DIMINE軟件在礦山道路設計中的應用

楊輝明

（江西銅業集團有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

礦山道路工程是礦山建設的重要工程之一,其設計是礦區規劃設計的一部分。露天礦山道路是指露天礦山范圍內行駛礦用自卸汽車的道路,或通往附屬廠(車間)和各種輔助及附屬設施所行駛的各類汽車的道路［5］。

露天礦山道路具有地形復雜、坡度大、載荷大、彎道多等特點，在設計方面和施工方面都要比一般道路的設計和施工復雜性更高,難度更大,需要考慮諸多因素［3］。目前，大多數礦山道路反應出來的問題是設計技術指標偏低、路況性能差。

道路設計不僅要求嚴格遵守《廠礦道路設計規范》，還需要結合現場生產及規劃情況作出合理的調整，以至于設計結果達到更為科學、合理、經濟、實用的目的。傳統的道路設計依托于CAD軟件，道路剖面圖繪制完畢后需要手工計算填挖方量，效率很低，精確度也不夠高［2］。采用DIMINE軟件分別建立道路設計前、后的地形三維模型，并利用塊段法快速計算模型內填挖方量，可有效解決以上問題。

2 工程概況

德興銅礦富家塢采區排土場緊臨露采南部境界，采用的是就近、壓坡腳式排土，排土段高大，最高排土標高為500m，最低排土標高為265m。富家塢南部排土區域下方有歷史遺留的2座尾礦庫，分別為東、西尾礦庫，為了防止上方排土對尾礦庫的尾砂造成擠壓，決定先期對尾礦庫進行壓排，降低排土風險，同時，也為了避免東部廢石運輸與西行運礦車輛交匯，降低運礦公路車流密度，保障上部生產的安全高效，決定從富家塢溝口修一條壓排公路到廢石場。公路起點位于富家塢采區富家塢溝口170m標高處，終點位于富家塢南部廢石場265m標高處。

3 道路技術要求及參數

本道路主要用于載重154t以上大型電動輪自卸汽車運輸使用。根據《廠礦道路設計規范》要求，設計道路屬于生產干線，結合采區廢石分布，本道路使用期限較長，但車流量較低，小時車流量低于25輛，故設計時按三級露天礦山道路標準進行設計［1］。按照730E電動輪要求，汽車最小拐彎半徑為40m，考慮線路順暢，同時根據現場條件，本次線路拐彎半徑設計為100m，道路技術參數如表1所示。

表1 道路技術參數

4 道路設計程序

4.1 原始地形三維模型建立

將實測得到的地形圖CAD文件導入到DIMINE軟件，按實測標高數值給各線條賦高程。利用“實體建模”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 道路中線設計

選定道路起點位置，通過露天采礦道路設計中的中線設計命令，指定道路坡度上限值和中線兩側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，軟件自動將道路中心線變成紅線提示操作者。設計好的中線如圖3所示（圖中為凸顯道路中線和邊線特意進行改色加粗）。

圖2 中線設計參數

圖3 道路中線設計圖

4.3 確定道路開口線及邊坡

由道路兩側邊線向外偏移5m，再使用“移動復制”命令，將偏移出來的線Z坐標抬高10m，然后再偏移2m，形成第一個邊坡及平臺。以此類推，直至最后的邊坡線貫穿原始地表。將所有邊坡平臺線約束建模，形成DTM面片，與原始地形DTM相較，利用“運算”中的“交線”命令，分別選擇原始地形DTM和邊坡線DTM，軟件快速給出開口線。開口線得到后通過“修剪”命令，裁剪掉開口線以外的邊坡平臺線，得到道路兩側的邊坡及平臺，如圖4所示。

4.4 道路填挖后三維模型建立。

在道路開口線和邊坡全部形成之后，通過“區域裁剪”命令，將開口線以內的所有原始地形線裁剪掉，然后利用開口線以及邊坡平臺線更新地表，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關鍵位置的剖面線，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鍵位置繪制垂直于道路兩側邊線的多段線，利用剖面圖生成命令選擇需要的多段線建立剖面圖，并轉換到XY平面得出橫剖面效果圖，如圖6所示為其中一個剖面圖。

圖6 橫剖面圖示例

4.6 道路填挖方量計算

利用“測量”命令欄中的“填挖方量”命令，選擇塊段法，塊段級數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，用道路開口線作為封閉圈，計算機馬上得出計算結果，如表2所示。

表2 道路修筑填挖方量計算

4.7 工程出圖

按照道路設計規范整理圖紙，讀取關鍵點坐標、高程，導出平面圖、橫剖面圖，編繪道路縱剖面圖，再給圖紙加上圖簽，并編寫必要的道路設計方案說明，形成道路的最終設計文件。

5 結論

通過運用DIMINE軟件對德興銅礦富家塢采區170-265運巖公路的設計，能夠發現，DIMINE軟件在道路設計時能夠快速繪制出道路開口線，能夠滿足道路設計工程中對于道路邊坡的各種不同設計要求，方便實現邊坡變化坡度設計。在給出道路修筑的填挖方量計算中由計算機代替人工手工計算，極大地提高了效率，能在較短時間內迅速給出各種不同的道路設計方案以及填挖工程量表［4］，給設計工作帶來極大的便利，比傳統的使用CAD方法進行設計更為簡單。減少了大量的工作量，同時也方便施工方管理者對不同設計方案進行有效的決策。