一种煤矿开采的路径规划及设计方法与流程

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤矿开采的路径规划及设计方法。


背景技术：

2.煤矿开采是对现今对于地下煤炭资源的开采工程的简称。
3.煤矿一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。
4.目前，煤矿在开采的过程中，工作人员往往通过探测标定探测点来实施开采工作，此种方式无法较好反映煤矿开采区域的全局矿层面貌，因而导致煤矿开采的过程人工参与度较高，从而无论是耗费的人力资源、开采成本及开采效率均存在提升的空间；为此，我们提出一种煤矿开采的路径规划及设计方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种煤矿开采的路径规划及设计方法，解决了煤矿在开采的过程中，工作人员往往通过探测标定探测点来实施开采工作，此种方式无法较好反映煤矿开采区域的全局矿层面貌，因而导致煤矿开采的过程人工参与度较高，从而无论是耗费的人力资源、开采成本及开采效率较低的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种煤矿开采的路径规划及设计方法，包括以下步骤：步骤1：上传煤矿开采区域地质参数数据，根据煤矿开采区域地址参数数据构建煤矿开采区域模型；步骤2：读取煤矿开采区域模型，在煤矿开采区域模型中选择土层，进行选择土层的模型分割；步骤3：获取分割得到的选择土层模型，获取钻探开采设备规格参数，根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备虚拟模型；步骤4：将钻探开采设备虚拟模型放置在选择土层模型中的边缘位置，且使钻探开采设备虚拟模型完全处于选择土层模型内；步骤5：获取放置有钻探开采设备虚拟模型的选择土层模型，计算钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型倍数关系；步骤6：获取钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型倍数计算结果，复制钻探开采设备虚拟模型，应用复制的钻探开采设备虚拟模型填充选择土层模型。
7.更进一步地，所述步骤1中上传的煤矿开采区域地质参数数据包括：煤矿开采区域图像数据或煤矿开采区域地质探测数据；其中，煤矿开采区域图像数据及煤矿开采区域地质探测数据均通过用户端手动上传，煤矿开采区域图像数据包括煤矿开采区域地貌图像及煤矿开采区域地下切面图像，煤
矿开采区域地质探测数据包括煤矿开采区域土层类型及各土层所对应的空间位置坐标。
8.更进一步地，所述步骤1在构建煤矿开采区域模型时，以煤矿开采区域图像数据作为煤矿开采区域模型的外部图像，以煤矿开采区域地质探测数据中煤矿开采区域土层类型及各土层所对应的空间位置坐标，进行煤矿开采区域模型的构建；其中，煤矿开采区域模型在构建时，根据煤矿开采区域图像数据确定煤矿开采区域空间范围，所有煤矿开采区域土层对应空间位置坐标均处于煤矿开采区域空间范围内，煤矿开采区域土层对应空间位置坐标的数量不少于4x组，x为煤矿开采区域土层类型的数量。
9.更进一步地，所述步骤2中于煤矿开采区域模型中选择的土层即煤矿层，步骤2在进行选择土层的模型分割时，根据煤矿开采区域地质参数数据中煤矿开采区域地质探测数据中土层所对应的空间位置坐标进行分割；其中，煤矿开采区域模型的构建及分割操作均处于任意一款三维制图软件中执行。
10.更进一步地，所述步骤3在根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备的虚拟模型时，以煤矿开采区域模型在构建时，均根据相同比例尺完成构建，钻探开采设备的虚拟模型在构建时，对钻探开采设备的规格参数进行遍历读取，进一步获取钻探开采设备的规格参数中数值最大的长宽高，应用获取到的长宽高数值完成钻探开采设备虚拟模型的构建。
11.更进一步地，所述步骤4中钻探开采设备虚拟模型完全处于选择土层模型内状态下，钻探开采设备虚拟模型处于选择土层模型中的棱角位置，并基于选择土层模型中棱角位置的长宽高边线均处于极限位置。
12.更进一步地，所述步骤5中对于钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型的倍数关系计算公式为：；式中：m使用进一法取整数；n为选择土层模型β中任一面域基于相同的高度i的集合；为设定的面域大小；、及分别为钻探开采设备虚拟模型的长宽高。
13.更进一步地，所述步骤6中复制的钻探开采设备虚拟模型通过初始钻探开采设备虚拟模型构建所用的三维制图软件进行构建，复制的钻探开采设备虚拟模型及初始钻探开采设备虚拟模型的数量合计值与步骤5中计算结果相同。
14.更进一步地，所述步骤6在执行时，同步对各钻探开采设备虚拟模型的中心点进行捕捉，以各中心点进行相近点的相互连接形成煤矿开采路径。
15.更进一步地，所述初始钻探开采设备虚拟模型的中心点所对应空间位置坐标即钻探开采设备的起点；其中，钻探开采设备虚拟模型的中心点在进行捕捉时，通过获取钻探开采设备虚
拟模型上的至少两组中轴线，以两组中轴线的交汇点记作钻探开采设备虚拟模型的中心点。
16.采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：1、本发明提供一种煤矿开采的路径规划及设计方法，该方法在其步骤执行过程中，通过煤矿开采区域模型的构建能够辅助工作人员对煤矿开采区域进行分析，且进一步的对煤矿开采区域模型进行了分割，以达到求取煤矿层模型的目的，并且通过构建的钻探开采设备虚拟模型来填充煤矿层模型，以实现最终钻探开采设备的开采路径规划及设计。
17.2、本发明中方法在其步骤执行的基础上，进一步通过求取填充煤矿层模型所用的钻探开采设备虚拟模型的中心点的方式，对开采路径带来了精细化处理，并同步输出了钻探开采设备的起始空间位置，从而使得钻探开采设备的煤矿开采工作更加稳定的进行。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为一种煤矿开采的路径规划及设计方法的流程示意图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
22.实施例一：
23.本实施例的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：上传煤矿开采区域地质参数数据，根据煤矿开采区域地址参数数据构建煤矿开采区域模型；步骤2：读取煤矿开采区域模型，在煤矿开采区域模型中选择土层，进行选择土层的模型分割；步骤3：获取分割得到的选择土层模型，获取钻探开采设备规格参数，根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备虚拟模型；步骤4：将钻探开采设备虚拟模型放置在选择土层模型中的边缘位置，且使钻探开采设备虚拟模型完全处于选择土层模型内；步骤5：获取放置有钻探开采设备虚拟模型的选择土层模型，计算钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型倍数关系；步骤6：获取钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型倍数计算结果，复制钻探开采设备虚拟模型，应用复制的钻探开采设备虚拟模型填充选择土层模型；步骤5中对于钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型的倍数关系计算公式为：
；式中：m使用进一法取整数；n为选择土层模型β中任一面域基于相同的高度i的集合；为设定的面域大小；、及分别为钻探开采设备虚拟模型的长宽高。
24.在本实施例中，通过上述步骤的执行，实现了煤矿开采路径及起始点的输出，且由上式记载的公式计算，能够输出以可靠的点位数量及位置，通过点位连接实现煤矿开采路径的生成，确保生成的煤矿开采路径最为精简，且涵盖了煤矿开采区域中的所有煤矿层。
25.实施例二：在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1对实施例1中一种煤矿开采的路径规划及设计方法做进一步具体说明：步骤1中上传的煤矿开采区域地质参数数据包括：煤矿开采区域图像数据或煤矿开采区域地质探测数据；其中，煤矿开采区域图像数据及煤矿开采区域地质探测数据均通过用户端手动上传，煤矿开采区域图像数据包括煤矿开采区域地貌图像及煤矿开采区域地下切面图像，煤矿开采区域地质探测数据包括煤矿开采区域土层类型及各土层所对应的空间位置坐标；步骤1在构建煤矿开采区域模型时，以煤矿开采区域图像数据作为煤矿开采区域模型的外部图像，以煤矿开采区域地质探测数据中煤矿开采区域土层类型及各土层所对应的空间位置坐标，进行煤矿开采区域模型的构建；其中，煤矿开采区域模型在构建时，根据煤矿开采区域图像数据确定煤矿开采区域空间范围，所有煤矿开采区域土层对应空间位置坐标均处于煤矿开采区域空间范围内，煤矿开采区域土层对应空间位置坐标的数量不少于4x组，x为煤矿开采区域土层类型的数量。
26.通过上述设置，对煤矿开采区域模型构建所用的地址参数数据进行了限定，确保煤矿开采区域模型的稳定构建生成，且借由煤矿开采区域土层对应空间位置坐标的数量限定，使得步骤1中构建的煤矿开采区域模型的构建精度能够被用户进行便捷控制，以便于步骤1中构建的煤矿开采区域模型更加符合用户的使用需求。
27.如图1所示，步骤2中与煤矿开采区域模型中选择的土层即煤矿层，步骤2在进行选择土层的模型分割时，根据煤矿开采区域地质参数数据中煤矿开采区域地质探测数据中土层所对应的空间位置坐标进行分割；其中，煤矿开采区域模型的构建及分割操作均处于任意一款三维制图软件中执行。
28.通过上述设置，完成了煤矿开采区域模型中煤矿层模型的输出。
29.如图1所示，步骤3在根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备的虚拟模型时，以煤矿开采区域模型在构建时，均根据相同比例尺完成构建，钻探开采设备的虚拟模型在构建时，对钻探开采设备的规格参数进行遍历读取，进一步获取钻探开采设备的规格参
数中数值最大的长宽高，应用获取到的长宽高数值完成钻探开采设备虚拟模型的构建；步骤4中钻探开采设备虚拟模型完全处于选择土层模型内状态下，钻探开采设备虚拟模型处于选择土层模型中的棱角位置，并基于选择土层模型中棱角位置的长宽高边线均处于极限位置。
30.通过上述设置，完成了钻探开采设备的虚拟模型构建，并同步的对钻探开采设备的虚拟模型及选择土层模型即煤矿层模型完成了相互配置，进而为该方法中的后续步骤执行提供了必要的数据支持。
31.实施例三：在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1对实施例1中一种煤矿开采的路径规划及设计方法做进一步具体说明：步骤6中复制的钻探开采设备虚拟模型通过初始钻探开采设备虚拟模型构建所用的三维制图软件进行构建，复制的钻探开采设备虚拟模型及初始钻探开采设备虚拟模型的数量合计值与步骤5中计算结果相同。
32.步骤6在执行时，同步对各钻探开采设备虚拟模型的中心点进行捕捉，以各中心点进行相近点的相互连接形成煤矿开采路径；初始钻探开采设备虚拟模型的中心点所对应空间位置坐标即钻探开采设备的起点；其中，钻探开采设备虚拟模型的中心点在进行捕捉时，通过获取钻探开采设备虚拟模型上的至少两组中轴线，以两组中轴线的交汇点记作钻探开采设备虚拟模型的中心点。
33.通过上述设置，对该方法中输出的煤矿开采路径带来了进一步精细化处理，使得煤矿开采路径最终以线性形式进行输出。
34.综上而言，上述实施例中方法在其步骤执行过程中，通过煤矿开采区域模型的构建能够辅助工作人员对煤矿开采区域进行分析，且进一步的对煤矿开采区域模型进行了分割，以达到求取煤矿层模型的目的，并且通过构建的钻探开采设备虚拟模型来填充煤矿层模型，以实现最终钻探开采设备的开采路径规划及设计；并且该方法在其步骤执行的基础上，进一步通过求取填充煤矿层模型所用的钻探开采设备虚拟模型的中心点的方式，对开采路径带来了精细化处理，并同步输出了钻探开采设备的起始空间位置，从而使得钻探开采设备的煤矿开采工作更加稳定的进行。
35.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：上传煤矿开采区域地质参数数据，根据煤矿开采区域地址参数数据构建煤矿开采区域模型；步骤2：读取煤矿开采区域模型，在煤矿开采区域模型中选择土层，进行选择土层的模型分割；步骤3：获取分割得到的选择土层模型，获取钻探开采设备规格参数，根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备虚拟模型；步骤4：将钻探开采设备虚拟模型放置在选择土层模型中的边缘位置，且使钻探开采设备虚拟模型完全处于选择土层模型内；步骤5：获取放置有钻探开采设备虚拟模型的选择土层模型，计算钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型倍数关系；步骤6：获取钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型倍数计算结果，复制钻探开采设备虚拟模型，应用复制的钻探开采设备虚拟模型填充选择土层模型。2.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤1中上传的煤矿开采区域地质参数数据包括：煤矿开采区域图像数据或煤矿开采区域地质探测数据；其中，煤矿开采区域图像数据及煤矿开采区域地质探测数据均通过用户端手动上传，煤矿开采区域图像数据包括煤矿开采区域地貌图像及煤矿开采区域地下切面图像，煤矿开采区域地质探测数据包括煤矿开采区域土层类型及各土层所对应的空间位置坐标。3.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤1在构建煤矿开采区域模型时，以煤矿开采区域图像数据作为煤矿开采区域模型的外部图像，以煤矿开采区域地质探测数据中煤矿开采区域土层类型及各土层所对应的空间位置坐标，进行煤矿开采区域模型的构建；其中，煤矿开采区域模型在构建时，根据煤矿开采区域图像数据确定煤矿开采区域空间范围，所有煤矿开采区域土层对应空间位置坐标均处于煤矿开采区域空间范围内，煤矿开采区域土层对应空间位置坐标的数量不少于4x组，x为煤矿开采区域土层类型的数量。4.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤2中于煤矿开采区域模型中选择的土层即煤矿层，步骤2在进行选择土层的模型分割时，根据煤矿开采区域地质参数数据中煤矿开采区域地质探测数据中土层所对应的空间位置坐标进行分割；其中，煤矿开采区域模型的构建及分割操作均处于任意一款三维制图软件中执行。5.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤3在根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备的虚拟模型时，以煤矿开采区域模型在构建时，均根据相同比例尺完成构建，钻探开采设备的虚拟模型在构建时，对钻探开采设备的规格参数进行遍历读取，进一步获取钻探开采设备的规格参数中数值最大的长宽高，应用获取到的长宽高数值完成钻探开采设备虚拟模型的构建。6.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤4中钻探开采设备虚拟模型完全处于选择土层模型内状态下，钻探开采设备虚拟模型处于选择土层模型中的棱角位置，并基于选择土层模型中棱角位置的长宽高边线均处于极限位
置。7.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤5中对于钻探开采设备虚拟模型与选择土层模型的倍数关系计算公式为：；式中：m使用进一法取整数；n为选择土层模型β中任一面域基于相同的高度i的集合；为设定的面域大小；、及分别为钻探开采设备虚拟模型的长宽高。8.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤6中复制的钻探开采设备虚拟模型通过初始钻探开采设备虚拟模型构建所用的三维制图软件进行构建，复制的钻探开采设备虚拟模型及初始钻探开采设备虚拟模型的数量合计值与步骤5中计算结果相同。9.根据权利要求1所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述步骤6在执行时，同步对各钻探开采设备虚拟模型的中心点进行捕捉，以各中心点进行相近点的相互连接形成煤矿开采路径。10.根据权利要求8所述的一种煤矿开采的路径规划及设计方法，其特征在于，所述初始钻探开采设备虚拟模型的中心点所对应空间位置坐标即钻探开采设备的起点；其中，钻探开采设备虚拟模型的中心点在进行捕捉时，通过获取钻探开采设备虚拟模型上的至少两组中轴线，以两组中轴线的交汇点记作钻探开采设备虚拟模型的中心点。

技术总结
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤矿开采的路径规划及设计方法，包括：上传煤矿开采区域地质参数数据，根据煤矿开采区域地址参数数据构建煤矿开采区域模型；读取煤矿开采区域模型，在煤矿开采区域模型中选择土层，进行选择土层的模型分割；获取分割得到的选择土层模型，获取钻探开采设备规格参数，根据钻探开采设备的规格参数构建钻探开采设备虚拟模型；本发明中方法在其步骤执行过程中，通过煤矿开采区域模型的构建能够辅助工作人员对煤矿开采区域进行分析，且进一步的对煤矿开采区域模型进行了分割，以达到求取煤矿层模型的目的，并通过构建的钻探开采设备虚拟模型来填充煤矿层模型，以实现最终钻探开采设备的开采路径规划及设计。开采路径规划及设计。开采路径规划及设计。


技术研发人员：熊伟 贲旭东 张志伟 郝赫 刘腾腾 包晶莹
受保护的技术使用者：华夏天信物联科技有限公司
技术研发日：2023.08.16
技术公布日：2023/9/14