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3DMine矿业工程软件系列教材露天采矿工程师教程矿业工程软件是一款面向地勘单位、生产矿山、科研设计院所、专业教育机构的，致力于矿业方向的三维专业软件。我们的努力目标是为中国用户量身打造三维矿业Office，为广大生产、科研、教育工作者提供得力的专业软件工具。《露天采矿工程师教程》将以理论与实例相结合的方式，着力阐述3DMine软件在露天采矿部分的功能，目标读者为露天生产矿山、科研设计院所、专业教育机构中的采矿工程师，教学科研工作者。本系列丛书包括：《3DMine基础知识》；《地质工程师教程(金属矿山类)》；《地质工程师教程(煤炭矿山类)》；《露天采矿工程师教程》；《地下采矿工程师教程》；《测量工程师教程》，不同读者可参考阅读。本书将结合3DMine软件安装随带的演示和练习数据，让您系统地实操性学习3DMine软件在露天采矿部分的功能。在进行本书内容学习前，读者应该已经掌握了3DMine软件的基本操作知识，这一部分内容，可参见本系列教材中的《3DMine基础知识》。本教材编写时所采用的软件版本为3DMine2009.1版。通过本教材，您将可以进行下列的练习项目：•练习1：台阶与平台设计基础练习•练习2：台阶与平台设计高级练习•练习3：斜坡道设计•练习4：采掘带圈定•练习5：实用工具集•练习6：普通公路设计用户可以视这套示例为使用3DMine软件的通常思路。也可以从其间任意环节切入，来展开学习过程，而不必拘泥于本书的章节顺序。如您在学习过程中遇到任何问题，请发邮件到3DMine@3DMine.com.cn，我们会在最短的时间内及时为您做详尽解答。力争通过您自身的努力和我们的帮助下，使3DMine能尽快在您工作和学习中的发挥其效力。3DMine矿业工程软件、本教材及所涉及配套数据的著作权及版权为北京东澳达科技有限公司所有，未经本公司正式书面允许，任何人不得将其用于盈利性商业目的。第1页共50页3DMine矿业工程软件系列教程第一章露天采场设计预备知识：露天采场设计阶段，是指在一个矿山确定了境界优化方案后，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。这里所指的境界，即可以是终了境界，也可以一个生产时期的阶段性境界。相应的，所设计的坑线，也可以表示不同的含义。这一部分功能集中在如下菜单组中：在这部分中，我们会接触到一些基本的专业概念，图解如下：在进行本章学习前，读者应该已经掌握了3DMine软件的基本操作知识，这一部分内容，可参见本系列教材中的《3DMine基础知识》。第一节台阶与平台设计基础练习这一节中，用一个简单的示例，来初步学习如何扩展台阶和平台。1．在文件窗口找到3DMine2009.1示例数据练习数据1露天采场境界设计，将基坑.3ds文件调入图形区内。这是一个通过露天境界优化后所确定的采坑最底部形状，我们将在这一基础上进行公路布置，台阶与平台扩展等设计。第2页共50页3DMine矿业工程软件系列教程2．找到菜单项露天开采设置扩展参数，弹出如下对话框：其中：公路线号—这个编号由软件自动管理；公路宽度—指将要设计的公路的路面宽度；公路坡度—指公路的坡度百分比，比如8，表示每前进100米，高程升高8米；公路方向—指公路延前一坡底或坡顶线的扩展方向；自动清理扩展的线条—指每次扩展为新的线条后，是否自动清理重复点、钉子角等，为下一次扩展提供高质量的线条。但需要注意的是，这一选项在比较极端的情况下，有时会因删除特征点而导致扩展失败；扩展方向—由下向上扩展，或者是由上向下收缩，取决于用户的设计思路；缓冲路段—可自动在公路的起点或终点处设计出缓冲段，长度由用户给出。3．在这个练习中，我们可以采用默认值，点击确定按钮。4．找到菜单项露天开采设置公路起点，在弹出的对话中，点击确定，然后根据提示，我们需要在基坑线上选择一点作为公路起点。第3页共50页3DMine矿业工程软件系列教程其中：调整公路线条来适应公路宽度和方向—如果选择这一项，结果如上图所示。反之，不选择些项，那么软件不会自动调整出一个公路起始段，而是采用所选点与前一点之间的线段作为公路起始段。这可在已经确立了公路起始段的情况下采用。5．找到菜单项露天开采扩展台阶，弹出的对话框如下：其中：坡面角—台阶面与水平面的夹角，注意，这不同于这坡角，往往大于边坡角；带公路扩展—可选择带公路扩展，或者单纯扩展台阶；区域线文件—可在不同的区域采用不同的坡面角，来适应不同的边坡力学性质和工程需要；Z值方向—可选择向上或向下扩展台阶；台阶高度限制—本次扩展台阶位置的最大台阶相对高度；极限标高限制—本次扩展台阶位置的绝对高程限制；表面限制—本次扩展台阶位置的表面限制，如，在接近地表时，可选用此项避免超出地表。6．在这个练习中，我们可以采用默认值，点击确定按钮后，选择当前线条，在看到线条变成虚线后，点击右键执行操作。结果如下2图所示。第4页共50页3DMine矿业工程软件系列教程7．在进行一次台阶扩展后，接下来便可进行平台扩展。选择菜单项露天设计扩展平台，弹出如下对话框。其中：扩展条件—指可规定一些硬性条件来决定所扩展连线上各点是否进行扩展操作。比如，这可用在地表附近的位置时，由每个位置与地表间的关系来决定是否在此处扩展平台；默认扩展距离—即扩展的平台宽度。但是当与其它限制条件发生冲突时，优先采用限制条件所决定的宽度；梯度—平台由坡顶线向坡底线所形成的坡度；使用分区文件—可在不同的区域采用不同的平台宽度，来适应不同的边坡力学性质和工程需要；带公路出口扩展—可选择平台与公路相交处是否留有出口；保留内侧台阶出口—保留向坑内一侧的出口；保留外侧台阶出口—保留向坑外一侧的出口；两项均不选择，则无出口。如下图所示。第5页共50页3DMine矿业工程软件系列教程a.双侧出口b.外侧出口c.内侧出口d.无出口8.在这个练习中，我们可以采用默认值，点击确定按钮后，选择当前线条，在看到线条变成虚线后，点击右键执行操作。结果如下2图所示。9．至此，我们已经进行了一轮完整的台阶与平台扩展过程。依次类推，我们可以根据需要第6页共50页3DMine矿业工程软件系列教程对最外圈线条进行调整(向下收缩时为最内圈)，进行新一轮扩展操作。而且，我们可以用菜单项表面模型线条生成DTM功能，生成立体面状模型，来查看设计效果。10．经过多次扩展后，可扩展出形如完整设计采场线.3ds的结果。第二节台阶与平台设计高级练习这一节中，我们来进一步学习如何运用前面各功能选项，进行相对复杂情况下的采场设计工作。具体内容包括：¾分区线的运用¾采场与地表结合(简单方式)¾采场与地表结合(精细方式)练习1：分区线的运用：分区线的运用，是指将采场范围分为几个区域，在不同的区域内，可采用不同的坡面角与平台宽度参数，来适应不同的位置的岩石力学性质及工程布置要求。划分不同区域的闭合第7页共50页3DMine矿业工程软件系列教程线，就是我们所说的分区线。现在用一个实例，来练习分区线的运用。1．在文件窗口找到3DMine2009.1示例数据练习数据1露天采场境界设计，将基坑.3ds文件调入图形区内。这是一个通过露天境界优化后所确定的采坑最底部形状，我们将在这一基础上进行公路布置，台阶与平台扩展等设计。2．用多段线画出第一个区域，假定我们在这一区域采用的坡面角为65度。3．同样道理，我们可以画出另外两个区域，坡面角分别为68度和70度。注意，不同的区域间要用捕捉点的方式来画出共同边界，以确保不同区域间严实合缝。如下图：第8页共50页3DMine矿业工程软件系列教程4．现在，用菜单项高级编辑图元数学计算，然后选择表示第一区域的线条，看到它变成虚线后，点击右键执行计算。同理，重复这个操作，对不同的区域，将属性1改变为我们所要设定的区域坡面角值。5．找到按钮，在每条闭合线的质心点显示出各自属性1的值。6．结果如下所示。我们可以用选择集将这些闭合线条保存为文件，比如保存为坡面角分区线.3ds。7．同样方法，我们也可以给各个闭合线的属性1的值赋以平台宽度的值，保存为平台宽度分区线.3ds。需要指出的是，坡面角分区线与平台宽度分区线并不一定是一致的，完全可以采用不同的范围，这更符合工程实际情况。第9页共50页3DMine矿业工程软件系列教程8．现在，我们就可以使用这些分区线进行设计了。清空图形区，重新将基坑.3ds文件调入图形区内。9．找到菜单项露天开采设置公路起点，在弹出的对话中，点击确定，然后根据提示，我们需要在基坑线上选择一点作为公路起点。这与上一节的操作是相同的。第10页共50页3DMine矿业工程软件系列教程9．找到菜单项露天开采扩展台阶，在弹出对话框中选中区域线文件项，并点击文件按钮找到刚才保存的坡面角分区线.3ds文件。这时，不同闭合区域里的坡面角就采用各自属性1里的数值了，只有不在任何一个分区内的位置，才会采用上面的默认值。10．点击确定后，选择当前线条，在看到线条变成虚线后，点击右键执行操作。结果如下图所示。第11页共50页3DMine矿业工程软件系列教程11．用查询查询方位距离查询不同区域内的对应点间形成的坡面角，可看到与前面的设置是一致的。这说明我们所指定的分区线起到了作用。这里软件计算时所考虑的角度是二面角，查询的两点间与设置值略有差别是很正常的，因为，这两点并不完全在同一二面角剖面上。12．同样的思路，接下来便可考虑分区来扩展平台。选择菜单项露天设计扩展平台，弹出如下对话框。这时，不同闭合区域里的平台宽度就采用各自属性1里的数值了，只有不在任何一个分区内的位置，才会采用上面的默认扩展距离。当然，坡面角和平台宽度可以用不同的闭合线文件分别表示。13.用查询查询方位距离查询不同区域内的对应点间形成的平台宽度，可看到与前面的设置是一致的。这说明我们所指定的分区线起到了作用。第12页共50页3DMine矿业工程软件系列教程14．当然，我们也可以随时用菜单项表面模型线条生成DTM功能，生成立体面状模型，来查看设计效果—不同的区域，不同的坡面角，不同的平台宽度。练习2：采场与地表结合(简单方式)在采场设计完成后，有时，我们会需要看到设计结果与地形结合在一起的模型。这可以帮助我们展示设计方案、以更大的视野统筹矿区总体布置、也可为环保评估等提供直观的参考。要形成这种模型，有比较简单的方式，即直接将设计线与地表线合并在一起，生成面状模型。这也就是这一小节我们要学习的内容。还有比较复杂，但却更精细的方式，即在设计阶段就不同位置与地表之间的空间关系，细致地考虑平台与台阶扩展的合理性，以及结合地表精确地进行扩展计算。我们将在下一小节学习这种方法。1．在文件窗口找到3DMine2009.1示例数据练习数据1露天采场境界设计，将原始第13页共50页3DMine矿业工程软件系列教程地表.3dm和完整设计采场.3dm文件调入图形区内。2．使用菜单项表面模型两个DTM之间交线，然后分别点击采场面与地表面，结果如下：3．点击，隐藏所有的面。然后使用菜单项高级编辑线的基本操作闭合线段，选中刚刚产生的边界线，看到它变成虚线后，点击右键执行。这时我们可以在信息窗口看到提示：“共闭合了1个多边形.....”。这是因为计算产生的边界线有可能不是闭合线段，用这个功能，就强制地将它变成闭合线，以便后面的计算。将其保存为文件，如采场与地表交线.3ds。第14页共50页3DMine矿业工程软件系列教程4．清空图形区。重新调入采场与地表交线.3ds和完整设计采场线.3ds。5．使用菜单项高级编辑闭合线裁剪XY平面/剖面，在弹出的对话框中选择保留内部，然后点击上图中的交线，结果如下图所示。将其保存成一个文件，如命名为完整采场设计_设计后.3ds。6．清空图形区。调入采场与地表交线.3ds和地表等高线.3ds。第15页共50页3DMine矿业工程软件系列教程7．使用菜单