露天矿设计
STREAM 的采坑规划模块是一款露天矿设计软件,在同一个编辑器里完成整个采坑:由模板生成台阶,按岩土分区设置边坡角,在台阶上求解运输道路并计算循环时间与成本,逐台阶给出体积与吨位,设计分期推进(push-back),并按周期排布生产计划。它建立在项目中已有的实测地形之上,自行校核几何,输出 DXF、LandXML、CSV 和 PDF 报告——在您自己的 Windows 电脑上离线完成。
露天矿设计软件把开采境界变成可以真正开挖的采坑:一组具有台阶高度、平台宽度和坡面角的台阶;按岩土分区变陡或变缓的边帮;能容纳装载设备的坑底;以及一条以重载卡车能爬的坡度真正到达每个台阶的运输道路。设计由三个角度衡量——台阶坡面角(BFA)、道路间边坡角(IRA)和总体边坡角(OSA)——再加上把岩石运出去的成本。
STREAM 的采坑规划模块(设计 ▸ 地表设计 ▸ 采坑规划)就是这个编辑器。它有九个选项卡——模板、分区、坑底、运输、台阶平面、剖面、体积、计划和检查——其中每个数字都由您选择的边界、设定的模板和项目中的地形推导而来。采坑以坡顶线和坡脚线环的形式绘制在 3D 视图旁的 2D 平面中,顶点在两边都可以拖动。
它是设计与体积计算工具,不是资源模型,也不是边坡稳定性求解器。矿石、废石与品位来自您导入的块模型;各分区的角度限值是取自岩土报告的输入。STREAM 做的是把几何约束在这些限值之内,并告诉您哪里做不到。
台阶高度、平台宽度和坡面角组成模板(默认 10 m、6.5 m、70°)。STREAM 给出修正 Ritchie 平台宽度(0.2·H + 4.5 m)、道路间边坡角、坡面水平投影 H/tan(坡面角) 以及每个台阶的水平推进量,并可把每第 N 个平台加宽为安全清扫平台。任何台阶都可以覆盖模板;模板保存在本机的模板库中。
分区玫瑰图按方位角划分采坑;每个分区有自己的坡面角、平台宽度、IRA 限值、OSA 限值和台阶组高度限值。按岩体域设定的角度以及按高程带或区域设定的规则可添加例外。后退(back-break)均值与标准差给出 Ryan–Pryor 安全平台可靠度并与目标比较;法规规定的最小平台可覆盖该准则。分区表可直接由块模型的岩体域字段建立。
坑底按能放进去的最大内切圆直径衡量——而不是按面积——并与由铲斗回转半径、卡车转弯半径和安全余量推导出的最小开采宽度比较。台阶高程可吸附到高程网格,使坡顶和坑底落在整数标高上;采坑可一直加深到地形。贫化率、矿石损失率和边界品位阈值决定后续报告的吨位。
道路类型分主干、次要、服务、连接、临时或水平,设定起止台阶、入口桩号、目标坡度、总宽度和转弯圆直径。道路等级依据卡车宽度确定(单向 2.5×、双向 3.5×、弯道 4×),最小转弯半径为卡车转弯圆的 1.5 倍(依据 Kaufman 与 Ault)。回头弯、平直段、坡度与宽度例外、会车道和交叉口按台阶设置;道路可切入台阶,或在走廊内加宽平台为其让位;靠帮处可选固定切口或自适应。
根据卡车宽度、车长、车厢容积、滚动阻力以及装载、卸载和排队时间,STREAM 计算每个台阶深度的运输循环、每小时循环数、每小时吨数、每班产量和轮胎 TKPH。可选的牵引力(rimpull)与缓速器曲线加上整车质量,使速度受功率限制。燃油、轮胎、维护和司机费率给出每吨成本、每吨公里成本以及按周期统计的矿山寿命期运输成本。
每个台阶的体积是坡顶面积与坡脚面积之间的截锥体,V = H/3·(A₁ + A₂ + √(A₁A₂));总量由设计面的三角形积分独立复核。给定密度后表格增加吨位;导入块模型后增加矿石、废石、品位、边界品位和剥采比。松散系数给出运输所需的松方体积。未测量的单元保持空白——绝不写零。
把一条台阶链分出第二支,就能在同一坑底上设计分期推进(push-back);各期按向内推进的步长计算,各自给出开挖量、矿石与废石。排土场按层高、边坡角和平台与采坑产出量比较来定尺;坑内集水坑按汇水面积、设计降雨和水泵流量核算;闭坑覆盖层按厚度和坡度计算;坑内回填以及锥形或脊形料堆按回填标高计算。
按一条规则——最深优先、地表优先、最小工作量优先或拓扑顺序——用您定义的车队(卡车数、班次时长、每日班次、效率、检修)把台阶按周期填入甘特图。道路越长,运能越低。逐周期目标、班次模式和开挖约束都会被校核。检查选项卡按拓扑、几何、约束、分区和道路五道关口列出每条发现及其补救办法;方案可以复制、比较和排名。
打开设计 ▸ 地表设计 ▸ 采坑规划,从项目中选一个闭合区域作为采坑境界(坡顶),或直接绘制。若锚定在坑底,则采坑自下而上构建。
输入台阶高度、平台宽度和坡面角。读取 Ritchie 平台、道路间边坡角和 100 m 深度对应的扩展范围,然后向下添加台阶——每个新台阶都从模板开始。
开启分区求解,按方位角划分玫瑰图,依据岩土报告输入每个边帮的角度和限值——或直接由块模型的岩体域建立分区表。
输入铲斗回转、卡车转弯和安全余量。坑底选项卡把每块坑底的内切圆与最小开采宽度对比显示。
添加一条道路,选择类型和入口侧,设定目标坡度和宽度,然后求解。平面图显示实际坡度、长度、最急转弯以及仍未到达的台阶。
输入密度和松散系数;导入块模型以获取矿石和废石。运输选项卡给出每个台阶深度的循环时间和每吨成本。
定义车队和周期,选择规则并读取甘特图。清除检查选项卡中的每条发现,批准修订版本,然后导出 DXF、LandXML、CSV 和 PDF 报告。
| 选项卡 | 包含内容 | 主要输出 |
|---|---|---|
| 模板 | 台阶高度、平台、坡面角、安全平台间隔、拐角圆化 | Ritchie 平台、IRA、坡面投影、每 100 m 深度的扩展范围 |
| 分区 | 方位角分区、岩体域角度、规则、限值、可靠度 | 最陡与最缓边帮、设计 IRA 范围 |
| 坑底 | 锚定高程、坑底分块、设备尺寸、贫化、边界品位 | 内切圆与最小开采宽度对比、网格拓扑 |
| 运输 | 道路表、卡车数据、时间、成本、牵引力曲线 | 循环时间、t/h、TKPH、按深度的每吨成本 |
| 台阶平面 | 台阶表、分支、切分、禁挖区、道路设计 | BFA、IRA、OSA、深度、坑底面积 |
| 剖面 | 穿过采坑的 A–A′ 剖面线 | 各边帮 OSA、水平跨度中岩石与道路的占比 |
| 体积 | 密度、松散系数、分期、排土场、水、闭坑、竣工 | 截锥体积、吨位、剥采比、导出 |
| 计划 | 规则、车队、周期、目标、班次模式、约束 | 甘特图、运能与道路长度关系、限制性约束 |
| 检查 | 关口与发现 | 补救办法、方案比较与排名 |
从开采境界构建采坑的软件:带高度、平台和坡面角的台阶,按岩土分区的边帮,能容纳设备的坑底,以及到达每个台阶的运输道路。它报告台阶坡面角、道路间边坡角和总体边坡角,逐台阶的体积与吨位,以及运输成本。STREAM 的采坑规划模块在项目中已有的实测地形上完成这一切。
不会。矿石、废石、品位和边界品位来自您导入的块模型;STREAM 用台阶切割该模型并报告结果。它不做品位估算,也不做经济境界优化。采坑的形状由您决定:模板、分区、道路和分期。
不计算。各分区的坡面角、道路间边坡角和总体边坡角限值是您从岩土报告中取得的输入。STREAM 把设计约束在这些限值内,在旁边显示实测角度,并标记设计值或实测值超限的每个分区。
按台阶坡顶面积与坡脚面积之间的截锥体计算:V = H/3·(A₁ + A₂ + √(A₁A₂))。总量通过对设计面三角形积分进行第二种方式复核,并报告差值。给定密度得到吨位;给定松散系数得到松方体积。
台阶坡面角(BFA)是单个台阶坡面的角度。道路间边坡角(IRA)是两条道路之间一组台阶从坡顶到坡顶的角度,被平台放缓。总体边坡角(OSA)从整个边帮的最上坡顶到最下坡脚,被道路进一步放缓。STREAM 三者都报告,并在剖面上显示水平跨度中多少是岩石、多少是道路。
您给道路指定类型、起止台阶、入口侧、目标坡度和总宽度;STREAM 依据台阶线环求解,并报告实际坡度、长度、下降高差和最急转弯。道路宽度等级依据卡车宽度确定,最小转弯半径为卡车转弯圆的 1.5 倍。回头弯、平直段、会车道和坡度例外按台阶添加。
卡车宽度、车长、车厢容积、地表运距、限速、滚动阻力以及装载、卸载和排队时间。若要按功率限制速度,再加上发动机功率、空载与满载质量,以及从 CSV 读取的牵引力和缓速器曲线。每吨成本随后由燃油、轮胎、维护和司机费率得出。
可以。台阶链可以从任意台阶分出第二支——同一坑底、两套边帮设计——各期按向内推进的步长计算,各自给出开挖量、矿石、废石和品位。若两支的高程或方向不一致,合并会被拒绝。
按一条规则——最深优先、地表优先、最小工作量优先或拓扑顺序——把车队每周期的运能分配到台阶上。道路越长运能越低,因此计划与道路设计绑定。逐周期目标、班次模式和开挖约束都会校核,并指出限制性约束。这是基于规则的计划,不是优化器。
DXF 用于平面、剖面和 3DFACE 设计面;LandXML 用于设计面和主道路线路;OBJ;CSV 用于体积、计划、偏差和审计记录;PDF 采坑规划报告;以及 JSON 格式的计划本身。采坑还可以写入项目作为坡顶和坡脚图层,或作为补丁应用到地形。
是的。锚定高程沿边界从地形读取,采坑可加深到地形,“应用到地形”把设计面作为补丁写入 DEM,再点一次即可移除。竣工核对在每个设计节点采样当前地表,报告超挖、欠挖和最大偏差。
可以。把当前采坑复制为一个方案,修改后,检查选项卡会比较两者——体积、吨位、深度、总体边坡、道路长度、发现数——并列出新增或更改内容的结构差异。方案可按其中任一指标排名。
Windows x64 免费测试版。完全离线运行,支持 GeoTIFF、LAS/LAZ 和 DXF。
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