1.属性分析
在矿山复合场中,各种对象所具有的属性可按表达的侧重点不同分为:以地质界线、界面等的空间形态表达为主的几何属性;以描述矿岩属性及分布信息为主的分布属性;以带有方向特性描述为主的矢量属性等3类。
(1)几何属性,是指在矿山生产过程中以界线、界面、实体等空间几何形态表达为主的属性,主要描述的三维几何对象包括矿体所处的各种地理环境、地表地形、各种地质界面、各种地质构造、矿体产状、围岩形态、地下开挖体和地下水体形状等。这类对象的几何属性多为三维空间位置、形态的描述,在各种描述对象中,某些对象之间的空间关系相对独立,如河流、田地、矿区建筑等,某些对象之间的关系较为复杂,如巷道、矿体、断层等。在仿真方式上,这些对象多侧重于使用点集、面片、三角柱、规则或非规则实体等空间几何模型的组合进行实体形体的表征。
(2)分布属性,是指在矿山生产过程中以各种岩性、品位等三维空间分布情况表达为主的属性,主要描述的对象包括:矿体品位分布情况,围岩岩性情况,井下固、液、气分布情况等。在不考虑其他影响因素的情况下,其分布状况与空间位置关系密切,在一定条件下该类对象可被视为地质体特殊属性的表达,如在矿体品位分布情况下,样本之间的空间距离越远,品位相关性就越低,越近相关性越高。在仿真方式上,与界线、界面等空间几何属性的表达不同,这些对象不仅要进行空间几何形态的表达,还要以颜色、等值面和纹理等方式进行分布密度的表征,如使用不同颜色表达矿石品位的高低等。
(3)矢量属性,是指在矿山生产过程中以方向为特征的各种属性,主要描述的对象包括力学性质、井下气象参数等,其大小及方向在不同的空间位置处均不同,这是几何属性对象与分布属性对象所不具备的。在一定区域内该类属性的方向和大小可按照矢量运算法则进行叠加和计算,如在地下矿山的岩体固体压力、巷道中气体压力等。这类对象在属性描述的时候,不仅须对其空间位置和分布数量描述,还应对矢量方向进行描述,如巷道中气体的流动方向、围岩压力状况等。在仿真方式上,一般可采用箭头进行方向的描述、参数进行数量的标识,如风向、压力等。
2.对象状态分析
在矿山复合场中,各对象不仅具有几何属性、分布属性、矢量属性中的一种或几种的组合,其本身还具有各种物质状态,如固态、液态、气态和混合态等;同时,某些对象还具有许多生产过程信息,如矿体与围岩的扰动信息、采掘处的涌水量信息、烟尘浓度信息等。对于具有具体形态的固态、液态对象,如矿体、地质体、地表地形、地下水体等物质,其形态的仿真可以面绘制方式构造三维实体模型或采用直接体绘制方式进行三维仿真,而气体对象则须结合气体所在区域的分布状态采用粒子系统加以描述;对于生产过程信息则需要进行独立标识。
3.对象时序性分析(www.xing528.com)
矿山复合场不是一个静止不变的系统,而是一个以时间为序的动态变化过程。随之,仿真对象的状态也不是一成不变的,如那些开采区域、未开采区域的物质状态,井下各工作面、运输大巷、硐室等气象状况,采掘、运输、通风等设备运行状况等,这些状态信息随时间的推移在不断变化着。这就决定了矿山复合场中对各种对象的状态描述中还应考虑时间的因素。
在采矿工程中,随矿山开采的进行,地下各种地质体及形体、开挖空间、围岩力学性质、水文情况和井下气候等属性随之而变化;对象的状态可能由固体的矿岩体改变为气体所填充的巷道,而某些已采区域被充填后,则将各硐室中的气体又替换为胶结材料等。这类对象以时间为序的动态变化的过程在此统称为对象的时序性,主要包括井巷工程、开采过程、矿岩运输、人员移动等对象,并具有以下几个特点。
(1)事件并行性。可以在某个时间点上,对所有涉及对象进行并行描述,如井巷开拓的同时,井下人员移动、矿岩运输、排水疏干等也在同时进行。
(2)时间有序性。该类对象均以矿山生产过程为序,可看作按照最小单位时间进行变化,如巷道开拓情况、矿体开采情况等。
(3)时效性。该类对象可与各种系统属性、状态相结合,由一系列状态的组合来表示对象的发展规律,如已开采矿区、已建巷道等具有较为稳定状态的对象采用一次构模即可表示,又如巷道内气流、烟尘等暂态对象则需每时每刻进行模型的计算和绘制。
在仿真方式上,一般使用监控、检测设备采集实时数据,并引入一个“模拟钟”来体现“模拟时间”,借此顺序、并发地模拟矿山生产中各种对象的变化情况和各种状态。
总之,矿山复合场是一个包括空间、密度、方向等属性的,具有各种状态的以及动态变化的复杂系统。因此,就系统的仿真需求角度而言,所建立的矿山复合场的数字模型应能表达较多的内容,适应较为广泛的范围,具有良好的拓扑关系管理,并能方便地实现模型的动态更新。
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