CN112836329A - 一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法 - Google Patents

一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法 Download PDF

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孙宝志
赵景昌
刘家顺
贤继红
刘页龙
张思成
王奎铸
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Abstract

本发明属于矿山工程建设领域，具体涉及一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，包括以下步骤：(1)应用层面模型求交算法，计算剥采计划工程位置DEM与现状DEM交线；(2)基于地层层面模型裁剪算法用步骤(1)中求得的交线裁剪剥采计划工程位置DEM与现状DEM；(3)将裁剪后的计划DEM与现状DEM格网化；(4)将计划DEM格网与现状DEM格网整理为一个工程量计算格网文件，存储每个格网中心点的x，y坐标，以及该位置的现状高程与计划高程值；(5)从派生地质数据库中导入虚拟钻孔数据表；(6)按平面坐标相等原则查找与算量格网中心点对应的虚拟钻孔；(7)按空间逻辑关系，计算位于现状高程与计划高程值之间的煤、岩、土体积；(8)分岩性统计工程量。本发明提出的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，以高程范围作为分类工程量统计的附加条件，可实现采剥工程量的分类、分水平计算。

Description

一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，适用于地质层面复杂的露天煤矿剥采工程量计算。
背景技术
露天矿的开采过程是按照一定的剥采程序进行的，露天矿剥采生产计划的编制工作，是一项系统的、工作量大而繁、重复性又极强的工作。大量的计算和图纸绘制工作，在传统的手工设计方法中，要占用大量的人力和时间，同时更限制了设计人员提出更多合理的方案加以比较，难以得出最佳的结果，此外，由于人工计算、绘图都很难保证足够的精度，所得设计结果也往往是不可靠的。
剥采计划工程量的分类计算是指基于矿区的地质信息，计算某计划采剥区域内的煤、岩、土等不同岩性的采剥工程量(体积)，在分类计算采剥工程量时，通常采用基于地质层面DEM或钻孔数据插值后形成的规则格网模型。建立地表高程模型(Digital ElevationModel，DEM)的数据源主要是赋予高程值的等高线，每一条等高线上都有大量高程值相等的节点(Node)，在GOCAD软件中创建DEM面之前需要将等高线的节点转换成点(POINT)，也就是将线数据转换成点数据。在面编辑菜单中通过点数据直接生成面、运用向导菜单中的功能生成面，生成面的过程中未对数据进行插值，等高线之间缺少高程数据和数据分布不均匀(等高线疏密程度不一致)，生成的面效果较差和生成的面范围较小，建立一个比数据范围稍大的平面，加密面中的网格，把通过等高线转换成的点数据作为控制点，通过运用控制点约束面的方式生成DEM面，该方法可以解决在面编辑菜单中的功能生成面的范围过小的问题，将位于采场现状DEM与计划工程位置DEM看作“超级钻孔”，然后按地层空间层位关系统计计算位于该“超级钻孔”内的矿岩体积，即可分岩性统计剥采工程量。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，其通过应用层面模型求交算法，计算剥采计划工程位置DEM与现状DEM交线，求得的交线裁剪剥采计划工程位置DEM与现状DEM并将DEM与现状DEM格网化，整理得到一个工程量计算格网文件，从派生地质数据库中导入虚拟钻孔数据表，按平面坐标相等原则查找与算量格网中心点对应的虚拟钻孔，按空间逻辑关系，计算位于现状高程与计划高程值之间的煤、岩、土体积；并依据岩性分类统计工程量，对准确计算露天煤矿剥采工程量具有重要意义。
本发明提供的一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，包括以下步骤：
(1)应用层面模型求交算法，计算剥采计划工程位置DEM与现状DEM交线；
(2)基于地层层面模型裁剪算法用步骤(1)中求得的交线裁剪剥采计划工程位置DEM与现状DEM；
(3)裁剪后的计划DEM与现状DEM格网化，为了工程量计算方便，要求网格的规格与地层插值格网一致；
(4)将计划DEM格网与现状DEM格网整理为一个工程量计算格网文件，存储每个格网中心点的x，y坐标，以及该位置的现状高程与计划高程值；
(5)从派生地质数据库中导入虚拟钻孔数据表(每个虚拟钻孔中存储有地层层位信息)；
(6)按平面坐标相等原则在虚拟钻孔数据表中查找与算量格网中心点对应的虚拟钻孔；
(7)按空间逻辑关系，根据虚拟钻孔中的地层层位信息、格网规格计算位于现状高程与计划高程值之间的煤、岩、土体积；
(8)分岩性统计工程量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明基于DEM分类计算剥采计划工程量的原理类似于分类统计钻孔岩心中的矿岩体积，将位于采场现状DEM与计划工程位置DEM看作“超级钻孔”，然后按地层空间层位关系统计计算位于该“超级钻孔”内的矿岩体积，计算过程简便，计算结果准确。
附图说明
图1为本发明计划剥采区地质数据格网和地形格网
图2为本发明派生地质数据库中的每个虚拟钻孔层界面编号与层编号
图3为本发明用于工程量计算时各格网中心点位置层位关系判断网格与层界面及层之间的关系示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明基于DEM分类计算剥采计划工程量的原理类似于分类统计钻孔岩心中的矿岩体积，将位于采场现状DEM与计划工程位置DEM看作“超级钻孔”，然后按地层空间层位关系统计计算位于该“超级钻孔”内的矿岩体积，提出一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，具体步骤如下：
(1)应用层面模型求交算法，计算剥采计划工程位置DEM与现状DEM交线。
(2)基于地层层面模型裁剪算法用步骤(1)中求得的交线裁剪剥采计划工程位置DEM与现状DEM，如附图1所示，外围大格网为可覆盖露天开采境界平面范围(开采境界最小外包矩形MBR)的地质数据格网，粗线区域为计划采剥区域数据格网。
(3)裁剪后的计划DEM与现状DEM格网化，为了工程量计算方便，要求网格的规格与地层插值格网一致；
(4)将计划DEM格网与现状DEM格网整理为一个工程量计算格网文件，存储每个格网中心点的x，y坐标，以及该位置的现状高程与计划高程值；
(5)派生地质数据库中的每个虚拟钻孔，已按空间层位顺序进行了编号，编号包括层界面编号与层编号：①界面编码。从地表开始，由上到下对各煤、岩层顶、底板界面编号，编号从0开始，如图2所示，图中水平方向的粗体黑线即为层界面的剖面线；②层编码。从地表开始，由上到下对各层界面之间的区域编号，该编号称为层编号，层编号从1开始，如图2所示，图中两个相邻层界面之间即构成一个层。从派生地质数据库中导入虚拟钻孔数据表(每个虚拟钻孔中存储有地层层位信息)；
(6)按平面坐标相等原则在虚拟钻孔数据表中查找与算量格网中心点对应的虚拟钻孔；工程量计算时，各格网中心点位置层位关系判断如图3。图3中所示位于虚拟钻孔中心(x,y)处，共有7个地层界面，从上到下各地层层位高程分别为z0，z1，…，z6，对应境界范围内的6个地层，该处现状高程值为zmax，计划高程值为zmin，根据空间位置关系，可计算出此虚拟钻孔中心处的分类工程量。
(7)按空间逻辑关系，根据虚拟钻孔中的地层层位信息、格网规格按下式计算位于现状高程与计划高程值之间的煤、岩、土体积。
(1)z1<zmax<z0，层位1的工程量为V层位1＝(zmax-z1)*S单元格；
(2)z1<zmax且zmin<z2，层位2的工程量为V层位2＝(z1-z2)*S单元格；
(3)z2<zmax且zmin>z3，层位3的工程量为V层位3＝(z2-zmin)*S单元格；
将采剥范围内所有虚拟钻孔按上述方法分别计算工程量，最后按层位进行累加统计，即可获得该采剥范围内的计划采剥分类工程量。
(8)分岩性统计工程量。
按上述方法，以高程范围作为分类工程量统计时的附加条件，即可实现采剥工程量的分类、分水平计算。

Claims (4)

1.一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)应用层面模型求交算法，计算剥采计划工程位置DEM与现状DEM交线；
(2)基于地层层面模型裁剪算法用步骤(1)中求得的交线裁剪剥采计划工程位置DEM与现状DEM；
(3)将裁剪后的计划DEM与现状DEM格网化；
(4)将计划DEM格网与现状DEM格网整理为一个工程量计算格网文件，存储每个格网中心点的x，y坐标，以及该位置的现状高程与计划高程值；
(5)从派生地质数据库中导入虚拟钻孔数据表；
(6)按平面坐标相等原则查找与算量格网中心点对应的虚拟钻孔；
(7)按空间逻辑关系，计算位于现状高程与计划高程值之间的煤、岩、土体积；
(8)分岩性统计工程量。
2.根据权利要求1所述的一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，其特征在于采用层面模型求交算法，计算剥采计划工程位置DEM与现状DEM交线，并进行交线范围内模型格网化；外围大格网为可覆盖露天开采境界平面范围地质数据格网，粗线区域为计划采剥区域数据格网。
3.根据权利要求1所述的一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，其特征在于所述步骤(5)中派生地质数据库中的每个虚拟钻孔，按空间层位顺序进行编号，编号包括层界面编号与层编号。
4.根据权利要求1所述的一种基于地质层面模型的露天煤矿剥采工程量分类计算方法，其特征在于所述步骤(8)中派分岩性统计工程量计算时，应根据各格网中心点位置层位关系判断各地层层位高程，根据空间位置关系，可计算出此虚拟钻孔中心处的分类工程量：
(1)z1<zmax<z0，层位1的工程量为V层位1＝(zmax-z1)*S单元格；
(2)z1<zmax且zmin<z2，层位2的工程量为V层位2＝(z1-z2)*S单元格；
(3)z2<zmax且zmin>z3，层位3的工程量为V层位3＝(z2-zmin)*S单元格。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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