一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法
【专利摘要】一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，步骤为：对矿山开拓系统进行模块化分类，分类后的矿山开拓系统包括竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块；对竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块进行再次分类，分类结果如下：竖井模块包括若干竖井单元体，巷道模块包括若干拱形巷道单元体和若干方形巷道单元体，井巷联结模块包括若干双侧马头门单元体、若干单侧马头门单元体、若干单体式转弯单元体、若干组合式转弯单元体、若干T型三叉单元体、若干Y型三叉单元体及若干四叉单元体；硐室模块包括若干硐室单元体；在设定比例尺下对各个单元体进行实体制造；按照矿山开拓系统的实际布局或设计布局组装出所需的实体三维开拓系统模型。
【专利说明】
一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法
技术领域
[0001]本发明属于矿山工程技术领域，特别是涉及一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法。
【背景技术】
[0002]地下矿山开拓系统作为采矿工程的一个重要组成部分，只有全面了解开拓系统的相关知识，才能够更好的服务于采矿工程。
[0003]在教学过程中，老师们为了帮助学生理解开拓系统的相关知识，往往会通过图片或动画的方式对开拓系统进行讲解和展示，由于开拓系统具有的空间复杂性，仅通过图片或动画方式对学生理解相关知识的帮助也是十分有限的，而学生又迫切想要更好更快的理解和学习到开拓系统的相关知识，但现阶段还没有更好的解决办法。
[0004]在矿山现场中，随着采矿工程的不断进行，开拓系统也会不断发生变化且持续动态发展的，导致初始的开拓系统二维平面图只能进行一次次的更新，随着开拓系统越来越复杂，想要在短时间内通过二维平面图来掌握地下开拓系统空间布局也会变得越来越困难。再有，一旦矿山现场发生安全事故，需要救援人员在第一时间到达事故现场开展救援行动，但是，在救援前，救援人员必须先要熟悉地下开拓系统的空间布局，并掌握事故地点的位置坐标以及制定救援路线，而上述信息只能通过二维平面图来获取，由于二维平面图具有直观性差的缺点，想要短时间通过二维平面图来熟悉地下开拓系统的空间布局几乎是不可能的，而黄金救援时间又是短暂和宝贵的，绝不能将救援时间过多的浪费在熟悉地下开拓系统的空间布局上。
[0005]为此，本领域技术人员也想过制造传统意义上的实体三维开拓系统模型，并通过实体三维开拓系统模型来代替传统的二维平面图，但是，由于开拓系统并不具备重复性，也就是说，世界上没有完全相同的两套矿山开拓系统，而且对于一套矿山开拓系统来说，其在初始建设期到建设定型期之间，开拓系统也是在不断变化且持续动态发展的，这对于实体三维模型制造来说，没人能够预知实体三维模型具体制造多少数量才能满足实际需要，而介于时间和成本因素，显然是矿山企业难以接受的。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，首次对实体三维开拓系统模型提出了模块化设计方案，使实体三维开拓系统模型具备了灵活组装的能力，可在教学过程中代替图片和动画，以帮助学生更好更快的理解和学习到开拓系统的相关知识，并可在矿山现场代替二维平面图来使用，其能够适应不断变化且持续动态发展的开拓系统，且在安全事故发生时帮助救援人员快速熟悉地下开拓系统的空间布局，并掌握事故地点的位置坐标以及制定救援路线。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一:对矿山开拓系统进行模块化分类，分类后的矿山开拓系统包括竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块；
[0009]步骤二:对竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块进行再次分类，分类结果如下:
[0010]①竖井模块包括若干竖井单元体；
[0011 ]②巷道模块包括若干拱形巷道单元体和若干方形巷道单元体；
[0012]③井巷联结模块包括若干双侧马头门单元体、若干单侧马头门单元体、若干单体式转弯单元体、若干组合式转弯单元体、若干T型三叉单元体、若干Y型三叉单元体及若干四叉单元体；
[0013]④硐室模块包括若干硐室单元体；
[0014]步骤三:在设定比例尺下，对竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、T型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体进行实体制造；
[0015]步骤四:按照矿山开拓系统的实际布局或设计布局，将数量若干的竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、T型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体组装成所需的实体三维开拓系统模型。
[0016]完成实体制造的竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、T型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体均由外部基材和内部型腔构成，外部基材用于表示矿山岩体，内部型腔用于表示开拓系统实际空间。
[0017]实体制造过程中还需单独制造若干单元体连接销，在竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、了型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体对接端的外部基材上开设有销孔，各个单元体之间均通过单元体连接销插入销孔的方式进行固定连接。
[0018]本发明的有益效果:
[0019](— )本发明应用于教学领域时，老师可以根据授课需要，为学生组装出任意想要的实体三维开拓系统模型，学生也可以亲手进行组装操作，通过实体三维开拓系统模型可以直观的表达出开拓系统的空间布局，与传统的图片和动画方式相比，可以帮助学生更好更快的理解和学习到开拓系统的相关知识。
[0020](二)本发明应用于矿山现场时，在采矿工程的初始阶段，技术人员可以按照初始的开拓系统进行实体三维开拓系统模型的组装，随着采矿工程的不断进行，尽管开拓系统会不断发生变化且持续动态发展，技术人员仍可以在初始的实体三维开拓系统模型上不断增添新的单元体，实现模型与地下开拓系统的同步更新发展，与传统的二维平面图相比，具有了更强的适应性。
[0021](三)本发明应用于矿山现场时，当矿山现场发生安全事故时，救援人员可以通过实体三维开拓系统模型快速熟悉地下开拓系统的空间布局，并能够迅速掌握事故地点的位置坐标以及制定救援路线，与传统的二维平面图相比，实体三维开拓系统模型具有很强的直观性。
[0022](四)当本发明应用于新矿山现场时，旧矿山现场的实体三维开拓系统模型可以被轻松拆卸，当其运送到新矿山现场时，可根据新矿山的开拓系统快速组装出具有全新布局的实体三维开拓系统模型，使其具备了重复利用的能力。
【附图说明】
[0023]图1为竖井单元体的结构示意图；
[0024]图2为拱形巷道单元体的结构示意图；
[0025]图3为方形巷道单元体的结构示意图；
[0026]图4为双侧马头门单元体的结构示意图；
[0027]图5为单侧马头门单元体的结构示意图；
[0028]图6为单体式转弯单元体的结构示意图；
[0029]图7为组合式转弯单元体的结构示意图；
[0030]图8为T型三叉单元体的结构示意图；
[0031 ]图9为Y型三叉单元体的结构示意图；
[0032]图10为四叉单元体的结构示意图；
[0033]图11为硐室单元体的结构示意图；
[0034]图12为单元体连接销的结构示意图；
[0035]图13为实施例中组装而成的实体三维开拓系统模型示意图；
[0036]图中，I一竖井单元体，2—拱形巷道单元体，3—方形巷道单元体，4一双侧马头门单元体，5一单侧马头门单元体，6一单体式转弯单元体，7一组合式转弯单元体，8一T型三叉单元体，9一Y型三叉单元体，10—四叉单元体，11一硐室单元体，12—外部基材，13—内部型腔，14 一单元体连接销，15—销孔。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0038]—种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，包括如下步骤:
[0039]步骤一:对矿山开拓系统进行模块化分类，分类后的矿山开拓系统包括竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块；
[0040]步骤二:对竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块进行再次分类，分类结果如下:
[0041 ]①竖井模块包括若干竖井单元体I;
[0042]②巷道模块包括若干拱形巷道单元体2和若干方形巷道单元体3;
[0043]③井巷联结模块包括若干双侧马头门单元体4、若干单侧马头门单元体5、若干单体式转弯单元体6、若干组合式转弯单元体7、若干T型三叉单元体8、若干Y型三叉单元体9及若干四叉单元体10;
[0044]④硐室模块包括若干硐室单元体11;
[0045]步骤三:在设定比例尺下，对竖井单元体1、拱形巷道单元体2、方形巷道单元体3、双侧马头门单元体4、单侧马头门单元体5、单体式转弯单元体6、组合式转弯单元体7、T型三叉单元体8、Y型三叉单元体9、四叉单元体10及硐室单元体11进行实体制造，具体如图1?11所示；
[0046]完成实体制造的竖井单元体1、拱形巷道单元体2、方形巷道单元体3、双侧马头门单元体4、单侧马头门单元体5、单体式转弯单元体6、组合式转弯单元体7、T型三叉单元体8、Y型三叉单元体9、四叉单元体10及硐室单元体11均由外部基材12和内部型腔13构成，外部基材12用于表示矿山岩体，内部型腔13用于表示开拓系统实际空间；
[0047]实体制造过程中还需单独制造若干单元体连接销14，如图12所示;在竖井单元体
1、拱形巷道单元体2、方形巷道单元体3、双侧马头门单元体4、单侧马头门单元体5、单体式转弯单元体6、组合式转弯单元体7、T型三叉单元体8、Y型三叉单元体9、四叉单元体10及硐室单元体12对接端的外部基材12上开设有销孔15，各个单元体之间均通过单元体连接销14插入销孔15的方式进行固定连接;本实施例中，销孔15尺寸为2.5mm X 2.5mm X 1mm，单元体连接销14尺寸为2.3mmX2.3mmX9.2mm,两者为间隙配合，可以保证单元体连接销14顺利插入销孔15内，同时保证两者之间的连接牢固性；
[0048]步骤四:按照矿山开拓系统的实际布局或设计布局，将数量若干的竖井单元体1、拱形巷道单元体2、方形巷道单元体3、双侧马头门单元体4、单侧马头门单元体5、单体式转弯单元体6、组合式转弯单元体7、T型三叉单元体8、Y型三叉单元体9、四叉单元体10及硐室单元体11组装成所需的实体三维开拓系统模型，具体如图13所示。
[0049]实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1.一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤一:对矿山开拓系统进行模块化分类，分类后的矿山开拓系统包括竖井模块、巷道丰旲块、井巷联结t吴块及砸室t旲块； 步骤二:对竖井模块、巷道模块、井巷联结模块及硐室模块进行再次分类，分类结果如下: ①竖井模块包括若干竖井单元体； ②巷道模块包括若干拱形巷道单元体和若干方形巷道单元体； ③井巷联结模块包括若干双侧马头门单元体、若干单侧马头门单元体、若干单体式转弯单元体、若干组合式转弯单元体、若干T型三叉单元体、若干Y型三叉单元体及若干四叉单元体； ④硐室模块包括若干硐室单元体； 步骤三:在设定比例尺下，对竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、T型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体进行实体制造； 步骤四:按照矿山开拓系统的实际布局或设计布局，将数量若干的竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、T型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体组装成所需的实体三维开拓系统模型。2.根据权利要求1所述的一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，其特征在于:完成实体制造的竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、T型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体均由外部基材和内部型腔构成，外部基材用于表示矿山岩体，内部型腔用于表示开拓系统实际空间。3.根据权利要求1所述的一种模块化的矿山开拓系统模型构建方法，其特征在于:实体制造过程中还需单独制造若干单元体连接销，在竖井单元体、拱形巷道单元体、方形巷道单元体、双侧马头门单元体、单侧马头门单元体、单体式转弯单元体、组合式转弯单元体、了型三叉单元体、Y型三叉单元体、四叉单元体及硐室单元体对接端的外部基材上开设有销孔，各个单元体之间均通过单元体连接销插入销孔的方式进行固定连接。
【文档编号】G06F17/50GK105844021SQ201610174005
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】王连成, 柳小波, 刘芹, 李阳
【申请人】东北大学