基于复域超多维标度的混合TOA/AOA定位算法

针对全球卫星导航系统信号完全拒止环境下的定位问题,使用超宽带(UWB)技术获取测量信息,基于多维标度变换算法(MDS)提出一种复域下的混合测距信息(TOA)和测角信息(AOA)的超多维标度定位算法(TASMDS),并进一步构建了复域内的核矩阵,提出复域下的超多维标度定位算法(TA-CDSMDS)。对比3种算法的定位结果,以及10°、15°、20°测角误差和不同测距误差下的定位误差,得TA-CDSMDS算法相较于TA-SMDS和MDS,有更小的定位误差,更贴近克拉美罗下界;分析不同节点下3种的计算时间,TA-CDSMDS算法在优化TA-SMDS的基础上减少28%~48%的时间,具有更好的定位性能。

基于MapInfo的矿山通风安全信息系统开发

根据现代矿山通风系统对人机交互的要求,利用OLE技术和VisualBasic编程语言,对MapInfo进行二次开发,形成了矿山通风安全信息系统。所开发的系统集成了MapInfo强大的地图、信息、数据库等的管理功能,实现了电子地图与数据库的自动连接和双向查询,完成了信息的可视化管理,并可与生产监控、调度系统集成,用于指导煤矿安全生产,防止重大事故发生。该系统具有修改通风图、生成通风管理报表、备份数据等功能,同时还可以对通风系统中的防瓦斯突出、防尘、防火、安全管理、风机等日常管理数据进行处理,在实际应用中取得了良好的效果。

虚拟现实技术及其在矿业中的应用

在介绍虚拟现实技术及其基本特征的基础上,简要综述国内外对该技术的应用研究现状。阐明虚拟现实技术在矿山开采设计、地质构造建模、人员及设备调度、事故模拟、安全管理、人员培训等方面的应用。提出矿山开采虚拟现实系统的体系结构及其关键技术。

复杂采空区激光扫描异常点云过滤研究

针对复杂采空区激光探测点云数据处理过程中传统过滤方法无法过滤所有异常点的缺陷,综合运用弦高比和周长比判据及Open GL编程实现了异常点云拾取删除全面过滤。首先,在分析激光扫描轨迹线点云数据拓扑关系及异常点生成原因的基础上,综合运用弦高比和周长比判据对点云数据初步过滤;然后运用Open GL编程在显示界面上直接拾取删除异常点,实现了对点云数据二次精确全面过滤。工程应用实例表明,该方法不仅有效保留了采空区边界形态的完整性,也为矿山复杂采空区激光探测点云数据过滤提供了新思路,工程实用价值较高。

SAR扩展场景原始数据混合域仿真方法

针对理想航迹和真实航迹情况下的合成孔径雷达(Syn thetic aperture radar,SAR)扩展场景目标原始数据仿真,给出了两种混合域仿真方法。在理想航迹情况下,根据原始数据二维频谱的精确解析式,给出了一种距离向时域方位向频域的混合域仿真方法,除驻定相位原理引入的误差外,该方法在推导过程中没有做任何近似处理。在真实航迹情况下,给出了包含任意航迹偏移的SAR距离模型,通过对距离模型的近似处理,提出了一种距离向频域方位向时域的仿真方法。给出了具体的仿真实验,在理想航迹下与常规时域方法比较,给出了原始数据相位比较曲线。在真实航迹下分析了距离模型近似误差,并给出了原始数据运动补偿前后的成像结果。仿真结果证明了两种方法的准确性和高效性。

井巷多断面岩层热传递方式与深井热环境动态分析

确定井巷风流热量来源及关键地点温度变化、热增量与损失量,并以之为依据有针对性地开展深井气候调节是通风工程需要解决的关键问题之一.通过改进传统的傅里叶导热模型,建立了基于通风井巷实际断面形状的三维热传导模型,针对不同井巷断面形状确定了反映流速与流量状态的动量相关的计算边界条件,并结合时间参数揭示了岩层内部导热以及井巷岩壁与气流间的热交换规律,建立了湿壁面与气流间的热湿传导方程.在此基础上,构建起国内某大型深井金属矿山井下通风系统,获得了关键地点的温度、湿度、热量等参数的走势和变化特点,为矿山开展深井气候调节与控制奠定了基础.

基于实测的采空区稳定性数值模拟分析

准确掌握采空区的三维形态和空间位置是进行采空区稳定性数值模拟的关键。介绍了空区三维激光探测系统(cavity monitoring system,CMS)的基本构成、工作原理及探测方法。结合冬瓜山铜矿采空区的实际情况,在采用CMS准确探测采空区的基础上,应用Surpac建立采空区三维模型和矿区地学三维模型,提出采用数据转换的耦合模式将Surpac与Phase2耦合构建数值计算模型,进行数值模拟计算,根据模拟计算结果对采空区的围岩稳定性进行了分析。研究结果表明,将CMS,Surpac和Phase2三者的优势结合起来,可为岩土工程的稳定性数字模拟研究提供一条新的有效途径。

基于经济时间序列预测的露天矿开采境界动态优化

为获得更为优越的露天矿山境界,构建了集经济时间序列预测、矿岩时间属性赋值和动态经济指标计算为一体的境界全动态优化方法。金属价格是矿山境界优化过程中最重要的因素之一,以金属价格历史数据为平台,通过创建合适时间序列模型,对未来价格做出预测,以预测结果为基础,运用L-G图论法生成系列境界方案,根据矿山实际情况编排进度计划,实现矿岩块参数赋值,将预测结果代入到矿岩块体模型中,计算境界净现值(NPV),经多方案比较确定最优境界。以某铜矿山为例,通过对近50 a伦敦金属交易所(LME)铜精矿季度平均结算价格分析处理,建立了自回归求和移动平均模型(ARIMA),实现了未来15 a铜价预测,最终确定了矿山经济最优境界。建立于金属价格预测基础上的境界动态优化方法所得方案NPV更接近生产实际,其优化结果可更好为矿山设计及未来生产提供基础支撑。

CMS空区探测的环境影响及误差分析与纠正

阐明了采空区CMS精密探测的基本原理以及运用探测数据构建采空区三维模型的方法;分析了井下环境温度、湿度、目标反射率及探测位置等对CMS探测结果的影响,提出了相应的解决措施;针对CMS扫描头水平调零后倾角存在的误差,利用多项式拟合法求得扫描头调整参数与支撑杆倾角及旋转角之间关系,并结合支撑杆上测点位置,提出了精确计算扫描头实际倾角的方法;对于CMS探测模型可能出现的点自相交等问题,提出了修正的方法。研究成果已在国内多个矿山成功应用,取得了良好的实际应用效果。

金属矿床可视化建模及储量计算

利用大型矿业软件Surpac创建了某矿深部矿床的地质数据库,建立了该矿深部矿体的三维实体模型和品位块体模型,采用普通克里格法对矿床有用元素进行了估值,获得了矿体Pb、Zn、S平均品位的空间分布及边际品位与Pb、Zn、S平均品位的关系。按不同边际品位和不同中段对矿床地质储量进行了统计计算,并将矿山生产实际获得的储量与计算获得的储量结果进行了对比分析。结果表明,所建立的矿床三维模型、品位推估及储量计算结果可靠,可用于辅助矿山开展资源评估、采矿设计以及开采计划编制等工作。

基于CMS实测及Midas-FLAC^(3D)耦合的复杂空区群稳定性分析

以某矿山复杂空区群为例,利用CMS探测及Midas-FLAC3D数据耦合技术,分析了空区群开挖过程中围岩变形和应力分布变化情况。在CMS实测基础上,将Midas和FLAC3D两者的优势结合起来,提高了数值模拟的可靠程度,可更有效地指导工程实践。

露天矿山三维设计方法应用研究

针对传统露天矿山开采设计采用二维方式的不直观、低效率等缺点,提出了露天矿山的全三维设计方法.首先以矿业三维软件为平台创建矿床地质模型,利用统计学方法进行品位赋值,形成地质品位计算模型,在此基础上利用三维有限元计算方法进行开采境界边坡角及边坡台阶组合参数优化研究.借助境界圈定及三维排产程序进行采剥方案、生产规模、开采境界、边界品位等矿山关键决策项目的整体优化,最后根据优化结果布置开拓系统,实现露天矿山的设计流程全三维化.将该方法在某矿山设计中进行了应用,结果表明,基于三维可视化的设计方法具有工作效率高、计算精准的优点,有较强的应用推广价值.

复杂多金属露天矿山最终境界动态综合优化

为了将矿岩时间属性准确加入到复杂多金属露采矿山境界优化过程中,提出了基于矿床块体模型的动态综合优化方法。采用当量品位的方式将多金属元素转化为综合当量品位并对矿床块模型进行经济参数赋值,运用L-G图论法通过矿石售价折扣的方式获得一系列静态方案,研究分析了复杂矿山的开采工艺并对各方案编排进度计划,统计计算各方案年现金流,经贴现获得净现值(NPV),综合分析各方案NPV及资源回收情况确定最优方案,实现复杂多金属露天矿山最终境界的动态综合优化圈定。基于生产进度计划的境界动态优化方法与矿山实际生产紧密结合,其优化结果可为矿山设计及未来生产提供更好的基础支撑,为露采矿山最优境界寻找开辟了一条新的途径。

基于空区探测的采场超欠挖量计算及顶板安全分析

采用空区三维激光精密探测系统(3D Cavity Monitoring System,CMS)对金属矿开采形成的采空区进行精密探测.以探测数据为基础运用大型矿床建模软件SURPAC建立与矿山实际坐标完全一致的空区三维模型。将建立的空区探测模型与采场设计单元模型复合,并通过模型间的布尔运算,计算出采场的超挖量与欠挖量。用SURPAC对实际探测获得的空区模型进行剖切,并将剖切所获得的剖面与采场施工设计剖面进行对比.分析顶板巷道工程的安全状况,从而为矿山进一步改进采场回采设计和进行安全控制提供第一手资料。

基于邓肯张模型多参数协调的强度折减法研究

简要介绍了邓肯张模型,结合大量的三轴实验数据对邓肯张模型进行了分析,建立了强度参数与变形参数之间的等价关系,进而提出一种考虑变形参数与强度参数协调折减的强度折减法。分析了不同折减方案对尾矿坝安全系数和塑性区分布的影响,得出与单纯折减c,φ值相比,协调折减Rf,K,n与c,φ的方案得到的位移场偏大,而协调折减Kb,m与c,φ的方案得到的位移场偏小,多参数协调折减的方案得到的位移场是一种折中的结果。同时,多参数协调折减方案可以消除模型底部部分不合理的塑性区,计算的安全系数结果最小,有利于工程的稳定性评价。

采空区激光探测精度影响因素分析及误差修正

针对矿山采空区激光扫描时易于产生误差,影响探测精度而导致空间信息建模失真的问题,确定所获点云数据的关键误差即噪声点和模型倾角误差,基于灰关联理论分析探测过程中误差的主要影响因素及主次关系,进行设备因素、环境因素、人为因素的多因素对比分析,提出基于多项式拟合的倾角误差的修正方法和基于二阶几何连续性的噪声点删除方法。研究结果表明:影响因素分析结果可用来指导探测过程,规避误差,误差修正后的空区边界坐标、体积、顶板暴露面积等参数更准确,提高了采空区激光探测精度。

基于CMS实测的采空区群稳定性数值模拟方法

应用空区探测系统(Cavity Monitoring System,简称CMS),精确地获取地下矿山采空区的三维形态和准确的空间位置,并借助大型三维矿床软件SURPAC建立起了空区的三维形态模型,在此基础上,研究提出了空区稳定性数值模拟建模的SURPAC和FLAC3D耦合方式,形成了基于实测的采空区稳定性数值模拟分析的新方法,有效地提高了采空区稳定性数值模拟结果的准确性和可靠性。该方法已在铜坑矿采空区群稳定性数值模拟研究中成功应用,验证了该技术的有效性和可靠性。

矿体品位和储量统计分析的三维可视化方法

运用三维可视化手段,可快速实现矿体品位和储量的高精度估算。其基本方法是:先用三维可视化软件根据矿床地质勘探资料建立起地质数据库,并建立矿体的三维实体模型,精确模拟矿体的形态;其次,建立矿体块体模型,应用块模型方法对矿体内部进行划分;在此基础上,采用地质统计学方法对矿体内部特性数据进行赋值估算,获得矿体内部所有块的特性数据,最后完成矿床品位和储量的统计分析和计算。本文借助大型三维可视化矿山软件Surpac,在建立某金属矿床的地质数据库和矿体三维实体模型的基础上,建立了矿体的块体模型,分别采用普通克里格法和距离幂次反比法,对该矿床的品位和储量进行分析和估算,并将其结果与用传统的地质块段法计算的结果进行了对比和分析。实践证明,可视化方法不但效率高且结果可靠。

基于高分辨一维距离像的雷达目标三维成像方法研究

针对基于多姿态角下高分辨一维距离像的雷达目标三维成像,本文提出了一种基于互相关方法的散射中心关联和三维成像算法。该方法在穷举所有由一维距离像提取出的散射中心径向距离之间的任意组合的基础上,对散射中心三维坐标进行量化,通过真假散射中心之间的相关,最终获取目标的三维结构信息。与以往方法相比,该方法算法简单,无需大量的目标测量数据。文中给出了应用该方法进行雷达目标三维成像的步骤,仿真结果证明了该方法的有效性。

风电场的选址与风能资源评估及其后评价

风电场选址的优劣与风能资源评估的准确性息息相关,决定了风电项目的成功与否。从工程实践的角度,对风电场在场址选择、测风方案、数据分析、模型计算过程中的遇到的几个关键问题进行概述,并以贵州省处于复杂地形的某风电场为例进行后评价,分析理论计算得到的发电量与实际发电量的差异及差异产生原因。结果显示:1)场址选择方面,借助高精度风能资源图谱,通过叠加土地利用现状图、生态红线范围图等方式,选出资源相对较好的区域作为潜在规划区域,再通过现场实地勘查,排除限制区域;2)测风方案方面,需有足够的测风塔数量和充足的测风时间,测风塔安装位置尽可能覆盖场区内多样化的地形条件;3)数据分析方面,测风数据的插补可选用多种拟合方法,对比插补后风速、威布尔分布的变化,尽量降低因缺少测风数据带来的计算误差;4)模型计算方面,应先验证测风塔在数字化地形图上的位置与实际地形是否吻合,视项目所在地地形复杂程度、地表特征,选择适用的计算模型,海上风电项目和陆上大基地风电项目应重点关注尾流模型的适用性和尾流衰减常数的取值;5)风电场后评价方面,开展基于风能资源评估的风电场后评价,找寻导致风电场实际运行时的发电量与设计发电量差异的因素,有助于减少之后风电场在设计阶段的误差。以期本研究可为后续风电场测风塔选址、风能资源评估提供参考。