楊輝明

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

礦山道路工程是礦山建設(shè)的重要工程之一,其設(shè)計(jì)是礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)的一部分。露天礦山道路是指露天礦山范圍內(nèi)行駛礦用自卸汽車(chē)的道路,或通往附屬?gòu)S(車(chē)間)和各種輔助及附屬設(shè)施所行駛的各類(lèi)汽車(chē)的道路［5］。

露天礦山道路具有地形復(fù)雜、坡度大、載荷大、彎道多等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)方面和施工方面都要比一般道路的設(shè)計(jì)和施工復(fù)雜性更高,難度更大,需要考慮諸多因素［3］。目前，大多數(shù)礦山道路反應(yīng)出來(lái)的問(wèn)題是設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)偏低、路況性能差。

道路設(shè)計(jì)不僅要求嚴(yán)格遵守《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》，還需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)及規(guī)劃情況作出合理的調(diào)整，以至于設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到更為科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的目的。傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)依托于CAD軟件，道路剖面圖繪制完畢后需要手工計(jì)算填挖方量，效率很低，精確度也不夠高［2］。采用DIMINE軟件分別建立道路設(shè)計(jì)前、后的地形三維模型，并利用塊段法快速計(jì)算模型內(nèi)填挖方量，可有效解決以上問(wèn)題。

2 工程概況

德興銅礦富家塢采區(qū)排土場(chǎng)緊臨露采南部境界，采用的是就近、壓坡腳式排土，排土段高大，最高排土標(biāo)高為500m，最低排土標(biāo)高為265m。富家塢南部排土區(qū)域下方有歷史遺留的2座尾礦庫(kù)，分別為東、西尾礦庫(kù)，為了防止上方排土對(duì)尾礦庫(kù)的尾砂造成擠壓，決定先期對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行壓排，降低排土風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，也為了避免東部廢石運(yùn)輸與西行運(yùn)礦車(chē)輛交匯，降低運(yùn)礦公路車(chē)流密度，保障上部生產(chǎn)的安全高效，決定從富家塢溝口修一條壓排公路到廢石場(chǎng)。公路起點(diǎn)位于富家塢采區(qū)富家塢溝口170m標(biāo)高處，終點(diǎn)位于富家塢南部廢石場(chǎng)265m標(biāo)高處。

3 道路技術(shù)要求及參數(shù)

本道路主要用于載重154t以上大型電動(dòng)輪自卸汽車(chē)運(yùn)輸使用。根據(jù)《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，設(shè)計(jì)道路屬于生產(chǎn)干線，結(jié)合采區(qū)廢石分布，本道路使用期限較長(zhǎng)，但車(chē)流量較低，小時(shí)車(chē)流量低于25輛，故設(shè)計(jì)時(shí)按三級(jí)露天礦山道路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)［1］。按照730E電動(dòng)輪要求，汽車(chē)最小拐彎半徑為40m，考慮線路順暢，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，本次線路拐彎半徑設(shè)計(jì)為100m，道路技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 道路技術(shù)參數(shù)

4 道路設(shè)計(jì)程序

4.1 原始地形三維模型建立

將實(shí)測(cè)得到的地形圖CAD文件導(dǎo)入到DIMINE軟件，按實(shí)測(cè)標(biāo)高數(shù)值給各線條賦高程。利用“實(shí)體建模”命令欄的“整體”命令將圖形三維化，得到原始地形三維圖，如圖1所示。

圖1 原始地形三維圖

4.2 道路中線設(shè)計(jì)

選定道路起點(diǎn)位置，通過(guò)露天采礦道路設(shè)計(jì)中的中線設(shè)計(jì)命令，指定道路坡度上限值和中線兩側(cè)偏移距離并按需要繪制道路中心線，如圖2所示。一旦道路坡度超出上限值，軟件自動(dòng)將道路中心線變成紅線提示操作者。設(shè)計(jì)好的中線如圖3所示（圖中為凸顯道路中線和邊線特意進(jìn)行改色加粗）。

圖2 中線設(shè)計(jì)參數(shù)

圖3 道路中線設(shè)計(jì)圖

4.3 確定道路開(kāi)口線及邊坡

由道路兩側(cè)邊線向外偏移5m，再使用“移動(dòng)復(fù)制”命令，將偏移出來(lái)的線Z坐標(biāo)抬高10m，然后再偏移2m，形成第一個(gè)邊坡及平臺(tái)。以此類(lèi)推，直至最后的邊坡線貫穿原始地表。將所有邊坡平臺(tái)線約束建模，形成DTM面片，與原始地形DTM相較，利用“運(yùn)算”中的“交線”命令，分別選擇原始地形DTM和邊坡線DTM，軟件快速給出開(kāi)口線。開(kāi)口線得到后通過(guò)“修剪”命令，裁剪掉開(kāi)口線以外的邊坡平臺(tái)線，得到道路兩側(cè)的邊坡及平臺(tái)，如圖4所示。

4.4 道路填挖后三維模型建立。

在道路開(kāi)口線和邊坡全部形成之后，通過(guò)“區(qū)域裁剪”命令，將開(kāi)口線以內(nèi)的所有原始地形線裁剪掉，然后利用開(kāi)口線以及邊坡平臺(tái)線更新地表，重新建模之后得到道路填挖方后的地形三維圖，如圖4、圖5所示。

圖4 道路三維效果圖

圖5 填挖后的地形圖

4.5 繪制道路橫剖面圖

道路橫剖面圖是通過(guò)關(guān)鍵位置的剖面線，在軟件“工程出圖”命令欄中首先建立剖面布局，在需要建立剖面的道路關(guān)鍵位置繪制垂直于道路兩側(cè)邊線的多段線，利用剖面圖生成命令選擇需要的多段線建立剖面圖，并轉(zhuǎn)換到XY平面得出橫剖面效果圖，如圖6所示為其中一個(gè)剖面圖。

圖6 橫剖面圖示例

4.6 道路填挖方量計(jì)算

利用“測(cè)量”命令欄中的“填挖方量”命令，選擇塊段法，塊段級(jí)數(shù)XY方向選擇4，Z方向選擇2。上部DTM選擇原始地形，下部DTM選擇道路修筑后的三維地形圖，用道路開(kāi)口線作為封閉圈，計(jì)算機(jī)馬上得出計(jì)算結(jié)果，如表2所示。

表2 道路修筑填挖方量計(jì)算

4.7 工程出圖

按照道路設(shè)計(jì)規(guī)范整理圖紙，讀取關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)、高程，導(dǎo)出平面圖、橫剖面圖，編繪道路縱剖面圖，再給圖紙加上圖簽，并編寫(xiě)必要的道路設(shè)計(jì)方案說(shuō)明，形成道路的最終設(shè)計(jì)文件。

5 結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用DIMINE軟件對(duì)德興銅礦富家塢采區(qū)170-265運(yùn)巖公路的設(shè)計(jì)，能夠發(fā)現(xiàn)，DIMINE軟件在道路設(shè)計(jì)時(shí)能夠快速繪制出道路開(kāi)口線，能夠滿足道路設(shè)計(jì)工程中對(duì)于道路邊坡的各種不同設(shè)計(jì)要求，方便實(shí)現(xiàn)邊坡變化坡度設(shè)計(jì)。在給出道路修筑的填挖方量計(jì)算中由計(jì)算機(jī)代替人工手工計(jì)算，極大地提高了效率，能在較短時(shí)間內(nèi)迅速給出各種不同的道路設(shè)計(jì)方案以及填挖工程量表［4］，給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大的便利，比傳統(tǒng)的使用CAD方法進(jìn)行設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。減少了大量的工作量，同時(shí)也方便施工方管理者對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的決策。