第二十章：露天计划编制
露天采矿计划包括中长期计划和短期计划，实现在一体化平台上根据块体模型制定采剥工程计划（年度、季度、月度短期及中长期开采计划）的功能，具备开采计划工程位置设计与编辑功能，划定作业范围后，平台会自动计算出开采范围的煤量、矸石量和岩石量等指标，并查询矿区的采掘设备信息，判断其生产状态，结合采掘设备生产能力，为采掘设备规划开采区域和工程量，具备三维地质模型的采排计划自动生成，采矿方案辅助设计等功能。而MineBase矿业软件首次在CAD平台提出基于实景测量下的动态采矿计划编制，接下来我们会按照短期、长期计划编制流程，介绍每一个功能。
露天短期计划指的一般为月度计划，也就是按照当下月份的现状图，设计下个月的采掘计划图，所以我们一般要先提前准备以下内容：
1. 当月份现状图（无人机影像TIF、高程点dtm、点云激光扫描转换dtm等手段获取）。
2. 道路运输CAD图纸（2000坐标系下），后期在软件内做运距分析的话，用现成的图纸设计公路效率会高一点
3. 一般短期计划的任务交予生产科或者技术科完成，做为技术人员必须熟知矿山真实运输情况和采掘计划。
注意：在下面的功能介绍中，我们选择了某矿的其中一个月份的现状图进行演示，包括从采掘带绘制—卸料点设置—运距求解的全流程，具体的内容均为假设，只是方便演示过程和原理；在客户了解流程和操作之后可以查看20.1.7章的真实案例讲解，通过不同角度让客户可以按照自己矿的真实情况进行短期计划的采矿设计。
我们首先打开准备的当月现状图，可以是tif影像，可以是三角网模型。
点击功能菜单—计划—参数配置：
在弹出的对话框中：
其中：
标准台阶—这里可以输入矿区台阶的标准设计台阶，当然这里我们也可以直接空着，后面在绘制采掘带的时候会自动读取当前的台阶标高，手动调整即可。
产品类型—这里我们需要定义产品，一共分为三个类型可以选择：矿石、排土、废石。一般我们需要添加剥离，也就是岩，还有直接揭露的煤层直接开采对应的几号煤层，也可以在这里添加排土。
高程数据源—需要选择我们当前打开的当月现状图的文件路径，这里可以是正射影像文件也可以是dtm文件。
在本教学案例中，我们假设下月计划有台阶剥离和直接采6号煤层，所以我们在参数配置中需要右键添加两个产品，分别为“岩”和“6煤”，再填好对应的边坡角、比重等信息、配置采掘带的颜色，最后在高程数据源中选择“三角网”，再选择到对应的文件位置，点击确定即可。
参数配置完之后，看到信息栏提示“成功读取DTM数据”，即可开始下一步。
通常我们可以直接通过绘制采掘带实体，然后输出二维图纸和报告。接下来依次介绍对应功能：
20.1.3.1 沿标高回采
此功能为最常见的台阶采掘带创建功能，可以直接圈定一个范围，然后软件自动读取当前的台阶标高，进行采掘带创建。
点击功能菜单—计划—沿标高回采：
在弹出的对话框中，我们需要先选择对应的产品名称，这里我们先对台阶剥离创建采掘带，所以选择岩；然后自定义一个采掘带名称；如果涉及到有爆堆台阶松散，那需要设置对应的松散系数，如果没有默认填1即可。
点击确定之后，我们再现状面上可以随意的划一个范围，右键自动闭合即可创建这个范围的采掘带。
在弹出的对话框中会自动读取到当前的台阶标高（960-970台阶），点击确定即可创建采掘带。
在采掘带的标签栏可以看到当前采掘带的各种信息包括采掘带名称、类型、体积、重量等信息。同时我们可以选中采掘带，对夹点进行拖动来随时调整裁剪带的位置，达到我们想要的量或者位置即可。
我们再用同一个操作绘制一个6煤的开采位置（只需要点击沿标高回采的对话框中选择对应的6煤产品即可）：
20.1.3.2 沿破线回采
这一功能以坡底线为主要依据来圈定采掘带，如果圈定时跨越台阶，就可以实现并段的效果，与沿标高回采不同的是，设计出的采掘带会沿着剖线的走势开挖。 操作方式与沿标高绘制采掘带方式一致，要注意先画坡底线，再画坡顶线。
20.1.3.3 顺时斜坡道
通过单笔顺时针开挖斜坡道。
点击功能菜单—计划—顺时斜坡道：
讲对话框中的产品名称等参数选择好之后：
第一步：在坡顶和坡底线之间单击鼠标确定起点，顺时针向右拉出一个斜坡道，到达设定的高度后斜坡道不再延伸；
第二步：点击鼠标左键，左侧出现一个采掘带，将其与坡底线相交，单击鼠标右键执行；
第三步：右侧也出现一个采掘带，也将其与坡底线相交，单击左键完成绘制，最终形成采掘带多边形。
20.1.3.4 逆时斜坡道
点击功能菜单—计划—逆时斜坡道：
具体操作与单壁顺时针开挖斜坡道功能相似，不同的是在绘制斜坡道时，确定起点后，逆时针向左侧移动鼠标进行绘制。
20.1.3.5 掘沟斜坡道
点击功能菜单—计划—掘沟斜坡道：
具体操作与顺时针开挖斜坡道功能相似，不同的是在绘制斜坡道时，确定起点后，在斜坡道首端的两侧延伸出采掘带线条。
20.1.3.6 采掘带输出报告
该功能能够将所有采掘带实体的开挖体积、矿石量和岩石量等，以分台阶的方式，用Excel表报告出来。
点击功能菜单—计划—输出报告：
按照软件提示在图形区中选择需要输出报告的采掘带之后，点击右键即可成功输出报告。
20.1.3.7 二维图纸输出
该功能可以将所有的采掘带输出为二维CAD图纸，方便后面进行打印输出。
点击功能菜单—计划—打印输出：
按照软件提示选择对应的采掘带之后点击右键即可输出二维图形，隐藏一下模型即可看到成果。
20.1.3.8 更新地形图
当采掘带设计完成之后，我们就可以通过此功能得到下个月的计划图，也就是按照采掘带更新当月的计划图，生成一个新的表面模型。
点击功能菜单—计划—更新地形：
按照软件提示先选择采掘带，再选择现状图，即可更新地形，把采掘带对象隐藏一下即可看到成果。
更新前 更新后
最后我们只需要使用实体里面的合并功能，合并一下三角网，即可得到新的设计图表面模型。
前面我们绘制了采掘带对象，也就是短期计划的采场条件；接下来我们需要按照采场真实情况对卸料点进行设置，也就是排土条件。
点击功能菜单—计划—创建卸料点：
弹出卸料点参数设置对话框，其中：
名称—输入卸料点名称；
产品及品位字典—添加对应的产品字段；
产品约束最大值及最小值—此卸料点能接受的煤或者岩的排土量的范围，也就是咱们绘制的采掘带的量必须在卸料点的约束范围值之内。
字段—选择此卸料点是接受哪种产品，可以选多个。
首先我们先创建一个储煤场，也就是6煤的采掘带的卸料点，先在上面的对话框中输入名称：储煤场；最大值最小值按照实际情况填写；然后点击产品及品位字典，输入：6煤。
这里一定要注意添加产品列表的名称必须和前面绘制采掘带的时候参数配置中添加的产品名称完全一致，不然会影响咱们后期的运距计算的参数检查。
输入完成之后点击确定，然后在字段里面下拉框选择6煤。然后点击确定。
然后打开捕捉到三角网，选择对应的位置鼠标左键即可成功创建卸料点：
案例中为了演示全流程包括后面的运距计算，我们继续创建其他的卸料点，我们假设储煤场只接受揭露的6煤，而其他剥离台阶的部分通过内排和外排接收，所以我们就创建一个内排卸料点和两个外排卸料点如下所示：
通过前面的流程我们绘制了采掘带和卸料点，接下来我们进行公路设计：
1. 一般对于露天矿的运输线路图需要绘制每一个采掘带到任意一个卸料点的完整路线，但是软件短期计划的设计中，我们不需要重复画线，比如从A或者B采掘带最终都要汇入某一条主运输线路上，那我们只需要绘制一条主运输线路，让采掘带到主运输道路上的线与此线路交汇即可；原理就是我们后面说的交点打断，让所有的线路成为一种拓扑结构。
2. 公路线对象在软件中为偏粗的红色线条，可以通过现有的运输线路图中的多段线进行创建，但是他们本质是两种对象，如果现有的公路对象需要编辑需要先击碎为多段线对象。
这里我们先随便画几个相交的矩形，假设这些就是我们的运输线路，讲解一下流程和操作原理，方便大家理解。
点击功能菜单—计划—创建公路：
按照软件提示选择多段线对象之后点击右键即可。
这里可以看到多段线变成了红色的线条，这里就成功创建了公路对象，但这时候公路有交汇的地方还是没有通路，我们可以通过功能菜单—计划—最短距离：
按照软件提示选择圆框中的两点，软件会提示路不通。
所以这时候我们就要进行交点打断，点击功能菜单—计划—交点打断：
在弹出的对话框中，我们先选择默认参数点击确定，然后选择公路对象点击右键即可，放大图形区查看有交汇的地方就会发现交汇的地方出现了一个圆球，代表圆球连接的多段线就是互通的路了。
如果有打断失败的话，就会没有圆球，我们就可以适当调整对话框中的参数来保证交点都是打断状态。
这时候我们在进行最短距离求解，就会发现图形区提示了从A点到B点的最短距离，同时信息栏也会显示相应的结果。
上述就是通过现有的多段线对象来创建公路对象，我们也可以在实际案例中手动绘制公路对象，点击功能菜单—计划—绘制公路：
这里我们就在教学案例中绘制一个从6煤采掘带到储煤场的运输公路，操作类似绘制多段线。
我们可以再使用最短距离的功能，就能看到从此采掘带到卸料点的最短距离了。
以此类推，我们继续绘制其他采掘带到内排和外排的运输线路和所有的运输路线。最后就完成了矿区的公路设计图。
这样我们就可以用最短距离查看从任意一个采掘带到卸料点的最短距离信息了，如果有路不通的情况就要检查交汇处是否进行了打断（也就是红色小球）。
最后一步就是运距规划求解：在给定一系列排土场和采场条件基础上，考虑运距最短的原则，利用线性规划计算最佳的排土方案。
点击功能菜单—计划—规划求解：
其中：对话框左边部分代表采掘带信息，总量就是这个月的总工程量（万吨），下面则是各个采掘带的信息；右边是排土信息。
点击输出最短路径，弹出的excel中就包含了各个路径的运距信息：
点击参数检查，检查ok之后再点击求解，即可得到线性规划的运距求解结果：
这是某矿某月的真实现状图，技术人员通过本软件按照下面的流程进行的完整的短期计划设计：
按照流程一共分为以下几步：
1. 通过正射影像，获取当月现状表面：
2. 配置产品信息及绘制采掘带：
3. 通过采掘带一键成图和坡顶坡底线自动提取更新下月计划图（CAD图纸）。
4. 通过更新地形和合并dtm更新下月计划表面（DTM表面模型）。
5. 设置卸料点，绘制运输线路网，用不同颜色代表内排、外排、运煤线路。
6. 运距求解：
长期计划有两种排产方式：
1. 通过控制偏移面，按照单周期目标开采矿量进行推进。
2. 通过工作帮的刀量推进，可以按照多周期的距离或者矿量进行排产。
下面我们分别用某矿的某个月现状图进行演示。
20.2.1.1 准备工作
在教学案例中，我们对此矿区的西南采区进行一个向北和西方向按照140万吨的设计量进行推进。
第一步：准备现状图，注意：现状图的范围必须大于终了境界范围。如果现状图只有矿区部分的话，需要和原始地表缝合。
第二步：终了境界图，此部分一般由设计院提供，如果没有的话可以通过地表境界线、底部境界线按照标准台阶设计出终了境界，参考19章功能介绍。
第三步：在设计采区中获得剩余可采部分的块体模型，此部分需要打开对应的煤层模型生成的块体模型，然后通过和现状包括终了境界的布尔运算扣出可采部分的块体模型。注意现状图要去掉内排的部分。
20.2.1.2 创建偏移面
上述的准备工作完成之后，就可以进行创建偏移面。首先我们需要先画一个回采基线的位置，也就是我们的台阶按照这个线进行偏移。
回采基线对设计的结果影响非常大，也就是我们最重要的研究对象，可以理解为我们后期推进的台阶就是按照这个偏移线向下推进。绘制的时候需要尽量沿着台阶走，然后绘制完统一标高。如果最终推进效果不好的话就需要返回这一步来调整回采基线。
点击功能菜单—露天—创建偏移面：
在对话框中左侧我们需要输入矿区的标准设计台阶参数，可以在excel编辑好一次粘贴进来，右侧需要填写矿区对应的坡面角和平台宽度。点击确定即可。
按照软件提示，先选择回采基线，再点击推进方向即可。注意创建完之后查看一下台阶是否扩展正确，如果反了则需要在选择推进方向的时候选择线的另一侧。
双击偏移台阶对象，可以看到每一个推进边都有编号，通过E1、E2....以此类推，案例中我们只需要向北和西的两个方向进行推进，其他方向是不动的，所以在对话框右边的扩展系数中，每一边的扩展系数1代表推进，0代表不推进，所以我们只有E1和E2需要填1。左侧可以看到每一边的台阶参数，如果对应边的台阶参数不一样，则需要在此按照真实情况调整。
设置完之后可以选择偏移面，然后点击右键，选择偏移面，输入一个偏移距离比如说50m，就可以查看按照当前偏移台阶设置偏移后的面情况（偏移面不参与设计，只用来查看），如果和我们想要的情况不一样，则需要继续调整回采基线或者偏移面对象。
确认偏移面没有问题之后，删除偏移面，打开现状图和块体模型，就可以进行下一步设计。
20.2.1.3 按目标开采
点击功能菜单—露天—按目标开采：
在弹出的对话框中：
其中：
终了境界—选择对应的终了境界dtm面文件。
现状表面—选择对应的现状表面dtm面文件。
块体模型属性—选择矿岩类型，矿石代码输入共同字段，比如例子中都是5煤、6煤、7煤等等，所以这里就写煤即可。
次级模块—越小计算结果越精确，默认1即可。
比重—选择块体模型对应的容重字段。
目标量—填写目标推进的矿量，单位万吨。
点击确定，选择推进面对象即可输出成果。
成果一共包含三个部分，可以在图层里面分开查看。
推进后表面对象：
排产的实体对象（灰色代表岩石，红色代表煤）：
新的设计表面图：
设计前 设计后成果
最后我们可以对推进实体进行块体模型报告：打开块体模型，然后选择体约束，把推进实体转换为块体模型，然后进行报告即可。具体操作请查看块体模型章节。
工作帮推进是露天采矿长期计划的一部分，利用工作线、工作线、推进方向和块体模型来生成各阶段的储量报告和排产实体、表面。
在此案例中我们用某矿的现状图从当月进行排产，向北推进，按照每年3400万吨的设计量对首采区进行排产，最终可以得到每年的设计面和设计实体，包括按照这个矿量能排产多少周期，还有每个周期的剥采比数据。
20.2.2.1准备工作
与偏移面推进的准备内容一样。
第一步：准备现状图，注意：现状图的范围必须大于终了境界范围。如果现状图只有矿区部分的话，需要和原始地表缝合。
第二步：终了境界图，此部分一般由设计院提供，如果没有的话可以通过地表境界线、底部境界线按照标准台阶设计出终了境界，参考19章功能介绍。此案例中没有考虑台阶及公路的布置情况，实际情况需要进行二次境界设计。
第三步：在设计采区中获得剩余可采部分的块体模型，此部分需要打开对应的煤层模型生成的块体模型，然后通过和现状包括终了境界的布尔运算扣出可采部分的块体模型。注意现状图要去掉内排的部分。
20.2.2.2创建推进面
创建推进面也就是创建工作帮，我们需要先绘制工作线和两个控制线。
其中，工作线绘制位置在当前推进位置之前，也就是块体模型去内排的位置之前即可，同时工作线绘制完成之后要延伸到左右两侧的控制线。而左右两侧的控制线要在排产范围之外，绘制的时候尽量通过复制，让两个线段尽量平行，最后三个线段的标高要统一调整至标准台阶的参考标高即可。
点击功能菜单—露天—创建推进面：
在对话框中输入标准设计台阶参数，和对应的坡面角和平台宽度点击确定即可，然后按照软件提示先选择两个回采边线，再选择推进工作线即可创建推进对象：
注意创建的偏移台阶我们要确定它包住了整个境界范围，同时最终的偏移台阶必须包住终了境界的范围，如果没有的话则要继续调整回采边线。
20.2.2.3控制线操作
在案例中演示的是比较简单的情况，也就是单边推进（仅向北推进），但是在实际情况中可能会有拉勾、转向等情况，实现的原理是通过两个回采边线控制范围，然后推进面的角度变换则是通过控制线来实现。下面我们用右边这个例子先向北推进，然后向西转向的推进面创建来演示。
点击功能菜单—露天—添加控制线：
按照软件提示创建控制线，浅灰色的线对象：
这个控制线就控制了当前位置的推进方向，我们可以通过拖拽控制线的左右夹点，来让它模拟控制推进的时候台阶按照控制线的位置转向。
20.2.2.4按矿量排产
创建推进面完成之后，点击功能菜单—露天—按矿量排产：
在对话框中：
其中：
终了境界—选择对应的终了境界dtm面文件。
现状表面—选择对应的现状表面dtm面文件。
块体模型属性—选择矿岩类型，矿石代码输入共同字段，比如例子中都是B2、B3、B4煤等等，所以这里就写B即可。
次级模块—越小计算结果越精确，默认1即可。
矿石比重—选择块体模型对应的容重字段。
目标量—在弹出的对话框中我们就可以设置多个周期目标进行排产，案例中就是3400万吨为一个周期，排产十个周期。
点击确定，选择推进面对象即可输出成果。
成果一共分为以下几部分，我们可以通过图层查看：
1. 排产结果excel表：其中可以看到当前案例中按照3400万吨的年计划一共可以排产7年，剩余的量不够一年计划，同时可以查看每一年的计划中的台阶参数、工程量、煤量、剥采比等信息。
2. 排产实体：一共7个周期7个推进，可以切换图层分别查看。灰色的代表演示，红色代表煤。
3. 推进表面：一共7个周期7个推进表面，可以切换图层分别查看。
20.2.2.5按距离排产
操作类似于按矿量排产，不同的设置目标的时候可以按照排产目标距离设置周期，这里就不过多演示。
20.2.2.6更新计划图及排产动画演示
得到按目标排产之后的成果我们可以继续处理数据，首先是可以用过排产实体对块体模型进行报告，也可以对每一个周期的计划图进行输出：
操作步骤：
1. 当前周期的排产表面与终了境界布尔运算保留上部，先选终了境界再选排产表面。
2. 上步骤得到的结果与现状表面进行布尔运算保留下部，先选现状图，再选上步骤结果，即可得到当前排产周期的设计图（表面dtm模型）。
同时我们可以对排产实体进行一个动画演示，按照周期模拟开采动画。
操作步骤：
1. 打开终了境界和每个周期的排产实体。
2. 点击功能菜单—LOGO下拉菜单—实体动画：
3. 先选择不动的表面也就是终了境界，然后点击右键，对话框中选择移出，即可看到实体排产动画演示。
