一种基于井工金属矿的开采风险评估系统及方法与流程

本发明涉及金属矿开采，具体涉及一种基于井工金属矿的开采风险评估系统及方法。

背景技术：

1、金属矿开采是一项复杂且具有挑战性的工业活动。

2、在金属矿开采过程中，需要解决一系列技术、安全和环境问题。技术方面，要保证开采效率和矿石回收率；安全方面，要预防坍塌、瓦斯爆炸、透水等事故；环境方面，要注意减少开采对土地、水源、大气等造成的污染和破坏，并进行有效的生态恢复。

3、申请号为202310981523.8的发明专利中公开了一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于，包括：基于煤矿开采区域采集空间信息，根据采集到的空间信息构建开采区域模型，评估开采区域模型结构强度，进一步依据开采区域计划回填材质评估回填区域强度，获取回填区域上部土层土质参数，捕获回填区域地震带关联性，基于回填区域强度、上部土层土质参数及地震带关联性评价回填区域安全风险，根据回填区域安全风险评价结果设计回填区域监测周期并输出；所述开采区域与回填区域所指区域为同一区域，回填区域监测周期的设计服从回填区域安全风险评价结果越高，监测周期越短，频率越高的设计逻辑；回填区域强度在求取后，于回填区域安全风险评价阶段。

4、该申请在于解决：“针对于深层井工煤矿的开采，为了提供煤矿层上部地表建筑或其他构筑物的安全保障，开采人员会在煤矿完成开采后即时进行回填，但在回填后，因回填物不再与回填区域周边材质、物理性质一致，从而对于煤矿层上部地表建筑或其他构筑物而言，仍存在一定的安全风险，目前并未有专项的系统技术来对该项问题进行评估、监测”等问题。

5、然而，金属矿区别于其他材质矿质，其在土层以下承载更多上层荷载，这就导致金属矿的开采相较于其他材质矿质的开采风险更大；

6、为此，我们提出了一种基于井工金属矿的开采风险评估系统及方法。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于井工金属矿的开采风险评估系统及方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、第一方面，一种基于井工金属矿的开采风险评估系统，包括：

4、构建模块，用于上传矿井结构参数，基于矿井结构参数构建矿井模型；选择模块，用于接收构建模块中构建的矿井模型，在矿井模型上选择开采区域模型；规划模块，用于获取选择模块中选择的开采区域模型，在开采区域模型所在区域中选择坐标，应用选择坐标相互连接，构成开采路径；评估模块，用于接收构建模块构建的矿井模型、选择模块选择的开采区域模型、规划模块确定的开采路径，结合三者评估矿井开采风险；修正模块，用于获取评估模块中矿井开采风险评估结果，对矿井开采风险评估结果进行修正；输出模块，用于输出修正模块中矿井开采风险评估结果的修正结果；

5、其中，修正模块通过无线网络与系统端用户持有的计算机设备连接，输出模块传输矿井开采风险评估结果的修正结果至计算机设备上后，系统端用户于计算机设备上对矿井开采风险评估结果的修正结果进行读取；

6、构建模块构建的矿井模型、选择模块选择的开采区域模型、规划模块确定的开采路径均通过输出模块实时向计算机设备传输，于计算机设备上显示；

7、所述构建模块下级通过无线网络交互连接有载入单元及检验单元，所述构建模块通过无线网络交互连接有选择模块及规划模块，所述规划模块内部通过介质电性连接有推荐单元，所述推荐单元通过无线网络与选择模块交互连接，所述规划模块通过无线网络交互连接有评估模块、修正模块及输出模块，所述修正模块通过无线网络与检验单元交互连接。

8、更进一步地，所述构建模块下级设置有子模块，包括：

9、载入单元，用于载入矿井结构参数，将矿井结构参数向构建模块传输；

10、检验单元，用于遍历载入单元中载入的矿井结构参数，基于载入矿井结构参数检验构建模块构建的矿井模型的精度；

11、其中，载入单元运行时，矿井结构参数载入阶段结束后，检验单元同步运行，检验单元结束后，载入单元进一步将矿井结构参数向构建模块传输，载入单元载入矿井结构参数的操作，即构建模块上传矿井结构参数的操作，矿井结构参数为系统端用户使用勘探设备于矿井内部勘探到的位置坐标，载入单元载入的矿井结构参数不少于四组。

12、更进一步地，所述检验单元中检验的矿井模型精度用于标记构建模块构建的矿井模型，所述检验单元检验矿井模型构建精度时，服从：

13、

14、式中：acc为矿井模块精度表现值；m为矿井内部勘探到的位置坐标总量；(xi，yi，zi)为第i组位置坐标；(xi+1，yi+1，zi+1)为第i+1组位置坐标；d(p1,p2)为矿井内部勘探到的所有位置坐标中，距离最远的两组坐标p1、p2间的距离；γ为归一化因子；

15、其中，矿井模型精度表现值acc越大，表示矿井模型的构建精度越高，反之，则表示矿井模型构建的精度越低，归一化因子γ＞0，(xi，yi，zi)与(xi+1，yi+1，zi+1)始终为两组相邻的位置坐标，(|xi-xi+1|+|yi-yi+1|+|zi-zi+1|)表示两组坐标的偏移距离。

16、更进一步地，所述构建模块构建矿井模型时，通过矿井内部勘探到的位置坐标相互连接，以构成线段、面，进一步基于线段、面相互连接，以构成封闭的立体模型，即矿井模型；

17、所述选择模块在矿井模型上选择开采区域模型时，在矿井模型所在区域范围内，编辑输入不少于四组位置坐标，基于编辑输入的位置坐标构建一组矿井模型所在区域范围内的模型，即开采区域模型，且开采区域模型上的任一表面与矿井模型的任一表面或任一表面的局部区域重合；

18、所述开采区域模型的构建逻辑与矿井模型的构建逻辑一致。

19、更进一步地，所述规划模块运行选择坐标数量不少于两组，规划模块基于选择坐标相邻相互连接以得到一组多段线，即开采路径；

20、所述规划模块内部设置有子模块，包括：

21、推荐单元，用于接收选择模块运行选择的开采区域模型，基于开采区域模型不同视角下图像，生成开采路径推荐；

22、其中，所述规划模块运行阶段确定的开采路径，由系统端用户在开采区域模型所在区域中选择坐标，由选择坐标相互连接构成，或于推荐单元中生成的开采路径推荐中选择一组开采路径。

23、更进一步地，所述推荐模块在生成开采路径推荐时，服从：

24、采集开采区域模型俯视视角图像及侧视视角图像，捕捉视角图像中开采区域模型的图像轮廓，将图像轮廓向内等距缩小，缩小至原始大小的二分之一，缩小后的图像轮廓记作开采路径；

25、其中，基于图像轮廓缩小所得开采路径的两端均落于开采区域模型与矿井模型二者的重合面上。

26、更进一步地，所述评估模块中矿井开采风险评估逻辑表示为：

27、

28、式中：k为矿井开采风险表现值；ρop为开采区域模型上方区域于矿井模型中的局部模型对应土层的密度；max(h)up为开采区域模型上方区域于矿井模型中的局部模型对应土层的最大厚度；fup为开采区域模型上方区域于矿井模型中的局部模型对应土层的含水率；gup为开采区域模型上方区域于矿井模型中的局部模型的大小；g0为开采区域模型的大小；l为开采区域模型中开采路径的长度；s为开采路径端头相连的封闭图形面积；

29、其中，矿井开采风险表现值k越大，则表示矿井开采风险越低，反之，则表示矿井开采风险越高。

30、更进一步地，所述修正模块中矿井开采风险评估结果的修正逻辑表示为：

31、

32、式中：kmod为修正后的矿井开采风险评估结果；λ为常数；

33、其中，常数λ≥1，且服从矿井模块精度表现值acc越高，常数λ取值越小，反之，常数λ取值越大的设定逻辑。

34、第二方面，一种基于井工金属矿的开采风险评估方法，包括以下步骤：

35、步骤1：上传矿井结构参数，基于矿井结构参数构建矿井模型；

36、步骤2：获取矿井模型，输入矿井模型所在区域范围内的位置坐标，基于输入的位置坐标构建模型，记作开采区域模型；

37、步骤3：在开采区域模型所在区域范围内选择坐标，基于选择坐标相互连接构成开采路径；

38、步骤4：根据开采区域模型俯视图像及侧视图像轮廓生成开采路径推荐；

39、步骤5：选择开采路径，基于选择的开采路径结合矿井模型及开采区域模型评估开采风险；

40、步骤6：对开采风险评估结果进行修正及输出，设定安全判定阈值与修正后的开采风险评估结果比对，判定当前矿井模型下开采区域模型中开采路径是否安全。

41、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：

42、本发明提供一种基于井工金属矿的开采风险评估系统，该系统在运行过程中，通过矿井结构参数的上传，先后构建矿井模型、开采区域模型及开采路径，从而基于矿井模型、开采区域模型及开采路径三方评估，对矿井基于特定开采路径下的开采风险进行评估，为从事开采工作的用户提供数据参考，以便于作出更多先见的开采规划及风险管理，同时配合一种基于井工金属矿的开采风险评估方法，为上述系统进一步提供运行逻辑支持，确保系统稳定运行输出开采风险评估结果。