,包括以下步骤:
6.1将矿体进行分类:按照α=1为薄矿体类型,α=2为厚矿体类型,α=3为极厚矿体类型,接着统计α=1时,各倾角
厚度
和面积
的值,如果计算过程中
属于α=2或3矿体类型,则各倾角
厚度
和面积
记为0;然后按照α=1分类计算方法,统计α=2和3的各倾角
厚度
和面积
的值;具体计算公式如公式(1)所示;
6.2将6.1步骤中的
和
按照公式(2)中的公式进行计算,得到α类型矿体的平均角度
α类型矿体的平均厚度
α类型矿体所占的比例η
α,矿体的平均角度
矿体的平均厚度
其中:Sak、Aak、Bak、Sa均为计算过程中的中间参数。
所述步骤(7)中,矿体倾斜类型分为缓倾斜矿体、倾斜矿体、极倾斜矿体;其中:缓倾斜矿体的矿体倾角在3度到30度之间;倾斜矿体的矿体倾角在30度到50度之间;极倾斜矿体的矿体倾角大于50度。
所述步骤7)中,按矿体倾角类型分别统计出所述各矿体的平均倾角、平均厚度、所占比例和面积,具体包括以下步骤:
7.1将矿体进行分类:按照β=1为缓倾斜矿体,β=2为倾斜矿体,β=3为极倾斜矿体,接着统计β=1时,各倾角
厚度
和面积
的值,如果计算过程中
属于β=2或3矿体类型,则各倾角
厚度
和面积
记为0;然后按照β=1分类计算方法,统计β=2和3的各倾角
厚度
和面积
的值;具体计算公式如公式(3)所示;
7.2将7.1步骤中的
和
按照公式(4)中的公式进行计算,得到β类型矿体的平均角度
β类型矿体的平均厚度
β类型矿体所占的比例η
β;
其中:Sβk、Aβk、Bβk、Sβ均为计算过程中的中间参数。
本发明的有益效果:1)本发明的方法计算矿体的产状数据非常简单,可大量节省计算时间;同时在计算面积时,其结果更为精确。2)本发明的方法中结合CAD图元反应器,可方便数据的修改。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种矿体产状自动计算与统计方法流程图;
图2为本发明实施例提供的一种相邻标高直线h
k、h
k+1切分第i个矿体在第j个勘探线剖面的轮廓线得到单元矿体
的示意图;
图3(a)为本发明实施例提供的一种下盘方向为“右边”时的单元矿体的倾角图元和矿体厚度图元绘制示意图;(b)为本发明实施例提供的一种下盘方向为“左边”时的单元矿体的倾角图元和矿体厚度图元绘制示意图;
图4为本发明实施例提供的一种单元矿体的面积计算区域示意图;
图5为本发明实施例提供的一种某个矿体产状统计计算结果图;
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚的描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例基于CAD软件及其二次开发语言,结合办公软件,完成矿体产状自动计算与统计系统的开发。使用该系统可在几个小时内快速完成矿体产状的计算与统计,大大提高了数据准确性和设计效率,其具体的流程如图1所示,包括以下步骤:
1、根据获取各勘探线剖面图上的各矿体的矿体剖面轮廓线,建立各勘探线剖面图上的各矿体的矿体剖面轮廓线集
根据设计给出的各中段标高值,建立标高直线集H(h
1,…,h
k,…,h
l);标高直线为水平直线,标高直线的Y坐标值等于各中段标高值的Y坐标,标高直线集中的h
k按标高直线的Y坐标值按从小到大在集合中排列。
其中:S
i第i个矿体在各勘探线上的剖面集合,i∈[1,m],m为矿体数量,
为第i个矿体在第j条勘探线上的剖面轮廓线,j∈[1,n],n为勘探线数量,i、j、m、n都为正整数;h
k为第k条标高直线,k∈[1,l],l为标高线的条数,k、l都为正整数。
2、依次用标高值线集中两条相邻的标高线h
k、h
k+1分别切割所述S
i集合中各
轮廓线,如图2所示,分别计算标高线h
k、h
k+1与
轮廓线的交点,并把所述交点插入到对应的
轮廓线的拐点坐标序列中;遍历所得到的新
轮廓线的拐点坐标,依次提取出Y坐标值且不大于标高线h
k+1的Y坐标值且不小于所述标高线h
k的Y坐标值的拐点坐标集合,按集合坐标依次绘制多段线,形成的图元即为所述单元矿体轮廓线
最后将单元矿体轮廓线
整理成集合,即得到单元矿体轮廓线集
其中:U为单元矿体轮廓线构成的集合,
为第i个矿体在第j条勘探线剖面上被相邻的两条标高线h
k、h
k+1切割形成的轮廓线。
3、依次根据所述每个
轮廓线的拐点坐标和第i个矿体的下盘方向,分别绘制每个单元矿体的倾角图元和厚度图元,具体步骤为:
3.1根据所述
轮廓线,得到所述轮廓线上Y坐标值等于所述h
k的Y坐标值的拐点坐标集合。
3.2如果步骤3.1所述的拐点坐标集合不为空,则设置P
1为所述拐点坐标集合中X坐标值最小的拐点,设置P
2为所述拐点坐标集合中X坐标值最大的拐点;如果步骤3.1所述的拐点坐标集合为空,则设置P
1、P
2都为
轮廓线拐点坐标中Y坐标值最小的拐点。
3.3根据所述
轮廓线,得到所述轮廓线上Y坐标值等于所述h
k+1的Y坐标值的的拐点坐标集合。
3.4如果步骤3.3所述的拐点坐标集合不为空,则设置P
3为所述拐点坐标集合中X坐标值最小的拐点,设置P
4为所述拐点坐标集合中X坐标值最大的拐点;如果步骤3.3所述的拐点坐标集合为空,则设置P
3、P
4都为
轮廓线拐点坐标中Y坐标值最大的拐点。
3.5如果所述下盘方向为“右边”,则以P2为起点、以P4为终点连接成线段图元,即为倾角图元;如果所述下盘方向为“左边”,则以P1为起点、以P3为终点连接成线段图元,即为倾角图元;如图3a所示。
3.6根据步骤3.5得到的所述倾角图元,得到倾角图元的中心点,得到倾角图元的中垂线与所述
轮廓的交点集合,以所述中心点为起点,以所述交点集合中距离所述中心点最远的点为终点,连接成线段图元,即为厚度图元如图3b所示。
4、依次计算所述每个
轮廓线的倾角
厚度
面积
并将所述的倾角、厚度、面积值保存在该所述的
轮廓线图元的图元词典中;
其中:如果下盘方向为“右边”,则所述倾角为所述倾角图元的角度值
(如图3a所示);如果下盘方向为“左边”,则所述倾角为180°减去所述倾角图元的角度值所得的结果
(如图3b所示);所述厚度为所述厚度图元的长度值
所述面积为所述
轮廓线所围成区域的面积值
(如图4所示)。
5、编辑CAD图元反应器,所述反应器内容为:当厚度图元或倾角图元变化时,程序将自动重新计算厚度图元和倾角图元,并同时更新相应
轮廓线图元的图元词典数据,以便用户检查修改各单元矿体的产状数据值(在此步骤中,CAD图元反应器用于CAD软件的二次开发中,当某个图元被修改时,自动响应某个函数;如例为:当厚度图元或倾角图元被修改后,软件自动重新计算和编辑厚度图元和倾角图元)。
6、在CAD图形数据库中依次检索所述各矿体轮廓线S
i上的
轮廓线图元,并从该图元的图元词典中获取
轮廓线的倾角、厚度、面积值,然后按矿体厚度类型分别统计出所述各矿体的平均倾角、平均厚度、所占比例;其中:矿体的厚度类型分为薄矿体、厚矿体、极厚矿体;其划分标准为:薄矿体的矿体厚度不大于3米;厚矿体的矿体厚度在3米到15米之间;极厚矿体的矿体厚度在15米以上;
具体方法包括以下步骤:
6.1、将矿体进行分类:按照α=1为薄矿体类型,α=2为厚矿体类型,α=3为极厚矿体类型,接着统计α=1时,各倾角
厚度
和面积
的值,如果计算过程中
属于α=2或3矿体类型,则各倾角
厚度
和面积
记为0;然后按照α=1分类计算方法,统计α=2和3的各倾角
厚度
和面积
的值;具体计算公式如公式(1)所示;
6.2、将a3步骤中的
和
按照公式(2)中的公式进行计算,得到α类型矿体的平均角度
α类型矿体的平均厚度
α类型矿体所占的比例η
α,矿体的平均角度
矿体的平均厚度
其中:Sak、Aak、Bak、Sa均为计算过程中的中间参数。
7、在CAD图形数据库中依次检索所述各矿体轮廓线S
i上的
轮廓线图元,并从该图元的图元词典中获取
轮廓线的倾角、厚度、面积值,按矿体倾角类型分别统计出所述各矿体的平均倾角、平均厚度、所占比例;其中:矿体倾斜类型分为缓倾斜矿体、倾斜矿体、极倾斜矿体;其中:缓倾斜矿体的矿体倾角在3度到30度之间;倾斜矿体的矿体倾角在30度到50度之间;极倾斜矿体的矿体倾角大于50度。
具体方法包括以下步骤:
7.1:按照β=1为缓倾斜矿体,β=2为倾斜矿体,β=3为极倾斜矿体,接着统计β=1时,各倾角
厚度
和面积
的值,如果计算过程中
属于β=2或3矿体类型,则各倾角
厚度
和面积
记为0;然后按照β=1分类计算方法,统计β=2和3的各倾角
厚度
和面积
的值;具体计算公式如公式(3)所示;
7.2:将7.1步骤中的
和
按照公式(4)中的公式进行计算,得到β类型矿体的平均角度
β类型矿体的平均厚度
β类型矿体所占的比例η
β。
其中,Sβk、Aβk、Bβk、Sβ均为计算过程中的中间参数。
8、根据所述各矿体的计算统计结果,并将所述各矿体的产状数据表输出到电子表格文件中,如图5所示。