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矿山道路设计中DIMINE软件应用

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摘要:露天矿山的道路设计工作是确保矿山生产高效、稳定的重要环节[6]。文中以德兴铜矿为例,运用DIMINE软件对该矿富家坞采区运岩公路进行设计,并分析探讨该软件在道路设计中的应用效果。结果表明:DIMINE软件在矿山道路设计工作中与传统CAD道路设计方法相比具有明显的优势。DIMINE软件优化了道路设计过程中的制图程序,解决了道路设计工作中填挖方量快速计算的问题,有效提高了道路设计工作的效率和准确性。

关键词:露天矿;DIMINE软件;道路设计;填挖方量;块段法

1引言

矿山道路工程是矿山建设的重要工程之一,其设计是矿区规划设计的一部分。露天矿山道路是指露天矿山范围内行驶矿用自卸汽车的道路,或通往附属厂(车间)和各种辅助及附属设施所行驶的各类汽车的道路[5]。露天矿山道路具有地形复杂、坡度大、载荷大、弯道多等特点,在设计方面和施工方面都要比一般道路的设计和施工复杂性更高,难度更大,需要考虑诸多因素[3]。目前,大多数矿山道路反应出来的问题是设计技术指标偏低、路况性能差。道路设计不仅要求严格遵守《厂矿道路设计规范》,还需要结合现场生产及规划情况作出合理的调整,以至于设计结果达到更为科学、合理、经济、实用的目的。传统的道路设计依托于CAD软件,道路剖面图绘制完毕后需要手工计算填挖方量,效率很低,精确度也不够高[2]。采用DIMINE软件分别建立道路设计前、后的地形三维模型,并利用块段法快速计算模型内填挖方量,可有效解决以上问题。

2工程概况

德兴铜矿富家坞采区排土场紧临露采南部境界,采用的是就近、压坡脚式排土,排土段高大,最高排土标高为500m,最低排土标高为265m。富家坞南部排土区域下方有历史遗留的2座尾矿库,分别为东、西尾矿库,为了防止上方排土对尾矿库的尾砂造成挤压,决定先期对尾矿库进行压排,降低排土风险,同时,也为了避免东部废石运输与西行运矿车辆交汇,降低运矿公路车流密度,保障上部生产的安全高效,决定从富家坞沟口修一条压排公路到废石场。公路起点位于富家坞采区富家坞沟口170m标高处,终点位于富家坞南部废石场265m标高处。

3道路技术要求及参数

本道路主要用于载重154t以上大型电动轮自卸汽车运输使用。根据《厂矿道路设计规范》要求,设计道路属于生产干线,结合采区废石分布,本道路使用期限较长,但车流量较低,小时车流量低于25辆,故设计时按三级露天矿山道路标准进行设计[1]。按照730E电动轮要求,汽车最小拐弯半径为40m,考虑线路顺畅,同时根据现场条件,本次线路拐弯半径设计为100m,道路技术参数如表1所示。

4道路设计程序

4.1原始地形三维模型建立

将实测得到的地形图CAD文件导入到DIMINE软件,按实测标高数值给各线条赋高程。利用“实体建模”命令栏的“整体”命令将图形三维化,得到原始地形三维图,如图1所示。

4.2道路中线设计

选定道路起点位置,通过露天采矿道路设计中的中线设计命令,指定道路坡度上限值和中线两侧偏移距离并按需要绘制道路中心线,如图2所示。一旦道路坡度超出上限值,软件自动将道路中心线变成红线提示操作者。设计好的中线如图3所示(图中为凸显道路中线和边线特意进行改色加粗)。

4.3确定道路开口线及边坡

由道路两侧边线向外偏移5m,再使用“移动复制”命令,将偏移出来的线Z坐标抬高10m,然后再偏移2m,形成第一个边坡及平台。以此类推,直至最后的边坡线贯穿原始地表。将所有边坡平台线约束建模,形成DTM面片,与原始地形DTM相较,利用“运算”中的“交线”命令,分别选择原始地形DTM和边坡线DTM,软件快速给出开口线。开口线得到后通过“修剪”命令,裁剪掉开口线以外的边坡平台线,得到道路两侧的边坡及平台,如图4所示。

4.4道路填挖后三维模型建立

在道路开口线和边坡全部形成之后,通过“区域裁剪”命令,将开口线以内的所有原始地形线裁剪掉,然后利用开口线以及边坡平台线更新地表,重新建模之后得到道路填挖方后的地形三维图,如图4、图5所示。

4.5绘制道路横剖面图

道路横剖面图是通过关键位置的剖面线,在软件“工程出图”命令栏中首先建立剖面布局,在需要建立剖面的道路关键位置绘制垂直于道路两侧边线的多段线,利用剖面图生成命令选择需要的多段线建立剖面图,并转换到XY平面得出横剖面效果图,如图6所示为其中一个剖面图。

4.6道路填挖方量计算

利用“测量”命令栏中的“填挖方量”命令,选择块段法,块段级数XY方向选择4,Z方向选择2。上部DTM选择原始地形,下部DTM选择道路修筑后的三维地形图,用道路开口线作为封闭圈,计算机马上得出计算结果,如表2所示。

4.7工程出图

按照道路设计规范整理图纸,读取关键点坐标、高程,导出平面图、横剖面图,编绘道路纵剖面图,再给图纸加上图签,并编写必要的道路设计方案说明,形成道路的最终设计文件。

5结论

通过运用DIMINE软件对德兴铜矿富家坞采区170-265运岩公路的设计,能够发现,DIMINE软件在道路设计时能够快速绘制出道路开口线,能够满足道路设计工程中对于道路边坡的各种不同设计要求,方便实现边坡变化坡度设计。在给出道路修筑的填挖方量计算中由计算机代替人工手工计算,极大地提高了效率,能在较短时间内迅速给出各种不同的道路设计方案以及填挖工程量表[4],给设计工作带来极大的便利,比传统的使用CAD方法进行设计更为简单。减少了大量的工作量,同时也方便施工方管理者对不同设计方案进行有效的决策。

参考文献:

[1]中华人民共和国交通部.厂矿道路设计规范[M].北京:中国计划出版社,1989:57-59.

[2]黄国泉.大型露天矿山运矿道路改造设计[J].采矿技术,2015(4):24-26.

[3]邱锦标.露天矿山道路设计及施工[J].采矿技术,2012(3):42-46.

[4]毕林,赵辉,杨新锋.DIMINE挖填方量计算原理与方法研究[J].黄金科学技术,2017(3):108-115.

[5]杨广宇.露天道路设计及施工探究[J].露天采矿技术,2016(11):91-93.

[6]高永涛,吴顺川.露天采矿学[M].长沙:中南大学出版社,2010:192-194.

作者:杨辉明 单位:江西铜业集团有限公司

矿山道路设计中DIMINE软件应用责任编辑:张雨    阅读:人次
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