[发明专利]一种矿山固废堆场物料二维精细化结构模型生成方法

说明书

本发明涉及一种矿山固废堆场物料二维精细化结构模型的生成方法，包括如下步骤：(1)矿山固废堆场物料结构特征调查统计分析；(2)矿山固废堆场块石物料数字图像识别算法；(3)数字块石模型库生成；(4)数字块石特征统计；(5)数字块石模型的选取；(6)块石投放与平面位置调整；(7)二维精细化结构模型的生成。该矿山固废堆场物料二维精细化结构模型生成方法，按照上述步骤得到的固废堆场物料二维精细化结构模型可用来研究不同土石含量固废堆场物料的强度与渗流等特性，可为相关工程研究提供服务，可为矿山固废堆场工程安全研究提供技术保障和理论支撑，本方法简单，成本低廉，实用性强，因此方便推广使用。

技术领域

本发明涉及矿业工程技术领域，具体为一种矿山固废堆场物料二维精细化结构模型生成方法。

背景技术

固废堆场作为露天矿山中用来堆放开采中剥离废弃土石的场所，其物料有剥离的表土、爆破的岩石等，形成“土”与“石”的混合结构，该“土石”混合体具有粒径大小不等、级配较差以及力学性质复杂等特点。

矿山固废堆场的稳定性主要取决因素之一为组成该固废堆场的物料性质，例如物理性质、力学强度、渗流特性等，常规矿山固废堆场稳定性分析中，往往开展现场直剪试验或室内大三轴试验确定相关参数，这一过程具有人工费用高、试验样品不具代表性以及周期长等缺点，因此难以满足社会需求，故而提出一种矿山固废堆场物料二维精细化结构模型生成方法来解决上述中提出的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿山固废堆场物料二维精细化结构模型生成方法，具备方法简单、成本低廉且实用性强等优点，解决了矿山固废堆场的物料性质实验处理时人工费用高、试验样品不具代表性以及周期长的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿山固废堆场物料二维精细化结构模型生成方法，包括下列步骤：

S1、矿山固废堆场土石分割阈值确定；

S2、矿山固废堆场物料块石图像轮廓识别算法；

S3、数字块石模型库构建；

S4、数字块石特征统计；

S5、数字块石投放算法；

S6、固废堆场物料二维精细化数字模型生成；

所述矿山固废堆场土石分割阈值确定为基于实际工程统计数据、相关文献和规范，综合确定“土”和“石”的阈值d_thr(thr＝threshold，阈值；)

所述矿山固废堆场物料块石图像轮廓识别算法为对基于阈值d_thr分割出的块石进行数字图像摄取，将数字图像进行灰度化，并进行边缘检测与修正，确定出数字块石轮廓；

所述数字块石模型库构建为对数字块石轮廓进行边缘凸包修正，由此构建具有凸型结构的块石模型库；

所述数字块石特征统计为对数字块石模型库中的块石特征进行统计分析，并形成对应的数据库；

所述数字块石投放算法为在研究范围内，根据现场块石统计分布特征，从块石模型库中选取具有相近特征的数字块石进行投放，并采用重心连线法进行块石平面位置的自动调整，保证块石之间不交叉且不重合；

所述固废堆场物料二维精细化数字模型生成为依托研究范围内投放的块石，并将研究范围内未被块石填充区域设置为固废堆场物料中的土体，进而得到土、石混合的矿山固废堆场物料二维精细化结构模型。

进一步，所述S1中，固废堆场物料的颗粒组成及其级配情况可采用现场量测(粗颗粒)+筛分(细颗粒)方法进行分析。