一种基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法与流程

本发明属于露天矿山工程，特别涉及一种基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法。

背景技术：

1、露天煤矿开采是煤炭工业中的重要组成部分，其开采过程涉及大规模的土石方剥离和煤层挖掘。露天煤矿的勘测与开采不仅关系到煤炭资源的有效开发和利用，还直接影响到矿山的安全生产、环境保护和经济效益。传统的露天煤矿的勘测和开采依赖于地质勘探、物探、化探和钻探等多种技术手段，但这些方法往往存在数据采集效率低、精度不足和可视化程度低等问题，难以满足现代矿山智能化建设的需求。

2、现有的露天煤矿勘测开采方法往往数据采集效率较为低下，例如在露天煤矿月均采动台阶多、采动范围大的情况下，传统的gnss-rtk单点接触式测量方式需要技术人员携带仪器徒步测量，劳动强度大且效率低下，测量耗时较长，严重影响矿山生产的进度和效率。传统验收测量工作最终形成的图纸为dlg平面线划图，图纸辨识度低，需要专业人员结合图例才能完成识图，不利于矿山管理者和工作人员直观理解矿山的实际情况。同时，矿山基础建设、年度和月度采矿计划均在平面线划图上完成设计，缺乏三维可视化和智能化管理手段，难以直观展示矿山的空间布局和开采进度。并且传统的勘测方法往往难以及时发现并处理矿山开采过程中的安全隐患，例如边坡失稳、爆破作业不当等问题，这给矿山的安全生产带来了严重威胁。

3、因此，如何提升露天煤矿勘测开采的智能化水平，实现资源的最优配置与高效利用，并加强开采过程的安全监管，减少环境污染，成了如今亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明的目的是提供一种基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法。

2、发明所采用的技术方案是：一种基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法,其特征在技术要点是，包括以下步骤：

3、s1，通过拍摄设备获取露天煤矿区域的三维数据，根据所述三维数据生成所述露天煤矿区域对应的三维开采模型；

4、s2，基于神经网络算法，根据所述三维开采模型生成所述露天煤矿区域的最优开采策略；

5、s3，启动所述露天煤矿区域的开采设备根据所述最优开采策略进行开采，通过所述露天煤矿区域的传感器设备，结合所述三维开采模型，监测所述露天煤矿区域的开采状态，若所述开采状态出现异常，则触发报警机制；

6、s4，基于自动控制技术，监测所述开采设备的设备状态，并根据所述开采状态调整所述设备状态。

7、优选的，s1根据所述三维数据生成所述露天煤矿区域对应的三维开采模型，包括以下步骤：

8、通过所述拍摄设备对所述露天煤矿区域进行扫描，得到所述露天煤矿区域对应的初始数据；

9、对所述初始数据进行预处理操作，得到所述三维数据；

10、根据所述三维数据构建并优化所述露天煤矿区域对应的三维开采模型。

11、优选的，根据所述三维数据构建并优化所述露天煤矿区域对应的三维开采模型，具体包括：

12、基于径向基函数，确定所述三维数据中每个数据点处的插值曲面：

13、

14、式中，s(x)表示插值曲面在当前数据点x处的值；n表示当前数据点的相邻数据点的数量；δ表示三维插值系数；φ()表示径向基函数；x表示当前数据点；xj表示当前数据点的第j个相邻数据点；||x-xj||表示当前数据点和第j个相邻数据点之间的距离；p(x)表示当前数据点x处的插值稳定系数；σ表示求和符号；

15、在确定所述三维数据中所有数据点处的插值曲面之后，结合所述三维数据，构建所述露天煤矿区域对应的三维开采模型；

16、构建所述露天煤矿区域对应的三维开采模型之后，基于网络优化算法，通过调整每个数据点的位置对所述三维开采模型进行优化，生成多个优化数据点，所述优化数据点的表达式为：

17、

18、式中，x′表示优化数据点；x表示当前数据点；α表示平滑强度系数；n表示当前数据点的相邻数据点的数量；xj表示当前数据点的第j个相邻数据点；σ表示求和符号；

19、基于所述优化数据点得到优化后的所述三维开采模型。

20、优选的，所述拍摄设备对所述露天煤矿区域进行扫描，根据捕获到的露天煤矿区域的地形地貌、煤层分布和开采现状信息，生成该区域的初始点云数据。

21、本发明的有益效果是：该基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法,在露天煤矿的开采过程中，基于高精度三维数据获取、神经网络算法优化、自动化开采与实时监测以及设备状态智能调控等技术，提升露天煤矿勘测开采的智能化水平，缩短勘测周期，提高数据精度，实现智能开采决策，并通过精准规划与动态调整，实现资源的最优配置与高效利用，同时加强开采过程的安全监管，降低事故风险，有效降低了环境风险与运营成本，推动了矿业向绿色、智能、可持续的方向发展。

技术特征：

1.一种基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法，其特征在于，s1根据所述三维数据生成所述露天煤矿区域对应的三维开采模型，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法，其特征在于，根据所述三维数据构建并优化所述露天煤矿区域对应的三维开采模型，具体包括：

4.根据权利要求1所述的基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法，其特征在于，所述拍摄设备对所述露天煤矿区域进行扫描，根据捕获到的露天煤矿区域的地形地貌、煤层分布和开采现状信息，生成该区域的初始点云数据。

技术总结
一种基于三维模型的露天煤矿智能化勘测开采方法,属于露天矿山工程技术领域。在露天煤矿的开采过程中，基于高精度三维数据获取、神经网络算法优化、自动化开采与实时监测以及设备状态智能调控等技术，提升露天煤矿勘测开采的智能化水平，缩短勘测周期，提高数据精度，实现智能开采决策，并通过精准规划与动态调整，实现资源的最优配置与高效利用，同时加强开采过程的安全监管，降低事故风险，有效降低了环境风险与运营成本，推动了矿业向绿色、智能、可持续的方向发展。

技术研发人员：乔夏梁
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28