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专利号: 2024108101610
申请人: 青海省第二地质勘查院
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-03-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,对获取矿区的地形图、地质图、钻孔数据、矿体分布图、矿区规划图以及开采设计图数据进行处理;

步骤2,利用处理后的地形图、地质图、钻孔数据和矿体分布图,建立矿区的三维地质模型,反映矿区的地形地貌、地层结构、岩性特征、矿体形态和赋存条件信息,为矿区规划和开采设计提供基础;

步骤3,利用处理后的矿区规划图和开采设计图,建立矿区的三维开采模型,反映矿区的开采方式、开采范围、开采进度、开采参数和开采设备等信息,为矿区的开采管理和优化提供依据;

步骤4,将三维地质模型和三维开采模型进行数据融合,形成矿区的综合三维模型,实现地质和开采信息的可视化和交互,为矿区的决策支持和风险评估提供工具;

步骤5,利用综合三维模型,进行矿区的资源储量计算、开采回收率分析、开采损失率分析、开采稳定性评价、开采环境影响评价建模和计算,为矿区的资源利用和开采效益提供评价;

步骤6,根据建模和计算的结果,对矿区的规划和开采设计进行优化和调整,提高矿区的资源利用率、开采回收率、开采安全性和开采环保性,为矿区的可持续发展提供保障。

2.根据权利要求1所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,步骤1中,数据处理包括数据格式转换、数据校验和数据融合操作,其中:数据格式转换用于将不同格式的数据转换为统一的格式;数据校验用于对获取的数据进行数据校验,检查数据的完整性、准确性、一致性和有效性,排除或修正数据中的错误、缺失、重复或异常值;数据融合用于将不同来源、不同类型、不同精度的数据进行统一和整合,提高数据的质量和信息量。

3.根据权利要求1所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,步骤2包括以下步骤:将处理后的地形图、地质图、钻孔数据和矿体分布图导入三维地质建模软件,创建矿区的三维工程项目,并设置坐标系、投影以及范围参数;

在三维工程项目中,导入地形图作为地表模型,导入地质图作为地质边界,导入钻孔数据作为地质信息源,导入矿体分布图作为矿体边界;

根据地质图和钻孔数据,绘制矿区的地质剖面图,反映地层的厚度、倾角和赋存关系,对地质剖面图进行插值和拟合,生成矿区的地层三维网格模型,反映地层的形态和结构;

根据矿体分布图和钻孔数据,绘制矿区的矿体剖面图,反映矿体的厚度、倾角和赋存关系,对矿体剖面图进行插值和拟合,生成矿区的矿体三维网格模型,反映矿体的形态和条件;

根据岩性特征和钻孔数据,对地层和矿体的三维网格模型进行属性赋值,反映岩性的类型、颜色、密度和含量,对属性数据进行空间插值和分析,生成矿区的属性三维网格模型,反映岩性的分布和变化;

利用三维地质建模软件的可视化功能,对矿区的三维地质模型进行渲染、裁剪、剖面以及动画展示,反映矿区的地形地貌、地层结构、岩性特征、矿体形态和赋存条件信息。

4.根据权利要求1所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,步骤3包括以下步骤:将处理后的矿区规划图和开采设计图导入三维开采建模软件,创建矿区的三维工程项目,并设置坐标系、投影、范围参数;

在三维工程项目中,导入矿区规划图作为开采范围,导入开采设计图作为开采方式,导入矿体分布图作为开采对象;

根据开采设计图和矿体分布图,绘制矿区的开采剖面图,反映开采方式的类型、参数和顺序,对剖面图进行插值和拟合,生成矿区的开采三维网格模型,反映开采方式的形态和条件;

根据开采进度和开采设备,对开采三维网格模型进行动态更新和模拟,反映开采过程的变化和效果,对开采设备进行三维建模和动画展示,反映开采设备的位置和状态;

利用三维开采建模软件的可视化功能,对矿区的三维开采模型进行渲染、裁剪、剖面以及动画展示,反映矿区的开采方式、开采范围、开采进度、开采参数和开采设备信息。

5.根据权利要求1所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,步骤4包括以下步骤:将三维地质模型和三维开采模型导入同一三维建模软件,进行数据格式和坐标系的转换和匹配,确保两种模型在同一空间范围和尺度下进行融合;

根据矿区的地质和开采特征,选择合适的融合方法和参数,对两种模型进行无缝融合,消除重叠和冲突的部分,形成矿区的综合三维模型;

对矿区的综合三维模型进行动态展示和操作,反映矿区的地质和开采信息,包括地层结构、岩性特征、矿体形态、开采方式、开采范围、开采进度和开采参数;

对矿区的综合三维模型进行数据挖掘和模拟分析,为矿区的开采管理和优化提供依据和建议。

6.根据权利要求1所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,步骤5包括以下步骤:使用网格法对矿体进行网格剖分,计算每个网格的体积、品位、密度以及含量参数,累加得到矿区的总资源储量;

根据矿区的开采方式、开采范围以及开采进度信息,计算已开采和未开采的矿体体积和含量,比较得到矿区的开采回收率和开采损失率,评价矿区的资源利用程度和资源浪费程度;

根据矿区的地质结构、岩性特征、开采方式、开采范围以及开采进度信息,利用极限平衡法对矿区的开采区域和周边区域进行应力、应变、位移、安全系数参数的计算和模拟,评价矿区的开采稳定性和安全性;

根据矿区的地质环境、水文环境、生态环境以及社会环境信息,利用生态风险评估法对矿区的开采活动对环境的影响进行定性和定量的分析和评价,评价矿区的开采环境影响和可持续发展能力。

7.根据权利要求6所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,矿区的资源储量的计算公式为:其中,Q表示矿区的总资源储量,p表示网格的个数,Vi表示第i个网格的体积,Gi表示第i个网格的品位,Di表示第i个网格的密度;

矿区开采回收率R的计算公式为:R=(Q

应力、应变、位移、安全系数参数的计算公式为:σ=F/A,ε=△L/L,u=F/k,S=σ通过下述公式评价矿区的开采环境影响和可持续发展能力:R

8.根据权利要求1所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,步骤6包括以下步骤:根据矿区的资源特征、开采技术、经济效益以及安全环保因素,确定优化的目标和指标;

根据优化目标和指标,建立多目标规划模型,描述矿区的规划和开采设计的约束条件和目标函数,并使用分层序列法求解最优解或近似最优解;

根据分层序列法的输出,分析优化结果的可行性、有效性、稳定性和灵敏度,评价优化结果对矿区的资源利用率、开采回收率、开采安全性和开采环保性的影响;

根据优化结果的分析,调整优化方案的参数或约束条件,使优化方案更符合矿区的实际情况和需求;

根据调整后的优化方案,制定具体的实施计划,确保优化方案的顺利实施和监督。

9.根据权利要求8所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,多目标规划模型用以下公式表示:min{F(x)}=(F

s.r.g

h

其中,x=(x

10.根据权利要求9所述的一种矿山开采前后地形变化与储量动态计算方法,其特征在于,使用分层序列法求解最优解或近似最优解的具体步骤为:将优化目标按照重要性排序,假设F

先求解单目标规划模型:

min{F

s.r.g

h

得到最优解x

再求解单目标规划模型:

min{F

s.t.g

h

得到最优解x

重复上述步骤,直到求解最后一个单目标规划模型:min{F

s.t.g

h

得到最优解x

最终得到多目标规划模型的最优解或近似最优解x(K)和最优值向量:F(x