沉积型铝土矿矿床模拟及采矿可视化设计技术研究

论文摘要

长期以来,我国矿业受传统采矿模式的束缚,技术水平跟不上生产实际的需要。随着中国加入世贸组织,处在世纪之交信息技术蓬勃发展浪潮中的古老采矿业面临着机遇与挑战并存的局面,任何一个矿山企业只要率先创新意识,把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发和综合利用,就会在现代企业竞争中取胜,并逐步走向可持续发展之路。本论文针对南川铝土矿的资源情况和开采技术特点,将数字矿山理念渗透到该矿山的开采设计、生产管理、投资决策等领域,并取得了以下的研究成果：1)通过运用先进的DIMINE数字矿山软件,建立了中铝重庆分公司所属几个矿区的三维实体模型,准确、直观、形象地反映了矿山各工程实体的空间形态,为矿山进行后续的探采设计和工程施工奠定了坚实的基础。2)以南川铝土矿灰河采区的钻孔数据库为基础,进行了原始样品和组合样统计分析以及空间数据的变异函数分析,阐述了估值方法的选择原则,分别采用距离幂次反比法和传统方法对矿体的有用化学组分进行了品位推估,将距离幂次反比法估值后的块段模型分别按组分A12O3品级及中段高度进行了区间显示和储量统计,并对不同估值方法的储量计算结果进行了对比分析,指出传统方法（尤其是块段法）的优越性,利用该方法进行了实际的动态储量估算,基本弄清了灰河采区矿体品位的空间分布特征及资源储量的分布情况,进一步验证了地质数据库及矿体模型的准确性和有效性,也为后续的生产探矿设计和开采设计提供了资源方面的参考。3)基于模糊优先关系比较法,综合考虑了影响采矿方案的动态、静态、定量和非定量指标,计算了3个待选择方案的隶属度并确定了它们的优先顺序,为采矿可视化设计提供了可靠的依据。4)提出了人机交互式三维采矿优化设计技术,阐述了该技术的总体思路和优化的目标及方法,借助该技术在建立的矿区三维实体模型的基础上,根据采区资源分布情况和金属市场价格,划分了回采单元,并结合矿体的赋存规律、岩体的延展趋势和断层的出露特征,基于已有工程构建空间约束,本着资源利用最大化和开采成本最小化的原则,完成了生产勘探设计和采矿单体设计。5)采用平行孔+扇形孔的联合设计法,对灰河采区内3号装矿巷道进行浅孔爆破可视化设计,并对设计参数进行了交互式修改和编辑,生成了爆破实体和二维的炮孔施工卡片,可用于指导现场施工。6)通过分析该矿山灰河采区生产的基本特征并参照矿山在编制生产计划方面的要求,试探性地运用3D可视化计划编制的关键技术,形成了初始的计划编排结果。通过本次研究,足见数字矿山技术对于提高采矿业的劳动效率、改变安全生产状况、促进绿色协调开采等具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源与背景
• 1.2 研究现状及发展趋势
• 1.2.1 数字化矿山的发展现状与动态
• 1.2.2 国内外采矿可视化设计技术研究现状及发展趋势
• 1.3 论文的主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线及预期目标
• 1.4 本章小结
• 第二章 矿山三维可视化建模的基础理论与方法
• 2.1 地形三维建模方法
• 2.1.1 规则格网建模法
• 2.1.2 不规则三角网（TIN）建模法
• 2.2 地质体三维建模方法
• 2.2.1 基于面元模型的三维地质建模法
• 2.2.2 基于体元模型的三维地质建模法
• 2.2.3 基于混合模型的三维地质建模法
• 2.3 井巷工程三维建模方法
• 2.3.1 管线几何模型方法
• 2.3.2 中心线自动成巷法
• 2.3.3 断面组合成巷法
• 2.3.4 顶板加底板法
• 2.4 本章小结
• 第三章 矿床三维模型的可视化及其应用
• 3.1 DIMINE软件介绍
• 3.1.1 DIMINE数字矿山软件简介
• 3.1.2 DIMINE软件的特点与功能
• 3.2 矿床实体模型的创建
• 3.2.1 地表模型的创建
• 3.2.2 矿体模型的创建
• 3.2.3 岩体模型的创建
• 3.2.4 断层模型的创建
• 3.2.5 巷道及开拓系统模型的创建
• 3.2.6 建模效果分析
• 3.3 大佛岩上采区职工宿舍选址方案研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 可视化环境下动态储量计算与分析
• 4.1 资源储量估算方法
• 4.1.1 平行断面法
• 4.1.2 地质块段法
• 4.1.3 距离幂次反比法
• 4.1.4 地质统计学估值方法
• 4.2 样品数据基本统计和变异性分析
• 4.2.1 原始样品统计分析及特异值处理
• 4.2.2 组合样品统计分析
• 4.2.3 变异函数计算与分析
• 4.3 灰河采区矿体品位估算与储量统计
• 4.3.1 距离幂次反比法空间插值及资源分布规律探讨
• 4.3.2 断面法与块段法计算储量
• 4.3.3 储量计算结果对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 人机交互式三维采矿优化设计技术研究
• 5.1 设计的前期准备——采矿方法优选
• 5.1.1 模糊优先关系比较法原理
• 5.1.2 基于模糊优先关系比较法的采矿方法优选
• 5.2 设计的总体思路
• 5.3 优化的目标和方法
• 5.4 工程应用实例
• 5.4.1 盘区设计
• 5.4.2 采矿单体设计
• 5.4.3 爆破设计
• 5.4.4 生产计划编制
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文主要结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录 灰河采区矿体按中段估算资源储量统计表（表4-3）
• 致谢
• 攻读学位期间参与课题及论文发表情况