Разработка методов моделирования горно-геометрических объектов при проектировании и планировании открытой угледобычи

• Автор: Ботвинник, Александр Аронович
• Шифр специальности: 05.15.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Компьютерное моделирование пластовых месторождений и их открытая разработка состояние вопроса. Задачи и методы исследований

1.1. Моделирование месторождений и карьеров

1.2. Задачи проектирования и планирования открытой разработки полезных ископаемых

1.3. Программноматематическое обеспечение планирования открытой разработки

1.4. Выбор модели. Обоснование выбора СУБД и базового программного обеспечения

2. Основные операции в задачах геометрического моделирования открытых горных работ

2.1. Триангуляционная модель поверхности пласта

2.2. Операции с контурами

2.3. Трехмерное интегрирование

2.4. Сглаживание ломаных сплайнами
2.5. Построение порожденных линий. Несплайиовое сглаживание
2.6. Тестовые примеры
2.6.1. Блочная триангуляция
2.6.2. Построение изогипс
Выводы
3. Решение горногеометрических задач при проектировании открытой разработки пластовых месторождений
3.1. Постановка задачи
3.2. Основные операции
3.3. Этапы решения задачи
3.4. Особенности моделирования большого карьера
3.5. Оценка работы по перемещению горной массы
3.5Л. Оценка величины грузооборота
3.5.2. Оценка работы по перемещению горной массы средствами транспорта
3.5.3. Оценка работы по перемещению вскрыши драглайнами
Выводы
4. Решение горногеометрических задач при планировании открытой разработки на действующих предприятиях
4.1. Постановка задачи
4.2.Структура информационных объектов
4.3. Реализация выполнения основных графических операций
4.4. Модели для решения задачи
4.5.Форма человекомашинного диатога используемого в задаче
Выводы
5. Задача обоснования производственной мощности разреза
5.1 Технологические предпосылки решения задачи
5.2. Методика решения задачи
5.3. Алгоритм решения задачи
5.4. Результаты численных экспериментов
Выводы
Заключение
Список литературы


К основным параметрам математической модели месторождения авторы [1] относят: конструктивные, управляющие точностью аппроксимации исходной информации; структурные, отражающие полноту описания качественных характеристик полезного ископаемого и вмещающих пород; информационная емкость (использование этой характеристики модели снижается с применением мощных СУБД и увеличением ресурсов ПЭВМ) и погрешность моделирования. Последняя величина представляется крайне важной характеристикой, однако, ее численная оценка сложна и мало достоверна. Поэтому методы проведения такой оценки практически не разработаны, хотя сама задача является одной из важнейших в теории математического моделирования. В целом гсоинформацион-ное обеспечение представляет комплекс моделей, включающий данные геологоразведки, пространственного размещения техногенных образований, топологии транспортных путей и т. Поскольку в ходе эксплуатации месторождения первичные данные геологоразведки могут подтверждаться не абсолютно, а лишь в большей или меньшей степени, геоинформационная модель должна постоянно пополняться в соответствие в результатами эксплуатационной дораз-ведки. В [8,9,] особо выделено отдельное направление - горная геоинформатика, объектом которой является технологический комплекс горного предприятия, ландшафт, залежи полезного ископаемого и вмещающие породы, прочие природные и техногенные компоненты, определяющие условия разработки месторождения. Таким образом, с геоинформационной точки зрения моделирование месторождения и карьера являются взаимоувязанными задачами. Геоин-формационный подход к формированию банка данных горного предприятия порождает, по мнению авторов, характеристику объекта как в статике, так и в динамике, которая может быть использована при его компьютерном проектировании и управлении. К числу первоочередных геометрических задач этого направления науки B. C. Хохряков относит определение размеров и положения в пространстве линий, поверхностей, объектов сложных форм и структур, а ' также описание перемещения этих элементов и форм в трехмерном пространстве. Особо выделена задача построения алгоритма пересечения многоугольников, решаемая в гл. В позднейшей работе [] операции с замкнутыми телами упомянуты как представляющие особую трудность для программирования. Упомянутая автором на уровне идеи схема разбиения взаимодействующих контуров на фрагменты уточняется и развивается во вто-I ррй главе настоящей работы. Так, работы [,,] посвящены созданию трёхмерной регулярной сеточной модели месторождения на основе анализа замеров скважин. Затем, на основе сетки строится непрерывная функция, аппроксимирующая изучаемую качественную или геометрическую характеристику залежи с помощью параболических дифференциальных уравнений, которым должна удовлетворять искомая функция. При такой регуляризации устраняются флуктуации в определении характеристик - операторы уравнений Лапласова типа осуществляют сглаживание функции. Далее эта же сетка является основой для построения поверхности карьера: в ее трехмерных ячейках борт карьера аппроксимируется поверхностью цилиндра или плоскостью, на основе проинтер-полированных значений бровок уступов. Затем объемы в ячейках вычисляются аналитически на основе формул трехмерного интегрирования аппроксимируемой функции распределения в границах заданных также аналитически поверхностями первого или второго порядка. Такая модель месторождения и карьера удобна для работы, но содержит неизбежные ошибки, обусловленные выбором шага регулярной сетки, аппроксимирующей искомую поверхность. При уменьшении шага соответственно растет и набор информации, а также порядок системы линейных уравнений, которую приходится решать. Поэтому эта модель применяется в основном для сложноструктурных рудных тел, для которых такие ошибки неизбежны. Пользоваться ею для пластовых месторождений, по-видимому, нет необходимости. Принципиально иным методом математического моделирования поверхности пласта является создание ее гипсометрической модели [], состоящее в кодировании погоризонтных планов и вертикальных разрезов, изолиний топо-поверхностей, линий раздела качественных признаков и контуров месторождения. Затем к ним присоединяется модель карьера: линии его контуров, профили скважин, положения горных работ, разрезных траншей, трассы транспортирования, съезды и т. Сглаживание случайных ошибок осуществляется методом наименьших квадратов.