数字矿山科技领导者

oynm · 发表于 2011-5-15 13:24

系统概述
(1)、DIMINE数字矿山软件系统概述
DIMINE 2010数字矿山软件系统是由金诚信矿业建设集团投资，在中南大学古德生院士及王李管教授领导下、由中南大学数字矿山研究中心的矿业及软件专家们，在全面研究了国内外数字矿山相关软件和国内矿业企业实际需求的基础上，经过多年的艰苦努力，研究开发出的新一版基于数字化矿山整体解决方案的矿山数字化软件系统，达到了国际领先水平。
该系统主要适用于矿业企业的地质、测量、采矿专业的技术人员及技术管理人员，全面实现了从矿床三维地质建模、储量计算与动态管理、测量验收及数据的快速成图；地下矿开采系统设计与开采单体设计、回采爆破设计、生产计划编制、矿井通风系统网络解算与优化；露天矿开采境界优化、露天采场设计、采剥顺序优化与计划编制到各种工程图表的快速生成等工作的可视化、数字化与智能化，是各矿业企业进行数字化矿山建设最佳的软件平台。
目前，DIMINE数字矿山软件系统已成功应用在国内包括有色、黑色、黄金等不同类型的矿山企业、设计院及大专院校，用户包括：铜陵有色金属集团、云南铜业（集团）有限公司、江西铜业股份有限公司、中国铝业矿业公司、中国黄金集团、江西新余钢铁公司、五矿集团邯邢冶金矿山管理局、中核集团、昆明有色冶金设计院、长沙有色冶金设计院、北京矿冶研究总院、兰州设计院、本钢设计院、河北建筑材料工业设计研究院、中南大学、北京科技大学、中南财经政法大学等，为企业带来的经济和社会效益正逐渐显现出来，同时也极大地改善和提高了地质工程师、测量工程师、采矿工程师及企业管理者们在生产管理过程中的技术信息交流水平和工作效率，进而提高了矿山企业的技术及生产管理水平。

图1 DIMINE2010系统界面

图2 地表工业广场虚拟现实
（2）、DIMINE 2010版软件系统的主要特点：
●采用OFFICE2007及AUTOCAD2009的界面风格，组织更有条理，界面更友好；
●采用八叉树技术及硬盘虚拟内存技术，可以支持超大块段模型的建立及显示；同时采用先进的动态次级分块技术实现对矿体边界的最佳拟合；
●增加了露天采剥顺序优化和计划编制功能，自动确定露天矿的分期开采境界，实现了中长期和短期采剥计划的快速编制；基于生产过程模拟技术、增加了符合中国矿山实际的地下矿生产进度计划编制功能；
●独有的类AUTOCAD绘图技术，具有支持OLE对象插入及自动标注功能；
●国内外首次采用数据库技术管理矿山所有数据，提高了企业数据的共享程度和安全性，实现了多用户，全方位协同工作；
●国内外首次利用三维GIS技术，实现复杂属性信息和空间信息的逻辑表达式查询与处理；
●首次采用空间工作面方式提高了真三维环境下的开采设计的精度和效率；
●实现了三维矿业软件由几何建模到开采设计建模的跨越；
●支持单用户、多用户及数据库用户三种不同类型的用户使用。
迪迈科技的发展离不开贵单位的支持！请支持民族科技产业的发展，我们将全心全意为您提供优质的服务！我贵单位的数字矿山建设奉献我们的力量！
我们坚信，DIMINE数字矿山系统将引领中国数字矿山科技潮流！
地质应用
（1）地质数据库管理
国内外首次采用数据库技术管理所有矿山数据，实现了数据的共享与同步，增强了数据的安全性；支持钻探、坑探、槽探等地质数据的快速导入与数据校验，通过数据库，方便进行数据的添加、更新、删除等操作。

图4 数据库登录窗口

图5 用户权限设置

（2）剖面地质解译与三维地质建模
三维显示勘探数据后，可以沿任意方向、任意角度切剖面，进行剖面地质解译；可以根据工业指标（边界品位、工业品位、最小可采厚度、夹石剔除厚度、穿鞋戴帽等）进行品位组合，便于在剖面上进行矿体圈定。
采用当今最先进的三角网建模技术，运用控制线和分区线联合方法，对任意形态的物体都可以通过一系列的散点或剖面创建地质模型，如数字地形模型、矿体模型、夹石模型、区域地层模型、构造断层和破碎带模型、煤层模型、以及其他任意实体模型；而且支持实体模型之间、实体模型与表面模型之间的交、并、差等布尔运算。

图6 钻孔三维显示

图7 品位组合界面

图8 剖面地质解译

图9 三维矿体建模

（3）储量计算与动态管理
采用八叉树技术及硬盘虚拟内存技术，可以支持超大块段模型的建立及显示；同时采用先进的动态次级分块技术实现对矿体边界的最佳拟合。
根据国内储量计算的现状和实际需求，在软件中集成了传统储量计算方法（块段法、断面法）和国际通用的地质统计学储量计算方法（包括距离幂次反比法和克里格法）。
通过地质统计/变异函数分析，可以在三维视图中交互可视地进行变异函数拟合和搜索椭球体参数的动态调整，使地质统计学的数学处理过程直观可靠。
DIMINE块段模型除可以进行各种级别地质矿产资源评价外，更广泛应用于矿山生产中的储量动态管理，配矿管理和采掘计划管理等。

图10 矿体品位分布模型
地下采矿应用
DIMINE软件地下采矿功能主要包括以下四个方面：（1）井巷工程设计；（2）单体设计；（3）回采爆破设计；（4）生产进度计划。
（1）巷工程设计
主要对矿床开采系统中竖井、斜坡道、中段运输平巷、溜井、硐室、井底车场等工程进行设计。根据矿床的埋藏条件和中段水平位置及中段高度对矿体进行切割，并将切割实体沿任意方向进行投影，以生成最大投影轮廓线（如，水平投影轮廓线），进而帮助用户快速确定各主要井巷的位置。
DIMINE软件井巷工程设计是DIMINE独有的功能，采用参数化、可视化的设计思想，类AUTOCAD的操作风格，设计完后，能自动标注、自动计算，自动生成带有控制点表和工程量表的设计施工图。
●巷道设计：可用于竖井、斜坡道、平巷中心线设计；
●弯道设计：过参数化、智能化的方法快速生成两个井巷工程之间的弯道连接线；选择主巷道后，自动捕捉，动态显示弯道，用户动态调整到合适位置，或输入弯道半径，即可完成弯道设计；
●道岔设计：提供了叉道连接，指定起点起叉和指定终点起叉三种叉道起叉方式，操作方便灵活；
●平滑坡度：根据某一区段两端点巷道的高程，对该区段的巷道坡度进行平滑处理；
●坡度调整：按指定坡度对某一平面内的巷道坡度进行调整；
●断面设计：采用参数化方法，对当前矿山开采中所采用的各种标准类型的巷道断面（如：圆形、矩形、梯形、圆弧拱形、三心拱形等）或用户自定义的非标准断面类型断面进行设计。
●生成联通的三维巷道：用于将不同类型和断面规格巷道根据其空间拓扑连接关系自动生成完全贯通的三维巷道实体；
●生成非联通的三维巷道：用于按照巷道设计中心线及其断面类型和规格生成相互独立的巷道三维实体，巷道之间的联通关系系统不进行自动处理，若需要联通，则必须使用实体布尔运算中的实体联合运算；
●生成双线巷道：由巷道中心线生成双线巷道；
●提取巷道中心线：从巷道实体中提取巷道中心线；
●生成竖井：采用特殊算法生成直立三维井筒；
●计算机制图：根据设计的施工图，自动标注（包括控制点号、弯道四要数等），并在图表输出时自动计算，生成控制点表及工程量表。

图11 中段运输巷道设计

图12 自动标注出图
（2）单体设计
主要用于地下矿山回采单元单体开采设计，其主要功能包括：根据回采单元的结构参数对矿体进行自动切割、采切工程设计、底部结构的参数化、智能化与可视化设计以及各种工程量、开采储量、品位、金属量和贫化率、损失率指标的精确计算；
●回采单元设计：按照回采单元结构参数对各中段矿体进行切割，形成回采单元三维实体；
●采场设计：专门针对无底柱分段崩落采矿方法提供了无底柱采场设计功能，能根据边孔角、分段高度、进路间距等参数，自动生成无底柱采场（菱形块）；专门针对缓倾斜厚大矿体、提供了采场设计工具；
●采切工程设计：对回采单元实体进行投影，根据投影轮廓确定采切工程位置，设计工程中心及工程断面，并生成采切工程三维实体，计算采切工程量；
●底部结构设计：底部结构包括漏斗及堑沟两种类型，根据底部结构类型、设计参数自动生成包含出矿巷道、出矿联络道、受矿口（漏斗口/斗颈）、出矿口等工程在内的底部结构设计线；根据开采边界，采用智能化交互方式对底部结构中单一工程体的水平位置和高度进行调整，以生成满足实际要求的底部结构工程设计线；根据各工程断面类型和断面尺寸，自动生成底部结构三维实体模型，并进行开挖量的计算。

图13 盘区设计

图14 采切工程设计

图15 底部结构设计
（3）回采爆破设计
主要用于地下矿爆破中扇形孔及平行孔的设计，系统根据孔底距、采场边界、钻机参数等，自动生成扇形或平行炮孔，根据装药算法，自动进行装药，允许用户对自动生成的炮孔参数（长度、角度、装药长度等）进行交互式修改和编辑，最终生成爆破实体、爆破施工卡片及中深孔设计施工图。
●爆破边界的自动生成：由工作面切割采场及出矿巷道，自动生成每一排位的爆破边界及巷道断面；
●扇形炮孔的自动生成：根据采场边界、钻机参数、炮孔参数等自动生成某一排位的扇形炮孔；
●炮孔编辑：对每一排面的每一个炮孔的长度、角度等参数进行交互式编辑与调整，使炮孔的设计结果能完全满足爆破的要求；
●自动装药：根据装药算法自动进行装药设计；
●图表生成：自动生成每排炮孔设计施工图，并生成包括炮孔排号、孔号、炮孔设计长度、倾角、方位角、圆心距、装药长度、装药量、爆破量等参数在内的炮孔施工表供现场施工和验收使用；

图16中深孔及爆破设计

图17 自动生成中深孔施工卡片
（4）生产进度计划
主要用于地下矿掘进及回采计划的编制，通过生产路径数据和三维实体（巷道、采场）数据等基础数据的准备，根据生产工艺及资源设备状况等，自动形成生产任务及任务作业顺序，最终生成生产计划报表及动画模拟生产计划的执行过程，做到生产计划编制的可视、可控、可调。
●数据准备：通过表格形式准备数据，方便直观；
●计划编制：根据准备的数据，自动编制生产进度计划；
●报表定制：用户可根据自己的需要，自行定制生产计划报表；
●结果输出：提供Excel报表、Project进度计划图、及三维图形显示、动画模拟生产计划的执行过程等结果输出形式。

图18生产过程动画模拟

                        图19 进度计划图表
露天采矿应用
   DIMINE软件露天采矿功能主要包括以下四个方面：（1）露天开采境界优化；（2）露天采场设计；（3）采剥顺序优化；（4）采剥计划编制。
（1）露天开采境界优化
   露天开采境界优化是一个在满足几何约束（即最大允许帮坡角）和经济参数条件下，求总开采价值达到最大时的最终开采境界的问题。
   DIMINE软件露天开采境界优化功能采用具有严格数学逻辑的LG图论法进行露天境界优化，在任何情况下都可以求出经济价值最大的最终开采境界。特点如下：
●几何约束支持任意方位和任意高程有不同的最终帮坡角；
●采矿成本支持随高程发生变化，并考虑了采矿贫化率和回收率参数；
●选矿成本支持随选矿方法变化，并考虑了多元素及选矿回收率参数；
●矿石比重支持随品位发生变化，并考虑了复垦成本；
●优化结果直接输出最终开采境界及Excel格式的报表，报表具有开采矿石总量、平均品位、剥离废石总量、剥采比、开采成本、最终盈余等信息。

图20 露天开采境界优化及设计
（2）露天采场设计
露天采场设计是指矿山在确定了开采境界方案后，在已经确定的境界内进行公路布置，台阶与平台设计，形成可进行实际生产活动的采场形态的工作。
DIMINE软件露天采场设计功能采用参数化、智能化的设计思想，采用自动扩展与手动调节的方式进行设计，使设计工作变得简单、轻松。特点如下：
●根据道路参数及指定的道路开口点，自动生成符合道路宽度和坡度的道路边线；
●支持从下到上及从上到下两种扩展方式；
●一次完成一个台阶和平台的扩展；
●打印出图时，实现了整个露天采场示坡线的自动绘制。

图21 露天采场现状模型
（3）采剥顺序优化
采剥顺序优化是指根据用户指定的优化参数，自动生成在指定的年限后的采场形状，以实现露天矿的分期开采或指导中长期采剥计划的编制。
DIMINE软件采剥顺序优化功能根据国内做中长期计划主要考虑的因数：矿石量、均衡剥采比、均衡品位为条件，应用线性规划理论，进行优化。特点如下：
●自动优化出满足条件的采场境界；
●可以人为指定最小、最大剥采比；
●可以人为指定最小、最大品位；
●优化结果直接输出指定年限后的采场形状及Excel格式的报表，报表具有开采矿石总量、平均品位、剥离废石总量、剥采比等信息。

图22 分期开采境界优化结果

                        图23 优化结果二维出图
（4）采剥计划编制
   采剥计划编制是指在露天矿的日常生产中，所进行的年、季度、月采剥推进计划的编制工作。
   DIMINE软件采剥计划编制功能根据国内编制露天矿短期采剥计划的工作流程，实现了在虚拟采场环境下模拟手工编制采剥计划的过程。具体特点如下：
●根据台阶推进线，自动生成采掘带，并自动报告矿量、品位、岩量及工作总量等指标；
●增大、减小调整时，实时动态报告相应指标；
●可以随时进行采掘带的查询及统计；
●根据推进线自动修改现状图；
●可以实现中间掘沟及靠帮掘沟的开挖算量；
●直接输出符合中国习惯的采剥计划编制图。

图24 三维采剥计划编制
测量应用
（1）井下工程测量
DIMINE软件支持国内传统采用经纬仪的支距法（或步距法）测量数据的快速导入，也支持采用全站仪测量的断面法和腰线法测量数据的快速导入，更支持先进的三维激光扫描仪点云数据的快速导入。
导入DIMINE软件的测量数据可以自动展点、自动连线及建立三维实测巷道模型和采空区模型，对工程量进行方便快捷的计算。

图25 腰线法测量数据快速导入及三维成图
（2）露天工程测量
通过全站仪测量回来的露天采场坡顶、底线的点数据，可以直接通过Excel表复制/粘贴到DIMINE软件中，自动展点，通过DIMINE软件独有的追踪线算法，可以自动生成采场现状坡顶线、坡底线，再通过DTM算法，生成三维采场现状模型；根据每月的月末测量验收，可以迅速计算每月的采矿量、矿石平均品位、剥岩量及剥采比等信息。
DIMINE软件支持先进的三维激光扫描仪测量出点云数据的快速导入，通过点云数据，迅速建立准确的三维表面模型（可以是地形、采场现状、排土场等）。
三维表面模型可以应用于工程量的计算，通过任意两个面或面与实体的布尔运算，精确计算其封闭体的体积和表面积。如，计算排土场的体积，计算填方，挖方工程量等。

图26 数字地形模型

图27 露天测量采场模型
打印出图

●能够按照用户定义的图幅、比例、样式（图案阴影，颜色充填、文字、标注、用户定义符号等）生成工程图纸，包括水平比例和垂直比例各不相同的图纸；
●可以自动的生成平面图、剖面图、投影图和组合图，并根据区域分类进行区域填充和着色；
●图纸能够直接输出不同图层属性的DXF和DWG文件格式，并提供与mapgis的数据交换方案。能方便地对打印的平面图进行编辑，对图形进行整饰；
●露天坑示坡线的一次性自动绘制；
●等高线高程可以根据用户指定高程差，自动标注；
●根据设计的施工图，出图时自动标注（包括控制点号、弯道四要数等），自动计算，生成控制点表及工程量表；
●支持Excel表格、word文本等OLE对象的插入。

图28 地质及工程分布剖面图

图29 地质及工程分布平面图

图30 中段运输巷道设计图