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摘要:露天礦山的道路設(shè)計工作是確保礦山生產(chǎn)高效、穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)[6]。文中以德興銅礦為例,運用dimine軟件對該礦富家塢采區(qū)運巖公路進(jìn)行設(shè)計,并分析探討該軟件在道路設(shè)計中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明:DIMINE軟件在礦山道路設(shè)計工作中與傳統(tǒng)CAD道路設(shè)計方法相比具有明顯的優(yōu)勢。DIMINE軟件優(yōu)化了道路設(shè)計過程中的制圖程序,解決了道路設(shè)計工作中填挖方量快速計算的問題,有效提高了道路設(shè)計工作的效率和準(zhǔn)確性。
關(guān)鍵詞:露天礦;DIMINE軟件;道路設(shè)計;填挖方量;塊段法
1引言
礦山道路工程是礦山建設(shè)的重要工程之一,其設(shè)計是礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計的一部分。露天礦山道路是指露天礦山范圍內(nèi)行駛礦用自卸汽車的道路,或通往附屬廠(車間)和各種輔助及附屬設(shè)施所行駛的各類汽車的道路[5]。露天礦山道路具有地形復(fù)雜、坡度大、載荷大、彎道多等特點,在設(shè)計方面和施工方面都要比一般道路的設(shè)計和施工復(fù)雜性更高,難度更大,需要考慮諸多因素[3]。目前,大多數(shù)礦山道路反應(yīng)出來的問題是設(shè)計技術(shù)指標(biāo)偏低、路況性能差。道路設(shè)計不僅要求嚴(yán)格遵守《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》,還需要結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)及規(guī)劃情況作出合理的調(diào)整,以至于設(shè)計結(jié)果達(dá)到更為科學(xué)、合理、經(jīng)濟、實用的目的。傳統(tǒng)的道路設(shè)計依托于CAD軟件,道路剖面圖繪制完畢后需要手工計算填挖方量,效率很低,精確度也不夠高[2]。采用DIMINE軟件分別建立道路設(shè)計前、后的地形三維模型,并利用塊段法快速計算模型內(nèi)填挖方量,可有效解決以上問題。
2工程概況
德興銅礦富家塢采區(qū)排土場緊臨露采南部境界,采用的是就近、壓坡腳式排土,排土段高大,最高排土標(biāo)高為500m,最低排土標(biāo)高為265m。富家塢南部排土區(qū)域下方有歷史遺留的2座尾礦庫,分別為東、西尾礦庫,為了防止上方排土對尾礦庫的尾砂造成擠壓,決定先期對尾礦庫進(jìn)行壓排,降低排土風(fēng)險,同時,也為了避免東部廢石運輸與西行運礦車輛交匯,降低運礦公路車流密度,保障上部生產(chǎn)的安全高效,決定從富家塢溝口修一條壓排公路到廢石場。公路起點位于富家塢采區(qū)富家塢溝口170m標(biāo)高處,終點位于富家塢南部廢石場265m標(biāo)高處。
3道路技術(shù)要求及參數(shù)
本道路主要用于載重154t以上大型電動輪自卸汽車運輸使用。根據(jù)《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》要求,設(shè)計道路屬于生產(chǎn)干線,結(jié)合采區(qū)廢石分布,本道路使用期限較長,但車流量較低,小時車流量低于25輛,故設(shè)計時按三級露天礦山道路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計[1]。按照730E電動輪要求,汽車最小拐彎半徑為40m,考慮線路順暢,同時根據(jù)現(xiàn)場條件,本次線路拐彎半徑設(shè)計為100m,道路技術(shù)參數(shù)如表1所示。
4道路設(shè)計程序
4.1原始地形三維模型建立
將實測得到的地形圖CAD文件導(dǎo)入到DIMINE軟件,按實測標(biāo)高數(shù)值給各線條賦高程。利用“實體建模”命令欄的“整體”命令將圖形三維化,得到原始地形三維圖,如圖1所示。
4.2道路中線設(shè)計
選定道路起點位置,通過露天采礦道路設(shè)計中的中線設(shè)計命令,指定道路坡度上限值和中線兩側(cè)偏移距離并按需要繪制道路中心線,如圖2所示。一旦道路坡度超出上限值,軟件自動將道路中心線變成紅線提示操作者。設(shè)計好的中線如圖3所示(圖中為凸顯道路中線和邊線特意進(jìn)行改色加粗)。
4.3確定道路開口線及邊坡
由道路兩側(cè)邊線向外偏移5m,再使用“移動復(fù)制”命令,將偏移出來的線Z坐標(biāo)抬高10m,然后再偏移2m,形成第一個邊坡及平臺。以此類推,直至最后的邊坡線貫穿原始地表。將所有邊坡平臺線約束建模,形成DTM面片,與原始地形DTM相較,利用“運算”中的“交線”命令,分別選擇原始地形DTM和邊坡線DTM,軟件快速給出開口線。開口線得到后通過“修剪”命令,裁剪掉開口線以外的邊坡平臺線,得到道路兩側(cè)的邊坡及平臺,如圖4所示。
4.4道路填挖后三維模型建立
在道路開口線和邊坡全部形成之后,通過“區(qū)域裁剪”命令,將開口線以內(nèi)的所有原始地形線裁剪掉,然后利用開口線以及邊坡平臺線更新地表,重新建模之后得到道路填挖方后的地形三維圖,如圖4、圖5所示。
4.5繪制道路橫剖面圖
道路橫剖面圖是通過關(guān)鍵位置的剖面線,在軟件“工程出圖”命令欄中首先建立剖面布局,在需要建立剖面的道路關(guān)鍵位置繪制垂直于道路兩側(cè)邊線的多段線,利用剖面圖生成命令選擇需要的多段線建立剖面圖,并轉(zhuǎn)換到XY平面得出橫剖面效果圖,如圖6所示為其中一個剖面圖。
4.6道路填挖方量計算
利用“測量”命令欄中的“填挖方量”命令,選擇塊段法,塊段級數(shù)XY方向選擇4,Z方向選擇2。上部DTM選擇原始地形,下部DTM選擇道路修筑后的三維地形圖,用道路開口線作為封閉圈,計算機馬上得出計算結(jié)果,如表2所示。
4.7工程出圖
按照道路設(shè)計規(guī)范整理圖紙,讀取關(guān)鍵點坐標(biāo)、高程,導(dǎo)出平面圖、橫剖面圖,編繪道路縱剖面圖,再給圖紙加上圖簽,并編寫必要的道路設(shè)計方案說明,形成道路的最終設(shè)計文件。
5結(jié)論
通過運用DIMINE軟件對德興銅礦富家塢采區(qū)170-265運巖公路的設(shè)計,能夠發(fā)現(xiàn),DIMINE軟件在道路設(shè)計時能夠快速繪制出道路開口線,能夠滿足道路設(shè)計工程中對于道路邊坡的各種不同設(shè)計要求,方便實現(xiàn)邊坡變化坡度設(shè)計。在給出道路修筑的填挖方量計算中由計算機代替人工手工計算,極大地提高了效率,能在較短時間內(nèi)迅速給出各種不同的道路設(shè)計方案以及填挖工程量表[4],給設(shè)計工作帶來極大的便利,比傳統(tǒng)的使用CAD方法進(jìn)行設(shè)計更為簡單。減少了大量的工作量,同時也方便施工方管理者對不同設(shè)計方案進(jìn)行有效的決策。
參考文獻(xiàn):
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[2]黃國泉.大型露天礦山運礦道路改造設(shè)計[J].采礦技術(shù),2015(4):24-26.
[3]邱錦標(biāo).露天礦山道路設(shè)計及施工[J].采礦技術(shù),2012(3):42-46.
[4]畢林,趙輝,楊新鋒.DIMINE挖填方量計算原理與方法研究[J].黃金科學(xué)技術(shù),2017(3):108-115.
[5]楊廣宇.露天道路設(shè)計及施工探究[J].露天采礦技術(shù),2016(11):91-93.
[6]高永濤,吳順川.露天采礦學(xué)[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2010:192-194.
作者:楊輝明 單位:江西銅業(yè)集團有限公司