采矿工程计算机辅助制图教学课件汇总完整版电子教案全书整套课件幻灯片(最新).pptx
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1、第一章 采矿工程图纸的基础知识,本 章 主 要 内 容,采矿是从地壳中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点使用的行为。在采矿的设计、施工和生产过程中,需要一系列图纸,来表明地面、地下、中段、矿体和井巷之间的相互关系和工序的前后,这种图纸被称为采矿工程图纸。因此,学习采矿工程计算机辅助制图首先有了解采矿过程中涉及的图纸的种类和特点、采矿工程图纸的基本图元和组成、采矿工程绘图的主要方法和基础图纸类别。通过以上知识的学习,使得初学者能够对采矿工程图纸有个大致了解。本章主要内容如下:,第一节 矿山企业生产流程,一、矿山企业的筹建阶段,筹建工作流程,从发现具备开发条件和开发价值的矿产地,到注册矿山开
2、发企业,最终进入正常生产,需要经历以下流程:完成矿区的地质详查工作,申请划定矿区范围;委托地质测量单位对矿区进行区域测量,形成测量图,获得采矿行政许可;委托矿山设计单位完成矿山开采的工程技术咨询阶段(包括:规划、项目建议书、预可行性研究、可行性研究等)和设计阶段(包括:初步设计、方案设计、施工图设计、竣工图设计等)以及相关行政审批后,聘请有施工能力的单位进行矿山的基建施工;基建工作完成后即可以进入正常生产。,矿山建设项目的建设程序图,第一节 矿山企业生产流程,二、矿山正常生产阶段, 矿山正常生产阶段划分为 开拓 采准 切割 回采, 矿山开采是一个协作、不断循环的工作 地质人员 采矿人员 测量人
3、员,矿山生产流程图,第一节 矿山企业生产流程,第二节 采矿工程图纸分类,一、矿山地质图纸,矿区地形地质图与综合地质图 矿区地形地质图是表征矿区地形和矿床地质特点的图件,通常以精度、比例尺符合要求的地形图为底图,将野外实测的各种原始地质编录资料,按其相应的坐标绘在底图上,连接各种地质界线绘制而成。 图纸作用 图纸内容 研究矿床赋存条件 比例尺 研究成矿规律 坐标网、等高线 合理布置生产勘探工程 主要地物标志 进行矿山设计建设及技术改造 地质界线、矿体界线 编制矿山远景规划所必需的图件 断层带等的分布与编制,中国地质图,某矿区地质图,矿山地质图纸主要包括:矿区地形地质图与综合地质图 矿床地质剖面图
4、矿体纵投影图 开采阶段地质平面图回采块段地质图,矿床地质剖面图矿床地质剖面图是垂直矿床或主要构造走向并反映矿床沿倾向延深变化情况及其成矿地质条件的图件。 图纸作用 图纸内容 进行矿山总体设计 地形剖面线及方位 布置生产勘探工程 坐标线及高程 确定采矿顺序 岩层、围岩、矿体等界线 编制其他综合地质图件 图例、图签等 进行矿床预测 断层带等的分布与编制,多数矿山是把矿床地质剖面图与矿床勘探线剖面图合并编制使用,其内容则增添勘探工程、采掘工程以及采样的位置及编号、品位及不同矿石类型、夹石的分布等,某金属矿第八勘探线地质剖面图,第二节 采矿工程图纸分类,矿体纵投影图矿体纵投影图是将勘探工程切穿矿体轴面
5、的各个交切点,投影到与矿体走向平行的投影面上,用以表示矿体纵向分布轮廓、不同勘探工程对矿体的控制情况及其圈定储量的分布范围等的图件。适用条件适用于层状或脉状矿体。当矿体倾角大于6575时,可采用垂直投影面,称为矿体垂直纵投影图;当矿体倾角平缓时,采用水平投影面,称为矿体水平纵投影图。 图纸作用 图纸内容 进行储量计算和编制采掘计划 比例尺通常为1:500或1:1000 制定远景规划 地形线、坐标线、勘探线等 检查各级储量分布是否达到 探矿工程、采矿工程及其编号 设计开采要求 矿体厚度及品位及岩芯取样率 勘探工程密度是否已控制了 不同矿石类型、储量级别范围 各级储量 主要岩层、断层破碎带及岩浆
6、岩的界线,第二节 采矿工程图纸分类,某矿体垂直纵投影图,第二节 采矿工程图纸分类,开采阶段地质平面图开采阶段地质平面图将巷道原始地质编录资料按比例填绘在相应的阶段水平巷道实测平面图上,表示矿山地下开采阶段围岩、构造、矿体平面展布特征、矿化分布规律以及工程揭露情况等的地质平面图件 图纸作用 编制勘探设计 编制采掘技术计划 确定开采顺序 布置开采块段 图纸内容,我国颇多矿山,将此图件与阶段样品分布图合并编制。一般采用1:200、1:500和1:1000的比例尺。开采阶段地质平面图应有坐标网、导线点及标高;勘探线、探矿和采掘工程的位置及编号;岩层、岩体、矿体、蚀变围岩、构造的分布,产状及其符号或编号
7、等。有些矿山把取样位置、编号、品位、厚度、矿石类型(或品级)等资料也填绘在此图上。,某矿开采阶段地质平面图,第二节 采矿工程图纸分类,回采块段地质图回采块段地质图是表征开采块段中围岩、构造、矿体变化特征的地质图件。 图纸作用,主要突出回采块段中矿体与围岩界线,矿体的形状及产状,矿石类型(或品级)的分布,地质构造及围岩特征等。地下开采矿山称其为采场地质图,露天开采矿山称其为爆破块段地质图。它是研究回采块段矿体赋存地质条件、开采技术条件,进行采场设计,确定施工方向,计算矿石开采贫化率及损失率的必备地质图件。,某矿设计块段地质图,图纸比例一般为1:200、1:500,第二节 采矿工程图纸分类,二、采
8、矿设计图纸,阶段平面图阶段平面图是地下开拓阶段的总体平面布置图。它是在阶段地质平面图的基础上,进行阶段运输巷道、采准巷道、通风巷道、矿石溜井、废石溜井、井底车场,及有关采矿生产所需的各种硐室等工程布置,并对阶段平面图内各主要井巷工程控制点进行坐标计算。 图纸内容,阶段平面图是地下开拓阶段的总体平面布置图。它是在阶段地质平面图的基础上,进行阶段运输巷道、采准巷道、通风巷道、矿石溜井、废石溜井、井底车场,及有关采矿生产所需的各种硐室等工程布置,并对阶段平面图内各主要井巷工程控制点进行坐标计算。,某矿中段平面图,采矿设计图纸主要包括:阶段平面图 井底车场平面图 井巷工程断面图 采矿方法图 井上下对照
9、图图 生产系统图 三维立体图,第二节 采矿工程图纸分类,井底车场井底车场是在井筒与石门连接处所开凿的巷道与硐室的总称。它是转送人员、矿岩、设备、材料的场所,也是井下排水和动力供应的转换中心。它是转送人员、矿岩、设备、材料的场所,也是井下排水和动力供应的转换中心。 井底车场平面图将井底车场内所有的巷道和环绕井筒的硐室用正投影的方法投影到一个平面上,并按照一定的比例绘制出的图纸称为井底车场平面图。,某矿井底车场图,第二节 采矿工程图纸分类,井巷工程断面图描述地下工程巷道横断面的形状和尺寸的图纸称为巷道断面图,描述井巷工程的横断面的形状及提升容器和辅助设施的图纸称为井巷断面图。,水沟,带水沟三心拱断
10、面,不带水沟三心拱断面,第二节 采矿工程图纸分类,采矿方法图采矿方法是研究矿块的开采方法,它包括回采工艺和采场结构两大方面的内容。因此,表示矿块开采工艺过程及采场结构的图纸称为采矿方法图。,进路充填采矿方法图,第二节 采矿工程图纸分类,井上下对照图井上下对照图是反映井下开采工程与地表的地形地物关系的图纸。图纸内容地形等高线、地表河流、水体、积水区、主要建筑物、主要道路、井口、工业广场等地形地物矿体露头线、断层构造线、钻孔位置、勘探线等地质及勘探工程信息井下各开采水平的主要巷道位置和标高、采空区位置、地表塌陷影响范围等地下开采工程信息等,井上下对照图主要作用利用井上下对照图,可以了解地面的地形、
11、地物及其与井下巷道工程、采区的相互关系,便于地面建设和地下开采的规划和设计,以方便布置地表建筑物和留设保安矿柱,可供地质、测量、设计和采掘等部门使用。,井上下对照图的比例尺一般为1:5000或1:2000,井上井下对照图,第二节 采矿工程图纸分类,生产系统图为了描述各生产系统而绘制的总投影图称为生产系统图。正常生产的矿山需要提升系统、排水系统、供水系统、通风系统、压风系统、供电系统、通讯系统、运输系统、以及为了安全生产需要绘制的避灾系统图等,均是在开拓系统投影图的基础上添加各种相关信息所绘制。,某矿开拓系统纵投影图,第二节 采矿工程图纸分类,三维立体图矿山三维立体图是展示矿床及其周围地质体、井
12、下工程等在三维空间上形态、产状、空间位置等的图件。它是研究矿床空间展布规律,进行成矿预测和确定生产勘探区段的主要图件。一幅完整的矿床立体图除了表现矿床(体)及其周围的各种地质体外尚应标明方位。,某矿三维立体图,第二节 采矿工程图纸分类,这些图纸以比例尺、坐标网、勘探线、纵投影线等为基础参照,同时辅以矿体、地层、构造、构建筑物、井巷、硐室等线条和图例,构成所需要的不同类型的矿图。因此,需要首先学习采矿工程图纸中的这些基本图元的含义。,第二节 采矿工程图纸分类,第三节 采矿工程制图的基本知识,一、矿图比例尺,比例尺的概念 比例尺是表示图上距离比实际距离缩小的程度,也叫缩尺。用公式表示为:比例尺=图
13、上距离/实际距离。如绘制图纸时,实际长度为10m的巷道,绘制在图上是1cm,则该图纸的比例尺为:1:1000。比例尺的表示方法 比例尺的表示方法常用的有数字比例尺和图示比例尺。 数字比例尺:用分数或比例数字的形式表示的比例尺,称为数字比例尺。一般用分子为1,分母为整数表示。如1:50、1:100、1:2000等。 图示比例尺:用图示形式表示的比例尺称为图示比例尺。图示比例尺有直线比例尺和斜线比例尺之分,采矿制图中常用直线比例尺。,直线比例尺的绘制:先在图纸上绘一条直线,用分划点把它分成若干个1cm或2cm的线段,这些线段称为比例尺的基本单位;将最左端的基本单位再分成20个或10个等分(一般每个
14、等分为1mm),然后在该基本单元的右分点上注记0,如图1-1所示;自0点起,向左向右的各分划点上,注记不同线段所代表的实际距离。,比例尺的精度 在纸质图纸上人们用肉眼能分辨出图上的最小长度,一般为是0.1mm,小于0.1mm的线段,实际上不能绘在图上。因此,图上0.1mm所代表的实际长度,称为比例尺的精度。矿图中常用的比例尺有1:500,1:1000,1:2000,1:5000,1:10000等。比例尺的精度如表1所示。比例尺精度,从表中可知:当绘图比例确定后,一方面该比例下绘图精度已经确定,如1:1000比例制图时,对于实际物体的尺寸描述的精度要控制在0.1m。如巷道宽4.2m,对应的图上距
15、离为:4.2mm,但4.25m对应的就4.25mm,这个0.25mm就无法绘制。另一方面,如果要表示4.25m宽的巷道断面,那么绘图的最小单位0.05m,那么就要使用1:500的比例尺才能表示。,第三节 采矿工程制图的基本知识,比例尺的使用 对应数字比例尺1:M,在图纸上测得的线段长度L,可换算出实际长度S = LM,同理,实际距离S与M的比值即为图上距离L。为了便于从图纸上快速地读出实际线段长度或将实际长度缩成图纸中的长度,常使用一种三棱尺,如右图所示。三棱尺有六个尺面,每个尺面均按一定的比例关系刻成。这样,只要选择于图纸比例尺相同的尺面,就可以从图上直接量出线段实际的水平长度。 对于直线比
16、例尺时,先用分规在图上量出某两点的距离,然后将分规移至直线比例尺上,使其一脚尖对准0点右边的一个分划点上,从另一脚尖读取左边的小分划数,并估读零数。,第三节 采矿工程制图的基本知识,应用直线比例尺,可以忽略使用数字比例尺的计算,并可避免由于图纸的伸缩而引起的误差。在一些技术资料或书刊的插图中,绘制原图时,按上述办法在原图适当位置绘出直线比例尺,制版印刷时,直线比例尺和原图同时缩小,这样的插图,既可在插图上用直线比例尺直接度量线段实际水平长度,又可以从直线比例尺的注记中知道原图比例尺的大小。图中一般注有比例尺,不是写在图名附近,就是在图右下角的图记中。如果图中没有注明比例尺,可根据座标方格网的坐
17、标数字定出图的比例尺。例如原来的方格线长100毫米,图中相邻二方格线的座标数差100米,则图的比例尺为1:1000。两方格线差20米,该图的比例尺为1:200。掌握了比例尺,才能了解图纸所描述的范围、工程的尺寸。 注意:比例尺的大小比较 比例尺的大小指比例尺代表的值的大小。如2:1,1:1,1:100,1:1000这几个比例,那么2:1的比例尺大,1:1,1:100,1:1000依次减小。比例尺大:表示范围小,图上信息详细;大比例尺主要用于井巷断面设计、采矿方法设计等采准工程设计等。比例尺小:表示范围大,图上信息简略。小比例尺主用与中段平面布置以及地表地质图的测绘,通常用1:2000的比例尺。
18、,第三节 采矿工程制图的基本知识,一、矿图上点位的确定,点的平面位置 绘制矿图,是从点开始的。首先找出图形的特征点,例如地面建筑物的拐角点,道路的交岔点,地表坡度的变化点,井下巷道中心线的转折点、交岔点等等,确定了这些点的位置,把这些点绘制在图纸上,再把相关的点连接起来,就可以得到所需要的图形了。如右图a所示,现在测区内选择若干个控制点A、B、C、D等,测定这些点的位置,然后再根据这些点测定附近地物、地貌的特征点,从而绘制了地形图右图b。确定特征点的位置,就是确定它的平面位置和空间位置。,图1-3 地形图测绘,(a),(b),第三节 采矿工程制图的基本知识,点的平面位置一般用坐标表示 某点在地
19、球表面上的位置,通常是用经度和纬度来表示的,某点的经度、纬度称为该点的地理坐标;在矿区范围内,某点的矿区平面上的位置,通常是用横纵坐标来表示的,某点的纵坐标、横坐标称为该点的平面直角坐标。地理坐标 地理坐标是用经度、纬度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴(P1P)为极轴,所有通过地轴的平面,均称为子午面。子午面与地球椭球面的交线,称为子午线或经线。所有通过地轴的平面,都和地球表面相交而成为(椭)圆,这就是经线圈。一条经线是一个半(椭)个圆弧。所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线,称为纬线。纬线是半径不同的圆,其中半径最大的纬线称为赤道。 国际上把通过英国格林尼治天文台的一特定点的子午
20、面,称为首子午面,该面和地球表面的交线,称为首子午线,以此作为经度计算的起点。通过地球表面上任一点L的子午面与首子午面所组成的二面角,称为L点的经度,用表示。经度由首子午面算起,向东向西量度,由0180,首子午面以东者,称为东经,以西者称为西经。同一子午线上的点其经度相等。,图 地理坐标,第三节 采矿工程制图的基本知识,通过L点的铅直线和赤道平面所成的夹角,称为L点的纬度,以表示。纬度由赤道算起,向南向北量度,由090,在赤道以北者称为北纬,以南者称为南纬。同一纬线上各点的纬度相等。经线和纬线,一纵一横,互相交织,构成的网格,称为经纬网格,如图所示。图中(a)为经线,(b)为纬线,(c)为经纬
21、网格。地球表面上任一点的位置,就是以该点的经度和纬度来表示的。这种表示点在地球表面上位置的方法,称为地理坐标法。例如我们祖国的首都北京某点的地理坐标是东经11628,北纬3954。,经纬网格的建立,(a),(b),(c),第三节 采矿工程制图的基本知识,平面直角坐标,在矿图测绘中,通常都是采用平面直角坐标来表示某点在平面上的位置。平面直角坐标系统是由平面上两条相互垂直的直线所组成,如图所示。直线xx称为纵坐标轴,通常与某子午线的方向一致,直线yy称为横坐标轴,与赤道方向一致。纵横坐标轴的交点O,称为坐标原点。坐标轴将平面分成四个部分,称为象限。顺时针方向排列,分别为I、象限。坐际数值由坐标原点
22、算起,向上(北)、向右(东)为正数,向下(南)、向左(西)为负数。地面上任一点A的位置,是由该点到纵横坐标的垂直距离Aa1和Aa2:来表示的。Aa1称为A点的纵坐标,亦称x坐标,以xA表示,Aa2称为A点的横坐标,亦称y坐标,以yA表示。,平面直角坐标表示点位,第三节 采矿工程制图的基本知识,在矿图上,通常都画有平行于纵横坐标轴的直线所构成的方格网,称为坐标方格网,每个小方格一般为100mml00mm,在每一条纵横直线上注明其坐标值,此值就是这条直线距纵横坐标轴的垂直距离。根据图纸比例尺的不同,小方格所代表的实际距离也不同,一般为百米或公里的倍数。如图所示。箭头N为指北方向,图的下部数值为横坐
23、标数值,左部的数值为纵坐标数值,这样,图上任一点A的位置,可以从该点所在的小方格左下角的纵横坐标数值中求出。如从图中知Aa1=60m,Aa2=50m,则A点的位置为: xA=1700+Aa1=1700+60=1760m yA=2300+Aa2=2300+50=2350m,平面直角坐标网,平面图上坐标方格网的绘制 平面图上坐标方格网为正交的正方形格网。每个方格的边长一般规定为100mm。其精度要求规定为:每个方格边长的误差不得超过0.2mm,各方格的顶点应在一条直线上。,第三节 采矿工程制图的基本知识,矿图上点的空间位置为了确定点的位置除了用坐标表示点在平面上的位置外,还要确定点的空间位置。点的
24、空间位置用该点的高程(或标高)表示。海洋在静止时的表面,称为水准面。水准面有无数个。其中平均海水面的水准面称为大地水准面。大地水准面的位置,是通过长期观测海水面的高度,取其平均值而确定的。大地水准面是高程的起算面。由于各海洋的水面高度不同,所以平均海水面也不一样。我国采用青岛验潮站1956年以前的历年观测成果所推算的黄海平均海水面,作为全国高程的起箅面,称为1956年黄海高程系统,地面上一点到大地水准面的垂直距离,称为该点的绝对高程,用H表示。如图1-8所示,A、B点的绝对高程分别为HA、HB。,假定平面直角坐标系,第三节 采矿工程制图的基本知识,对尚未建立国家统一高程系统的地区或因工作需要,
25、可选定一个适当的水准面作为高程起算面,选定的水准面称为假定水准面。地面上某点至假定水准面的垂直距离,称为该点的假定高程,或称相对高程。上图中H A、H B分别为A、B两点的相对高程。绝对高程或相对高程的正负值与起算面有关,在起算面以上的点其高程数值为正,以下的则为负。两点间高程的差数称为高差,用h表示。上图中,A、B两点的高差为:hAB= HA-HB = =h上式说明两点问的高差与起算面的位置无关。剖面图中的高程线是一组等间距的平行线,其间距大小取决于图纸的比例尺。每条高程线要求平直。各高程线必须相互平行,其间距误差不能超过0.2mm。,第三节 采矿工程制图的基本知识,二、矿图上直线定向,在采
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