露天金属矿优化设计系统.pdf

露天金属矿优化设计系统（教育版） MetalMiner Edu 使用说明书 使用说明书 王 青 王 青 2010 年 6 月2010 年 6 月 目 录 1 概述.................................................................................................... 1 2 数据管理与显示控制.......................................................................... 2 2.1 数据类型...............................................................................................2 2.2 MetalMiner主界面...............................................................................3 2.3 打开工程读取数据文件...............................................................4 2.4 全局显示控制........................................................................................6 2.4.1 台阶范围显示控制.......................................................................................6 2.4.2 改变显示的当前台阶水平..........................................................................7 2.4.3 缩放与平移....................................................................................................8 2.5 单个图层显示控制................................................................................8 2.5.1 图层显示开关................................................................................................8 2.5.2 采场台阶线显示设置..................................................................................8 2.5.3 矿岩界线显示设置....................................................................................10 2.5.4 品位模型显示设置....................................................................................11 2.5.5 标高模型显示............................................................................................11 2.5.6 台阶模型显示............................................................................................13 2.6 工程参数设置（线型、颜色等）..................................................... 13 2.7 激活图层............................................................................................. 15 2.8 数据存盘............................................................................................. 15 2.9 关闭一个图层..................................................................................... 16 2.10 退出MetalMiner系统....................................................................... 16 i 3 开采境界优化.................................................................................... 17 3.1 最终帮坡角设置................................................................................ 17 3.2 境界优化步骤.................................................................................... 21 3.3 境界模型后处理................................................................................ 26 3.3.1 用处理后的境界等高线产生境界模型....................................................26 3.3.2 境界模型采动区外地表恢复处理............................................................28 3.3.3 计算处理后的境界矿岩量........................................................................30 3.4 产生剖面及剖面显示控制................................................................ 31 3.4.1 画剖面线.......................................................................................................32 3.4.2 产生剖面......................................................................................................33 3.4.3 剖面显示控制..............................................................................................35 4 在给定境界中优化长期采剥计划.................................................... 38 4.1 在境界中优化采剥计划.................................................................... 40 4.2 产生计划等高线................................................................................ 44 4.3 关于计划优化结果............................................................................ 46 5 境界与长期采剥计划同时优化........................................................ 48 5.1 产生候选境界系列模型.................................................................... 48 5.2 产生候选境界系列等高线............................................................... 50 5.3 境界-计划同时优化........................................................................... 50 6 画入图形............................................................................................ 53 6.1 画入线型图....................................................................................... 53 6.1.1 画任意线或剖面线（开放线）.................................................................53 6.1.2 画闭合线.......................................................................................................54 6.2 画图过程中的转向与点删除........................................................... 59 ii 6.3 画图过程中的捕捉........................................................................... 60 6.4 修改坡面角....................................................................................... 62 6.5 画图过程中加入圆弧....................................................................... 63 6.6 画图过程中加入斜坡道................................................................... 64 6.7 画特殊图标....................................................................................... 65 6.7.1 画电铲..........................................................................................................65 6.7.2 画钻机..........................................................................................................66 6.7.3 画数字圈......................................................................................................67 6.7.4 标注文字......................................................................................................67 6.8 画入炮孔........................................................................................... 68 7 编辑.................................................................................................... 70 7.1 改变线条图形的形状........................................................................ 70 7.2 删除整条线........................................................................................ 71 7.3 改变整条线的属性............................................................................ 72 7.4 移动和旋转属性标注........................................................................ 73 7.5 移动、旋转和删除图标.................................................................... 73 7.6 修改顶点坐标.................................................................................... 74 8 图纸打印预览.................................................................................... 75 8.1 图纸对中............................................................................................ 75 8.2 打印机/绘图仪和页面设置............................................................... 76 8.3 图纸布局设置.................................................................................... 76 8.4 图纸标题............................................................................................ 77 8.5 线型设置............................................................................................ 78 iii 8.6 重合线处理........................................................................................ 79 8.7 图签（签名栏）的生成与使用........................................................ 79 8.7.1 生成图签文件..............................................................................................79 8.7.2 打开已有图签文件......................................................................................81 8.7.3 编辑图签.......................................................................................................81 8.7.4 在图纸上插入/删除图签..............................................................................84 9 几个其他常用功能............................................................................ 86 9.1 图形拷贝........................................................................................... 86 9.1．1 拷贝选择的图形......................................................................................86 9.1．2 拷贝整个图层..........................................................................................86 9.2 把图层导出到另一个工程数据库................................................... 87 9.3 图层重命名........................................................................................ 88 9.4 新建图层........................................................................................... 88 9.5 坐标定位............................................................................................ 89 9.6 异形处理........................................................................................... 90 9.7 图形框切.............................................................................................91 9.8 坐标网格线及其显示控制 95 iv 1 概述 MetalMiner是一个兼有露天金属矿地测、计划与优化设计的综合系统。系统全部 采用BORLAND C Builder语言编程，在WINDOWS XP或WINDOWS Vista环境下运 行。 系统紧密结合我国露天矿山生产实际设计，涉及露天矿开采的生产、计划、地质 测量等专业；系统从矿山钻孔取样或分层平面图基本数据开始，按我国矿山生产的工 艺流程，对露天矿生产的地测科、计划科、生产科的各项测量、验收、计划、设计工 作统一到同一个平台， 实现这些工作的完全计算机化， 并可进行境界和采剥计划优化。 软件系统具有用户友好的交互界面、简单便捷的操作方式。点击鼠标、简单几个 字的人机对话，即可看到结果，几分钟即可完成手工几小时甚至几天才能完成的一个 工作单项。具有开采计划、推进计划、爆破验收、台阶验收、长期规划、最终境界优 化、长期开采计划优化等功能模块，具有专门针对矿山应用特点的方便的图形编辑、 露天矿专用图标标注、数字化仪和全站仪接口、图纸布局调整与输出等功能。 MetalMiner 对运行环境要求简单，只需要 WINDOWS 操作系统，不需要任何其他 软件支持。现在市场上标准配置的 PC 计算机即可满足要求。 本版本是 MetalMiner 的教育版， 只包括最终境界和长期开采计划优化功能， 以配 合露天开采课程的教学。学生可以利用提供的实例矿山的模型数据，结合课堂上讲授 的优化理论和方法，练习最终境界和开采计划优化，并对优化结果进行分析，达到巩 固知识、增强实践能力的目的。 随软件提供了两个实例矿山的工程数据库 工程数据库工程数据库 L是一个已经开采多年的大型露天铁矿的数据，包括该矿的台阶模 型 台阶模 型、地表标高模型地表标高模型（即矿山采场现状标高模型） 、品位模型品位模型、采场台阶线采场台阶线、矿体和岩 石的分层平面图 矿体和岩 石的分层平面图。品位模型有 2 044 224 个模块，在 X、Y、Z 方向上的模块数分别为 169、189、64。 工程数据库工程数据库 S是一个还没有开采的小型矿床的数据，包括的数据表与工程数据 库 工程数据 库 L 相同。品位模型有 149 480 个模块，在 X、Y、Z 方向上的模块数分别为 74、101、 20。 1 2 数据管理与显示控制 2.1 数据类型2.1 数据类型 为了最大限度地提高系统的自动化程度，简化操作，MetalMiner 针对露天矿生产 实践，对数据进行了科学分类。MetalMiner 把数据分为钻孔数据、模型数据、线框图 形数据、图标数据、测点取样数据 5 大类，共 21 个子类。这这 21 个子类的数据必须分 装，即不允许有不同类的数据存在同一个文件。 个子类的数据必须分 装，即不允许有不同类的数据存在同一个文件。这里对优化涉及的 8 个子类的数据作 简要说明 1．台阶模型 为了使台阶设置达到最大限度的灵活和适应性，即不同台阶可以有不同的台阶高 度、台阶坡面角、安全平台宽度和工作平盘宽度；台阶可以是水平的、倾斜的或多个 斜面组成的“折面台阶” ， MetalMiner 采用台阶模型记录台阶形式和要素参数。台阶 模型中记录了台阶数、每一个台阶的坡顶和坡底水平（如果是倾斜台阶或多个斜面组 成的“折面台阶” ，记录其标志位置的标高） 、台阶坡面角、安全平台宽度和工作平盘 宽度。对于倾斜台阶或多个斜面组成的“折面台阶” ，台阶模型还记录每个斜面的空 间几何方程。 2．标高模型 MetalMiner把模型在X-Y平面的范围分割成用户指定尺寸的模块，每一模块对应一 个在模块中心的标高值，这样的模型称为标高模型。标高模型可以由等高线或台阶线 产生，也可由原始探矿钻孔数据中的孔口标高或台阶验收的测点标高数据生成。标高 模型可以进行三维透视显示。 3．品位模型 品位模型是把矿床在三维空间的指定范围划分成模块，每一个模块对应一个品位值。 每个模块的品位是依据矿体分层平面图和组合处理后的钻孔取样品位（即组合样品数 据） ，通过数学方法估计得到。 4．地表地形线 地表地形线数据用于记录等高线，如原始地表地形等高线、境界等高线等。由于该类 2 数据参与量的计算，每一条等高线必须是闭合线（闭合多边形） ，且必须符合等高线 准则同一条等高线不能自相交、同一标高的等高线不能相交。 5．采场台阶线 采场台阶线数据用于记录露天矿采场台阶的坡顶线（上沿线）和坡底线（下沿线） 。 上沿线和下沿线需分别符合等高线准则。上沿线和下沿线属于同一个台阶，但处于不 同数据水平（标高） 。每一个台阶以其坡顶数据水平命名，如“164 台阶”指 152-164 台阶 （假设该台阶高度为 12） ， 在采场台阶线数据中包括位于 164 水平的上沿线和 152 水平的下沿线。采场台阶线必须是闭合线。 6．矿岩界线 矿岩界线数据用于记录不同矿层、矿层内夹石、岩石在分层平面或剖面上的圈定线框 图。 矿岩界线必须是闭合线， 且不能自相交。 不同矿/岩、 级别的闭合线可以有共用边， 但不能有重叠面积。如果一种矿/岩的一条闭合线内完全包含另一种矿/岩的一条闭合 线，后者即为前者的夹石。 （完全包含是指被包含者的所有边和所有顶点都位于包 含者之内之内） 7．框切线 框切线用于圈定模型范围；圈定帮坡角分区区域；圈定采动范围 框切线也可用于把矿区的数据进行裁减，只留框切线内的部分，这样可使图形外边界 整齐，且不同图层的最大范围相等。 8．剖面线 剖面线用于指定剖面位置，是由起点和终点连成的直线。 2.2 MetalMiner 主界面 2.2 MetalMiner 主界面 启动 MetalMiner 后，其操作界面如图 2-1 所示，由五部分组成顶部菜单条菜单条和工 具条 工 具条、左侧的图层控制面板图层控制面板、在每一图层名处点击鼠标右键出现的弹出功能菜单弹出功能菜单、底 部的状态条状态条和工作区工作区。每个菜单项均以对话框和命令提示的方式与用户交互应答，操 作方便。本章介绍露天矿优化设计所涉及的数据读取和显示控制。 3 菜单条 工具条 图层控制面板 工作区 工作区 状态条 弹出功能菜单 图 2-1 MetalMiner 的操作界面 2.3 打开工程读取数据文件 2.3 打开工程读取数据文件 MetalMiner 安装盘带有两个实例矿山的工程数据库工程数据库文件，其中存有实例矿山的所 有参数设置和露天矿优化需要的基本数据。 打开工程就是把 MetalMiner 与该数据库连 接，以便进行读取、存储、删除等数据管理。 点击菜单条上的工程，出现图 2-2 所示的下拉菜单。在下拉菜单中选择打开工程， 出现图 2-3 所示的文件选择对话框。 图 2-2 工程下拉菜单 4 到安装时指定的数据文件夹中双击其中一个工程数据库文件，如工程数据库 L工程数据库 L， 就出现图 2-4 所示的项目数据管理窗口。 图 2-3 打开工程数据库工程数据库文件对话框 图 2-4 项目数据管理窗口 5 窗口中各种参数设置文件（以“参数”结尾的文件）不能直接打开。其他数据文 件可以用鼠标左键双击鼠标左键双击打开（即读取并显示）。开始时，工程数据库L工程数据库L里只有 5 个基 本数据文件 台阶模型台阶模型规定了该矿每个台阶的坡顶面标高，两个相邻台阶的标高差为台阶高 度；该大型矿山的台阶高度在 238m 以上为 12m、以下为 15m； 采场台阶线采场台阶线是该大型矿山某年某月末的采场现状。境界优化是以该采场现状为 起点（地表） ，优化未来的开采境界。 地表标高模型地表标高模型是该矿在矿区范围内的地表标高块状模型，即把矿区范围平面划 分为 25m25m 的方块，每一块记录其中心处的地表标高（采场现状标高） ，该模型是 基于采场台阶线采场台阶线进行插值得到的。 品位模型品位模型 是该矿矿体的 3D 块状模型， 在每一台阶水平的块的高度等于该台阶高 度，块的平面边长为 25m。块的主要属性是品位。每一块的容重与其所在位置的岩性 有关，是在优化计算中从块所在位置的矿岩参数中提取（矿岩参数已经设置好） 。 矿岩界线矿岩界线是该矿每一台阶水平矿岩的分层平面线框图，是建立品位模型品位模型的基础 数据之一，由于品位模型品位模型已经建好，该数据不参与优化计算。 读取数据后， 在图 2-4 所示的窗口中， 点击 ， 项目数据管理窗口关闭， 但工程处于打开状态。 注意注意 只有刚刚启动MetalMiner后才需要执行上述打开工程打开工程操作， 打开工程后要再次 进行数据文件管理操作（读取或删除文件） ，不要再次不要再次打开工程打开工程，而是点击工具条左 端的 按钮，调出图 2-4 所示的项目数据管理窗口，进行数据文件管理操作。 ，而是点击工具条左 端的 按钮，调出图 2-4 所示的项目数据管理窗口，进行数据文件管理操作。 2.4 全局显示控制 2.4 全局显示控制 每读取工程数据库中的一个文件，系统创建一个图层，在图层控制面板图层控制面板上创建 一个图层条。图层显示的控制分全局控制和单个图层控制。本节介绍全局显示控制。 2.4.1 台阶范围显示控制 台阶范围显示控制用于控制所有图层所有图层的台阶显示范围，即显示多少个台阶。线框 类数据的缺省状态是显示所有台阶上的数据。 点击图层控制面板上端的 ，出现如图 2-5 所示的控制窗口。当前标当前标 6 高高框里显示的是当前台阶坡顶水平，即工具条上 中显示的数值。 如果 被打钩，即显示所有图层的所有台阶上的数据。 如果 未被打钩，当前标高以上框、当前标高以下框激活，可以改 变当前标高以上、以下显示的台阶数目。例如当前标高以上框、当前标高以下框中 均为 0，显示的只是当前一个台阶370 水平（若在 370 水平上没有任何数据，显 示区为空白） ；当前标高以上框里是 1、当前标高以下框里是 0，显示的是两个台阶， 即 370 水平和 382 水平（如果台阶高度为 12） ；依此类推。 图 2-5 台阶全局显示控制窗口 2.4.2 改变显示的当前台阶水平 可以通过改变当前台阶水平来显示不同的台阶。改变当前台阶水平有两种方法 一是在工具条上 中选择；二是用 PageUp 和 PageDown 键，每按 一下 PageUp 键当前台阶向上走一个台阶，每按一下 PageDown 键当前台阶向下走一 个台阶。 7 2.4.3 缩放与平移 显示图形的缩小和放大显示图形的缩小和放大有四种方式最简便的方式是滚动鼠标滚轮，放大向上滚 动，缩小向下滚动。第二种是用按钮 和 ，点击 放大，点击 缩小。第 三种方式是按下 ，按住鼠标左键上下推拉，放大向上推，缩小向下拉。第四种方 式是用键盘上的“” 、 “-”键，按“” 键放大，按“-” 键缩小。 对中放大对中放大按下 ，按住鼠标左键拉出一个长方形，把要放大的部位框住，松 开鼠标左键，长方形的中心移至显示区的中心，长方形内的图形放大到充满显示区。 图形平移图形平移有三种方式最简便的方式是按住鼠标滚轮移动鼠标，图形就随着移动。 第二种方式是按下 ，按住鼠标左键移动鼠标。第三种方式是键盘上的 、 键 和 、 键。 2.5 单个图层显示控制 2.5 单个图层显示控制 每个图层都有自己的显示控制。 2.5.1 图层显示开关 图层控制面板上每个图层条（如 ）左端的小方框打钩，该图 层就被显示；不打钩就不显示（即关闭显示） 。 2.5.2 采场台阶线显示设置 采场台阶线的每一个台阶由其上沿线和下沿线表示，上沿线为实线，下沿线为虚 线。 点击图层控制面板里采场台阶线采场台阶线图层条 上的 按钮，出现 如图 2-6 所示的显示设置窗口。 点击标高控制范围，就变为和上面图 2-5 相同，可控制本图层显示的台阶范围。 这里对显示台阶的范围控制只对本图层发生作用，不影响其它任何图层。这里对显示台阶的范围控制只对本图层发生作用，不影响其它任何图层。 点击内容控制，就是图 2-6。在左上角上下沿框中可选择上下沿都显示、或只显示 上沿、或只显示下沿。 在右边，如果 没打钩，则只显示线条，不显示顶点标高值；如果打 了钩，就把顶点标高值也标出。 如果打 了钩，就把顶点标高值也标出。打钩后，其下方的 5 项内容激活，用于控制顶点标高 标注方式。 8 标注最小间距框里的数值控制顶点标高标注的疏密 以 30 为例， 如果两个顶点之 间的距离小于 30 米，其中一个顶点就不标了。 标注点直径框里的数值控制顶点符号圆圈的大小，对显示和绘图打印均起作用。 标高值字号框里的数值控制标高值的字体大小，对显示和绘图打印均起作用。 给 打钩，表示为所有“非标准标高顶点”标注其标高值， 即这些点不受间距限制。 “非标准标高顶点”指标高与理论台阶水平不同的顶点，例 如在台阶 164 上，台阶上沿线的一个顶点的实际标高为 164.67，不恰好等于 164， 该顶点即为非标准标高顶点；同一台阶下沿线的一个顶点的实际标高为 151.7，不恰 好等于下沿理论标高 152，该顶点也为非标准标高顶点。非标准标高顶点的出现是由 于采掘不平整。顶点实际标高的数据是通过系统的台阶验收功能，从台阶沿验收测点 赋给采场台阶线的。 图 2-6 采场台阶线显示内容设置窗口 给 打钩，表示所有标高恰好等于理论标高的顶点都不标注标 高值。 如果选择标注顶点标高值，MetalMiner 智能化地确定标注的位置，使上下沿的标 9 高值标注在“相对两侧” 。 若要改变台阶线的线型和颜色，需要修改工程参数设置（见后面 2.6 节） 。 2.5.3 矿岩界线显示设置 点击图层控制面板里矿岩界线矿岩界线图层条上的 按钮，出现如图 2-7 所示的显示设 置窗口。 点击台阶控制，就变为和上面图 2-5 相同，可控制本图层显示的台阶范围。点击 内容控制，就是图 2-7。 图 2-7 矿岩界线显示内容设置窗口 左边的矿体名称列表控制矿/岩的显示或不显示 打钩的矿/岩显示， 不打钩的就不 显示。 中间的矿体级别列表控制每一个矿/岩要显示的储量级别打钩的级别显示，不打 钩的就不显示。 右边的标注列表控制矿岩属性的标注内容打钩的就标注，不打钩的就不标注。 10 点击 可以选择属性标注的字体及其字号， 中 显示的是选择结果。 若要改变矿岩界线的线型和颜色，需要修改工程参数（见后面 2.6 节） 。 2.5.4 品位模型显示设置 点击图层控制面板里品位模型品位模型图层条上的 按钮，出现如图 2-8 所示的显示设 置窗口。 （品位模型永远是单台阶显示，即只显示当前台阶的模型。 ） 图 2-8 品位模型显示设置窗口 双击左方框里的标注内容可选项之一，该项就进入右方框；右方框里的内容被标 注在每一模块里。每一模块最多标注两项。 给 打钩， 并输入边界品位， 那些品位大于或等于边界品位的模块 被充填显示，其他模块不充填；如果不打钩，所有模块都不充填。 若要改变模块显示颜色，需要修改工程参数（见后面 2.6 节） 。 2.5.5 标高模型显示标高模型显示 标高模型（地表、采场或境界、计划标高模型）的平面显示为每一模块里标注模 块中心处的标