礦山巷道三維網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建及其路徑分析方法研究.pdf

1、“數(shù)字礦山”的科學(xué)研究和技術(shù)攻關(guān)是當前地礦領(lǐng)域的一個重要研究方向，礦山三維巷道網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建與空間分析則是數(shù)字礦山的重要研究內(nèi)容，其研究成果對“數(shù)字礦山”理論方法研究、礦產(chǎn)資源勘查、礦山?jīng)Q策管理、礦山安全生產(chǎn)與礦山救援等具有重要意義。
　　 在礦山三維巷道網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型方面，采用面向?qū)ο蟮姆椒?，研究提出了一種新的適合礦山三維巷道網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建和路徑分析的數(shù)據(jù)模型。該數(shù)據(jù)模型將礦山巷道網(wǎng)絡(luò)抽象為點、弧段、特征連接線、巷道斷面

2、、基礎(chǔ)面元、半巷道體、簡單巷道體、復(fù)雜巷道體、復(fù)合巷道體以及線、面等11個對象類型，其中半巷道體是構(gòu)成巷道模型的關(guān)鍵體元。通過對這些對象類型之間拓撲關(guān)系的分析，給出了該數(shù)據(jù)模型相對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在礦山三維巷道網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建方法方面，以所提出的三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，研究提出了一種新的基于半巷道構(gòu)模的方法——對稱建模法，采用雙結(jié)點定向法和中點插值法解決了簡單巷道和相交復(fù)雜巷道體模型的無縫連接問題，采用拱頂統(tǒng)一高度法解決了急彎曲拱形巷

3、道拱頂開裂問題，研究了梯形巷道與拱形巷道的連接建模方法以及立井與上下平巷、立井與三平巷、立井與地面的集成建模方法，實現(xiàn)了復(fù)雜礦山巷道三維網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建。在礦山巷道網(wǎng)絡(luò)模型的路徑分析方面，以圖論方法為基礎(chǔ)，將巷道網(wǎng)絡(luò)抽象成結(jié)點-弧段圖，研究了巷道網(wǎng)絡(luò)的連通性分析方法，給出了適合緩傾斜礦床開采巷道網(wǎng)絡(luò)的單源最短路徑分析和點對間最短路徑分析方法，并針對急傾斜礦床開采巷道網(wǎng)絡(luò)的最短路徑分析問題，提出了一種新的基于分層的最短路徑分析方法，即在合理

4、分層的基礎(chǔ)上利用二叉堆最短路徑算法進行最短路徑分析的方法，進而研究給出了雙源最佳路徑分析、必經(jīng)結(jié)點最佳路徑和存在障礙的最佳路徑分析方法，為礦山生產(chǎn)和井下救援決策提供了技術(shù)支持。
　　 以Window XP為平臺，以MS Visual C++6.0為開發(fā)工具，借助OpenGL 圖形函數(shù)包，設(shè)計開發(fā)了礦山巷道三維網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建與路徑分析實驗系統(tǒng)，并以鳳縣銀母寺鉛鋅礦和黃陵礦業(yè)一號煤礦為例，對實驗系統(tǒng)進行了應(yīng)用研究，驗證了上述幾方面研