欢迎来到学术参考网

市场经济条件下计算机辅助设计在采矿工程中的

发布时间:2015-10-16 09:22

摘 要:计算机辅助设计(简称CAD )技术在矿山开采设计中的应用日益广泛和深入,目前,它已广泛应用于矿床开采设计的各个分支和侧面。从采矿方法到设计过程和技术特点,再到存在问题和发展方向进行了论述。

关键词:计算机;辅助设计;采矿工程;应用


    近年来,计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)在世界各国得到了广泛使用,它是利用计算机的计算功能和图形处理能力,对产品进行辅助设计、分析、修改与优化,综合了计算机和工程制图知识,并且随着计算机硬件性能和软件功能的不断提高而逐渐完善。
    计算机辅助设计是由美国公司开发的通用计算机辅助设计软件包,具有体系结构开放、使用方便、便于掌握等优点,并能够绘制平面与三维图形、渲染图形、标注尺寸以及打印和输出图纸。
    从 上世纪80年代至今的有关文献资料来看,计算机辅助技术在国内外矿山开采设计中的应用日益广泛。作为一种精确、高速的新型设计工具,已被广大工程技术人员所接受,并对传统的设计方法与手段提出了挑战。目前,它已被矿床开采设计的各个分支和侧面广泛应用,并取得了很好的效果。
一、 计算机辅助系统组成及采矿设计理念
    计算机辅助系统一般以有着图形功能的交互计算机系统为基础,包括:计算机主机、图形输入板、图形显示终端、扫描仪、绘图仪、磁带机、打印机以及其他各种软件。利用交互系统开展采矿设计,可以边设计,边构思,边画样,边修改,随时可以从终端屏幕看到每一步操作的显示结果。典型的设计包括:(1)设计者接受任务,了解甲方对矿山的功能、经济、制造技术、生产环节等方面的要求。(2)方案设计。一
方面来自设计方的要求,另一方面来自工程师的知识、理念,包括功能的满足,技术的可行以及其他需要等。

(3)验证、修改、定型。将设计对象表达出来,并根据功能、技术、经济、审美等方面的详细要求和数据,对其进一步修改,适之处予以完善,细节予以补充,最后定型。(4)将设计果制作成技术文件,一般包括三视图、部件图、剖面以及各种说明等。

二、如何使用计算机辅助设计
    每个人都知道,矿山开采的目标是要开采出矿石,而矿山工程设计,是工程师、设计人员应用技术手段改变矿山环境。满足政府、企业以及特定人群要求的一种高智能劳动。因此,采矿设计的任务:一是必须开采出高质量的矿石;二是有效地保护工程结构,使其能够承受自然界与人工开采的压力,长期而可持续地发展;三是必须保证以尽可能低的代价和成本,获取最大的经济效益与社会效益,保证工程建设的安全和后续作业的开展。
    实践证明,采用CAD进行采矿可以提高采矿设计水平与设计质量,不但能够使常规设计效率得到有效地成千上百倍的提高,还能够在手工设计时代根本无法想象的设计空间展开自由翱翔的翅膀。由于设计工程师思想、理念、习惯、表达方式的不同,在设计环节使用计算机辅助部分与其余部分之间接口的描述方法也难以取得一致。所以,设计工程师在开展设计之前,要对每一个项目进行深入的了解。比如,矿山所处的地质地貌、水文环境、开采方式、巷道走向、设备选型、提升机械甚至矿山复绿等,都要胸有成竹,才能“知己知彼,百战百胜。”在设计过程中,设计工程师要做好一周就以下几个方面的工作:
    1.认真做好设计方案。接受设计任务后,首先要运用自己的设计经验和知识进行设计构思。在这个过程中要进行技术决策,确定设计原则,同时对今后设计过程和要完成的设计有个整体认识。 包括:一是下大力气广泛收集有关采矿的背景资料与工程信息,认真开展调查研究,了解与掌握地质勘探、技术经济、矿产利用指标、矿床储量、矿山生产力等等信息;二是分析研究已经取得成功并在实践中得到证明的同类设计资料以及相关知识,取人之长,补己之短,学习和参考成功的经验,开展设计工作,进行构思。才能厚积而薄发,最后确定设计方案。
      2对每一个工程结构参数进行分析。其目的是要确定设计方案中有关工程结构的应力载荷、约束条件等,这是采矿设计中很重要的一个方面,不能有半点马虎。
    3、掌握设计采矿图的全过程。在实际工作中,具体方案的设计往往与绘制同步进行,因此,必须对设计采矿图的全过程严格掌握,不得有一丝的大意。
    4、绘制施工图。这是采矿设计的具体表现,要以详尽体现设计意图为目的。工程师长期的实践采矿设已形成了行业的图样表达习惯和约定,因此对施工图的绘制要能体现这一特点
    5、进行全面的经济分析,这是设计的重中之重,根据设计阶段的不同对概算和预算进行分析。概算是确定项目投资、编制和安排建设计划的依据;预算是施工图设计文件的组成部分,是确定工程造价、考核工程成本和经济性的重要组成因素
    总之,此系统研究的目的是辅助设计者完成工程方案的设计,模拟设计领域专家的思维进行工作。因此,从这一意义上来说,采矿 CAD系统是对采矿设计专家的思维模拟。
三、采矿CAD 技术特点分析
    系统结构是软件开发的基础。系统结构的选择,一要考虑行业特点,二要考虑技术发展水平。尽管21世纪新的 技术已经向三维实体、可视化和集成化发展,但对矿山行业而言,还有很长的路要走。所以,系统的定位必须重视企业的特点和现状。一般来讲,CAD技术在国内外矿山的应用有以特点:
一是提高设计质量,缩短设计周期。主要通过使用 CAD 系统,使设计过程更加客观、、准确、高效和规范。所以,采矿 CAD 的设计一定要考虑矿山设计规范和工程师的设计习。
二是富有实效与连续性。无论是地质、采矿、测量,还是选矿之间的信息处理、传输更富于时效性和可连续性,更加强调 系统的集成化和数据的共享。
    三是加强采矿 CAD 系统的通用性和可移植性。由于行业差异与体差异,以及在生产过程中需处理的瞬息万变的信息差异,使得这种D技术在矿山行业的应用研究中具有较强针对性,可移植性相对较差。所以,必须图形处理方法、图形环境以及数据接口技术研究。 四是从实际出发进行研究。 由于二维方式下的矿山 CAD 软件的应用研究有利于与传统设计方式衔接,也符合目前矿山计算机技术水平。所以,要摈弃过分追求“三维实体设计”的思想,从矿山的实际需要出发进行开发和研究。
    五是与时俱进,积极研究。目前 CAD 软件开发正处在一个由二维平面的设计模式向三维空间的设计模式过渡。由于存在技术上的障碍,一时 间还难以完成。但是笔者认为,只要我们与时俱进,努力学习,认真研究三维实体构模技术、基于 GIS 的矿山空间工程数据技术等,就一定能够使矿山设计的水平大大提高。
从目前文献调研和实际应用情况来看,采矿 CAD 软件的开发和应用还存在着许多问题,比如,基础研究较少,尤其是很少从理论、技术和方法上展开研究。对图形数据的规范化及其表示方法研究不够,没有相应的标准可以遵循,等等。这些都是CAD技术在采矿技术应用中遇到的问题与障碍。
    “大江东去浪淘尽,千古风流人物”。时代在发展,科技在进步。综上所述,目前CAD 技术正朝着开放、集成、智能和标准化的方向发展。作为 CAD系统的支撑环境,开放的操作系统,如:WINDOWS、UNIX 将是今后 CAD系统的主流;实用性更强的编程与数据库技术将为该系统的发展作出新贡献。我们期待着计算机辅助系统为矿山建设发挥更大的作用。
参考文献:
[1]陈建宏。可视化集成采矿CAD系统研究。中南大学博士论文,2002.3
[2]杨义辉。采矿CAD可视化集成系统研究。西安科技大学硕士论文,2006.4
[3] 马江平。露天矿地质CAD软件系统的开发。辽宁工程技术大学硕士论文,2005.5
{4.张善心。填采矿法计算机辅助设计技术研究。2010.5
5.吴奉亮。集成化采矿法CADd的知识协同性研究,2009.4
6.邢存恩。煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用研究。太原理工大学博士论文,2009.4
    6.谭正华。三维可视化环境下采矿设计与生产规划关键技术研究。中南大学博士论文,2010.12

上一篇:关于我国在灾害救助中的社会保障体系的分析

下一篇:如何从高碳经济向低碳经济转变探讨