地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统及方法.pdf

本发明一种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统及方法，属于采矿工程可视化技术领域，本发明可快速构建和修改不同类型开采方法的采场三维模型，实现开采过程静态模型的简捷、快速、高效构建与动态修改；开采方法参数化建模技术，可迅速提高采矿设计、决策和管理的科学水平，增加矿石产量，提高产品质量，降低生产成本；开采过程参数化建模技术，建立开采对象、开采环境、开采过程、开采设备的三维模型；用户可全面翔实地掌握矿产资源的分布利用情况和对企业发展的保障程度，结合市场运行情况，建立有效的资源开发战略及保障机制。

1.  一种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统，其特征在于，该系统包括图元库构建模块、矿块构建模块、底部结构构建模块和采切工程构建模块，其中，
图元库构建模块：用于构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型，并设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性信息，完成模型的构建；
矿块构建模块：用于根据实际工程图纸，输入矿块结构模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
底部结构构建模块：用于根据实际工程图纸，选择所需的底部结构类型，输入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模型；
采切工程构建模块：用于根据实际工程图纸，选择所需的采切工程结构，输入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型。

2.  采用权利要求1所述的地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统进行的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用图元库构建模块构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型；
步骤2、根据实际工程图纸，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
步骤3、根据实际工程图纸，在底部结构构建模块中选择所需的底部结构类型，输入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模型；
步骤4、根据实际工程图纸，在采切工程构建模块中选择所需的采切工程结构，输入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型；
步骤5、根据控制点位置，将构建完成的矿块结构模型、底部结构模型和采切工程结构模型进行组合，完成地下矿山采矿方法三维模型的构建。

3.  根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，步骤1中所述的巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型，在图元库中设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性信息，完成模型的构建，具体如下：
(1)、巷道结构模型
巷道结构模型的参数信息包括：巷道断面类型、巷道断面尺寸参数和巷道长度；
所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道断面 宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹角；
巷道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
巷道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据设置的巷道结构模型的参数信息、巷道结构模型的位置信息和巷道结构模型的工程属性信息完成巷道结构模型的构建；
(2)、井结构模型
井结构模型的参数信息包括：井断面类型、井断面尺寸参数、井深和倾角；
所述的井断面类型包括圆形和矩形；若井断面为圆形，则巷道断面尺寸参数为直径；若井断面为矩形，则巷道断面尺寸参数为长和宽；
井结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
井结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据设置的井结构模型的参数信息、井结构模型的位置信息和井结构模型的工程属性信息完成井结构模型的构建；
(3)、斜坡道结构模型
斜坡道结构模型的参数信息包括：斜坡道断面类型、斜坡道断面尺寸参数、每段直道长度、每个弯道的旋转半径、每个弯道的旋转角度、斜坡道每个直道的坡度和每个弯道的坡度；
所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道断面宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹角；
斜坡道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程初始方位角
斜坡道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据斜坡道结构模型的参数信息、斜坡道结构模型的位置信息和斜坡道结构模型的工程属性信息完成斜坡道结构模型的构建；
(4)、漏口结构模型
漏口结构模型的参数信息包括：顶面类型、底面类型、顶面尺寸参数、底面尺寸参数和漏口高度；
所述的顶面类型和底面类型包括圆形和矩形，若顶面为圆形，则顶面尺寸参数为直径；若顶面为矩形，则顶面尺寸参数为顶面长和宽；若底面为圆形，则底面尺寸参数为直径；若 底面为矩形，则底面尺寸参数为长和宽；
漏口结构模型的位置信息包括：控制点位置；
漏口结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据漏口结构模型的参数信息、漏口结构模型的位置信息和漏口结构模型的工程属性信息完成漏口结构模型的构建；
(5)、矿房结构模型
矿房结构模型的参数信息包括：矿房长、矿房宽、矿房高和矿房倾角；
矿房结构模型的位置信息包括：控制点位置；
矿房结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据矿房结构模型的参数信息、矿房结构模型的位置信息和矿房结构模型的工程属性信息完成矿房结构模型的构建；
(6)、矿柱结构模型
矿柱结构模型的参数信息包括：矿柱长、矿柱宽、矿柱高和矿柱倾角；
矿柱结构模型的位置信息包括：控制点位置；
矿柱结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据矿柱结构模型的参数信息、矿柱结构模型的位置信息和矿柱结构模型的工程属性信息完成矿柱结构模型的构建。

4.  根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，步骤2所述的构建矿块结构模型，所述的矿块结构模型包括矿房结构模型、间柱结构模型、顶柱结构模型和底柱结构模型；
矿块结构模型的具体构建方法为：
步骤2-1、根据工程中实际需求，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，包括工程名称、矿块长、矿块宽、矿块高、矿体倾角、矿块方位角、矿石密度和所需矿柱类型；
步骤2-2、在图元库中选择矿房结构模型，并根据所需矿柱类型在图元库中选择矿柱结构模型；
步骤2-3、判断所需矿柱类型中是否包括间柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入间柱长，否则，在矿块构建模块中输入间柱长为0；
步骤2-4、判断所需矿柱类型中是否包括顶柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入顶柱高，否则，在矿块构建模块中输入顶柱高为0；
步骤2-5、判断所需矿柱类型中是否包括底柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入底柱高，否则，在矿块构建模块中输入底柱高为0；
步骤2-6、根据输入的矿块结构模型参数和矿块模型构建约束条件，获得构建矿块结构模型所需的全部参数；
所述的矿块模型构建约束条件包括：
间柱宽＝矿块宽；
间柱倾角＝矿体倾角；
间柱高＝矿块高；
顶柱宽＝矿块宽；
顶柱倾角＝矿体倾角；
顶柱长＝矿块长-间柱长；
底柱宽＝矿块宽；
底柱倾角＝矿体倾角；
底柱长＝矿块长-间柱长；
矿房长＝矿块长-间柱长；
矿房宽＝矿块宽；
矿房高＝矿块高-顶柱高-底柱高；
矿房的倾角＝矿块的倾角；
步骤2-7、根据矿块的结构特征，控制矿房和各矿柱的控制点间的位置关系，完成矿房与矿柱的组合；
步骤2-8、完成矿块结构模型的构建。

5.  根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，步骤3所述的构建底部结构模型，所述的底部结构模型包括漏斗结构模型、漏斗电耙结构模型、堑沟电耙结构模型和平底无轨结构模型；其中，
(1)、漏斗结构模型的构建方法如下：
步骤3-a-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为漏斗结构模型的斗口，将所选择的井结构模型作为漏斗结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为漏斗结构模型的斗穿；
步骤3-a-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入漏斗结构模型参数，包括工程名称、斗口断面类型、斗口断面尺寸参数、斗颈断面类型、斗颈深、斗穿断面宽、斗穿断面直墙高、斗穿长度和斗穿方位角；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
步骤3-a-3、根据输入的漏斗结构模型参数和漏斗结构模型构建的约束条件，获得构建 漏斗结构模型所需全部参数；
所述的漏斗结构模型构建的约束条件包括：
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈宽＝斗穿断面宽；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝斗穿断面宽；
斗口顶面类型与斗口断面类型相同，斗口顶面尺寸参数与斗口断面尺寸参数相同；
斗口底面类型与斗颈断面类型相同，斗口底面尺寸参数与斗颈断面尺寸参数相同；
斗颈倾角＝90；
斗颈方位角＝0；
斗穿断面类型为梯形拱；
斗穿断面内夹角为90度；
步骤3-a-4、根据漏斗结构的结构特征，控制斗口、斗颈和斗穿各个控制点间的位置关系，完成斗口、斗颈和斗穿模型的组合；
步骤3-a-5、完成漏斗结构模型的构建；
(2)、漏斗电耙结构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-b-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗口，将所选择的井结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗穿和耙道；
步骤3-b-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入漏斗结构模型的参数，包括：工程名称、斗穿布置形式、耙道断面宽、耙道断面直墙高、耙道长、耙道方位角、耙道两端伸入矿柱长度、斗穿断面宽、斗穿断面直墙高、斗颈断面类型、斗颈深、斗口断面类型、斗口断面尺寸参数和斗口高；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
所述的斗穿布置形式包括单侧布置、双侧对称布置和双侧交错布置，若斗穿布置形式为单侧布置，则还需输入斗穿长度；
步骤3-b-3、根据输入的漏斗结构模型参数和漏斗结构模型构建的约束条件，获得构建漏斗结构模型所需全部参数；
所述的漏斗结构模型构建的约束条件包括：
若斗口断面类型为矩形，则斗穿间距＝斗口宽；
若斗口断面类型为圆形，则斗穿间距＝斗口直径；
斗穿排数＝(耙道长-耙道两端伸入矿柱长度×2)/斗穿间距；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝斗穿断面宽；
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈宽＝斗穿断面宽；
斗穿断面类型为梯形拱；
斗穿内夹角＝90度；
耙道断面类型为梯形拱；
耙道内夹角＝90度；
斗颈方位角＝0度；
斗颈倾角＝90度；
斗口顶面类型与斗口断面类型相同，斗口顶面尺寸参数与斗口断面尺寸参数相同；
斗口底面类型与斗颈断面类型相同，斗口底面尺寸参数与斗颈断面尺寸参数相同；
步骤3-b-4、根据漏斗电耙结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成斗口、斗颈、斗穿和耙道结构模型的组合；
步骤3-b-5、完成漏斗电耙结构模型的构建；
(3)、堑沟电耙构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-c-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为堑沟电耙结构模型的受矿口，将所选择的井结构模型作为堑沟电耙结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为堑沟电耙结构模型的耙道和出矿穿；
步骤3-c-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入堑沟电耙结构模型的参数，包括工程名称、耙道断面宽、耙道断面直墙高、耙道长度、耙道方位角、出矿穿断面宽、出矿穿断面直墙高、出矿穿长度、出矿穿间距、斗颈断面类型、斗颈深、受矿口宽和受矿口高；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
步骤3-c-3、根据输入的堑沟电耙结构模型参数和堑沟电耙结构模型构建的约束条件，获得构建堑沟电耙结构模型所需全部参数；
所述的堑沟电耙结构模型构建的约束条件包括：
耙道断面类型为梯形拱；
耙道断面内夹角＝90度；
出矿穿断面类型为梯形拱；
出矿穿断面内夹角＝90度；
受矿口断面类型为矩形；
受矿口顶面长＝耙道长度；
受矿口底面长＝耙道长度；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝耙道断面宽，受矿口底面宽＝斗颈直径；
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈断面宽＝耙道断面宽，受矿口底面宽＝斗颈断面长；
出矿穿排数＝耙道长度/出矿穿间距；
步骤3-c-4、根据堑沟电耙结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成受矿口、斗颈、耙道和出矿穿结构模型的组合；
步骤3-c-5、完成堑沟电耙结构模型的构建；
(4)、平底无轨结构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-d-1、根据工程中实际需求，确定所需构建的平底无轨结构模型为单侧平底结构或双侧平底结构，若为单侧平底结构，则在图元库中选择巷道结构模型，并将所选择的巷道结构模型作为平底无轨结构模型的运输巷道、出矿穿和拉底巷道；若为双侧平底结构，则在图元库中选择漏口结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为平底无轨结构模型的受矿口，将所选择的巷道结构模型作为平底无轨结构模型的运输巷道、出矿穿和斗颈；
步骤3-d-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入平底无轨结构模型的参数，包括：平底结构类型、运输巷道断面类型、运输巷道断面尺寸参数、运输巷道长度、运输巷道方位角、出矿穿断面类型、出矿穿断面尺寸参数、出矿穿长度、出矿穿间距；
若平底结构类型为单侧平底结构，则还需输入拉底巷道断面类型、拉底巷道断面尺寸参数；若平底结构类型为双侧平底结构，则还需输入斗颈断面宽、斗颈断面高、受矿口宽和受矿口高；
步骤3-d-3、根据输入的平底无轨结构模型参数和平底无轨结构模型构建的约束条件，获得构建平底无轨结构模型所需全部参数；
所述的平底无轨结构模型构建的约束条件包括：
单侧平底结构的约束条件：
拉底巷道长度＝运输巷道长度；
拉底巷道方位角＝运输巷道方位角；
出矿穿排数＝运输巷道长度/出矿穿间距；
出矿穿方向与运输巷道方向垂直；
双侧平底结构的约束条件：
出矿穿排数＝运输巷道长度/出矿穿间距；
出矿穿方向与运输巷道方向垂直；
斗颈断面类型为梯形；
斗颈断面内夹角＝90度；
斗颈长度＝运输巷道长度；
斗颈方位角＝运输巷道方位角；
受矿口底面长＝运输巷道长；
受矿口底面宽＝斗颈断面宽；
受矿口顶面长＝运输巷道长；
受矿口顶面宽＝受矿口宽；
步骤3-d-4、根据平底无轨结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成运输巷道、出矿穿和拉底巷道结构模型的组合，或受矿口、运输巷道、出矿穿和斗颈结构模型的组合；
步骤3-d-5、完成平底无轨结构模型的构建。

6.  根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，步骤4所述的采切工程结构模型包括巷道结构模型、井型结构模型和斜坡道结构模型。

地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统及方法
技术领域
本发明属于采矿工程可视化技术领域，具体涉及一种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统及方法。
背景技术
金属矿床地下开采时，矿体急倾斜时，把井田划分为阶段，把阶段划分为矿块(采区)。矿体水平或缓倾斜时，矿田划分为盘区，盘区划分为采区。矿块或采区为矿山独立的回采单元。回采单元的开采过程就是矿块的采矿方法的工艺实施过程。采矿方法就是研究矿块开采的方法，是金属矿山重要的研究与设计的内容之一。采矿方法包括采准、切割和回采三项工作。根据回采工作的需要，设计采准、切割巷道的数量、位置和结构并加以施工，开掘与之相适应的切割空间，为回采工作创造良好的条件。采矿方法通常采用工程图纸中的“三视图”表示，采用平面图纸结合文字说明表示一个矿块开采的空间和时间上的一个准动态过程。其理解与表述相对困难，需要较强的采矿方面的专业知识支撑，不利于方法的交流、表述与传达。
伴随矿业信息化进展的加快，数字矿山、智能矿山建设方兴未艾。在数字矿山建设过程中，要求将矿山开采过程实现三维可视化，将开采对象、开采工程、开采行为等直观、动态的给予描述，为矿山智能调度、生产决策、信息集成分析提供了一个不可或缺的环境。因此，对矿山开采过程三维建模的研究成为热点问题之一。而如今采矿方法的三维模型通常采用手工建模，通过人工创建开采对象、开采工程等的组成部分，利用位置试凑，构成开采过程对应的采矿方法三维模型。该方法工作量大，效率低下，构建复杂的模型难度较高，需要深厚的三维建模技术背景。因此，迫切需要一种快速、高效、简单、可靠的建模技术来适应矿山信息化需求。
基于特征的建模是近年来为实现CAD/CAM集成化而发展起来的一种新型建模技术，使设计及其相关应用活动能利用特征元素含有的语义进行宏操作和推理决策，允许不同的应用能按自身的含义来理解产品的构成。参数化方法是适应产品模型修改和变型设计的需要，是设计自动化所采用的关键技术之一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统及方法，以达到通过变更参数修改三维模型，实现高效、快捷、联动，简捷的目的。
一种地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统，该系统包括图元库构建模块、矿块构建模块、底部结构构建模块和采切工程构建模块，其中，
图元库构建模块：用于构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型，并设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性信息，完成模型的构建；
矿块构建模块：用于根据实际工程图纸，输入矿块结构模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
底部结构构建模块：用于根据实际工程图纸，选择所需的底部结构类型，输入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模型；
采切工程构建模块：用于根据实际工程图纸，选择所需的采切工程结构，输入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型。
采用地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统进行的建模方法，包括以下步骤：
步骤1、采用图元库构建模块构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型；
步骤2、根据实际工程图纸，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
步骤3、根据实际工程图纸，在底部结构构建模块中选择所需的底部结构类型，输入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模型；
步骤4、根据实际工程图纸，在采切工程构建模块中选择所需的采切工程结构，输入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型；
步骤5、根据控制点位置，将构建完成的矿块结构模型、底部结构模型和采切工程结构模型进行组合，完成地下矿山采矿方法三维模型的构建。
步骤1中所述的巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型，在图元库中设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性信息，完成模型的构建，具体如下：
(1)、巷道结构模型
巷道结构模型的参数信息包括：巷道断面类型、巷道断面尺寸参数和巷道长度；
所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道断面宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹角；
巷道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
巷道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据设置的巷道结构模型的参数信息、巷道结构模型的位置信息和 巷道结构模型的工程属性信息完成巷道结构模型的构建；
(2)、井结构模型
井结构模型的参数信息包括：井断面类型、井断面尺寸参数、井深和倾角；
所述的井断面类型包括圆形和矩形；若井断面为圆形，则巷道断面尺寸参数为直径；若井断面为矩形，则巷道断面尺寸参数为长和宽；
井结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
井结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据设置的井结构模型的参数信息、井结构模型的位置信息和井结构模型的工程属性信息完成井结构模型的构建；
(3)、斜坡道结构模型
斜坡道结构模型的参数信息包括：斜坡道断面类型、斜坡道断面尺寸参数、每段直道长度、每个弯道的旋转半径、每个弯道的旋转角度、斜坡道每个直道的坡度和每个弯道的坡度；
所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道断面宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹角；
斜坡道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程初始方位角
斜坡道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据斜坡道结构模型的参数信息、斜坡道结构模型的位置信息和斜坡道结构模型的工程属性信息完成斜坡道结构模型的构建；
(4)、漏口结构模型
漏口结构模型的参数信息包括：顶面类型、底面类型、顶面尺寸参数、底面尺寸参数和漏口高度；
所述的顶面类型和底面类型包括圆形和矩形，若顶面为圆形，则顶面尺寸参数为直径；若顶面为矩形，则顶面尺寸参数为顶面长和宽；若底面为圆形，则底面尺寸参数为直径；若底面为矩形，则底面尺寸参数为长和宽；
漏口结构模型的位置信息包括：控制点位置；
漏口结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据漏口结构模型的参数信息、漏口结构模型的位置信息和漏口结构模型的工程属性信息完成漏口结构模型的构建；
(5)、矿房结构模型
矿房结构模型的参数信息包括：矿房长、矿房宽、矿房高和矿房倾角；
矿房结构模型的位置信息包括：控制点位置；
矿房结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据矿房结构模型的参数信息、矿房结构模型的位置信息和矿房结构模型的工程属性信息完成矿房结构模型的构建；
(6)、矿柱结构模型
矿柱结构模型的参数信息包括：矿柱长、矿柱宽、矿柱高和矿柱倾角；
矿柱结构模型的位置信息包括：控制点位置；
矿柱结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据矿柱结构模型的参数信息、矿柱结构模型的位置信息和矿柱结构模型的工程属性信息完成矿柱结构模型的构建。
步骤2所述的构建矿块结构模型，所述的矿块结构模型包括矿房结构模型、间柱结构模型、顶柱结构模型和底柱结构模型；
矿块结构模型的具体构建方法为：
步骤2-1、根据工程中实际需求，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，包括工程名称、矿块长、矿块宽、矿块高、矿体倾角、矿块方位角、矿石密度和所需矿柱类型；
步骤2-2、在图元库中选择矿房结构模型，并根据所需矿柱类型在图元库中选择矿柱结构模型；
步骤2-3、判断所需矿柱类型中是否包括间柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入间柱长，否则，在矿块构建模块中输入间柱长为0；
步骤2-4、判断所需矿柱类型中是否包括顶柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入顶柱高，否则，在矿块构建模块中输入顶柱高为0；
步骤2-5、判断所需矿柱类型中是否包括底柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入底柱高，否则，在矿块构建模块中输入底柱高为0；
步骤2-6、根据输入的矿块结构模型参数和矿块模型构建约束条件，获得构建矿块结构模型所需的全部参数；
所述的矿块模型构建约束条件包括：
间柱宽＝矿块宽；
间柱倾角＝矿体倾角；
间柱高＝矿块高；
顶柱宽＝矿块宽；
顶柱倾角＝矿体倾角；
顶柱长＝矿块长-间柱长；
底柱宽＝矿块宽；
底柱倾角＝矿体倾角；
底柱长＝矿块长-间柱长；
矿房长＝矿块长-间柱长；
矿房宽＝矿块宽；
矿房高＝矿块高-顶柱高-底柱高；
矿房的倾角＝矿块的倾角；
步骤2-7、根据矿块的结构特征，控制矿房和各矿柱的控制点间的位置关系，完成矿房与矿柱的组合；
步骤2-8、完成矿块结构模型的构建。
步骤3所述的构建底部结构模型，所述的底部结构模型包括漏斗结构模型、漏斗电耙结构模型、堑沟电耙结构模型和平底无轨结构模型；其中，
(1)、漏斗结构模型的构建方法如下：
步骤3-a-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为漏斗结构模型的斗口，将所选择的井结构模型作为漏斗结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为漏斗结构模型的斗穿；
步骤3-a-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入漏斗结构模型参数，包括工程名称、斗口断面类型、斗口断面尺寸参数、斗颈断面类型、斗颈深、斗穿断面宽、斗穿断面直墙高、斗穿长度和斗穿方位角；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
步骤3-a-3、根据输入的漏斗结构模型参数和漏斗结构模型构建的约束条件，获得构建漏斗结构模型所需全部参数；
所述的漏斗结构模型构建的约束条件包括：
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈宽＝斗穿断面宽；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝斗穿断面宽；
斗口顶面类型与斗口断面类型相同，斗口顶面尺寸参数与斗口断面尺寸参数相同；
斗口底面类型与斗颈断面类型相同，斗口底面尺寸参数与斗颈断面尺寸参数相同；
斗颈倾角＝90；
斗颈方位角＝0；
斗穿断面类型为梯形拱；
斗穿断面内夹角为90度；
步骤3-a-4、根据漏斗结构的结构特征，控制斗口、斗颈和斗穿各个控制点间的位置关系，完成斗口、斗颈和斗穿模型的组合；
步骤3-a-5、完成漏斗结构模型的构建；
(2)、漏斗电耙结构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-b-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗口，将所选择的井结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗穿和耙道；
步骤3-b-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入漏斗结构模型的参数，包括：工程名称、斗穿布置形式、耙道断面宽、耙道断面直墙高、耙道长、耙道方位角、耙道两端伸入矿柱长度、斗穿断面宽、斗穿断面直墙高、斗颈断面类型、斗颈深、斗口断面类型、斗口断面尺寸参数和斗口高；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
所述的斗穿布置形式包括单侧布置、双侧对称布置和双侧交错布置，若斗穿布置形式为单侧布置，则还需输入斗穿长度；
步骤3-b-3、根据输入的漏斗结构模型参数和漏斗结构模型构建的约束条件，获得构建漏斗结构模型所需全部参数；
所述的漏斗结构模型构建的约束条件包括：
若斗口断面类型为矩形，则斗穿间距＝斗口宽；
若斗口断面类型为圆形，则斗穿间距＝斗口直径；
斗穿排数＝(耙道长-耙道两端伸入矿柱长度×2)/斗穿间距；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝斗穿断面宽；
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈宽＝斗穿断面宽；
斗穿断面类型为梯形拱；
斗穿内夹角＝90度；
耙道断面类型为梯形拱；
耙道内夹角＝90度；
斗颈方位角＝0度；
斗颈倾角＝90度；
斗口顶面类型与斗口断面类型相同，斗口顶面尺寸参数与斗口断面尺寸参数相同；
斗口底面类型与斗颈断面类型相同，斗口底面尺寸参数与斗颈断面尺寸参数相同；
步骤3-b-4、根据漏斗电耙结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成斗口、斗颈、斗穿和耙道结构模型的组合；
步骤3-b-5、完成漏斗电耙结构模型的构建；
(3)、堑沟电耙构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-c-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为堑沟电耙结构模型的受矿口，将所选择的井结构模型作为堑沟电耙结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为堑沟电耙结构模型的耙道和出矿穿；
步骤3-c-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入堑沟电耙结构模型的参数，包括工程名称、耙道断面宽、耙道断面直墙高、耙道长度、耙道方位角、出矿穿断面宽、出矿穿断面直墙高、出矿穿长度、出矿穿间距、斗颈断面类型、斗颈深、受矿口宽和受矿口高；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
步骤3-c-3、根据输入的堑沟电耙结构模型参数和堑沟电耙结构模型构建的约束条件，获得构建堑沟电耙结构模型所需全部参数；
所述的堑沟电耙结构模型构建的约束条件包括：
耙道断面类型为梯形拱；
耙道断面内夹角＝90度；
出矿穿断面类型为梯形拱；
出矿穿断面内夹角＝90度；
受矿口断面类型为矩形；
受矿口顶面长＝耙道长度；
受矿口底面长＝耙道长度；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝耙道断面宽，受矿口底面宽＝斗颈直径；
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈断面宽＝耙道断面宽，受矿口底面宽＝斗颈断面长；
出矿穿排数＝耙道长度/出矿穿间距；
步骤3-c-4、根据堑沟电耙结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成受矿口、斗颈、耙道和出矿穿结构模型的组合；
步骤3-c-5、完成堑沟电耙结构模型的构建；
(4)、平底无轨结构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-d-1、根据工程中实际需求，确定所需构建的平底无轨结构模型为单侧平底结构或双侧平底结构，若为单侧平底结构，则在图元库中选择巷道结构模型，并将所选择的巷道结 构模型作为平底无轨结构模型的运输巷道、出矿穿和拉底巷道；若为双侧平底结构，则在图元库中选择漏口结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为平底无轨结构模型的受矿口，将所选择的巷道结构模型作为平底无轨结构模型的运输巷道、出矿穿和斗颈；
步骤3-d-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入平底无轨结构模型的参数，包括：平底结构类型、运输巷道断面类型、运输巷道断面尺寸参数、运输巷道长度、运输巷道方位角、出矿穿断面类型、出矿穿断面尺寸参数、出矿穿长度、出矿穿间距；
若平底结构类型为单侧平底结构，则还需输入拉底巷道断面类型、拉底巷道断面尺寸参数；若平底结构类型为双侧平底结构，则还需输入斗颈断面宽、斗颈断面高、受矿口宽和受矿口高；
步骤3-d-3、根据输入的平底无轨结构模型参数和平底无轨结构模型构建的约束条件，获得构建平底无轨结构模型所需全部参数；
所述的平底无轨结构模型构建的约束条件包括：
单侧平底结构的约束条件：
拉底巷道长度＝运输巷道长度；
拉底巷道方位角＝运输巷道方位角；
出矿穿排数＝运输巷道长度/出矿穿间距；
出矿穿方向与运输巷道方向垂直；
双侧平底结构的约束条件：
出矿穿排数＝运输巷道长度/出矿穿间距；
出矿穿方向与运输巷道方向垂直；
斗颈断面类型为梯形；
斗颈断面内夹角＝90度；
斗颈长度＝运输巷道长度；
斗颈方位角＝运输巷道方位角；
受矿口底面长＝运输巷道长；
受矿口底面宽＝斗颈断面宽；
受矿口顶面长＝运输巷道长；
受矿口顶面宽＝受矿口宽；
步骤3-d-4、根据平底无轨结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成运输巷道、出矿穿和拉底巷道结构模型的组合，或受矿口、运输巷道、出矿穿和斗颈结构模型的组合；
结构模型的组合；
步骤3-d-5、完成平底无轨结构模型的构建。
步骤4所述的采切工程结构模型包括巷道结构模型、井型结构模型和斜坡道结构模型。
本发明优点：
1、采矿方法参数化建模技术提出一套开采对象、开采环境、开采过程的参数化构建算法，可快速构建和修改不同类型开采方法的采场三维模型，实现开采过程静态模型的简捷、快速、高效构建与动态修改；
2、开采过程参数化建模技术，要以进行三维开采设计，如爆破设计，矿量计算，矿石损失贫化统计分析，为开采方法动态调控提供支撑；
3、采矿方法参数化建模技术，建立矿山开采过程的三维模型，可以服务于矿山教育、培训、宣传等方面；较传统安全生产培训而言，可平均节省培训时间高达50％～60％，并能为企业创造了较好的经济效益；可直接应用在其他矿山企业的安全培训之中，市场应用前景广阔；
4、开采过程参数建模技术提升我国矿山竞争能力的重要措施；开采方法参数化建模技术，可迅速提高采矿设计、决策和管理的科学水平，增加矿石产量，提高产品质量，降低生产成本；
5、开采过程参数化建模技术，建立开采对象、开采环境、开采过程、开采设备的三维模型。管理者可全面翔实地掌握矿产资源的分布利用情况和对企业发展的保障程度，结合市场运行情况，建立有效的资源开发战略及保障机制。
附图说明
图1为本发明一种实施例的地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统结构框图；
图2为本发明一种实施例的地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模流程图；
图3为本发明一种实施例的巷道断面示意图，其中，图(a)为圆弧拱断面示意图，图(b)为三心拱断面示意图，图(c)为梯形拱结构示意图；
图4为本发明一种实施例的井断面示意图，其中，图(a)为矩形断面示意图，图(b)为圆形断面示意图；
图5为本发明一种实施例的矿块结构模型示意图；
图6为本发明一种实施例的漏斗结构模型示意图；
图7为本发明一种实施例的漏斗电耙结构模型示意图；
图8为本发明一种实施例的堑沟电耙结构模型示意图；
图9为本发明一种实施例的单侧平底无轨结构模型示意图；
图10为本发明一种实施例的双侧平底无轨结构模型示意图；
图11为本发明一种实施例的采切工程与底部结构合成示意图；
图12为本发明一种实施例的浅孔留矿法三维模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
已知某矿山矿体条件为：某矿矿体为60°以上，围岩比较稳固，厚度在7m左右。矿体属于中等稳固的急倾斜中厚矿体。根据矿体开采技术条件和采矿方法选择的原则，因此采用浅孔留矿法开采。
如图1所示，本发明实施例中，地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统包括图元库构建模块、矿块构建模块、底部结构构建模块和采切工程构建模块，其中，图元库构建模块用于构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型，并设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性信息，完成模型的构建；矿块构建模块用于根据实际工程图纸，输入矿块结构模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；底部结构构建模块用于根据实际工程图纸，选择所需的底部结构类型，输入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模型；采切工程构建模块用于根据实际工程图纸，选择所需的采切工程结构，输入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型。
采用地下矿山采矿方法三维模型的特征参数化建模系统进行的建模方法，方法流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤1、采用图元库构建模块构建图元库，包括巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和矿柱结构模型；
本发明实施例中，每个图元模型都有参数信息、位置信息和工程属性信息。参数信息包括断面形状/类型、断面尺寸和图元长度等；位置信息包括控制点和方位角；工程属性信息包括工程名称、断面面积、矿石密度、工程开挖量。其中，所述的断面面积和工程开挖量是根据输入的参数计算获得，其它参数都是输入信息。所有(漏口除外)图元构建方法均为先构建图元断面轮廓线，计算图元拉伸路径，然后将图元断面轮廓线沿拉伸路径拉伸即完成图元模型的构建。漏口图元的构建方法为根据参数构建其上底面轮廓线，然后放样完成漏口图元模型的构建。
所述的巷道结构模型、井结构模型、斜坡道结构模型、漏口结构模型、矿房结构模型和 矿柱结构模型，在图元库中设置上述模型的参数信息、位置信息和工程属性信息，完成模型的构建，具体如下：
(1)、巷道结构模型
巷道结构模型的参数信息包括：巷道断面类型、巷道断面尺寸参数和巷道长度；
如图3中图(a)、图(b)和图(c)所示，所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道断面宽、巷道断面直墙高；图3中，B表示断面宽度、H表示断面总高度、h表示直墙高，r表示小弧半径、R表示大弧半径；B1表示梯形拱短边宽度，B2表示梯形拱长边宽度；
本发明实施例中，根据矿山运输设备相关尺寸规格确定：阶段运输平巷断面类型为三分之一三心拱型断面，断面尺寸为：宽3.5m、直墙高1.8m。通风行人天井、联络巷道、斗颈、拉底巷道、电耙道、溜井断面尺寸都为2m×2m结构。
若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面拱跨比，即若断面类型为三心拱时，需选择巷道断面的拱跨比(1/3、1/4、1/5)；若断面类型为圆弧拱时，需选择断面拱跨比(1/2、1/3、1/4、1/5)；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹角；
巷道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
本发明实施例中，控制点位置为：0号控制点：巷道底板中心线起点；1号控制点：巷道底板中心线终点。
巷道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
本发明实施例中，


梯形拱断面面积＝巷道断面宽×巷道断面高×sin(巷道内夹角)
工程开挖量＝断面面积×巷道长度×矿石密度
在图元库构建模块中根据设置的巷道结构模型的参数信息、巷道结构模型的位置信息和巷道结构模型的工程属性信息完成巷道结构模型的构建；
(2)、井结构模型
井结构模型的参数信息包括：井断面类型、井断面尺寸参数、井深和倾角；
如图4中图(a)和图(b)所示，井断面类型包括圆形和矩形；若井断面为圆形，则巷道断面尺寸参数为直径R′×2；若井断面为矩形，则巷道断面尺寸参数为长L和宽B′；
井结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程方位角；
本发明实施例中，控制点位置为：0号控制点：井底面中心点；1号控制点：井顶面中心；
井结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；

工程开挖量＝断面面积×井深×矿石密度/sin(倾角)
在图元库构建模块中根据设置的井结构模型的参数信息、井结构模型的位置信息和井结构模型的工程属性信息完成井结构模型的构建；
(3)、斜坡道结构模型
斜坡道结构模型的参数信息包括：斜坡道断面类型、斜坡道断面尺寸参数、每段直道长度、每个弯道的旋转半径、每个弯道的旋转角度、斜坡道每个直道的坡度和每个弯道的坡度；
所述的巷道断面类型包括三心拱、圆弧拱和梯形拱；巷道断面尺寸参数包括巷道断面宽、巷道断面直墙高；若巷道断面类型为三心拱或圆弧拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面拱跨比；若巷道断面类型为梯形拱，则巷道断面尺寸参数还包括巷道断面内夹角；
斜坡道结构模型的位置信息包括：控制点位置和工程初始方位角
斜坡道结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
在图元库构建模块中根据斜坡道结构模型的参数信息、斜坡道结构模型的位置信息和斜坡道结构模型的工程属性信息完成斜坡道结构模型的构建；
本发明实施例中，斜坡道的构建方式根据申请号为2014106356880专利中记载的内容实现，具体为：基于三维模型的地下矿山斜坡道构建方法，包括以下步骤：
步骤a-1、根据地下矿山斜坡道的平面图数据，确定斜坡道起点平面坐标、每段直道长度、每个弯道的旋转半径和每个弯道的旋转角度，根据上述参数，在计算机中构建斜坡道的平面路径；
步骤a-2、根据地下矿山斜坡道的平面图数据，确定斜坡道每个直道的坡度和每个弯道的坡度，获得斜坡道起点的高程，具体如下：
步骤a-2-1、根据地下矿山斜坡道的平面图数据，确定第一直道起点的三维坐标；
步骤a-2-2、根据该直道长度和坡度，确定该直道终点和起点的高差，进而获得该直道终点的三维坐标；
步骤a-2-3、将第一弯道平均插入若干个点，根据该弯道的起点平面坐标，即第一直道的终点平面坐标、以x轴正方向为始边第一条直道前进方向为终边的角度、弯道的旋转半径和每个弯道的旋转角度，计算获得每个插入点的平面坐标，再根据弯道的坡度，计算获得每个插入点的三维坐标；
所述的计算获得每个插入点的平面坐标，具体如下：
当弯道旋转方向为顺时针时：
插入点的平面横坐标公式如下：
Pjx=Pmx+RsinA0-Rsin(A0+Ak+1×j)---(1)]]>
插入点的平面纵坐标公式如下：
Pjy=Pmy-RcosA0+Rcos(A0+Ak+1×j)---(2)]]>
当弯道旋转方向为逆时针时：
插入点的平面横坐标公式如下：
Pjx=Pmx-RsinA0+Rsin(A0+Ak+1×j)---(3)]]>
插入点的平面纵坐标公式如下：
Pjy=Pmy+RcosA0-Rcos(A0+Ak+1×j)---(4)]]>
其中，P_jx表示第j个插入点的平面横坐标，P_jy表示第j个插入点的平面纵坐标，j＝1，2，3...k+1，P_mx表示弯道起始点的平面横坐标，P_my表示弯道起始点的平面纵坐标，R表示弯道的旋转半径，A₀表示x方向为始边，以上一直道前进方向为终边的角度，A表示弯道旋转角度，k表示插入点的个数。
所述的计算获得每个插入点的三维坐标，计算方法如下：
Zj=π×R×Ak+1×j×i+Zm---(5)]]>
其中，Z_j表示第j个插入点的高程，i表示斜坡道坡度，Z_m表示弯道起始点高程，R表示弯道的旋转半径，A表示弯道旋转角度，k表示插入点的个数。
步骤a-2-4、反复执行步骤2-1至步骤2-3，直至获得斜坡道平面路径上所有点的三维坐标；
步骤a-2-5、将路径上点的三维坐标进行连接，获得斜坡道的三维路径；
步骤a-3、根据实际矿山的巷道断面，确定斜坡道断面形状；
步骤a-4、将斜坡道断面从斜坡道起点，沿斜坡道三维路径进行拉伸，获得斜坡道三维模型；
(4)、漏口结构模型
漏口结构模型的参数信息包括：顶面类型、底面类型、顶面尺寸参数、底面尺寸参数和漏口高度；
所述的顶面类型和底面类型包括圆形和矩形，若顶面为圆形，则顶面尺寸参数为直径；若顶面为矩形，则顶面尺寸参数为顶面长和宽；若底面为圆形，则底面尺寸参数为直径；若底面为矩形，则底面尺寸参数为长和宽；
漏口结构模型的位置信息包括：控制点位置；
本发明实施例中，控制点位置：0号控制点：漏口底面中心；1号控制点：漏口顶面中心。
漏口结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；


工程开挖量＝(下口断面面积-上口断面面积)×漏口高度×矿石密度/3
在图元库构建模块中根据漏口结构模型的参数信息、漏口结构模型的位置信息和漏口结构模型的工程属性信息完成漏口结构模型的构建；
(5)、矿房结构模型
矿房结构模型的参数信息包括：矿房长、矿房宽、矿房高和矿房倾角；
矿房结构模型的位置信息包括：控制点位置；
本发明实施例中，控制点位置：0号控制点：矿房底面中心线起点坐标；1号控制点：矿房底面中心线终点坐标；2号控制点：矿房顶面中心线起点坐标；3号控制点：矿房顶面中心线终点坐标。
矿房结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
矿石量＝矿房长×矿房宽×矿房高×矿石密度
在图元库构建模块中根据矿房结构模型的参数信息、矿房结构模型的位置信息和矿房结 构模型的工程属性信息完成矿房结构模型的构建；
(6)、矿柱结构模型
矿柱结构模型的参数信息包括：矿柱长、矿柱宽、矿柱高和矿柱倾角；
矿柱结构模型的位置信息包括：控制点位置；
本发明实施例中，0号控制点：矿柱底面中心线起点坐标；1号控制点：矿柱底面中心线终点坐标；2号控制点：矿柱顶面中心线起点坐标；3号控制点：矿柱顶面中心线终点坐标。
矿柱结构模型的工程属性信息包括：工程名称、矿石密度和工程开挖量；
矿石量＝矿柱长×矿柱宽×矿柱高×矿石密度
在图元库构建模块中根据矿柱结构模型的参数信息、矿柱结构模型的位置信息和矿柱结构模型的工程属性信息完成矿柱结构模型的构建。
步骤2、根据实际工程图纸，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建矿块结构模型；
如图5所示，所述的构建矿块结构模型包括矿房结构模型、间柱结构模型、顶柱结构模型和底柱结构模型；本发明实施例中，由于矿体厚度为7m，所以采场沿走向布置。根据矿山的开采技术条件以及矿体的赋存条件以及经济开采效应，矿块阶段高度确定为60m，矿块长度为52m，矿块宽度为矿体的水平厚度，即7m。根据矿体与围岩稳定性及相关条件取间柱长(厚)为6m，顶柱厚(高)为3m，底柱厚(高)为12m。
矿块结构模型的具体构建方法为：
步骤2-1、根据工程中实际需求，在矿块构建模块中输入矿块结构模型参数，包括工程名称、矿块长、矿块宽、矿块高、矿体倾角、矿块方位角、矿石密度和所需矿柱类型；
步骤2-2、在图元库中选择矿房结构模型，并根据所需矿柱类型在图元库中选择矿柱结构模型；
步骤2-3、判断所需矿柱类型中是否包括间柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入间柱长，否则，在矿块构建模块中输入间柱长为0；
步骤2-4、判断所需矿柱类型中是否包括顶柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入顶柱高，否则，在矿块构建模块中输入顶柱高为0；
步骤2-5、判断所需矿柱类型中是否包括底柱结构模型，若是，则在矿块构建模块中输入底柱高，否则，在矿块构建模块中输入底柱高为0；
步骤2-6、根据输入的矿块结构模型参数和矿块模型构建约束条件，获得构建矿块结构模型所需的全部参数；
所述的矿块模型构建约束条件包括：
间柱宽＝矿块宽；
间柱倾角＝矿体倾角；
间柱高＝矿块高；
顶柱宽＝矿块宽；
顶柱倾角＝矿体倾角；
顶柱长＝矿块长-间柱长；
底柱宽＝矿块宽；
底柱倾角＝矿体倾角；
底柱长＝矿块长-间柱长；
矿房长＝矿块长-间柱长；
矿房宽＝矿块宽；
矿房高＝矿块高-顶柱高-底柱高；
矿房的倾角＝矿块的倾角；
步骤2-7、根据矿块的结构特征，控制矿房和各矿柱的控制点间的位置关系，完成矿房与矿柱的组合；
本发明实施例中，根据顶柱、底柱和矿房参数构建顶柱模型、底柱模型和矿房模型，系统还将构建两个矿柱模型(图5中的两个间柱，即间柱1和间柱2)，间柱1和间柱2的长为输入的间柱长的一半，其图元其它参数和间柱参数一致。间柱1的1号控制点与底柱0号控制点重合，间柱1的3号控制点和顶柱的2号控制点重合，间柱2的0号控制点和底柱的1号控制点重合，矿房的0号控制点和底柱的2号控制点重合。
步骤2-8、完成矿块结构模型的构建。
步骤3、根据实际工程图纸，在底部结构构建模块中选择所需的底部结构类型，输入所需模型参数，并结合设定的约束条件和各图元模型控制点间的位置关系，构建底部结构模型；
所述的构建底部结构模型，所述的底部结构模型包括漏斗结构模型(如图6所示)、漏斗电耙结构模型(如图7所示)、堑沟电耙结构模型(如图8所示)和平底无轨结构模型(如图9和图10所示)；
本发明实施例中，由于矿体倾角为60度，所以采用普通漏斗电耙自重放矿的底部结构。底部结构为单侧漏斗电耙结构，电耙道在矿体下盘位置、电耙道长为矿块长、斗穿长4m、斗颈为圆形高2m、斗口为直径7m的圆形断面、斗口高2m。在底部结构模块选择电耙漏斗结构，并设置相应参数。
每种底部结构的具体构建方法如下：
(1)、漏斗结构模型的构建方法如下：
步骤3-a-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为漏斗结构模型的斗口，将所选择的井结构模型作为漏斗结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为漏斗结构模型的斗穿；
图6中，1表示斗口、2表示斗颈、3表示斗穿；
步骤3-a-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入漏斗结构模型参数，包括工程名称、斗口断面类型、斗口断面尺寸参数、斗颈断面类型、斗颈深、斗穿断面宽、斗穿断面直墙高、斗穿长度和斗穿方位角；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
步骤3-a-3、根据输入的漏斗结构模型参数和漏斗结构模型构建的约束条件，获得构建漏斗结构模型所需全部参数；
所述的漏斗结构模型构建的约束条件包括：
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈宽＝斗穿断面宽；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝斗穿断面宽；
斗口顶面类型与斗口断面类型相同，斗口顶面尺寸参数与斗口断面尺寸参数相同；
斗口底面类型与斗颈断面类型相同，斗口底面尺寸参数与斗颈断面尺寸参数相同；
斗颈倾角＝90；
斗颈方位角＝0；
斗穿断面类型为梯形拱；
斗穿断面内夹角为90度；
步骤3-a-4、根据漏斗结构的结构特征，控制斗口、斗颈和斗穿各个控制点间的位置关系，完成斗口、斗颈和斗穿模型的组合；
本发明实施例中，斗穿方位角＝0度，控制点P的坐标＝斗穿1号控制点。若斗颈断面类型为圆形，则控制点P的x坐标＝斗穿1号控制点的x坐标-斗颈直径/2；若斗颈断面类型为矩形，则控制点P的x坐标＝斗穿1号控制点的x坐标-斗颈长/2。
根据斗口、斗颈、斗穿参数构建斗口模型、斗颈模型和斗穿模型。使控制点P与斗颈0号控制点重合，斗口0号控制点与斗颈1号控制点重合。
以斗穿0号控制点为参照点，在水平面上旋转整个漏斗模型，旋转角度为斗穿方位角。
步骤3-a-5、完成漏斗结构模型的构建；
(2)、漏斗电耙结构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-b-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结 构模型，并将所选择的漏口结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗口，将所选择的井结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为漏斗电耙结构模型的斗穿和耙道；
图7中，4表示漏斗结构模型，5表示耙道；
步骤3-b-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入漏斗结构模型的参数，包括：工程名称、斗穿布置形式、耙道断面宽、耙道断面直墙高、耙道长、耙道方位角、耙道两端伸入矿柱长度、斗穿断面宽、斗穿断面直墙高、斗颈断面类型、斗颈深、斗口断面类型、斗口断面尺寸参数和斗口高；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
所述的斗穿布置形式包括单侧布置、双侧对称布置和双侧交错布置，若斗穿布置形式为单侧布置，则还需输入斗穿长度；
步骤3-b-3、根据输入的漏斗结构模型参数和漏斗结构模型构建的约束条件，获得构建漏斗结构模型所需全部参数；
所述的漏斗结构模型构建的约束条件包括：
若斗口断面类型为矩形，则斗穿间距＝斗口宽；
若斗口断面类型为圆形，则斗穿间距＝斗口直径；
斗穿排数＝(耙道长-耙道两端伸入矿柱长度×2)/斗穿间距；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝斗穿断面宽；
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈宽＝斗穿断面宽；
斗穿断面类型为梯形拱；
斗穿内夹角＝90度；
耙道断面类型为梯形拱；
耙道内夹角＝90度；
斗颈方位角＝0度；
斗颈倾角＝90度；
斗口顶面类型与斗口断面类型相同，斗口顶面尺寸参数与斗口断面尺寸参数相同；
斗口底面类型与斗颈断面类型相同，斗口底面尺寸参数与斗颈断面尺寸参数相同；
步骤3-b-4、根据漏斗电耙结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成斗口、斗颈、斗穿和耙道结构模型的组合；
设置耙道方位角为0度；
设置n的初始值为0，开始循环；
第n个点的x坐标＝耙道0号控制点的x坐标+耙道两端伸入矿柱长度+斗穿间距×(n-0.5)；
第n个点的y坐标＝耙道0号控制点的y坐标-耙道断面宽/2；
第n个点的z坐标＝耙道0号控制点的z坐标；
若，斗口类型为圆形，则：斗穿长度＝(斗口直径-耙道断面宽)/2；
若，斗口类型为矩形，则：斗穿长度＝(斗口长度-耙道断面宽)/2；
斗穿方位角＝90度，根据斗口、斗颈和斗穿参数构建斗口模型、斗颈模型和斗穿模型，按漏斗结构的组合方式组合成单个漏斗模型；移动漏斗模型使其斗穿0号控制点与第n个点重合；
若，斗穿布置形式为双侧并列，则：第n个控制点坐标的y坐标＝第n个控制点坐标的y坐标+耙道宽；斗穿方位角＝-90度；根据斗口、斗颈和斗穿参数构建斗口模型、斗颈模型和斗穿模型，按漏斗结构的组合方式组合成单个漏斗模型，移动漏斗模型使其斗穿0号控制点与第n个点重合；
若，斗穿布置形式为双侧交错，则：第n个控制点坐标的x坐标＝第n个控制点坐标的x坐标+斗穿间距/2；第n个控制点坐标的y坐标＝第n个控制点坐标的y坐标+耙道宽。其中如果斗口类型为圆形，则斗穿长度＝(斗口直径×0.75的平方根-耙道断面宽)/2。斗穿方位角＝-90度；根据斗口、斗颈和斗穿参数构建斗口模型、斗颈模型和斗穿模型；按漏斗结构的组合方式组合成单个漏斗模型；移动漏斗模型使其斗穿0号控制点与第n个点重合；
使n＝n+1，重复上述循环，直至n的大小不小于斗穿排数时，终止循环；
按以上内容构建出漏斗电耙结构的三维参数化模型，以耙道0号控制点为参照点在平面上旋转，旋转角度等于耙道的方位角。
步骤3-b-5、完成漏斗电耙结构模型的构建；
(3)、堑沟电耙构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-c-1、根据工程中实际需求，在图元库中选择漏口结构模型、井结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为堑沟电耙结构模型的受矿口，将所选择的井结构模型作为堑沟电耙结构模型的斗颈，将所选择的巷道结构模型作为堑沟电耙结构模型的耙道和出矿穿；
如图8所示，其中，6表示受矿口；
步骤3-c-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入堑沟电耙结构模型的参数，包括工程名称、耙道断面宽、耙道断面直墙高、耙道长度、耙道方位角、出矿穿断面宽、出矿穿断面直墙高、出矿穿长度、出矿穿间距、斗颈断面类型、斗颈深、受矿口宽和受矿口高；若斗颈断面类型为矩形，则需输入斗颈断面长；
步骤3-c-3、根据输入的堑沟电耙结构模型参数和堑沟电耙结构模型构建的约束条件，获 得构建堑沟电耙结构模型所需全部参数；
所述的堑沟电耙结构模型构建的约束条件包括：
耙道断面类型为梯形拱；
耙道断面内夹角＝90度；
出矿穿断面类型为梯形拱；
出矿穿断面内夹角＝90度；
受矿口断面类型为矩形；
受矿口顶面长＝耙道长度；
受矿口底面长＝耙道长度；
若斗颈断面类型为圆形，则斗颈直径＝耙道断面宽，受矿口底面宽＝斗颈直径；
若斗颈断面类型为矩形，则斗颈断面宽＝耙道断面宽，受矿口底面宽＝斗颈断面长；
出矿穿排数＝耙道长度/出矿穿间距；
步骤3-c-4、根据堑沟电耙结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成受矿口、斗颈、耙道和出矿穿结构模型的组合；
设置n的初始值为0，开始循环；
第n个点的x坐标＝耙道0号控制点的x坐标+出矿穿间距×(n+0.5)；
第n个点的y坐标＝耙道0号控制点的y坐标-耙道断面宽/2；
第n个点的z坐标＝耙道0号控制点的z坐标；
根据出矿穿参数构建出矿穿模型，并将出矿穿模型的0号控制点与第n个点重合；
控制点P的坐标＝斗穿1号控制点；
若：斗颈断面类型为圆形，则：控制点P的x坐标＝斗穿1号控制点的x坐标-斗颈直径/2；
若：斗颈断面类型为矩形，则：控制点P的x坐标＝斗穿1号控制点的x坐标-斗颈长/2。
根据斗颈参数构建斗颈模型，并将斗颈的0号控制点与上述控制点P重合；
使n＝n+1，重复上述循环，直至n的大小不小于斗穿排数时，终止循环；
控制点Q的x坐标＝耙道0号控制点的x坐标+耙道长度/2；控制点Q的y坐标＝斗颈模型的1号控制点的y坐标；控制点Q的z坐标＝斗颈模型的1号控制点的z坐标。
根据受矿口参数构建受矿口模型，并将受矿口的0号控制点与控制点Q重合。
按以上内容构建出堑沟电耙结构的三维参数化模型，以耙道0号控制点为参照点在平面上逆时针旋转，旋转角度大小等于耙道的方位角。
步骤3-c-5、完成堑沟电耙结构模型的构建；
(4)、平底无轨结构模型的构建方法，具体如下：
步骤3-d-1、根据工程中实际需求，确定所需构建的平底无轨结构模型为单侧平底结构或双侧平底结构，若为单侧平底结构，则在图元库中选择巷道结构模型，并将所选择的巷道结构模型作为平底无轨结构模型的运输巷道、出矿穿和拉底巷道；若为双侧平底结构，则在图元库中选择漏口结构模型和巷道结构模型，并将所选择的漏口结构模型作为平底无轨结构模型的受矿口，将所选择的巷道结构模型作为平底无轨结构模型的运输巷道、出矿穿和斗颈；
如图9所示，其中，7表示未采矿体，8表示拉底巷道；9表示出矿穿；10表示电耙巷道；图10中，6表示受矿口；
步骤3-d-2、根据工程中实际需求，在底部结构构建模块中输入平底无轨结构模型的参数，包括：平底结构类型、运输巷道断面类型、运输巷道断面尺寸参数、运输巷道长度、运输巷道方位角、出矿穿断面类型、出矿穿断面尺寸参数、出矿穿长度、出矿穿间距；
若平底结构类型为单侧平底结构，则还需输入拉底巷道断面类型、拉底巷道断面尺寸参数；若平底结构类型为双侧平底结构，则还需输入斗颈断面宽、斗颈断面高、受矿口宽和受矿口高；
步骤3-d-3、根据输入的平底无轨结构模型参数和平底无轨结构模型构建的约束条件，获得构建平底无轨结构模型所需全部参数；
所述的平底无轨结构模型构建的约束条件包括：
单侧平底结构的约束条件：
拉底巷道长度＝运输巷道长度；
拉底巷道方位角＝运输巷道方位角；
出矿穿排数＝运输巷道长度/出矿穿间距；
出矿穿方向与运输巷道方向垂直；
双侧平底结构的约束条件：
出矿穿排数＝运输巷道长度/出矿穿间距；
出矿穿方向与运输巷道方向垂直；
斗颈断面类型为梯形；
斗颈断面内夹角＝90度；
斗颈长度＝运输巷道长度；
斗颈方位角＝运输巷道方位角；
受矿口底面长＝运输巷道长；
受矿口底面宽＝斗颈断面宽；
受矿口顶面长＝运输巷道长；
受矿口顶面宽＝受矿口宽；
步骤3-d-4、根据平底无轨结构的结构特征，构建相应的图元模型，控制各个图元模型的控制点间的位置关系，完成运输巷道、出矿穿和拉底巷道结构模型的组合，或受矿口、运输巷道、出矿穿和斗颈结构模型的组合；
本发明实施例中，单侧平底结构的组合方式如下：
先设置耙道和拉底巷道的方位角为0度，出矿穿的方位角为90度，并根据耙道参数构建耙道模型。
设置n的初始值为0，开始循环；
第n个点的x坐标＝耙道0号控制点的x坐标+耙道长度/2；
第n个点的y坐标＝耙道0号控制点的y坐标-耙道断面宽/2；
第n个点的z坐标＝耙道0号控制点的z坐标；
使n＝n+1，重复上述循环，直至n的大小不小于出矿穿排数时，终止循环；
根据出矿穿参数构建出矿穿模型，并将出矿穿的0号控制点与第n个点重合；
设置控制点P的x坐标＝耙道0号控制点的x坐标，控制点P的y坐标＝耙道0号控制点的y坐标-出矿穿长度，控制点P的z坐标＝耙道0号控制点的z坐标。
根据拉底巷道参数构建拉底巷道模型，并将拉底巷道的0号控制点与控制点P重合。
以耙道的0号控制点为参照点，在水平面上旋转整个模型，旋转角度为耙道方位角。
双侧平底结构的组合方式为如下：
先设置耙道方位角为0度，斗颈方位角为0度，并根据斗颈参数构建斗颈模型。
设置n的初始值为0，开始循环；
第n个点的x坐标＝斗颈0号控制点的x坐标+出矿穿间距/2；
第n个点的y坐标＝斗颈0号控制点的y坐标-斗颈断面宽/2；
第n个点的z坐标＝斗颈0号控制点的z坐标；
出矿穿方位角＝90度；
根据出矿穿参数构建单个出矿穿模型，并使其0号控制点坐标与第n个点重合；
第n个点的x坐标＝斗颈0号控制点的x坐标+出矿穿断面宽/2；
第n个点的y坐标＝斗颈0号控制点的y坐标+斗颈断面宽；
第n个点的z坐标＝斗颈0号控制点的z坐标；
出矿穿方位角＝-90度；
根据出矿穿参数构建单个出矿穿模型，并使其0号控制点坐标与第n个点重合；
使n＝n+1，重复上述循环，直至n的大小不小于出矿穿排数时，终止循环；
设置控制点P＝斗颈0号控制点，然后，控制点P的y坐标＝斗颈0号控制点的y坐标-斗颈断面宽/2-出矿穿长度。
根据耙道参数构建耙道1模型，并将耙道1的0号控制点与控制点P重合。
设置控制点Q＝斗颈0号控制点，然后，设置控制点Q的y坐标＝斗颈0号控制点的y坐标+斗颈断面宽/2+出矿穿长度。
根据耙道参数构建耙道2模型，并将耙道2的0号控制点与控制点P重合。
按以上内容组合模型，最后以斗颈0号控制点为参照点在水平面上旋转整个模型，旋转角度为耙道方位角。
步骤3-d-5、完成平底无轨结构模型的构建。
步骤4、根据实际工程图纸，在采切工程构建模块中选择所需的采切工程结构，输入所需模型参数，并结合各图元模型控制点间的位置关系，构建采切工程结构模型；
所述的采切工程结构模型包括巷道结构模型、井型结构模型和斜坡道结构模型，本发明实施例中，在下盘离矿体中心7m处掘阶段沿脉运输平巷，沿矿体下盘掘通风行人天井，在间柱靠下盘垂直方向上每隔5m布置一条采场联络巷道联络采场与通风天井，长度为间柱长的一半，拉底巷道布置在底柱上部连通两条通风天井；将采切工程与底部结构合成后如图11所示。
此处构建方式与图元库中相同，不再复述；
步骤5、根据控制点位置，将构建完成的矿块结构模型、底部结构模型和采切工程结构模型进行组合，完成地下矿山采矿方法三维模型的构建。
如图12所示，本发明实施例中，获得最终的三维模型。