MineSight軟件對礦山道路設(shè)計的影響范文
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1軟件介紹
德興銅礦的許多工程師目前仍在使用minesight作為主要采礦設(shè)計軟件。MineSight3D設(shè)計軟件是由美國敏泰克公司（Mintec,Inc.）開發(fā)研制，主要應(yīng)用于礦山規(guī)劃與建模，敏泰克公司于1970年成立，總部設(shè)在美國亞利桑那州圖森市，敏泰克公司是全世界都非常著名的礦業(yè)軟件公司。該公司的軟件產(chǎn)品已經(jīng)在世界各地都有發(fā)行銷售和應(yīng)用，能夠為地質(zhì)勘探與建模、采礦設(shè)計、道路設(shè)計提供了解決方案?！皬V泛應(yīng)用于資源估算、礦山計劃和采礦生產(chǎn)的各個階段乃至礦山閉坑后復(fù)墾設(shè)計的整個礦山循環(huán)過程中。作為一套完整而且全面的軟件系統(tǒng)，改進(jìn)了從測量、地質(zhì)、采礦設(shè)計到生產(chǎn)管理過程中的技術(shù)信息交流。MineSight軟件系統(tǒng)功能十分豐富，具有良好的用戶界面和強(qiáng)大的3D圖形處理，系統(tǒng)與其他的軟件（如Datamine、Surpac等）都有接口。在數(shù)據(jù)處理上，采用ODBC、Text、DXF等多種格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兼容性極好”［5］。MineSight3D設(shè)計軟件支持Windows9X/XP/Win7等主流操作系統(tǒng)，主要包括以下幾個組成部分：MineSight3-D（MS3D）：主要用來建立礦山的各種三維模型，進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計。MineSightCompass（MSCompass）：其中包含了眾多的可執(zhí)行程序，可以完成鉆孔數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、品位估值、計劃編制、境界優(yōu)化等工作。MineSightDataAnalyst（MSDA）：主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計分析，輸出統(tǒng)計圖表。其中MineSight3D（MS3D）部分主要功能包括：公路路線設(shè)計、三維數(shù)字地面模型應(yīng)用、公路全三維建模（3DRoad）等適用于城市、礦山道路的幾何設(shè)計。MineSight3D（MS3D）部分利用實時拖動技術(shù)，使用戶直接在計算機(jī)上動態(tài)交互式完成公路路線的平（縱、橫）設(shè)計、繪圖。在道路設(shè)計方面，系統(tǒng)有獨特的曲線設(shè)計方法、起終點智能化接線和靈活批量的連接部處理等功能。MineSight3D設(shè)計軟件不僅支持基于測量的外業(yè)數(shù)據(jù)路徑設(shè)計，還可以使用三維電子地形圖，建立三維模型的縱向、橫向和直接獲取地面線準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行平向、縱向和橫向的系統(tǒng)設(shè)計，縮短設(shè)計周期時間。
2軟件應(yīng)用
基于軟件本身能建立實體3D模型的可視化設(shè)計功能，在礦山道路設(shè)計中，避免設(shè)計師們因反復(fù)修改路線而節(jié)省了大量時間，大幅度地減少了設(shè)計師的工作量。中國恩菲有色工程設(shè)計研究總院（簡稱恩菲ENFI）在2003年做了德興銅礦富家塢采區(qū)陡幫開采設(shè)計，排土場最低出口設(shè)計標(biāo)高在230m臺階，而設(shè)計圖紙沒有明確該排土場出口位置，且采區(qū)實際地形地貌的230臺階并不適宜作為排土場出口。為解決德興銅礦富家塢下部（230m臺階以下）采區(qū)的廢石運(yùn)輸問題，降低剝離運(yùn)輸成本，德興銅礦啟用了170~265m運(yùn)巖公路。該運(yùn)巖公路運(yùn)用MineSight軟件設(shè)計。根據(jù)富家塢采區(qū)的原始地形，封閉圈標(biāo)高為170m，并結(jié)合ENFI設(shè)計院的開采設(shè)計和科學(xué)合理的采礦方法，將運(yùn)巖公路起始標(biāo)高定在170m，考慮到公路平均坡度因素及合理運(yùn)輸距離，公路終端標(biāo)高設(shè)計為265m。公路路基設(shè)計寬度為35m，路面最小凈寬度設(shè)計為28m（雙車道）。公路全長1500m，平均縱坡坡度設(shè)計為6.3%。“公路最小轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計為250m；當(dāng)相鄰路段坡度代數(shù)差大于2%時，需要設(shè)置圓形豎曲線，其最小半徑設(shè)計為700m；設(shè)計平曲線超高橫坡4%。為保障電動輪汽車的運(yùn)行安全性，設(shè)計限制坡長350m，緩和坡段長為70m左右，緩坡坡度設(shè)計為3%”［6］。道路路基挖方設(shè)計∶邊坡值1∶0.5，每10m高留3m安全平臺。道路填方區(qū)域的邊坡自然安息角設(shè)計為38°。道路平面圖如圖1。
2.1繪制公路的挖、填模型的橫截面圖因本段道路未做工勘，參數(shù)選取時參考了地質(zhì)條件相似的銅廠新修的運(yùn)巖道路參數(shù)，銅廠采區(qū)運(yùn)巖道路2m碎落臺，因?qū)嶋H巖性松軟，部分邊坡因風(fēng)化、雨水作用，有垮塌跡象，故設(shè)計碎落平臺寬度為3m，臺階高度10m。其挖、填參數(shù)設(shè)計如圖2、圖3。MineSight軟件在畫圖過程中的操作、控制指令偏少，建議使用AutoCAD軟件先繪制好挖、填剖面圖，保存為DXF格式，通過MineSight軟件的導(dǎo)入功能導(dǎo)入圖型，比直接在MineSight軟件中繪制圖型效率要高。
2.2生成公路所需挖、填量“盒子”點擊軟件的命令欄，Tools-TemplateEditor，調(diào)出對齊工具，如圖4所示，然后選擇道路的一條邊，然后點菜單surface-createsolid-attachtemplatealongpolyline...，點selectusertemplate，再分別點選挖、填模型橫截面線，最后點“apply”，生成公路所需要的挖方量和填方量“盒子”，效果如圖5、圖6。3.3生成公路所需挖、填方量點擊軟件的命令欄，Surface-GeneratePartials，彈出來的界面選項點Betweensurfaces，在StartSurface的空欄里選擇原始地形實休，EndSurface空欄里選擇已經(jīng)生成好的“盒子”實體，Apply，分別用兩個“盒子”與原始地形相交，軟件通過布爾運(yùn)算，自動得出相交、后的實體形狀及方量，如圖7、圖8。計算結(jié)果為道路總挖方：86.7萬m3，折合230萬t；總填方109萬m3，折合196萬t。表1是按分段線段找出公路中心線的坐標(biāo)點，其中X、Y、H分別為道路的經(jīng)度、緯度和高程。在得出公路中心線的坐標(biāo)點后，最終由測量人員來檢測整條公路是否施工符合設(shè)計要求。
3結(jié)束語
礦山設(shè)計三維實體模型是“數(shù)字礦山”的基礎(chǔ)和核心，三維可視化設(shè)計對礦山生產(chǎn)具有非常巨大的意義。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維可視化設(shè)計軟件在礦山設(shè)計中再顯身手。但是MineSight軟件的主要應(yīng)用在礦山最終境界優(yōu)化及勘探、地質(zhì)建模、采礦計劃、采礦設(shè)計、儲量和品位估算方面，對于道路設(shè)計的功能，在精確制圖及圖型細(xì)節(jié)修改操作上，給出的控制指令相對太少，功能較弱，感覺不盡人意，在軟件操作上及快捷鍵設(shè)置等方面，軟件有自己獨立的方案，與一些大眾軟件的操作有較大差異，對不熟練MineSight軟件操作的普通設(shè)計人員，用起來不易上手?？偟膩碚f，運(yùn)用MineSight3D可視化設(shè)計軟件，基本上能對礦山大部分的常用道路設(shè)計給出解決方案。德興銅礦銅廠采區(qū)的南山運(yùn)巖公路、富家塢馬形山下方的運(yùn)礦公路均采用了MineSight3D軟件可視化設(shè)計。在三維實體模型的基礎(chǔ)上，通過剖切生成的指定位置的道路截面圖，很容易把道路的工程特征顯示出來，可以讓施工人員清楚地了解道路的各個細(xì)節(jié)，節(jié)省施工費用和提高道路施工質(zhì)量。
作者：李小軍 單位：江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦