地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于采矿工程可视化技术领域，具体涉及一种地下矿山采矿方法三维模型 的特征参数化建模系统及方法。
【背景技术】
[0002] 金属矿床地下开采时，矿体急倾斜时，把井田划分为阶段，把阶段划分为矿块（采 区）。矿体水平或缓倾斜时，矿田划分为盘区，盘区划分为采区。矿块或采区为矿山独立的 回采单元。回采单元的开采过程就是矿块的采矿方法的工艺实施过程。采矿方法就是研宄 矿块开采的方法，是金属矿山重要的研宄与设计的内容之一。采矿方法包括采准、切割和回 采三项工作。根据回采工作的需要，设计采准、切割巷道的数量、位置和结构并加以施工，开 掘与之相适应的切割空间，为回采工作创造良好的条件。采矿方法通常采用工程图纸中的 "三视图"表示，采用平面图纸结合文字说明表示一个矿块开采的空间和时间上的一个准动 态过程。其理解与表述相对困难，需要较强的采矿方面的专业知识支撑，不利于方法的交 流、表述与传达。
[0003] 伴随矿业信息化进展的加快，数字矿山、智能矿山建设方兴未艾。在数字矿山建设 过程中，要求将矿山开采过程实现三维可视化，将开采对象、开采工程、开采行为等直观、动 态的给予描述，为矿山智能调度、生产决策、信息集成分析提供了一个不可或缺的环境。因 此，对矿山开采过程三维建模的研宄成为热点问题之一。而如今采矿方法的三维模型通常 采用手工建模，通过人工创建开采对象、开采工程等的组成部分，利用位置试凑，构成开采 过程对应的采矿方法三维模型。该方法工作量大，效率低下，构建复杂的模型难度较高，需 要深厚的三维建模技术背景。因此，迫切需要一种快速、高效、简单、可靠的建模技术来适应 矿山彳目息化需求。
[0004] 基于特征的建模是近年来为实现CAD/CAM集成化而发展起来的一种新型建模技 术，使设计及其相关应用活动能利用特征元素含有的语义进行宏操作和推理决策，允许不 同的应用能按自身的含义来理解产品的构成。参数化方法是适应产品模型修改和变型设计 的需要，是设计自动化所采用的关键技术之一。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出一种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化 建模系统及方法，以达到通过变更参数修改三维模型，实现高效、快捷、联动，简捷的目的。
[0006] -种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统，该系统包括图元库构建 模块、矿块构建模块、底部结构构建模块和采切工程构建模块，其中，
[0007] 图元库构建模块：用于构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构 模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型，并设置上述模型的参数信息、位置信 息和工程属性信息，完成模型的构建；
[0008] 矿块构建模块：用于根据实际工程图纸，输入矿块结构模型参数，并结合设定的约 束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
[0009] 底部结构构建模块：用于根据实际工程图纸，选择所需的底部结构类型，输入所 需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模 型；
[0010] 采切工程构建模块：用于根据实际工程图纸，选择所需的采切工程结构，输入所需 模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型。
[0011] 采用地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统进行的建模方法，包括以 下步骤：
[0012] 步骤1、采用图元库构建模块构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道 结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型；
[0013] 步骤2、根据实际工程图纸，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，并结合设 定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
[0014] 步骤3、根据实际工程图纸，在底部结构构建模块中选择所需的底部结构类型，输 入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结 构模型；
[0015] 步骤4、根据实际工程图纸，在采切工程构建模块中选择所需的采切工程结构，输 入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型；
[0016] 步骤5、根据控制点位置，将构建完成的矿块结构模型、底部结构模型和采切工程 结构模型进行组合，完成地下矿山采矿方法三维模型的构建。
[0017] 步骤1中所述的巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿 房结构模型和矿柱结构模型，在图元库中设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性 信息，完成模型的构建，具体如下：
[0018] (1)、巷道结构模型
[0019] 巷道结构模型的参数信息包括：巷道断面类型、巷道断面尺寸参数和巷道长度；
[0020] 所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道 断面宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包 括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹 角；
[0021] 巷道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
[0022] 巷道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
[0023] 在图元库构建模块中根据设置的巷道结构模型的参数信息、巷道结构模型的位置 信息和巷道结构模型的工程属性信息完成巷道结构模型的构建；
[0024] (2)、井结构模型
[0025] 井结构模型的参数信息包括：井断面类型、井断面尺寸参数、井深和倾角；
[0026] 所述的井断面类型包括圆形和矩形；若井断面为圆形，则巷道断面尺寸参数为直 径；若井断面为矩形，则巷道断面尺寸参数为长和宽；
[0027] 井结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
[0028] 井结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
[0029] 在图元库构建模块中根据设置的井结构模型的参数信息、井结构模型的位置信息 和井结构模型的工程属性信息完成井结构模型的构建；
[0030] (3)、斜坡道结构模型
[0031] 斜坡道结构模型的参数信息包括：斜坡道断面类型、斜坡道断面尺寸参数、每段直 道长度、每个弯道的旋转半径、每个弯道的旋转角度、斜坡道每个直道的坡度和每个弯道的 坡度；
[0032] 所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道 断面宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包 括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹 角；
[0033] 斜坡道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程初始方位角
[0034] 斜坡道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
[0035] 在图元库构建模块中根据斜坡道结构模型的参数信息、斜坡道结构模型的位置信 息和斜坡道结构模型的工程属性信息完成斜坡道结构模型的构建；
[0036] (4)、漏口结构模型
[0037] 漏口结构模型的参数信息包括：顶面类型、底面类型、顶面尺寸参数、底面尺寸参 数和漏口高度；
[0038] 所述的顶面类型和底面类型包括圆形和矩形，若顶面为圆形，则顶面尺寸参数为 直径；若顶面为矩形，则顶面尺寸参数为顶面长和宽；若底面为圆形，则底面尺寸参数为直 径；若底面为矩形，则底面尺寸参数为长和宽；
[0039] 漏口结构模型的位置信息包括：控制点位置；
[0040] 漏口结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
[0041] 在图元库构建模块中根据漏口结构模型的参数信息、漏口结构模型的位置信息和 漏口结构模型的工程属性信息完成漏口结构模型的构建；
[0042] (5)、矿房结构模型
[0043] 矿房结构模型的参数信息包括：矿房长、矿房宽、矿房高和矿房倾角；
[0044] 矿房结构模型的位置信息包括：控制点位置；
[0045] 矿房结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
[0046] 在图元库构建模块中根据矿房结构模型的参数信息、矿房结构模型的位置信息和 矿房结构模型的工程属性信息完成矿房结构模型的构建；
[0047](6)、矿柱结构模型