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第1章 动态扰动与矿岩力学响应 1

1.1采矿过程中矿岩力学特征 2

1.1.1岩石的力学特性 2

1.1.2凿岩、爆破过程中围岩的力学特征 4

1.2常用的数值模拟方法及软件 5

1.2.1常用的数值模拟方法 5

1.2.2常用的数值模拟软件 17

1.3常用的物理模拟方法 20

1.4有限元软件MIDAS/GTS采场结构参数优化模拟 21

1.4.1工程概况 21

1.4.2岩体力学参数的选取 23

1.4.3模拟软件的选择 23

1.4.4采场结构参数优化研究 24

1.4.5结果分析 26

1.5离散元软件3 DEC空区稳定性模拟 39

1.5.1离散元法基本原理 39

1.5.2碎裂环境下空区稳定性离散元模型 41

1.5.3计算结果 43

1.5.4结论 51

1.6有限差分软件FLAC3D采场回采过程数值模拟 51

1.6.1采矿方法简介 51

1.6.2采场结构参数 51

1.6.3模拟的基本思路 53

1.6.4模拟结果分析 54

1.7相似模型试验实例 67

1.7.1模型试验方案的准备 67

1.7.2采场模型试验方案 70

1.7.3试验结果与分析 74

1.8本章小结 78

参考文献 79

第2章 矿山物流系统模拟 82

2.1物流系统仿真概论 82

2.1.1物流系统仿真 83

2.1.2离散事件系统模型 85

2.1.3矿业仿真技术发展 86

2.2理论模型建模方法 88

2.2.1基本概念和术语 88

2.2.2实体流图法 89

2.2.3活动周期图法 91

2.2.4 Petri网法 92

2.2.5系统动力学法 93

2.3仿真模型的设计与实现 97

2.3.1离散事件仿真策略 98

2.3.2仿真模型设计 102

2.3.3仿真模型计算机实现 104

2.4离散事件仿真软件 110

2.4.1 Flexsim软件 110

2.4.2 Arena软件 113

2.4.3 AutoMod软件 114

2.4.4 Extend软件 117

2.5基于Flexsim矿山运输系统仿真 119

2.5.1模块设计 119

2.5.2总体结构设计 123

2.5.3系统模拟分析 126

2.5.4运输仿真系统优化 134

2.6本章小结 138

参考文献 138

第3章 数值虚拟矿山爆破 139

3.1岩体爆破基本原理及数值虚拟概况 139

3.1.1岩体的动力学特征 139

3.1.2爆破作用下岩石的破坏机理 142

3.1.3岩石爆破的数值模拟发展简述 143

3.2岩石爆破数值虚拟方法 144

3.2.1动力有限元法 144

3.2.2离散元法 146

3.2.3复合分析方法 147

3.3岩石爆破数值虚拟常用软件 150

3.3.1非线性动力学软件LS-DYNA 150

3.3.2颗粒流软件PFC 154

3.3.3矿山爆破虚拟设计管理软件 157

3.4单孔装药在岩体中爆破过程数值模拟 163

3.4.1数值模型的构建 163

3.4.2岩体模型及破坏准则 164

3.4.3模拟结果分析 167

3.5深孔爆破对充填体损伤效应数值模拟 168

3.5.1岩体模型及破坏准则 169

3.5.2炸药状态方程 170

3.5.3数值分析模型构建 171

3.5.4数值模拟结果分析 174

3.6地下矿山深孔爆破虚拟设计 181

3.6.1初始化参数 183

3.6.2确定爆破对象 184

3.6.3定义采场及进路名称 184

3.6.4中深孔炮孔设计 185

3.6.5中深孔炮孔设计图 187

3.7本章小结 189

参考文献 189

第4章 数字矿山技术 191

4.1数字矿山技术内涵 192

4.1.1数字矿山的概念 192

4.1.2数字矿山体系结构模型 192

4.1.3数字矿山建设的基本内容 193

4.2地质体三维数字建模 194

4.2.1数据采集 196

4.2.2地质数据库 196

4.2.3图形数据库 202

4.2.4实体模型 203

4.2.5块体模型 213

4.3基于真三维数字环境下的采矿工程设计 217

4.3.1露天采矿设计 217

4.3.2地下采矿设计 219

4.4生产计划编制 227

4.4.1基础数据准备 228

4.4.2生成任务 229

4.4.3流程优化与确定任务作业顺序 230

4.4.4生产计划报表与可视化表达 232

4.4.5动态更新与调整 233

4.5矿山综合通信系统 234

4.5.1目前矿山应用的主要通信系统 234

4.5.2综合通信系统的总体结构 236

4.6生产过程智能化与自动化 239

4.6.1井下调度 239

4.6.2固定设备监控 241

4.6.3移动设备和人员跟踪、定位与过程控制 242

4.6.4竖井提升控制 243

4.6.5安全监测与预警 245

4.6.6视频监控 247

参考文献 247

第5章 虚拟矿山工程 249

5.1虚拟现实技术概述 250

5.1.1虚拟现实技术的概念 250

5.1.2虚拟现实系统的组成 251

5.1.3虚拟现实的技术基础 251

5.1.4三维立体成像技术 253

5.2矿业虚拟现实技术应用研究现状 256

5.2.1国外矿业虚拟现实技术应用发展 256

5.2.2国内矿业虚拟现实技术应用发展 257

5.3虚拟矿山的内涵及体系构成 258

5.3.1虚拟矿山的内涵 258

5.3.2虚拟矿山建设的意义 258

5.3.3虚拟矿山的体系结构 260

5.3.4矿山虚拟现实系统的组成 261

5.3.5构建虚拟矿山的关键技术 265

5.4虚拟矿山场景建模技术 266

5.4.1场景建模流程 266

5.4.2建模软件简述 269

5.4.3地表建模技术 274

5.4.4矿体建模技术 275

5.4.5地下采矿设计 277

5.4.6矿山工业场地及设备建模技术 285

5.5基于InTouch的虚拟采矿过程应用实例 287

5.5.1项目概况 287

5.5.2 InTouch软件简介 291

5.5.3卡房多金属矿VR场景构建 293

5.5.4卡房多金属矿开采过程VR仿真 296

5.6基于OSG的虚拟采矿过程系统开发实例 298

5.6.1三维图形应用程序接口介绍 298

5.6.2系统设计 304

5.6.3场景建模 307

5.6.4场景可视化 307

5.6.5场景漫游 309

5.6.6场景交互控制 312

5.6.7采矿过程虚拟仿真 315

5.7本章小结 321

参考文献 322