WO2012146068A1 - 一种矿山开采三维仿真系统的设计方法 - Google Patents

一种矿山开采三维仿真系统的设计方法 Download PDF

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WO2012146068A1 PCT/CN2012/000581 CN2012000581W WO2012146068A1 WO 2012146068 A1 WO2012146068 A1 WO 2012146068A1 CN 2012000581 W CN2012000581 W CN 2012000581W WO 2012146068 A1 WO2012146068 A1 WO 2012146068A1
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rock
ore
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黄桂芝
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Huang Guizhi
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05Geographic models
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C41/00Methods of underground or surface mining; Layouts therefor

Definitions

  • the invention relates to a three-dimensional simulation technology of a mining process.
  • the object of the present invention is to provide a design method for a three-dimensional simulation system for mining, to solve the problem of coordination and cooperation between the surface entity data structures in the existing three-dimensional simulation system of the mining process, and there is no adjacent triangle composed of adjacent data.
  • the influence of the angle between the planes is directly considered, the quality and precision of the geological maps in the exploration area are insufficient, the secondary development of geological data in the mining process is insufficient, and the degree of intelligent mapping of the geological part is insufficient. It includes the following steps:
  • the application number is 201110110239.0, and the application time is April 29, 2011 (29. 04.2011).
  • the name is the rotating TIN network and the topographic map mapping method of distance and angle dual weight interpolation method to make three-dimensional terrain.
  • the application number is 201110110090.6, and the application time is April 29, 2011 ( 29. 04.2011).
  • the name is the rotary TIN network and the non-profile method.
  • the geological exploration method for directly making the flat and elevation maps is used to make a three-dimensional survey map of the exploration area. Pieces.
  • the mining and stripping design of the open pit or the construction, excavation and mining design of the underground mine shall be carried out, according to the construction and excavation (extraction) Expose the original geological data to obtain the location and direction of the intersection of two faults (rocks) in faults, and add them to the three-dimensional visual dynamic model of mine geology and mining engineering, the plan of the layout of the roadway and the contour of the floor of the mine floor. And the reserve calculation chart, the formation of mine (or mine) geological and mining (excavation or mining) three-dimensional visualization simulation system.
  • the ore (rock) layer tends to be 0 familial, the fault tendency is ⁇ .
  • r is the broken ore ( The angle between the projection of the intersection line and the fault strike line.
  • r is the angle between the projection of the intersection line of the broken ore (rock) and the strike line of the ore (rock) layer. r. It is the azimuth angle of the intersection of the broken ore (rock) intersection on the plan.
  • V arctan ⁇ sinro Xtan ⁇ ⁇ ( tana +coso> X tan ⁇ ) ⁇
  • V o ⁇ ⁇ - Y
  • point C is the point above the horizontal ⁇ [alpha] 2 through the intersection point of the perpendicular line
  • D is the point [alpha] 2 through the horizontal line through the point of intersection of perpendicular point F
  • the present disk 2 ore (rock) dummy layer dip 3 is the true dip angle of the faulty ore (rock) layer
  • ⁇ 4 is the false dip angle of the faulty ore (rock) layer, which is the pseudo-inclination angle of the fault
  • the distance between the points F and D isrobe.
  • the distance from the interception point to the intersection of the broken ore (rock) in the tunnel crossing project on the plane is the shortest.
  • the faults and the ore (rock) layers are re-converted to re-determine the fault intersection relationship and the fault-finger relationship, and re-construct the fault and ore (rock) layers ( body)
  • Uniform numbering correcting the connection of the adjacent borehole interrupted ore (rock) intersection line in the exploration stage, and performing two faults or more according to the fault intersection relationship and the intersection of the broken ore (rock) intersection at the intersection of the broken ore (rock)
  • Line graph, petrographic map, lithofacies geological map, ore Lithology map of the top or bottom of the strata or ore (rock), magmatic rock distribution map, topographic geological map, stratigraphic comprehensive histogram, tectonic geological map, using geological theory, geostatistical method, fractal theory to match mine geology and mine Mining two-dimensional maps and three-dimensional maps and models for comparative exploration and research, and qualitative and quantitative summarization of cognitive geological laws, to guide the exploration design, geological research or mine design and construction of other exploration areas Well and mining work.
  • the first data of the mine terrain is inquired and managed; 2.
  • the control method of the surface entity in the existing 3D simulation system of mine mining takes into account the directionality of the 3D data in the original data, the influence of the directionality of the original data on the interpolation data is well considered; The quality and precision of the figure are better; the distance and direction of the fault-to-rock (rock) layer from the fault layer when the fault is encountered in the plane engineering on the plane can be directly obtained, and the method and the algorithm thereof are the invention
  • a core content is the original result. It is suitable for the case of faults in the alleys and inclined lanes in mine mining. It is also suitable for open pit mining, which can make the quality and precision of the 3D simulation technology of the mining process larger. improve.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the relationship between the ore-bearing (rock) intersection orientation and the ore (rock) trend and fault strike.
  • Figure 2 - (a) is the intersection of the fault and the ore (rock) layer in the section perpendicular to the r 3 direction.
  • Schematic diagram, Fig. 2—(b) is a schematic diagram showing the distance between the fault point and the intersection of the broken ore (rock) along the perpendicular to the r 3 direction in the plan and the direction of the distance.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the example, Fig. 4 The structure diagram of the three-dimensional visualization system of the upper mine mining,
  • Figure 5 is the flow chart of the direction and distance algorithm for the intersection of the fault layer along the r 3 direction to the other mine break (rock) intersection.
  • step 1 For the specific example in step 1, see the application number is 201110110239.0, and the patent application name is an example of a topographic map mapping method using a rotating TIN net and a distance and angle dual weight interpolation method.
  • the application number is 201110110090.6.
  • the patent application name is an example of a geological exploration method for directly making flat and elevation maps by using a rotating TIN net and a non-profile method.
  • step four are:
  • the process at point A is -100m, the fault tends to be opposite to the coal seam tendency.
  • the stratum break at point A is 16 m, the fault strike is 10 degrees, the fault dip is 60 degrees, and the coal seam strike is 45 degrees.
  • the strike is 70 degrees, the dip angle of the coal seam is 26 degrees, and the dip angle of the lost coal seam is 30 degrees.
  • Set ⁇ is the angle between the intersection line of the coal-breaking direction of the disk and the strike line of the fault.
  • Y 2 be the angle between the intersection line of the broken coal-breaking direction and the strike line of the fault.
  • Set ⁇ 1 It is the azimuth of the intersection line of the coal-breaking direction of this plate, and is set to ⁇ 2 . It is the azimuth of the line of intersection in the direction of the broken coal.
  • Take the Y 3 direction as Y 2 . direction
  • the faults and the ore (rock) layers are re-converted to re-determine the fault intersection relationship and the fault-finger relationship, and re-construct the fault and ore (rock) layers ( Uniform numbering of the body, correcting the connection of the adjacent borehole interrupted ore (rock) intersection line in the exploration stage, and performing two faults according to the fault intersection relationship and the intersection of the broken ore (rock) intersection at the intersection of the broken ore (rock) Or the intersection of the broken ore (rock) intersection line at the intersection of multiple faults, and the fault-breaking (rock) intersection of the fault at the fault of the fault according to the intersection of the fault-cracking relationship and the intersection of the broken ore (rock) intersection.

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Description

说 明 书 一种矿山开采三维仿真系统的设计方法
技术领域
本发明涉及一种矿山开采过程的三维仿真技术。
背景技术
由于现有矿山开采三维仿真系统中地表实体数据结构间的呼应、 配合不足, 没有对 相邻数据间组成的相邻三角形平面间夹角的影响予以直接考虑, 勘査区地质图件的质量 和精度不足, 矿山开采过程中地质数据的二次开发不足, 地质部分智能成图程度不足的 缺陷, 使矿山开采过程的三维仿真技术的质量和精度一直滞留于较低的程度和水平。 发明内容
本发明的目的是提供一种矿山开采三维仿真系统的设计方法, 以解决现有矿山开采 过程三维仿真系统中地表实体数据结构间的呼应、 配合不足, 没有对相邻数据间组成的 相邻三角形平面间夹角的影响予以直接考虑, 勘査区地质图件的质量和精度不足, 矿山 开采过程中地质数据的二次开发不足, 地质部分智能成图程度不足的缺陷。 它包括以下 步骤:
一、 采用申请号是 201110110239.0, 申请时间是 2011年 4月 29日 (29. 04.2011 ), 名称是旋转 TIN网和距离与夹角双权内插法的地形图测绘方法制作三维地形。
二、 采用申请号是 201110110090.6, 申请时间是 2011年 4月 29曰 ( 29. 04.2011 ), 名称是旋转 TIN网和非剖面法直接制作平、立面图的地质勘査方法制作勘查区三维勘查 图件。
三、 用前述一和二的内容合成勘査区地质三维立体可视化仿真系统。
四、 在前述三中所述勘査区地质三维立体可视化系统的基础上进行露天矿的采剥设 计或地下矿井的建井、 掘进和开采设计, 依据建井和釆掘 (采剥) 中所揭露原始地质数 据求得断层两盘断矿 (岩) 交线的位置和方向, 并将其及时增添到矿山地质及开采工程 的三维立体可视化动态模型、 井巷工程布置平面图、 矿层底板等高线及储量计算图中, 形成矿山 (或矿井) 地质和开采 (釆掘或采剥)三维立体可视化仿真系统。
1、 求矿 (岩) 层走向与断层走向之间所夹锐角 ω
见示意图 1, 设 fi)ml为矿 (岩) 层走向中小于 180°的那一个, m2为矿 (岩) 层走 向中大于 180°的那一个。 设0^为原始数据中断层走向, o)fl为断层走向中小于 180°的那 一个, of2为断层走向中大于 180°的那一个。 0)1为;0>„111之间的夹角 , ω2为 0>„12与 ofl或 0„11与 0^之间夹角, ω为矿 (岩) 层走向与断层走向之间所夹锐角。 a为矿 (岩) 层倾角, 为断层倾角。 矿 (岩) 层倾向为 0„, 断层倾向为 ρ 当断层倾角大于矿 (岩) 层倾角时, r是断矿 (岩)交线在平面图上的投影与断层走向线间夹角。当断层倾角小于矿 (岩)层倾角时, r是断矿 (岩)交线在平面图上的投影与矿 (岩)层走向线间夹角。 r。是断矿 (岩)交线在平面图上投影的方位角。
(1)、 A、 如果 tom 180, 则
(Om2=G>m+lS
B、 如果(01〉180 , 贝 (J
ml=om-180
0m2=CDffl
(2)、 A 、 如果 ω 180, 则
C0fi=0)f
Figure imgf000004_0001
B、 如果 G)f>180 , 则
Figure imgf000004_0002
C0f2=(0f
(3)、 C0i= I G)ml-G)fi I
ω2= I Ofi--com2 I或 ω2= | ωπ —ωβ I
(4)、 A、 如果 ωι ω2, 贝 ij
B、 如果 o 〉a)2, 贝 ij
ω=ω2
2、 求断矿 (岩) 交线的方位角 γο
见示意图 1。
1)、 如果断层与矿 (岩) 层倾向相反 , 即 I Qm-Qf I ^90
(1)、 断层倾角大于矿 (岩) 层倾角, 即 P〉a , 则 y =arctan{sinro tana ÷ (tan β +cos(o X tana ) }
Figure imgf000005_0001
A、 oml〉0)f l, 见示意图 l--a
Y o =ωη+ y
B、 (dmi<(dn, 见示意图 l--b
Y o =ωη- Y
② ωι>ω2
A、 rom2>rofl, 见示意图 l--c
γ o =ωπ+ γ
Β、 (Of2〉coml, 见示意图 l--d
Υ ο =ωη- Υ
③ 0ml= 0fi
V ο =ωη
(2) 如果矿 (岩) 层倾角大于断层倾角, 即 3>β
V =arctan{sinro Xtan β ÷ ( tana +coso> X tan β ) }
①如果
Figure imgf000005_0002
, 则
A、 roml>rofl, 见示意图 l--e
V o =o)mi- Y
B、 (ύη>ωα!, 见示意图 l--f
v o =ioml+ y
②如果 a ^^
A、 C0m2>C0fl, 见示意图 l--g
Y o =( m2- y
B、 (0{2>(i)mi, 见示意图 l--h
Y o =o>mi+ Y
③如果 ©ml=©fi )、 如果断层与矿 (岩) 层倾向相同 , 即 I Qm-Qf I < 90 (1)、 断层倾角大于矿 (岩) 层倾角, 即 β >a y =arctan{sinroXtana ÷ (tan β -coscoXtana ) }
① ω^ω
A、 toml〉cofi, 见示意图 l--i
Y o =ωη- Υ
B、 cofl>coml, 见示意图 l«j
Y o =ωη+ Y
② (ύι>ω2
A、 (dm2>(ofl, 见示意图 l--k
V o =ωη- Y
B、 C0f2>0)ml, 见示意图 1--1
Y o =ωη+ γ
③如果 0ml=0)fl
Y o =ωη
(2)、 如果矿 (岩) 层倾角大于断层倾角, 即 a>e
Y =arctan{sinro X tan β ÷ ( tana+cosco X tan β ) }
① ωι ω2
A、 (oml〉ofl, 见示意图 1— m
Y o =(oml+ Υ
B、 0f1>(Dmi, 见示意图 l--n
o =roml- Y
② ωχ2
A、 rom2>rofl, 见示意图 1—0
Y o =roml + Y
B、 ωί2>(ύια1, 见示意图 1--ρ
Y o =comi- Y
③如果 0ml=G>n
Υ ο =ωπ 当断层两盘矿层产状变化较大时, 分别用两盘的矿层产状求得用两盘的断矿 (岩)交 线相对于断层走向或相对与矿层走向的夹角 Y及断矿 (岩)交线的方位角 Y。。
3、 求平面上井巷工程中遇断层时自见断层点到断失盘矿 (岩)层的距离及方向
1)、求在垂直于本盘矿(岩)层走向的剖面内自见断层点到断失盘矿 (岩)层的垂直距离 Δζ„ 见示意图 2--a,剖面为过井巷工程中遇断层点 F垂直于 r3方向的剖面 (r3方向可以是矿 (岩)层走向、 断层走向、 也可以是任意方向), 设!。是遇断层点的地层断距, πτ。是两盘矿 (岩) 层走向间夹角, Α2点是断失盘矿 (岩)层与断层的交点, Β 点是断失盘矿 (岩)层在 过 F点的垂线上的交点, C点是为过 Β点的水平线与过 Α2点垂线的交点, D点是为过 Α2点的水平线与过 F点垂线的交点, 《2为本盘矿 (岩) 层伪倾角, 《3为断失盘矿 (岩) 层真倾角为, α4为断失盘矿 (岩) 层伪倾角为, 为断层伪倾角, 设 F与 D点间的距 离为 „。
hB - sin[arctan(tan α3 · cosnr0 )]· cos[arctan(tan a3 · coscr。 )]
Figure imgf000007_0001
2)、 求井巷工程中遇断层点沿垂直于 r3方向到另一盘断矿 (岩) 交点的距离
见示意图 2--a, 设 F与 A2点间的水平距离 AD为 。
Figure imgf000007_0002
式中, 断层倾向与矿层倾向相反时分母中取 +号, 断层倾向与矿 (岩) 层层倾向相 同时分母中取 -号。
。时, 平面上过井巷工程中截断层点到断矿 (岩) 交点的距离最短。
3)、 求井巷工程中遇断层点沿垂直于 r3方向到另一盘断矿 (岩) 交线的方向
见示意图 2--b (平面图),先标注上 F点的平面坐标位置,设 F点到 A2点的方向为 ω3。 ω33 ± 90° (4)
在下列情况时式中取-号
① zf >zm, Qf -δ>90°. r0 <Qm ^(或^广 r0 >Qm)
② zf >zm、 Qf -6 >90°, r0 <Qm r0<Qf (或 ·。>0„)、 β22
③ zf >zm. Qf -d≤90°, r0 <Q„ r0<Qf (或 β广 r0 >Qm), α22
z > :,、 β, - >90°、 ra <Qm r0<Qf (或 / >0,、 r0 >Qm), α22 ⑤ zm >zf、 Qf -d≤9Q°, ro < Qm >β, (或。《!^、 r0 >Qm)
⑥ zm >z Qf -d≤90 r0 <Qm r0<Qf (或 ^〉^/、 r0 >Qm β2
在下列情况时式中取 +号
zf >zm、 Qf - <5>90°、 、 r0<Qf ( a >Q τ0 >O 、 «2 >β2
zf >zm Qr -δ≤90°. >Q
Λ
zf >Zm Qr -δ≤90°. 、 r0<Qf (或 ^、 >QJ、 > 2
④ zm >zf、 Qr -δ>90°. <0·、 r0 >Qf(^.r0<Q >Q
⑤ >zf、 Qf <Qm、 r„<Qf (^ra >Q >O 、 βι > 2
⑥ > zf、 Qr -δ≤90°. <On、 r0<Qf (或 >O 、 «2 >β2
4)、 求井巷工程中遇断层点沿垂直于 Γ3方向到另一盘断矿 (岩) 交线距离处断矿 (岩) 交点 Α的高程 Ζ
Zmf = Z, ± , . tan β2 Z f ±Lf - tan β . coaQ/ - r3 (5)
在下列情况时式中取-号
① Z, > 2, Qf - ό >90°、 r„<Qm r0>Qf( r0<Q} r0>Qm)
② zf >Zi Qf -S >90°, 0<Qm ra<Qf ( ra>Q r„>Qm β22
③ > Z, Qf - <5≤90°、 0<Qm^ r0>Qf( r0<Qf ra >Qm)
④ zf >z' Qf -δ≤90°, „<Qm ra<Qf (或 ra >Qm βι >α2
⑤ >2 Qf -<5 >90ο、 ra<Qm r0<Qf (或 r。>Q r0 >Qm «2 > βΐ
© zm >z Qf -d≤90°, d ra<Qf (或 ra >Qm
在下列情况时式中取 +号
① zf >zm, Qf -0>90°. r0<Qm^ ra<Qf ( ra >Qf a >Qm α2 > β2
② zf >zm, Qf -d≤90°, r0<Qm r0<Qf {^Lr0>Qf r0 >Qm α2 > β2
③ zm >z Qf -d>90°, r0<Qm r0>Qf{^r0 <Qf rQ >Qm)
④ zm >z Qf -d >90°, r0<Qm r0<Qf ( r0>Qf r0 >Qm β
⑤ zm >z Qf -δ≤90°. r0<Qm^ ορ, (或 ra >Qm)
⑥ zm >zf、 0, - <5≤90°、 r0<Qm r0<Qf ( r0 >Qf a >Qm β2
在矿山地质及开采工程的三维立体可视化模型中重新进行断层和矿 (岩) 层 (体) 作对比, 重新确定断层交截关系和断层尖灭关系, 并重新进行断层和矿 (岩) 层 (体) 的统一编号, 更正勘探阶段错误的相邻钻孔中断矿 (岩) 交线的连接, 依据断层交截关 系和断矿 (岩)交点处断矿 (岩) 交线的方向进行两断层或多断层交截处断矿 (岩) 交线 的连接, 依据断层尖灭关系和断矿 (岩)交点处断矿 (岩) 交线的方向连接尖灭处断层的 断矿 (岩) 交线, 在断层分割后的同一断块内的勘查网中三角形边上采用旋转 TIN网和 距离与夹角双权内插法的三维复杂建模方法(申请号: 201110110179.2, 申请时间: 2011 年 4月 29日 (29. 04.2011 )) 制作矿 (岩)层三维建模, 重新圈定储量级别, 并进行储量 计算, 制作矿山压力与岩移、 矿 (岩) 体等厚线图、 围岩等厚线图、 矿 (岩)层层间距等 值线图、 矿化指标等值线图、 瓦斯等值线图、 岩系地层等厚线图、 水文地质图、 潜水位 等值线图、 承压水位等值线图、 岩相图、 岩相古地理图、 矿 (岩)层或矿 (岩)体顶底板岩性 分布图、 岩浆岩分布图、 地形地质图、 地层综合柱状图、 构造地质图, 利用地质学理论、 地质统计学方法、 分形理论配合矿山地质和矿山开采的二维图件和三维立体图件及模型 进行探采对比研究, 并进行认知性地质规律的定性和定量总结, 用以指导其它勘查区的 勘査设计、 地质研究或矿井的设计、 建井和开采工作。
五、 矿山开采三维仿真系统管理模块设计
在前述四中所述矿山 (或矿井) 地质和采掘 (或采剥)三维立体可视化仿真系统的基 础上进行 1、 矿山地形原始数据的査询和管理; 2、 勘査的原始地质资料、 二次开发数据 和勘査成果资料的査询和管理; 3、 测量数据的查询和管理; 4、 井巷工程资料的査询和 管理; 5、 建井时原始地质资料、 二次开发数据和修改后矿山地质资料的查询和管理; 6、 采掘或采剥时原始地质资料、 的二次开发数据和修改后矿山地质资料的查询和管理; 7、 建井、 采掘或采剥计划的编制和管理; 8、 矿山或矿井地质图件的制作和管理; 9、 矿山 或矿井地质和采掘 (或采剥)说明书的编制; 10、 矿山或矿井机械设备及使用情况的査询 和管理; 矿井通风系统的査询和管理; 11、 矿山或矿井水文资料的査询和管理; 12、 矿 井瓦斯资料的査询和管理; 12、 矿山或矿井压力资料的査询和管理; 13、 矿山或矿井岩 移资料的查询和管理; 14、 采空区资料的査询和管理; 15、 生产进度资料的査询和管理; 16、 矿山土地复垦资料的査询和管理; 17、 矿山或矿井电力资料的査询和管理。
发明的优点
由于现有矿山开采三维仿真系统中地表实体的控制方法较好地考虑了原始数据中 第三维数据的方向性, 较好地考虑了原始数据的方向性对插值数据的影响; 勘査区地质 图件的质量和精度较好; 可以直接求出平面上井巷工程中遇断层时自见断层点到断失盘 矿(岩)层的距离及方向, 这一方法及其中的算法是本发明的一个核心内容, 是原创性成 果, 它适用于矿井开采中平巷、 斜巷中遇断层的情况, 也适用于露天矿开采, 可使矿山 开采过程的三维仿真技术的质量和精度有较大的提高。
附图说明
图 1是断矿 (岩) 交线方位与矿 (岩) 走向、 断层走向关系示意图, 图 2— ( a ) 是过 F 点垂直于 r3方向的剖面内断层与矿(岩)层交截示意图, 图 2— ( b )是平面图上沿垂直 于 r3方向井巷工程中见断层点与断矿 (岩) 交线间的距离及该距离的方向示意图, 图 3 是实例示意图, 图 4上矿山开采三维立体可视化系统结构图, 图 5是求井巷工程中遇断 层点沿垂直于 r3方向到另一盘断矿 (岩) 交线的方向、 距离算法流程图。
具体实施方式
具体实施方式一
步骤一中的具体实例见, 申请号是 201110110239.0, 申请专利名称是采用旋转 TIN 网和距离与夹角双权内插法的地形图测绘方法中的实例,
步骤二中的具体实例见, 申请号是 201110110090.6, 申请专利名称是采用旋转 TIN 网和非剖面法直接制作平、 立面图的地质勘查方法中的实例,
步骤四中的具体实例是:
1、 某孔西三采左九路倾斜上山巷道在 A点遇断层, 经井下实测, 取得以下数据:
A点的髙程是 -100m, 断层倾向与煤层倾向相反, A点的地层断距是 16 m, 断层走向是 10度, 断层倾角是 60度, 本盘煤层走向是 45度, 断失盘煤层走向是 70度, 本盘煤层 倾角是 26度, 断失盘煤层倾角是 30度。
设 ^是本盘断煤方向交线与断层走向线间的夹角, 设 Y 2是断失盘断煤方向交线 与断层走向线间的夹角。 设丫1。是本盘断煤方向交线的方位角, 设 Υ 2。是断失盘断煤方 向交线的方位角。
Y
Figure imgf000010_0001
X tana ÷ ( tan β +cosro X tana ) }
=arctan{sin35 X tan26 ÷ ( tan60 +cos35 X tan26 ) }
¾ 7. 48°
Y 2=arctan{sinro X tana ÷ ( tan β +cosro X tana ) } =arctan{sin60 X tan30 ÷ ( tan60 +cos60 X tan30 ) }
^ 13. 54°
Y l0η+ Y !=10°+7. 48°=17. 48°
Y 2o =ωη+ Y 2=10°+13. 54°=23.54°
_ h0 · sin[arctan(tan a3 ' cost<70 )]- cos[arctan(tan 3 · coscr0 )]
cosm„ - sin a.
16 ' sin[arctan(tan 30。■ cos 25°)]· cos[arctan(tan 30 · cos 25)]
m
cos 25° ' sin 30°
Figure imgf000011_0001
8.67
, . , , M」10.36(m)
tan 60 - cos|l00 - 23.54| + tan 30 - cos|340 - 23.54| 取 Y 3方向为 Y 2。方向,
ω3 = γ20 - 90° = 23.54 - 90 = -66.46°
Zmf = Z ± Lf - tan β2 = Z/ ± Lf - tan β . cos|j2/ - r2o| - -104.2θ(/7ί)
见示意图 3, 在平面图上, 自 A点以 17.48度方向作一直线, 该直线即为本盘断煤 交线, 自 A点在 -66.48度方向量取 10.36m得 A2点, 过 A2点以 23.54度方向作一直线, 该直线即为断失盘断煤交线。 A2点的高程是 -104.20m。
在矿山地质及开采工程的三维立体可视化模型中重新进行断层和矿 (岩) 层 (体) 作对比, 重新确定断层交截关系和断层尖灭关系, 并重新进行断层和矿 (岩) 层 (体) 的统一编号, 更正勘探阶段错误的相邻钻孔中断矿 (岩) 交线的连接, 依据断层交截关 系和断矿 (岩)交点处断矿 (岩) 交线的方向进行两断层或多断层交截处断矿 (岩) 交线 的连接, 依据断层尖灭关系和断矿 (岩)交点处断矿 (岩) 交线的方向连接尖灭处断层的 断矿(岩) 交线, 在断层分割后的同一断块内的勘查网中三角形边上采用旋转 TIN网和 距离与夹角双权内插法的三维复杂建模方法(申请号: 201110110179.2, 申请时间: 29 4 月 2011 ) 制作矿 (岩)层三维建模, 重新圈定储量级别, 并进行储量计算, 制作矿山压力 与岩移、 矿 (岩) 体等厚线图、 围岩等厚线图、 矿 (岩)层层间距等值线图、 矿化指标等 值线图、 瓦斯等值线图、 岩系地层等厚线图、 水文地质图、 潜水位等值线图、 承压水位 等值线图、 岩相图、 岩相古地理图、 矿 (岩)层或矿 (岩)体顶底板岩性分布图、 岩浆岩分布 图、 地形地质图、 地层综合柱状图、 构造地质图, 利用地质学理论、 地质统计学方法、 分形理论配合矿山地质和矿山开釆的二维图件和三维立体图件及模型进行探采对比研 究, 并进行认知性地质规律的定性和定量总结, 用以指导其它勘查区的勘查设计、 地质 研究或矿井的设计、 建井和开采工作。
在前述四中所述矿山 (或矿井) 地质和采掘 (或采剥)三维立体可视化仿真系统的基 础上进行 (1)、 矿山地形原始数据的查询和管理; (2)、 勘査的原始地质资料、 二次开发数 据和勘查成果资料的査询和管理; (3)、 测量数据的査询和管理; (4)、 井巷工程资料的査 询和管理; (5)、 建井时原始地质资料、 二次开发数据和修改后矿山地质资料的查询和管 理; (6)、 采掘或采剥时原始地质资料、 的二次开发数据和修改后矿山地质资料的査询 和管理; (7)、 建井、 采掘或采剥计划的编制和管理; (8)、 矿山或矿井地质图件的制作 和管理; (9)、 矿山或矿井地质和采掘 (或采剥)说明书的编制; (10)、 矿山或矿井机械设 备及使用情况的查询和管理; 矿井通风系统的查询和管理; (11 )、 矿山或矿井水文资料 的査询和管理; (12)、 矿井瓦斯资料的査询和管理; (12)、 矿山或矿井压力资料的査询 和管理; (13 )、 矿山或矿井岩移资料的査询和管理; (14)、 采空区资料的查询和管理; ( 15 )、 生产进度资料的査询和管理; (16)、 矿山土地复垦资料的査询和管理; (17)、 矿 山或矿井电力资料的査询和管理。

Claims

1、 采用本发明的矿山开采三维仿真系统的设计方法, 以解决由于现有矿山开采三 维仿真系统中地表实体数据结构间的呼应、 配合不足, 没有对相邻数据间组成的相邻三 角形平面间夹角的影响予以直接考虑, 勘査区地质图件的质量和精度不足, 矿山开采过 程中地质数据的二次开发不足, 地质部分智能成图程度不足的缺陷, 它包括以下步骤:
(1)、 采用申请号是 201110110239.0, 申请时间是 2011年 4月 29日 ( 29. 04.2011 ), 名称是旋转 TIN网和距离与夹角双权内插法的地形图测绘方法制作三维地形,
(2)、 采用申请号是 201110110090.6, 申请时间是 2011年 4月 29日 (29. 04.2011 ), 名称是旋转 TIN网和非剖面法直接制作平、立面图的地质勘査方法制作勘査区三维勘査 图件,
(3)、 用前述一和二的内容合成勘査区地质三维立体可视化系统,
(4)、在前述三中所述勘査区地质三维立体可视化系统的基础上进行露天矿的采剥设 计或地下矿井的建井、 掘进和开采设计, 依据建井和采掘 (采剥) 中所揭露原始地质数 据求得断层两盘断矿 (岩) 交线的位置和方向, 并将其及时增添到矿山地质及开釆工程 的三维立体可视化动态模型、 井巷工程布置平面图、 矿层底板等高线及储量计算图中, 形成矿山 (或矿井) 地质和开采 (采掘或采剥)三维立体可视化仿真系统,
1 )、求在垂直于本盘矿(岩)层走向的剖面内自见断层点到断失盘矿 (岩)层的垂直距离 Ar„ ha · sin[arctan(tan α3 · cosnr0)]- cos[arctan(tan 3 · COSGT0 )] ( )
m cosc70 -sinaj 式中 。是遇断层点的地层断距, C7。是两盘矿 (岩) 层走向间夹角, 《3为断失盘矿 (岩) 层真倾角为,
2 )、 求井巷工程中遇断层点沿垂直于 Γ方向到另一盘断矿 (岩) 交点的距离 ^
Figure imgf000013_0001
式中 Δζ„是在垂直于本盘矿(岩)层走向的剖面内自见断层点到断失盘矿 (岩)层的垂 直距离, r3是过断层点不平行于断失盘断矿 (岩)交线的任意方向, α3为断失盘矿(岩) 层真倾角为, 9是断层倾角, Qf 是断层倾向, Qm 是断失盘矿层倾向,
式中, 断层倾向与矿层倾向相反时分母中取 +号, 断层倾向与矿 (岩) 层层倾向相 。时, 平面上过井巷工程中截断层点到断矿 (岩) 交点的距离最短,
3)、 求井巷工程中遇断层点沿垂直于 r3方向到另一盘断矿 (岩) 交线的方向 ω3
ω33 ± 90° (4)
式中 r3是过断层点不平行于断失盘断矿 (岩) 交线的任意方向,
在下列情况时式中取-号
① zf >zm, Qf -S >90°, ra <Qm a (或/ ·。 <Q, r0 >Q
Zf >z„、 Qf -d >90°, r0 <Qm r0<Qf (或 Ά r0 >QJ、
③ zf >zm、 Qf -6≤9Q°, ra <Qm r0<Qf (或 r0 >Q
④ zm >zf、 Qf -d >90°, r0 <Qm r0<Qf (或 / >^ ra >Qm
⑤ w β, - 90。、 ra <Qm ra >β, (或 < r0 >Q
⑥ zm >z 0, - 90。、 r0 <Qm r0<Qf ra >Q ra >Qm β2 >"2
在下列情况时式中取 +号
① w Qf -S >90° 、 r0 <Qm, ra<Qf (或 "。 r0 >QmY
② zf >zm、 Qf -d≤9Q"、 r0 <Qm, ^>0/(或。<(/、 r0 >Qm)
Qf -d≤90°, r0 <Qm, r0<Qf (或。 r0 >Qm), β22
> z Qf -d >90°, r0 <Qm, r0 >Qf( r0 <Q r0 >Qm)
> z Qf -6 >90°, r0 <Qm, ra<Qf (或 /·。>0,、 r0 >Qm), β22 f
z, • 2 Qf -ό≤90°, r0 <Qm, ra<Qf (或 r0 >Qm), α22
4)、 求井巷工程中遇断层点沿垂直于 r3方向到另一盘断矿 (岩) 交线距离处断矿 (岩) 交点 A的高程 Z„
Zf ±Lf -tanyS2 = Zf ±L{ · tan · co^ -r3 (5)
式中 见断层点的高程, r3是过断层点不平行于断失盘断矿 (岩) 交线的任意方 向, 是断层倾角, Qf 是断层倾向,
在下列情况时式中取-号
① zf >zm、 Qf - 90。、 r0 <Q„ /"。^/(或^^^、 r0 >Qm)
② zf >zm. Qf -S >90°, r0 <Qn r0<Qf (或 r0 >Qm), β22
Zf >zm、 Qf -S≤90°, ra <Qm r0 >Qm)
④ zf >zm, Qf -0≤90°, r0 <Qm r0<Qf (或 r0 >Qm), β22 ⑤ w Qf _0 >90°、 ro<Qm、 <Qf (或 ·。>β,、 Γο «2 >β2
⑥ w Qf - (5≤90°、 Γο <Qf (或 ro «2 >β2
在下列情况时式中取 +号
① zf >zm、 Qf - 90。、 r0<Qmro <Qf (或 "0>β/、 ro >0J、 «2 >β2
② w Qf -δ≤90°. ro<Qm - ro <Qf (或 >β ro >Q «2
Qf - (5 >90°、 ro >0/ (或 <G,、 ro >Qm)
④ w Qf - (5 >90。、
、 。。 ro <Qf (或 To >Qm)、 β2 > 2
V V
⑤ w Qf - 0≤90°、 Λ ro >0/ (或 ro<0 ro >Q
3
⑥ w Qf - <5≤90°、 ro <Qf (或^ 广 ro >0J、 β2 > α2 在矿山地质及开采工程的三维立体可视化模型中重新进行断层和矿 (岩) 层 (体) 作对比, 重新确定断层交截关系和断层尖灭关系, 并重新进行断层和矿 (岩) 层 (体) 的统一编号, 更正勘探阶段错误的相邻钻孔中断矿 (岩) 交线的连接, 依据断层交截关 系和断矿 (岩)交点处断矿 (岩) 交线的方向进行两断层或多断层交截处断矿 (岩) 交线 的连接, 依据断层尖灭关系和断矿 (岩)交点处断矿 (岩) 交线的 V方向连接尖灭处断层的 断矿(岩) 交线, 在断层分割后的同一断块内的勘査网中三角形边上采用旋转 TIN网和 距离与夹角双权内插法的三维复杂建模方法(申请号: 201110110179.2, 申请时间: 2011 年 4月 29日 (29.04.2011))制作矿 (岩)层三维建模, 重新圈定储量级别, 并进行储量计 算, 制作矿山压力与岩移、 矿 (岩) 体等厚线图、 围岩等厚线图、 矿 (岩)层层间距等值 线图、 矿化指标等值线图、 瓦斯等值线图、 岩系地层等厚线图、 水文地质图、 潜水位等 值线图、 承压水位等值线图、 岩相图、 岩相古地理图、 矿 (岩)层或矿 (岩)体顶底板岩性分 布图、 岩浆岩分布图、 地形地质图、 地层综合柱状图、 构造地质图, 利用地质学理论、 地质统计学方法、 分形理论配合矿山地质和矿山开采的二维图件和三维立体图件及模型 进行探采对比研究, 并进行认知性地质规律的定性和定量总结, 用以指导其它勘査区的 勘查设计、 地质研究或矿井的设计、 建井和开采工作,
(5)、 矿山开采三维仿真系统管理模块设计
在前述四中所述矿山 (或矿井) 地质和采掘 (或采剥)三维立体可视化仿真系统的基 础上进行 1)、 矿山地形原始数据的査询和管理, 2)、 勘査的原始地质资料、 二次开发数 据和勘査成果资料的査询和管理, 3)、 测量数据的査询和管理, 4)、 井巷工程资料的查 询和管理, 5 )、 建井时原始地质资料、 二次开发数据和修改后矿山地质资料的査询和管 理, 6)、 采掘或采剥时原始地质资料、 的二次开发数据和修改后矿山地质资料的査询和 管理, 7)、 建井、 采掘或采剥计划的编制和管理, 8)、 矿山或矿井地质图件的制作和管 理, 9)、 矿山或矿井地质和采掘 (或采剥)说明书的编制, 10)、 矿山或矿井机械设备及使 用情况的査询和管理, 矿井通风系统的査询和管理, 11 )、 矿山或矿井水文资料的査询 和管理, 12)、 矿井瓦斯资料的査询和管理, 13)、 矿山或矿井压力资料的查询和管理, 14)、 矿山或矿井岩移资料的査询和管理, 15)、 采空区资料的查询和管理, 16)、 生产 进度资料的査询和管理, 17)、 矿山土地复垦资料的查询和管理, 18)、 矿山或矿井电力 资料的査询和管理。
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