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面向数字孪生的大型露天金属矿生产调度仿真分析 被引量:2
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作者 周辰奥 周科平 +3 位作者 张孝平 徐继业 李杰林 张良兵 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第3期190-199,共10页
在金属矿山数字化生产变革的推动下,如何从未来生产预测角度出发,以提高总体生产效率为目的,面向数字孪生开展细节化生产仿真已成为亟待解决的难题。针对准确度高、操作性强、前瞻效果好的调度需求,构建了露天金属矿山数字孪生系统架构... 在金属矿山数字化生产变革的推动下,如何从未来生产预测角度出发,以提高总体生产效率为目的,面向数字孪生开展细节化生产仿真已成为亟待解决的难题。针对准确度高、操作性强、前瞻效果好的调度需求,构建了露天金属矿山数字孪生系统架构,阐明了基于生产仿真试验的矿山数字孪生应用路径。结合作业车间调度问题(JSSP)分析方法,分别基于周期总产量PT最大和单设备产量均值PM最大构建了铲运设备流调度仿真的目标函数,并设计了包含构建仿真模型、检验模型误差、设计仿真试验和分析试验结果等步骤的仿真试验流程。最后以攀西某铁矿山的第5年生产计划为例,基于目标函数分别对采场内部运输和全过程运输开展了仿真预测计算,共计算了515种试验方案。模型计算的误差绝对值控制在2%以内,综合考虑产能、设备负荷和设备工作效率等数据之间的均衡性,推荐设备方案480和229为最优方案。研究表明:设计的仿真试验流程及模型预测结果可靠,能够实现对调度方案的多角度评估,可以为大规模连续生产系统仿真的创新应用提供依据。 展开更多
关键词 露天矿山 仿真 数字孪生 生产调度 智慧矿山
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基于三维激光扫描点云数据的地下巷道岩体结构面识别及稳定性分析 被引量:6
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作者 李杰林 白德威 +2 位作者 杨承业 张玮 张孝平 《黄金科学技术》 CSCD 2022年第3期343-351,共9页
巷道围岩中发育的结构面对巷道稳定性有很大的影响,开展地下巷道的工程地质调查,精确获取地下巷道围岩结构面信息是巷道稳定性分析的关键。以云南大红山铁矿775 m中段运输巷道为研究对象,采用三维激光扫描仪获取围岩结构面点云数据,并... 巷道围岩中发育的结构面对巷道稳定性有很大的影响,开展地下巷道的工程地质调查,精确获取地下巷道围岩结构面信息是巷道稳定性分析的关键。以云南大红山铁矿775 m中段运输巷道为研究对象,采用三维激光扫描仪获取围岩结构面点云数据,并利用点云数据处理软件进行误差处理、坐标校正、结构面数据提取、点云拼接和过滤抽稀等内业数据处理工作,基于处理结果开展了统计分析;利用离散元软件3DEC建立了离散结构网络模型与地下巷道合成岩体模型,并对该巷道在自重及爆破振动作用下的失稳概率进行了数值模拟。结果表明:三维激光扫描技术可较好地获取巷道围岩的结构面信息,结合离散块体单元计算软件对巷道岩石块体的稳定性进行进一步分析,所分析区域的围岩自稳能力较好,但在爆破振动影响下失稳概率大幅增加,研究结果可为巷道的支护设计提供理论指导。 展开更多
关键词 地下巷道 三维激光扫描技术 结构面网络模拟 稳定性分析 块体失稳
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微波照射下大理岩孔隙结构变化特征及能量演化规律
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作者 李想 杨建国 +2 位作者 杨博 李杰林 周科平 《黄金科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期470-480,共11页
为研究大理岩在不同微波照射功率和辐射时间下的孔隙结构变化及强度劣化特征,基于核磁共振技术分析不同微波照射功率和辐射时间下大理岩的孔隙结构演化特征,并通过声波和岩石力学强度等测试工作进行验证。同时,建立微波照射下岩石的损... 为研究大理岩在不同微波照射功率和辐射时间下的孔隙结构变化及强度劣化特征,基于核磁共振技术分析不同微波照射功率和辐射时间下大理岩的孔隙结构演化特征,并通过声波和岩石力学强度等测试工作进行验证。同时,建立微波照射下岩石的损伤劣化模型,并基于能量耗散理论分析了大理岩的能量演化过程。结果表明:随着微波照射功率和辐射时间的增加,大理岩的质量、硬度、波速、峰值强度和弹性模量等参数均呈现不同程度的下降,孔隙度升高;随着微波照射功率和辐射时间的增加,试样内部能量发生转换,耗散能能量占比不断增加,弹性能能量占比不断减少。研究结果揭示了微波照射下大理岩内部孔隙结构变化及能量演化规律,对其他类型岩石损伤演化机理具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 微波照射功率 微波辐射时间 孔隙结构 损伤模型 能量演化 岩石损伤
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基于Aegis的无底柱分段崩落法中深孔爆破过程模拟与应用
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作者 朱国军 徐帅 +1 位作者 钟裔禄 杨博 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第2期96-103,共8页
无底柱分段崩落法因其回采效率高、结构简单、安全性高等优势被广泛应用于地下金属矿开采,其落矿方式常采用中深孔爆破。针对传统无底柱分段崩落法中深孔爆破设计过程繁琐、模拟效果不够直观等问题,开展了基于爆破设计与分析软件Aegis... 无底柱分段崩落法因其回采效率高、结构简单、安全性高等优势被广泛应用于地下金属矿开采,其落矿方式常采用中深孔爆破。针对传统无底柱分段崩落法中深孔爆破设计过程繁琐、模拟效果不够直观等问题,开展了基于爆破设计与分析软件Aegis的中深孔爆破过程模拟与应用研究。首先介绍了该软件的模块构成和功能,并梳理和总结了模拟分析流程;其次研究了利用模型边界限制爆破空间以及利用爆炸能量的交错状态校验孔网参数的两项关键技术;最后基于该软件对某地下矿山无底柱分段崩落法中深孔爆破进行了数值模拟。研究结果表明:单排炮孔内爆炸能量集中且充盈了整个爆腔,连续耦合的装药结构以及0.3 kg/t的炸药单耗设计较为合理;临排炮孔间爆腔壁呈相切的状态,可能存在排间能量不足以完全破碎岩体的情况,2.2 m的炮孔排距稍大;预测的多条进路爆破块度质量分布结果均出现大块占比偏高的情况,与现场的工程实践结果一致,并以其中一次爆破后的爆堆照片为例进行说明,其大块率达到了18.03%。结合Aegis软件的模拟结果,分析炮孔排距偏大可能是导致大块率偏高的主要原因。此外还对实验分段的6个开采进路进行了12次爆破试验并加以模拟验证,得到了基本一致的爆破块度质量占比结果,有效佐证了该软件的现场应用效能。 展开更多
关键词 无底柱分段崩落法 中深孔爆破 AEGIS 能量分布 爆破块度
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无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究 被引量:36
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作者 李杰林 杨承业 +3 位作者 胡远 周科平 张孝平 刘锐凯 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第12期168-172,共5页
传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境,容易导致采空区探测数据不完整,无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性,基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备,开展... 传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境,容易导致采空区探测数据不完整,无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性,基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备,开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势,并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明:通过无人机三维激光扫描探测,使大红山铁矿Ⅱ1矿体775-1采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。 展开更多
关键词 采空区探测 无人机 三维激光扫描 地下矿山
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复杂采空区群稳定性数值分析及安全分级评价 被引量:15
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作者 周科平 曹立雄 +4 位作者 李杰林 张玮 杨承业 张孝平 高乐 《黄金科学技术》 CSCD 2022年第3期324-332,共9页
采空区已成为影响矿山安全生产的重大隐患。为了准确分析复杂采空区群的稳定性,加强矿山对采空区群的安全管控,基于某矿山采空区群精细探测数据,采用Geomagic、Midas GTS与FLAC3D的耦合建模以及数值模拟分析方法,对复杂采空区群进行稳... 采空区已成为影响矿山安全生产的重大隐患。为了准确分析复杂采空区群的稳定性,加强矿山对采空区群的安全管控,基于某矿山采空区群精细探测数据,采用Geomagic、Midas GTS与FLAC3D的耦合建模以及数值模拟分析方法,对复杂采空区群进行稳定性分析;同时,以采空区类型、岩石抗压强度和暴露面积等16项指标建立了复杂采空区群的安全分级评价体系,开展了复杂采空区群安全分级评价。结果表明:大矿体采空区上盘及东南方向顶板存在垮落隐患;五盘区采空区西北方向顶板“跳板状”围岩在残矿回采过程中将发生大幅形变;主采区各采空区相隔的间柱存在较大的应力集中现象。结合采空区安全分级评价结果,提出了各采空区的处理措施建议。研究结果为同类矿山的采空区稳定性分析和安全分级评价提供了借鉴。 展开更多
关键词 采空区群 耦合建模 稳定性分析 安全分级评价 危险度评价 物元可拓评价模型
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三维激光扫描技术在地下巷道岩体结构面识别的应用 被引量:12
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作者 李杰林 杨承业 +2 位作者 彭朝智 周科平 刘锐凯 《黄金科学技术》 CSCD 2021年第2期236-244,共9页
为了精确获取地下巷道的结构面信息,基于三维激光扫描技术,开展地下矿山巷道岩体结构面探测及识别研究。阐述了三维激光扫描系统及其原理、点云数据收集与处理、结构面信息提取的工作流程,并在云南锡业股份有限公司卡房分公司大白岩区域... 为了精确获取地下巷道的结构面信息,基于三维激光扫描技术,开展地下矿山巷道岩体结构面探测及识别研究。阐述了三维激光扫描系统及其原理、点云数据收集与处理、结构面信息提取的工作流程,并在云南锡业股份有限公司卡房分公司大白岩区域Ⅰ-51#矿群的1430 m、1440 m和1450 m水平主巷道开展了三维激光扫描与结构面信息提取,最后将传统测量手段与三维激光扫描测量方式所获取的结构面数据进行对比分析。结果表明:在地下矿山巷道中,相比传统测量手段,三维激光扫描测量方式所获取的结构面数据更丰富、全面且准确。三维激光扫描技术可为地下矿山巷道岩体结构面工程调查提供一种高效、精确的测量手段。 展开更多
关键词 地下矿山 岩体结构 三维激光扫描技术 点云数据 结构面测量
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巷道岩体结构面“人工+半自动”识别方法及应用研究
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作者 赵晓明 李想 +4 位作者 李杰林 杨彤飞 郑佳晨 杨博 李长军 《黄金科学技术》 CSCD 2023年第5期773-784,共12页
为了实现对地下巷道围岩结构面点云数据高质量、高精度的识别和优化,利用三维激光扫描技术开展了地下巷道岩体结构面测量及识别研究。以云南省彝良县洛泽河镇毛坪铅锌矿910 m中段运输巷道为例,开展了三维激光扫描与结构面信息提取工作,... 为了实现对地下巷道围岩结构面点云数据高质量、高精度的识别和优化,利用三维激光扫描技术开展了地下巷道岩体结构面测量及识别研究。以云南省彝良县洛泽河镇毛坪铅锌矿910 m中段运输巷道为例,开展了三维激光扫描与结构面信息提取工作,并利用Pointstudio软件对所获取的点云数据进行坐标校正、拼接、除噪和抽稀等处理,最后将现场人工测量和人工识别、半自动识别与人工识别等结构面识别方法进行对比验证和分析。结果表明:在地下矿山巷道中,针对巷道围岩中出露形态复杂的结构面,采用“人工+半自动”识别相结合的方法进行地下巷道岩体结构面识别,所获取的结构面数据更加准确和全面,为巷道结构面信息识别和几何特征提取提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 地下巷道 结构面识别 三维激光扫描 点云数据 结构面测量
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