Подсчет объемов методом вертикальных сечений в GEOVIA Surpac

Подсчет объемов горной массы является одной из основных маркшейдерских задач. При ведении маркшейдерского учета объемов горных работ при добыче полезных ископаемых открытым способом должен обеспечиваться достоверный учет запасов. Согласно п.12 Инструкции по маркшейдерскому учету объемов горных работ при добыче полезных ископаемых открытым способом «Маркшейдерская съемка горных выработок и подсчет по ее результатам объемов вынутых взорванных горных пород могут осуществляться не превышая значений допустимых погрешностей (двойной средней квадратической погрешности)», данная погрешность определяется по специальной методике, приведенной в вышеуказанной инструкции. Поэтому в условиях динамичного развития производства, увеличения темпов добычи и повышения точности исходных данных, метод подсчета объемов должен не только соответствовать скорости обработки, но и обеспечивать максимальную точность вычисления.

Из-за жестких требований местных надзорных органов не каждое предприятие может использовать высокоточный современный метод трёхгранных призм для подсчета объемов. Постановлением Госгортехнадзора России (а также Технадзором Украины и некоторых стран СНГ) утверждены следующие способы подсчета объемов горных пород:

  • Среднего арифметического;
  • Горизонтальных сечений;
  • Вертикальных сечений;
  • Объемной палетки;
  • Другие, обеспечивающие необходимую точность.

При выборе способа учитывается технология разработки и вид съемки горных выработок. Но ни один метод не обеспечит максимальной точности и скорости вычисления без использования современных программных продуктов.

На сегодняшний день, подсчет объемов методом вертикальных сечений не теряет своей актуальности на предприятиях России, Украины и других стран, поскольку местные органы Госнадзора в области недропользования требуют предоставлять отчетность при подсчёте объемов данным методом. ПО GEOVIA Surpac предлагает решения, которые позволяют произвести вычисления данным способом максимально быстро. Стоит отметить, что точность данного метода зависит от частоты создания сечений. В свою очередь, увеличение числа сечений значительно снижает скорость при производстве вычислений вручную. Но с использованием инструментов ПО GEOVIA Surpac решение такой задачи выходит на более высокий, современный уровень. По сравнению с ручным способом, скорость расчетов увеличивается на несколько порядков при максимальной точности результата.

 

Ручная обработка данных.

Согласно пункту 20 «Инструкции по маркшейдерскому учету объемов горных работ при добыче полезных ископаемых открытым способом» объемы горных пород, определенных по тахеометрической съемке, рассчитываются способом вертикальных сечений по формуле:

  (2.3)

где, – площади сечений на границах вынутой заходки, м2;, , …, – площади промежуточных сечений, м2;, , …, – расстояния между сечениями, м.

Если расстояния между сечениями одинаковые, формула имеет вид:

 (2.4)

где a – расстояние между сечениями; S – площади промежуточных сечений; n – число сечений.

 

Для производства вычислений необходимо разделить объект серией вертикальных сечений.

 

 

Далее необходимо выделить получившиеся в ходе рассечения объектов площади на плоскости разрезов.

 

После получения съемки маркшейдером подготавливается набор разрезов, вписанных в масштабе в координатную сеть. Данный процесс выполняется либо вручную, либо полуавтоматизированным способом. Далее маркшейдер передает полученные разрезы в геологическую службу, где геолог вручную наносит внутри каждого контура контакты всех материалов. Этот процесс может занимать несколько дней. После завершения процедуры геолог возвращает разрезы с контактами обратно в маркшейдерскую службу, и маркшейдер, используя ручные инструменты вычисления длины линий или площадей (курвиметр, палетка и т.п.), вычисляет площадь каждого материала на каждом разрезе. Далее по вышеприведенным формулам высчитывается площадь и заносится в таблицу. Весь процесс затягивается минимум на один день.

В современных условиях динамичного производства, где точность и оперативность получения информации играет ключевую роль в достижении целевых показателей добычи, ручной метод подсчета объемов не способен удовлетворять потребности современных развивающихся компаний. Поэтому, с заботой о клиентах, командой GEOVIA российского офиса DASSAULT SYSTEMES был написан дополнительный функционал для подсчета объемов методом вертикальных сечений в автоматизированном режиме. Данная функция идет, как дополнение к ПО GEOVIA Surpac в наборе бесплатных пользовательских приложений, которые распространяет компания на территории СНГ.

 

Подсчет объемов в GEOVIA Surpac

Данная функция позволяет с высокой точностью в считанные минуты произвести подсчет объемов любого объекта, будь то буровой блок или карьер, и на выходе получить детальную таблицу со всеми требующимися показателями: площади разрезов, погоризонтные/поуровневые объемы и т.п.

Для этого необходимо иметь следующие данные:

– ЦТМ (триангуляционную модель) верхней и нижней поверхности;

– ограничивающий контур, внутри которого необходимо произвести расчет;

 

После запуска макроса пользователю необходимо заполнить диалоговое окно.

 

Расстояние между сечениями определяется пользователем и задается в метрах. Данный показатель должен быть больше нуля. Чем меньше расстояние между сечениями, тем больше времени будет занимать расчет, но тем более точное значение объема будет получено.
После нажатия кнопки Применить, необходимо прочертить курсором секущую плоскость, параллельно которой будут создаваться вертикальные сечения через заданное расстояние для подсчета объемов

По истечении нескольких минут вы получите готовый результат в виде сформированного табличного отчета и графических данных. Линии разрезов (сечений) сохраняются в указанную директорию, при этом в поле d1 записываются номер сечения. В дальнейшем, этот файл необходимо использовать для печати плана расположения секущих линий совместно с маркшейдерской поверхностью и другими необходимыми для этого данными.

 

Расчет объемов с получением отчетных данных на данном примере занял около одной минуты. Скорость расчета зависит от производительности рабочей станции, кол-ва разрезов и объема подсчитываемого объекта. Стоит при этом отметить, что расчет проводился на сечениях с частотой 1 метр. При такой частоте потери точности в расчетах минимизируются, но не стремятся к нулю.

 

При построении поверхности из получившихся линий разреза, можно сделать анализ точности и сравнить исходую поверхность с получившейся.

 

Учитывая потребности и пожелания горнодобывающих предприятий, расчет объемов с использованием метода вертикальных сечений в GEOVIA Surpac, регулярно модернизируется и дополняется. Проблема расчета объемов методом вертикальных сечений заключается в том, что он не является методом конечной точности. В зависимости от места проведения сечений и частоты сечений для одного и того же объекта результаты расчета будут отличаться. Поэтому специалисты GEOVIA компании DASSAULT SYSTEMES рекомендуют производить расчеты методом трехгранных призм с использованием GEOVIA Surpac.

 

Определение объемов выполняется в ПО GEOVIA Surpac, объем определяется способом трехгранных призм, принятым для определения объемов при изображении рельефа в проекции с числовыми отметками. Подсчет объема методом трехгранных призм заключается в определении величины изменения объема между двумя цифровыми моделями поверхности. Из узловых точек триангуляции на нижнюю триангуляцию опускаются перпендикуляры, образуя трехгранные призмы. Суть метода сводится к определению объема каждой трехгранной призмы для каждой из цифровых моделей. Результирующим значением объема будет являться разность сумм объемов призм первой и второй цифровых моделей участка карьера.

Рассчитывается объём между двумя цифровыми моделями поверхностей забоя экскаватора начальной и на дату съёмки (рис.3), методом трёхгранных призм по формуле (1):

(1)

где

– число призм сформированных на верхней и нижней поверхностях;

– объёмы трёхгранных призм, построенных независимо для верхней и нижней поверхностей тела, определяются по формуле (2):

  (2)

где
 – площадь основания призмы (м2);
– высотные отметки вершин призмы (рис. 4);

 

основанием каждой призмы служит треугольник, в котором относительно исходной стороны АВ выбирают пикетную точку С1 под условием
где  – ордината центра описанной окружности треугольника АВС1 (рис. 5).

Ниже представлены сравнение результатов расчета объема методом Вертикальных сечений и Трехгранных призм.

1 2 3 4
Вертикальные сечения через 1 метр, м3 Вертикальные сечения через 10 метр, м3 Трехгранные призмы, м3 Разность между расчетами (п3-п2), м3 (%)
159 556.9 158 188 159 359 1171 (0,734)

 

Как видно, результаты расчетов отличаются, а при методе Вертикальных сечений результат будет зависеть от частоты сечений. Разность в вычислениях пункта 3 и пункта 2 равна 1171 м3, что эквивалентно в среднем шести часам работы экскаватора ЭКГ-10 (объем ковша 10 м3) в нормальных условиях. Метод трехгранных призм является методом конечной точности, т.к. в расчет вовлекается весь объем объекта.

 

Подробную информацию о вариантах обучения работе с программным обеспечением GEOVIA, предлагаемых Dassault Systemes в России, Вы можете получить на сайте или у наших специалистов.

Телефон: +7 (495) 935 8928
Email: GEOVIA.RU.Training@3ds.com

 

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ >>>

 

Комментарии закрыты.