矿山工程设计中三维数字化技术的应用研究

2018-08-22朱旭红

世界有色金属 2018年11期

关键词：工程设计巷道矿山

朱旭红

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 4100000)

矿山工程是一项复杂的工程，在矿山工程设计过程中只有对先进的技术合理的应用，才能更好的确保设计的合理性和先进性。下面针对三维数字化技术在矿山工程设计中的应用为例进行简要分析。

1 三维数字化技术原理

三维数字化就是通过人工获取物体外形数据，然后将获取到的数据信息内容进行加工，再将经过预处理数据进行三维建模，最后将独立的单视角三维模型进行合理集成，经过一系列的处理后，最终形成三维数据文件。

与二维数据相比，三维数据可以更加直观、全面体现实际情况[1]。三维数字模型在具体应用过程中，可以方便的对空间数据内容进行提取和处理，例如，获取数据、修改数据、分析数据、重建数据等。

2 工程概况

现阶段，矿山工程三维设计软件有很多，常见的设计软件有Microstation、3DMine、SUPAC等。下面，以湖南某矿井下充填硐室三维模型设计为例进行简要分析。根据采矿设计条件，矿区的范围较大，在实际作业过程中，填充浆料的输送距离比较远，输送管路沿程阻力较大，在实际输送过程中采用两级泵站接力。

3 三维数字化技术的具体应用

3.1 明确硐室位置

依据采矿总体设计和充填系统工艺配置，明确充填接力泵站硐室的实际位置。依据硐室控制点的三维坐标，对硐室的控制点，以及中心线位置进行确定，为后续设计工作的顺利开展打下一个坚实的基础。

3.2 明确关键参数

依据硐室内需要布置的设备要求，输入充填泵硐室和搅拌设施硐室内设备的各项参数[2]。在该过程中，要依据采用的各项设备的大小、布置间距的实际要求，对硐室的具体尺寸参数内容进行确定，在实际操作过程中，将硐室内的各项参数赋值给硐室中心线，然后，依据设定好的各项参数，最终形成硐室三维模型。

3.3 设计联络道

完成硐室三维模型的设计后，综合分析实际情况，设计硐室与原巷道两者间的联络巷道。

（1）联络巷道不仅可以作为人员在实际作业过程中进出硐室的通道，同时也可以作为充填管道进入硐室的具体通道，在实际设计过程中，由于运输巷道断面与硐室两者的参数存在差别，因此，为了确保设计的合理性，注意要设计过渡段[3]。

（2）在现场施工过程中，为了确保充填设备可以顺利进入到硐室中，在硐室中应当设置一条能够满足大件通过的通道，并且，大件通道要与上山巷道和硐室相连接。

（3）以搅拌设施硐室举例，硐室配置情况见表1所示。

表1 搅拌设施硐室配置要求

3.4 设备基础与预埋件的设计

设计好硐室以及相应的联络道后，再对硐室内的各项设备基础内容进行设计，在设计过程中依据设备的位置，以及对基础的具体要求完成相应的设计工作。在该过程中，要依据设备相应的安装需求，在硐室内指定位置处，进行设备基础结构设计[4]。完成硐室内各项设施的设计后，应当依据坐标的具体位置，合理的将设备三维模型导入到硐室模型中，完成三维设计。

4 采用三维设计软件的优势

在矿山工程设计过程中，应用三维设计软件与应用二维设计软件相比，优先推荐应用三维设计软件。

三维设计软件的优势主要体现在以下几个方面：

（1）二维平面设计的图像不够直观，信息的的传达也不够充分，只有少数专业能力突出的人员才能够清楚的掌握设计图想要表达的具体含义。特别是对结构复杂程度较高的硐室来说，在水平方向的投影图，会导致硐室的上下两层发生较为严重复合，难以分清，这也就增加了设计难度[5]。而利用三维设计软件构建模型，则可以清晰的反映设计对象，完成设计后，可以在任意位置、方向对图形进行截取，一方面方便对各项信息内容的读取，另一方面也便于对施工的开展进行指导。

（2）硐室设计如果采用二维设计施工图，可能会出现梁一端悬空现象，并且该现象不容易被发现，而利用三维设计可以从硐室中直接发现问题，并且采取相应的方式对问题进行处理。

（3）采用三维设计，可以准确计算不规则硐室的工作量。三维软件构建模型的构建都有各自的属性，在设计过程中，可以利用软件将数据保存为信息模型，工程师在设计期间，可以随时对这些数据内容进行读取，确保相应数据的合理性。