井巷工程是用于连通地上和地下各类通道的工程,是井下生产的动脉。
井巷工程建模
以实测资料或工程设计资料为基础,借助建模工具、专业软件构建井巷工程三维模型的过程。
- 英文名称
- shaft and laneway modeling
- 所属学科
- 矿业工程
常用的数字矿山专业软件一般均具备较强的井巷工程建模功能。由于井巷工程体形状一般比较规则,可以采用传统的结构实体几何模型和线框模型,也可引用管线几何模型进行井巷工程建模与可视化表达。
其原理是首先预定义一些形状规则的基本体元,如立方体、圆柱体、圆锥及封闭样条曲面等,这些体元之间可以进行几何变换和正则布尔操作(并、交、差),由这些规则的基本体元通过正则操作来组合成实际的井巷工程。结构实体几何模型描述结构简单的井巷工程时十分有效,其缺点是开挖体的点、边、面等边界几何元素隐含在体素构造法的体素中,不利于空间分析和显示。
其原理是把井巷轮廓上两两相邻的采样点或特征点用直线连接起来,形成一系列多边形,然后拼接这些多边形面形成一个多边形网格来模拟井巷外部轮廓。线框模型输出的图形是线条图,符合工程图习惯,适合于从任何方向得到三维视图、透视图,数据结构简单、数据存储量小,对硬件要求不高,易于掌握。线框模型可进行较精细、准确的井巷工程建模,但不能将井巷工程的几何模型与属性模型相关联,也难以构建井巷工程的拓扑关系。
采用管线断面与体面三角剖分拟合的方法重构管线。管线有直管、弯管、变径管、三通管、四通管等多种类型。直管最简单,其中心线为一条空间线段,直管模型由起点断面与终点断面唯一确定,中间没有变化。弯管的中心线为一条空间折线,可以内插为一条近似连续的曲线,弯管模型由起点断面、中间断面和终点断面共同构建,弯管线也可视为首尾相连的直管线集合。变径管可以看作是一种管径变化的直管,具有两个端口口径和多个变径点。三通管、四通管建模的关键是交叉点建模,这也是管线建模的技术难点,要通过局部坐标系计算、交叉点断面位置确定、交叉点断面处理、交叉点断面构建等复杂过程来实现。应用管线模型进行井巷工程建模时,应注意断面类型,常规管线的断面多为圆形,而巷道的断面多为拱形。
井巷工程三维模型可以从三维可视化的角度来直观、形象地反映各井巷间的空间位置关系,在此基础上,实现矿山规划、采掘设计、生产管理、安全监控、决策指挥等生产过程的可视化作业。
扩展阅读
- 史文中,吴立新,李清泉,等.三维空间信息系统模型与算法.北京:电子工业出版社,2007.