基于双曲嵌入的露天矿区暗光环境下道路多目标检测模型

露天矿环境特殊,道路场景复杂多变,在光照不足时会导致矿区道路多目标识别不清、定位不准,进而影响检测效果,给矿区无人矿用卡车的安全行驶带来严重安全隐患。目前的道路障碍物检测模型不能有效解决矿区暗光环境对模型检测效果的影响,同时对矿区小目标障碍物的识别也有较大误差,不适用于矿区特殊环境下障碍物的检测与识别。针对上述问题,提出了一种基于双曲嵌入的露天矿区暗光环境下多目标检测模型。首先,在模型的图像预处理阶段引入卷积神经网路Retinex-Net对暗图像进行增强,提高图像清晰度;然后,针对数据集中特征过多而无重点偏好的问题,在加强特征提取部分添加全局注意力机制,聚集3个维度上更关键的特征信息;最后,在检测模型预测阶段引入双曲全连接层,以减少特征丢失,并防止过拟合现象。实验结果表明:(1)基于双曲嵌入的露天矿区暗光环境下道路多目标检测模型不仅对露天矿区暗光环境下的大尺度目标具有较高的分类与定位精度,对矿用卡车及较远距离的小尺度目标即行人也可准确检测与定位,能够满足无人矿用卡车在矿区特殊环境下驾驶的安全需求。(2)模型的检测准确率达98.6%,检测速度为51.52帧/s,较SSD、YOLOv4、YOLOv5、YOLOx、YOLOv7分别提高20.31%,18.51%,10.53%,8.39%,13.24%,对于矿区道路上的行人、矿用卡车及挖机的检测精度达97%以上。

多目标金属露天矿配矿装载点选取问题及求解算法

目的:为了减少矿产资源浪费,提高贫矿的利用率,针对大型金属露天矿多装载点配矿问题,综合考虑矿石剩余量不足、铲装设备数量有限等因素对配装载点选取的影响,以品位偏差最小、生产成本最小、车辆总排队时间最短为目标建立配矿装载点选取模型。方法:采用二维矩阵整数编码法,并设计一种基于随机片段交叉与特定变异算子相结合的间接二次遗传优化算法对模型进行求解。结果:以国内某大型金属露天矿实际生产数据为例进行仿真实验,结果表明:所得出的装载点选取方案在受铲装设备数量限制、优先开采矿石剩余量相对较少装载点的条件下,仍能满足配矿计划需求。结论:所提模型、算法能普遍适用于大型金属露天矿山开采,使装载点的矿石得到充分利用。意义:提高了企业的经济效益和矿山整体开采效率。

与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法

露天煤矿开采过程中矿山三维地质模型不断变化,需要随之更新地质剖面图以真实反映当前矿山的地质构造与地层性质。针对目前剖面图更新方法存在剖面图内部图元属性信息与空间信息交互不畅导致剖面图更新不够准确的问题,提出了一种与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法。通过设计矿山三维地质模型与剖面图元关联关系的概念模型与逻辑模型,实现模型图元与剖面图元对象名称的关联;通过在剖面图上设置水平和高程位置的定位坐标,将剖切所得对象关联至相应的剖面图位置,实现模型图元与剖面图元空间位置坐标的关联,以达到矿山三维地质模型与剖面图属性信息、空间信息等图元数据关联的目的;根据矿山三维地质模型中发生改变的图元确定需要更新的区域,提取区域内各剖面线并根据关联关系得到相应的剖面图,进一步通过遍历判断图元属性更新标志位和几何更新标志位的状态,自动更新各剖面图中属性或几何形状发生变化的剖面图元。应用结果表明,该方法实现了剖面图与矿山三维地质模型的关联,以及剖面图的自动更新;利用该方法自动更新后的剖面图中定位坐标数据与更新前一致,验证了剖面图更新方法的准确性。

锡林郭勒盟大型露天煤矿区地质环境时空演化评价

内蒙古锡林郭勒盟大型露天煤矿区经过20多年的开发,产生了一系列矿山地质环境问题,矿区地质环境在一定程度上遭到破坏,因此,开展大型露天煤矿区地质环境时空演化评价可为矿区生态地质环境修复提供参考。本文对锡林郭勒盟3个大型矿区进行地质环境时空演化评价。首先通过现场调查,明确了研究区主要的矿山地质环境问题,包括植被覆盖度下降、土地压占(排土场和工业场地)、地形地貌景观破坏(露天采坑)和含水层破坏等4类;其次利用遥感影像定量获取了2000—2020年之间的矿山地质环境问题信息,并建立了矿山地质环境评价指标体系;然后应用层次分析法确定了矿山地质环境评价指标的权重,并通过基于GIS的影响指数模型对矿山地质环境影响进行了评价和区划,探讨了矿山地质环境时空演化规律。研究结果表明:(1)3个大型矿区植被覆盖度下降区域的面积、排土场压占土地面积和露天采坑破坏地形地貌景观面积随时间不断增加;(2)大型矿区采矿对地质环境的影响划分为无影响区、轻微影响区、一般影响区、较强影响区和强烈影响区5个等级分区;(3)3个大型矿区地质环境时空演化规律基本相同,不同影响区的空间分布特征和面积随时间变化的规律不同。

无人机三维建模技术在露采矿山动态储量监测中的应用

针对无人机矿山测绘现有技术无法满足储量动态监测的精细化要求等问题,通过研究矿山多源异构数据融合、地形三维建模、矿体三维地质建模、精细储量自动计算方法,完成露采矿山储量无人机精细化动态监测系统的研发,实现了各矿种界内与越层越界精细动态储量的自动计算。应用结果表明,系统应用于矿体与矿界不规则露采矿山储量动态监测相对误差可达3%以内;能适应矿体与矿界不规则、地形变化大等复杂情况;成果可直观、准确展现矿山的开采状况;可显著提高露天矿储量动态监测的精度和效率。

露天煤矿排土场长时序植被碳汇分级方法构建及分析

植被碳汇是露天煤矿生态环境评价的重要指标,精确反演植被碳汇并进行准确分级对探索矿区生态修复至关重要。为此,提出一种基于粒子群优化算法的露天煤矿植被碳汇分级方法。基于Landsat遥感影像和气象数据,采用光能利用率模型,反演出内蒙古胜利一号露天煤矿区2005-2020年间排土场的植被碳汇时空分布;通过构建目标函数并迭代计算,获取了该区植被理想光能利用率、最佳气温和降水条件,量化并建立了植被碳汇分级标准;对不同时期各个排土场的植被碳汇结果进行分级,并对分级面积和占比的时空变化进行分析。结果表明:(1)2005-2020年间研究区植被固碳能力呈上升趋势,年均增长值和增长率分别为1.43gC/(m^(2)·a)和6.97%。(2)各排土场生态修复后,植被碳汇值大幅提高,极高和高植被碳汇区面积不断扩大。(3)排土场生态修复效果存在差异,南北排土场表现最佳,沿帮次之,内排土场相对较差。到2020年南、北排土场极高植被碳汇区面积分别达0.94和0.92km2,占比为92%和94%;沿帮排土场极高和高植被碳汇区面积达3.64km2,占比66%;内排土场极高植被碳汇区面积增长至1.22km2,占比达31%;2020年南、北和沿帮排土场已不存在极低植被碳汇区。研究成果不仅为露天煤矿生态环境评估提供了重要的数据支持,也为矿区生态修复策略制定提供了科学依据。

基于三元DEM的露天煤矿封闭壳状包络体素建模研究

传统地质模型受自身结构性质和布尔运算效率的局限,限制了采矿模型的生成,无法满足露天矿大规模物料规划问题的需求。针对上述问题,对开采体块段模型及采矿模型进行了定义,并提出了一种基于三元DEM的露天煤矿封闭壳状包络体素快速建模方法,即煤岩模型的顶面、底面和侧面DEM建模,三元DEM经固化后即可生成煤岩体对应的封闭壳状包络体素模型。该模型介于实体模型和块体模型之间,能够保障算量精度,同时具有较高的布尔运算效率,可以现实定点、定向的尺寸和结构剖切,在传统算量地模的基础上,通过特定的结构定义,丰富剥采程序和工艺参数等技术指标属性,定制专属的采矿模型,更好地服务于露天矿物料流规划、采剥生产计划动态优化等问题。

地质雷达信号多属性处理与解释技术在露天矿边坡滑体精细探测中的应用

边坡问题是露天矿山当前面临的一个重要安全问题,但地质雷达数据中大量隐藏信息未被充分利用与挖掘是制约地质雷达应用于边坡滑体精细探测效果的重要因素。针对该问题,笔者根据研究区露天边坡滑体特点将多属性分析技术引入地质雷达解释分析中,优选并提取了振幅属性、瞬时属性、频率属性等多种属性对边坡岩土体结构和地下水进行了精细分析,最后分别与高密度电法反演剖面及水文孔进行了验证对比。实践证明,地质雷达信号多属性处理与解释成果反映的信息准确丰富,在露天矿边坡滑体探测中切实有效,可为后续露天矿边坡滑体治理提供准确可靠的依据。

露天矿山排土场生态污染现状及修复技术研究

随着中国工业化进程的加速,矿产资源需求不断上升,露天矿山的开采规模和强度显著增加。露天矿山排土场作为矿山开采过程中剥离物和废石堆放的场所,其生态污染问题愈发突出。总结基于露天矿山排土场修复技术的相关研究成果,重点从地质稳定性修复技术、土壤修复技术和水资源修复技术进行了梳理分析,并提出了针对性建议,以期为矿山生态修复提供参考和借鉴。

资源整合背景下露采转地采矿山地质环境治理方法探讨

为查明资源整合背景下楸树湾铜钼矿露采转地采矿山地质环境问题、矿区地质灾害现状及隐患、土地利用类型和各类土地的损毁及复垦情况,制定相应的矿山地质环境保护治理与土地复垦措施。通过资料收集与野外地质环境调查,对矿山生产活动造成的土地损毁与矿山地质环境影响进行综合性评估,确定保护与恢复治理分区的责任范围;从技术、经济、土地适宜性和水土资源平衡等方面提出矿山地质环境治理、修复与土地复垦措施;通过设置警示牌、防护网、修建挡土墙、排水渠、边坡复垦和表土复垦等工程技术措施,分阶段、有层次地进行修复治理。项目的有效实施消除了地质灾害隐患,避免了人员伤亡和财产损失;增加了复垦面积,提升了土地资源的综合利用率,有利于复垦区经济效益的综合提升;使因矿山开采对地质环境和土地资源的影响和破坏程度降到最低。为实施矿山地质环境保护、治理和监测及土地复垦,以及为自然资源主管部门的监管提供依据,改善矿区人居生态环境,促进区域经济的良性可持续发展。

新疆某露天矿山地质环境特征及评价

矿产资源是现代社会发展的重要动力,在人类进行开发的过程中,矿山及周边的地质环境遭受到破坏是难免的。在收集矿区的地质资料和现场勘探、调查数据的基础上,对矿区的地质环境进行现状评价、预测评价和综合评价。根据矿区内采矿活动对地质灾害、矿区下覆含水层的破坏、矿区原生地形地貌景观的影响及破坏、矿区地表水土环境的影响和破坏,以及矿区产生的大气污染等方面,对矿山地质环境特征进行总结,最后,根据地质环境的破坏程度提出相应的矿山地质环境防治措施。

洛阳市龙门山废弃露天矿山地质环境影响评价及修复研究

以龙门山废弃露天矿山为对象,开展矿山地质环境影响评价及修复研究,探索其矿山地质环境修复模式和技术措施。分析研究区矿山地质环境影响因素,开展矿山地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏及土地损毁等矿山地质环境影响评价,划分矿山地质环境恢复治理分区,讨论废弃露天矿山地质环境修复措施。结果显示,研究区矿山地质灾害危害程度小,对含水层影响小,地形地貌景观和土地资源破坏严重;矿山地质环境重点防治区面积6.47 hm^(2)、占总面积的17.80%,次重点防治区9.73 hm^(2)、占总面积的26.77%,一般防治区面积20.15 hm^(2)、占总面积的55.43%;针对评价成果采用“坡面危岩清理+地形地貌重塑+土壤重构+挡土墙+截排水渠+植被重建”修复措施对破坏地貌景观和土地进行修复治理,取得了良好的修复效果。研究成果对同类型露天矿山的地质环境影响评价及修复研究具有一定的借鉴意义。

强风化长雨季条件下矿山GNSS与合成孔径雷达技术的适用性研究

中国南部地区特别容易发生滑坡事故,主要由于表土风化和强降雨引发,对矿业生产带来不良影响。因此,急需采取有效监测和预警措施。近年来,合成孔径雷达技术迅速发展,并已应用于替代GNSS对矿山边坡进行表面位移监测。本研究以珠江水泥石灰石矿山为例,验证了在强风化长雨季条件下,GNSS与合成孔径雷达技术在矿山边坡监测方面的适用性。对比分析结果显示:两者记录的边坡位移变形趋势一致,为滑坡演化提供了关键信息;然而,GNSS需要更密集的本地观测网络以提供更准确的位移评估和滑坡风险控制;合成孔径雷达技术在特殊气象和地理环境下的应用需要特定的处理工具进行一定程度的校正。

陕西省某露天矿山地质环境现状影响评估及生态修复治理

某露天矿山为大型开采矿山,由于长期开采活动造成矿山地质环境破坏,为保护矿山地质环境,本文在对矿山地质环境条件进行分析的基础上,对矿山地质环境现状进行评估,并提出了相对应的生态修复治理方案,为矿山地质环境治理提供重要的地质依据。

季冻区露天矿山边坡稳定性分析及加固措施研究

季节性冻土区露天矿边坡受不良地质作用影响及恶劣环境影响,不断出现变形、裂缝、滑移等病害,严重威胁矿山开采安全。基于图木尔廷—敖包锌矿东边坡失稳,开展了季冻区露天矿山边坡稳定性影响因素的研究,主要包括不良地质作用、冻融循环作用、开采爆破振动、水的直接作用等4个方面。在分析计算基础上,提出了包含削坡减载、边坡加固、疏排水工程及坡表喷涂和覆土的综合加固整治方案。经验算,按照设计方案进行加固后,能够有效提高东边坡的稳定性,解决困扰多年的东边坡稳定难题。达到从根本上消除安全隐患、保障矿山可持续开采的目的。

某大型凹陷露天铁矿坑生态环境综合治理途径探讨

在安全的前提下,利用凹陷露天矿坑空间和土地的资源优势,将大宗矿业固废回填凹陷露天矿坑并复垦为农用地,是完成凹陷露天矿坑生态环境综合治理的有效途径。以某大型凹陷露天铁矿坑为例,分析了矿区生态环境问题和资源现状,探讨了凹陷露天矿坑生态环境综合治理的途径。可将矿区尾砂、废石等大宗固废进行无害化回填,实现约2000万m^(3)空间容积有效利用,消除地质灾害隐患;同时在凹陷露天矿坑回填工程的基础上设置黏土阻隔层,回填表土并进行培肥,配套建设灌溉排水和田间道路等,将存量采矿用地复垦为耕地,实现土地资源再利用。

露天煤矿矿山地质环境因子提取与环境恢复治理分区综合评价研究

为进一步探究露天煤矿矿山的现存风险因素,以及后续的环境恢复治理路径,以西南地区渝南煤矿废弃露天煤矿矿山为研究案例,基于无人机倾斜摄影方法获取该矿山的基本影像信息,建立矿山区域三维模型图,综合应用ArcGIS、FLAC3D等软件对该矿山区域地质条件进行综合分析,明确该矿山的坡度、坡高、边坡稳定性、土地压占损毁情况、危岩分布和边坡类型分布情况。通过专家访谈法建立露天煤矿环境恢复治理分区综合评价模型,结合评价因子数据对恢复治理分区进行综合评价。结果显示:矿区土地占压与损毁严重,因此,在后续的工作中,应当对压占现有土壤的矿渣和岩石等材料进行转运,而后结合土壤污染情况实施针对性土壤治理措施。该区域存在较严重的地质环境问题,需要进行岩土工程治理。这主要是由于矿山开采放炮引起的震动,导致了不稳定的高陡岩质边坡。

矿区地质环境评价与生态修复对策

矿产资源开采可以促进经济社会发展,但会破坏区域生态环境,削减生态环境承载力。矿区需要开展地质环境评价,以便实施生态修复。以沈阳市某露天矿山为例,综合地质调查资料,对矿区地质环境进行评价,然后提出生态修复方案。根据危害程度,矿区实施地质环境分区治理,可以消除地质灾害风险。研究成果可为矿区生态环境可持续发展及矿山资源的合理开发提供技术支撑,也可为类似矿区生态修复提供参考。

新疆某花岗岩矿地质环境特征及生态修复治理研究

矿产资源是社会发展的重要保障,近年来,随着国家对矿产资源需求的持续增长,矿业开采行业得到快速发展。矿山开采对周边地质环境影响较严重,矿山建设之前有必要对生态环境影响进行预测与评估。根据矿山生产建设规模评估,矿山生产及建设期间,采矿场、废石堆放场、办公生活区、荒料堆放场和矿山道路对土地将产生挖损和压占损毁,预测损毁土地面积合计48.75 hm^(2)。通过对矿山地质环境影响评估得出,预测评估矿山地质灾害的影响程度较轻-较严重;预测矿山开采对地形地貌景观影响严重-较严重-较轻。针对上述问题,在矿山开采和闭坑后,根据区域内的自然生态环境、社会经济发展等进行全面分析,充分考虑当地政府与民众对此提出的合理建议,依据土地复垦适宜性评价结果,结合工程土地复垦适宜性分析,对损毁土地的复垦采取砌体拆除工程、废弃物外运、削坡工程和平整工程等治理方案,实现防灾减灾和生态恢复的目的。

南召县神仙崖露天开采矿山地质环境治理与修复

为查明南召县神仙崖矿区露天开采矿山地质环境问题、矿区地质灾害现状和各类土地的损毁及复垦情况,制定相应的矿山地质环境保护与土地复垦措施。通过资料收集与野外调查,对矿山进行综合评估,确定保护与恢复治理的分区范围;从技术、经济、土地适宜性和水土资源平衡等方面提出修复与治理措施;采取设置警示牌、防护网、修建挡土墙、排水渠和复垦等工程措施;分阶段、有层次性地进行修复治理。项目的有效实施,消除了地质灾害隐患,避免了人员伤亡和财产损失;增加了复垦面积,提升了土地资源的综合利用率;降低了矿山开采对地质环境和土地资源的影响。为实施矿山地质环境保护、治理和土地复垦提供数据支持,为主管部门的监管提供依据,有利于区域经济的良性可持续发展。