基于三维可视化模型的露天矿安全高效生产关键技术研究

摘要

随着经济的高速发展，资源问题在我国已经成为一个十分严重的问题。长期以来，我国的矿山企业一直处于劳动密集型的机械化初级阶段，高效与安全，是矿山生产中面临的两大难题。本文从日常计划的编制与执行，即矿石质量计划与班次生产调度两个方面入手优化露天矿山日常生产的效率与安全性。矿石质量均衡即配矿，目前的配矿模型均不具备自动计算采掘范围的功能，且未能与GIS系统及三维可视化模型结合；卡车调度模型则缺乏卡车是否应该排队的判断准则。
　　 针对上述问题，本文以矿山三维可视化模型为基础，利用运筹学、图论学等多种数学模型以及GPS、虚拟现实等技术开展研究，取得了如下成果：
　　 (1)系统论述了基于三维可视化模型的露天矿山从设计到日常生产整个过程的建模、优化及软、硬件实施方案；
　　 (2)建立了基于0-1整数规划的配矿优化模型，其中的关键部分是提出了CGCM，即圆周几何约束模型，实现了采掘范围的自动圈定，并在DIMINE三维矿业软件中得到了应用；
　　 (3)建立了新的卡车调度模型，包括基于DTM模型的道路网建模与优化方法，以及以均衡完成计划为目标，能够兼顾设备效率的具有排队判断功能的实时调度模型；
　　 (4)研究了卡车调度系统的硬件技术，包括虚拟现实技术、GPS技术以及卡车防撞安全预警技术；
　　 (5)根据实际生产中的经验提出了露天矿山矿用汽车的安全管理办法。
　　 (6)通过工程实例检验了CGCM配矿模型和卡车实时调度模型，结果表明它们是成功的、有效的。