智慧矿山技术

  
本教材是采矿与岩土工程专业课教材。通过学习，学生可掌握智慧矿山技术的基本概念和体系结构、数字采矿软件基本操作、矿床开采方式可视化和优化方法、工程结构数值分析和参数优化、数字化采矿设计与可视化计划编制技术，了解仿真模拟、安全管控、智能采矿装备与自动化采矿技术的发展方向，其目的是培养学生能利用数字化技术及手段解决矿山开采的设计与优化问题，并能将前沿的信息化智能化技术融入矿业领域中。




教材结合课程进度安排了8次实践教学，通过上机操作掌握：①数字采矿软件操作方法、数字地形建模方法、露天填挖方建模与方量计算方法、井巷建模与工程量核算方法、空区建模与经济指标核算方法；②地质数据建模方法、空间插值与许价方法；③开拓系统可视化优化方法、通风系统可视化优化方法；④工程结构数值分析、参数优化方法；⑤露天数字化开采设计、地下数字化开采设计；⑥露天矿中长期及短期生产计划编制方法、地下矿采掘计划编制方法；⑦生产过程仿真模拟、安全生产仿真模拟；⑧露天矿可视化生产管控系统、地下矿可视化生产管控系统。




完成本教材的学习后，学生将能结合所学的数学与计算机科学知识、工程基础知识、采矿工程学科基础知识及其他专业知识分析和解决矿山数字化开采的实际问题；能针对不同的采矿技术条件设计优化方法；能在设计采矿方案、分析和解决采矿问题时考虑信息化和智能化优选技术。




本教材主要作为高校本科生的专业课教材，同时也可作为研究生和采矿行业科学研究者在智慧矿山技术的学习和研究过程中的辅助资料。

  
第1章 绪论

1.1 资源开发与信息化

1.1.1 国家资源战略

1.1.2 资源开发行业技术特征

1.1.3 信息化对资源开发行业技术进步的作用

1.2 智慧矿山技术

1.2.1 数字矿山技术的诞生与发展

1.2.2 数字矿山的基本理论体系

1.2.3 数字矿山体系结构

1.2.4 智慧矿山技术与矿山管理变革

第2章 矿山空间数据获取与应用

2.1 矿山空间信息获取的装备与方法

2.1.1 水准仪、经纬仪测量

2.1.2 全站仪数字化测量

2.1.3 GPS测量

2.1.4 雷达遥感测量

2.1.5 摄影测量

2.1.6 三维激光扫描仪测量

2.2 矿山空间数据处理

2.2.1 数据的存储

2.2.2 坐标系与坐标转换

2.2.3 数据的预处理

2.2.4 误差来源与处理

2.3 矿山空间数据建模与应用

2.3.1 数字地形建模

2.3.2 露天填挖模型与方量计算

2.3.3 井巷实测模型与掘进工程量核算

2.3.4 采空区模型与技术经济指标核算

第3章 矿山地质数据建模与空间插值技术

3.1 矿山地质数据的采集与处理

3.1.1 数据获取方法分类

3.1.2 地质数据的表达

3.1.3 地质数据的误差

3.1.4 矿山地质数据类型

3.1.5 地质数据的预处理

3.1.6 地质数据库建立

3.1.7 地质数据统计分析

3.1.8 组合样品

3.1.9 特高品位的确定及其处理

3.2 三维可视化地质建模

3.2.1 地质建模方法研究

3.2.2 三维地质解译

3.2.3 三维地质建模

3.2.4 地质模型更新

3.2.5 地质建模的特点

3.3 属性空间插值与评价

3.3.1 空间插值方法介绍

3.3.2 块段模型概念

3.3.3 块段模型建立

3.3.4 块段模型约束

第4章 基于空间信息模型的采矿系统工程

4.1 矿山空间信息模型

4.2 采矿系统工程

4.2.1 采矿系统工程基本概念

4.2.2 采矿系统工程研究思路

4.2.3 采矿系统工程基础理论与技术

4.3 采矿系统工程主要内容

4.3.1 矿山设计优化

4.3.2 矿山生产工艺优化

4.3.3 矿山生产管理优化

4.3.4 矿山地质工作的优化

4.4 采矿系统工程的主要方法及应用

4.4.1 多目标线性规划

4.4.2 混合整数规划

4.4.3 LG图论

4.4.4 神经网络

4.4.5 遗传算法

4.4.6 蚁群算法

4.4.7 支持向量机

4.4.8 模糊数学

4.4.9 群集拟生态算法

第5章 矿床开采方式与优化

5.1 矿床开采方式数字化优选

5.1.1 矿床开采方式概述

5.1.2 矿床开采方式确定的影响因素

5.1.3 矿床开采方式优选数学模型与方法

5.2 地下矿开拓系统三维可视化优化

5.2.1 地下矿开拓系统确定的影响因素

5.2.2 地下矿开拓系统方案优选数学模型

5.2.3 矿山开拓系统数学模型优化实例

5.3 地下矿通风系统三维可视化优化

5.3.1 通风网络解算理论与方法

5.3.2 通风网络数据分析

5.3.3 地下矿通风系统三维可视化优化实例

第6章 数字化采矿设计

6.1 数字化采矿概述

6.1.1 传统矿山计算机辅助设计

6.1.2 三维可视化设计技术与方法

6.2 露天矿开采设计

6.2.1 露天矿台阶设计

6.2.2 露天矿道路设计

6.2.3 露天矿排土场设计

6.2.4 露天矿台阶爆破设计

6.3 地下矿开采设计

6.3.1 开拓系统设计

6.3.2 回采单元划分

6.3.3 采切工程设计

6.3.4 掘进爆破设计

6.3.5 底部结构设计

6.3.6 回采爆破设计

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