绘制矿井通风系统立体图之CAD软件的研制

第 2 9卷第 2 期 1 9 9 8年 3月 太原理工大学学报 J OURNAL OF TAI YUAN UNI VERS I TY OF TEC HNOLOGY V0 2 9 No 2 M a r 1 9 9 8 t 绘制矿井通风系统立体图之C A D软件的研制 变圭盅 型亟塑 姜铁明 采矿与土木工程 系 山西 省工业管理学校 凤凰 山煤矿 董红军 7 晒 冲 I7 z 一 摘要介 绍 用 Au t o CAD 绘 制 矿 井 通 风 系统 立 体 圈 的 原 理 和 方 法 该 绘 图 软 件 的 研 制 解 决 了 用 计 算 机 绘 制 矿 井 通 风 立 体 图 的 困 难 络 出的 立 体 圜具 有 美 观 真 实 立 体 感 强 络 图 速 度 快 易 于 修 改 等 特 点 且 绘 图 所 用 敷 据 皆取 之 于 巷 道 原 始 誊 敷 为 进 一 步 实 现 由 矿 井 采 掘 工 程 平 面 圈 厦 矿 井 通 风 未 统 圜 到 矿 井 通 风 立 体 圈 的 自动 转 化 打 下 了 良好 的 基 础 关 键 调交 互 式 输 I 计 算 机 辅 助 设 计 中 圈 5 J 类 号TDT 1 3 3 3 随着计算机应 用绘图软件 Au r o C AD在采矿工 程中的应用 矿井开拓平面图 剖面图 采区巷道 布置平 剖面图 工作面平面图以及巷道断面图均 已实现了计算机绘图 但对于矿井通风系统立体图 的绘制 由于计算机绘制三维立体图难度较大 所 以开发出的软件实用性差 非专业技术人员不能睫 用 因而软件难以推广 但由于矿井通风系统立体 图能直观地反映井下巷道空 间的分布 及风 流的分 合 因而研制易于操作和推广的 傻瓜 和 半傻 瓜 型绘图软件势在必行 l 线段 由空 间到平 面的转化 空间线段长 L 倾角 水平角 p 线段在水平 面的投影与 r轴的夹角 建立如图 1 所示三维坐标 系 则空间线段 L在此坐标 系中的坐标为 f 一 L c o s c o s 3 1 L c o s a s i n 3 2 l L s i n口 3 在三维坐标系中的长度 向等于实长 y向 等于窭长 f 的一半 或 c o s 6 1 为 轴 的负方向与 r轴的正方 向间的夹 角 当 2 时 6 O 矽爿通 cA 绘制立体图时 只须将三维坐标系中的点和线 转化到 平面 内即可 如图 1 所示选取 r 轴 为 平面的 轴 选取 轴为 平面的 轴 则三 国 1 三维生标系中的线段 维坐 标系 i I 的线段 L在 r 平面内的坐标为 十 c s 一 L s n s 1 寺 L C O S t s i n c o s 6 1 4 s i n 6 一 L s i r l a 去 L c o s O s i r 9 s i n 6 5 于是据 及线段 L的始点位 便可在 r 平面内作出相应线段 孵 I 9 6 3单生 硬士 讲师 麒理工 学采 与十 丰工程最 0 3 0 0 I 立锔收到 H棚 1 9 9 7 0 9 1 6 维普资讯 第 2 瑚 邢 玉忠等 绘制 矿井通风 系统 立体图之 CA D软件的研制 l 7 9 2 绘制空 间直巷 一 条空间巷道在三维坐标系中的位置如图 2所 示 巷道长为 L 宽为 b 高为 h 巷道顺角 与 r o y 面的夹角 为 n 巷道 水平角 巷道在 x o y面的投影 与 轴的夹角 为 口 国 2三雏 坐 标 聚 中 鸭 立体 罨 道 由空间线段在三维坐标系到平面坐标系的转换 关 系 4 5 式可知 当三维坐标系中的立体巷 道转化到 o y 平面坐标系之后 点的坐标为 I L C O S c o s f l上 L c 0 s s i n fl c o s 0 y l 一L s i n a L c s s i n fl s i n 6 在 平面 内 巷道长度 L 一 r 巷道 n 与 轴的夹 角 a r c t g T 由于 且平行于 水平面 4 o E DF C B r o y 故空 间线段 o E的倾 角为 0 且 o E的水平 角为 口 9 0 由 4 j 式可得 点在 r 平面 内的坐标 一 一 c o 十 9 0 十 6 s i n 9 0 c o s O 一 l l 卢 一 0 c o 0 6 j 一 6 l 9 0 s i n O 一 0 卢 s i n 7 则在 平 面 内 巷道宽度 l 十 厶 7 E与 n r 辅的夹角 一a r c t g 这样 就可以在 o y 平面内 做 出任意空间斜 巷 的立体图 其程序框图如图 3所示 B定 巷 遭 参 数 L l培出起点 的位簧 1 l 槲 L l蒯o A I l 蜊 巷 高 r 亍 绘 制 段 J I b 釜树 f t 髓1 f L 蹬制且 r C D段 I 轴 1 i K 媛 图 3 路镧单巷立体图程序框图 3巷道 间的联接 观察井下巷道 大致可分为平巷 斜巷与垂巷 其联接形式不外 下几种 平巷 间的联接 平 斜 巷间的联接 垂巷与平 斜 巷间的联接等 另外 按相联部位 叉可分 为 与巷道 帮侧相联 与巷道 端头相联 与巷道顶部相联等 根据井下巷道联接 的实际情况 使用如下七种联接方式即可满足绘图 需要 3 1 绘制与水平巷端头相接的斜巷 如图 4所示 水平巷道 L 与该水平方向上的倾 斜巷道 f 丽角为 n 端头相接 由于二巷水平角 相同 由 6 7 式 知 o E F 一 C 一I d 且 o E F f 片 1 f 固而 只须按 4 5 式和 6 f 7 式计 出的巷道长度 宽度 方位 便可在 r r 平面 内绘 出 巷 与 厶 巷端头相接的立体图 3 2 绘制与 f 向平巷帮侧相联的平巷 如图 5所示 任意向平巷与 向平巷侧接图的 绘制 关键问题是求出 AC A B段 的长度 过 点破 AM E 1 交DC于 点 过 肘 点敞 c 的垂 线 交 A 于 点 由于 AM DE b 巷宽 维普资讯 1 8 0 太 原 理 工 大 学 学 报 第 2 9 卷 D E 图 1 平巷 与斜巷联接图 D 围 5任 意 向平 番 与 向平 雹翻 接 围 故 6 6 NC MN c t g 8 i 一 b c t g 1 式中 r 线与 轴的夹角 即巷道水平 角 于是 AC AN NC b b c t g 8 过 B点榫 BPLB C交 AE干 P点 1 B P F E 一 巷高 所 以 AB BP c t g 一 h c t g 9 至此 便可据 4 5 式算出的 6 7 式算出的 b h 一 以及 8 9 式算 出的 A C AB画出该侧接巷道的立体 图 如图 5所 示 3 3 绘制与 向平巷帮侧相接的平巷 如图 6所示 过 点作 I E的平行线 交 AE于 点 刚 MB DE 过 点作 MN上AB 交 一 f 趣J 二 1 工 图 任意向平巷与 向平巷佣接图 AB 于 点 则 NB M B C O S 一 0 0 b C O S 一 AN NM c g 0 一 一 s i n 一 0 n c t g 巩 一 AB NB AN b c o s 一 b s i n 一 0 o c t g 0 o 一 8 f 于是给定始点 A的位置后 立体 图上其余各点 c D E F均可确定 3 4 绘制与任意向平巷帮侧相接的平巷 如图 7所示 过 点作 AM E D交 DB于 M 点 则 AM DE b 过 点作 上AB交AB于 D 囱 两任意向平巷 帮佣连接 图 点 则 AM c 0 s 2一 J 一 b C O S 一 BN MN c t g 1 8 0 一 9 r 6 s i n 一 c t g 一 故 A B AN BN b C O S 一 m b s i n t 8 一 8 n c t g 8 n一 8 i 过 点作 A O E F交 F C的延长线于 0点 过 A点 作 且 上OC交 O C 于 点 由于 一卢 一9 O 故 AI OA s i n 卢 一 9 0 h 2 s i n n 一 9 0 c 丽一 h 2 s i n n 一 9 0 s i n t 8 n一 0 n 于是给出始点 的位 后 便可绘 出两任意向 平巷侧接立体图 3 s 绘制两任意向平巷端头 相接立体图 如图 8所示 两任意向平巷端头连接立体囝的 绘制可分如下两步 首先根据始点f 的位 绘 出 巷的立体图 而后绘出 A B两 电问的弧线 将AB分成若干份 每份为 1 度 则得AA A A A 据 4 5 式 A 点的坐标可由下式确 维普资讯 第 2 期 f l 玉忠 等 绘制矿井通风系统立体圈之 C AD软件的研制 1 8 1 A 图 s两 任意 向 平 誓 端 畦 接 意 图 定 1 b t o s 音6 s i n f1 c o s O 1 一 6 s i n fl s i n O 式中 口 为 OA 线的水平角 当卢 一 一 1 2 卢 一 时 点 A1 Y A z y 逐 渐接近 B点 连接 A A A A A 13 便在 c J y 平 面内实现 了巷道 厶 厶 立体 图的弧线连接 3 6 绘制与斜 平 巷顶部相接的垂巷 如图 9所示 原巷遭 L 的各参数分别为 t b h 岛 顶接垂巷 L 的各参数分别为 b 2 卢 1 囤 9垂巷 与 斜 巷 项 接 围 由于 AIS H 故 A HI 一 方向 假 设垂巷顶部被水平面所截 则 DE分别为L 替 的高 和宽 E F线的水平角等于 E 1 哉的水 平 珩为 9 0 于是据 4 式和 6 7 式可分别计荫 出 E l 和 E 1 在 i t r 平面内的长 度 和 及方向 为求出 平面 内 段 的长腰 过 1 电干 E F交 EA于 点 过 点怍 上 交 AC于 则 N 一 MC c 0 s 一 C O Y 一 A M N t g 9 0 一 一 2 s i n 3 t g 9 0 一 于是 AC AN NC h c o s 一 h 2 s i n B L 8 h 1 t g 9 0 一 0 方 向 另外垂巷在 o y 平面 中的长度等于宴长 即 一 厶 至此垂巷各顶点坐标 o y 平面内 均可 确定 给出始 苣后便可绘出与原斜巷联接的垂巷 3 7 绘制与任意两巷相连的联络巷 如图 1 0所示 两巷间联络巷的绘制可采取如下 步 骤 固 l 0两巷问联络巷 绘制 1 确 定 始点位 置 2 自始点沿联络巷方向 丁 o y 平面内 做直 线 L直到与另一巷相交 3 据联络巷的宽 6 高 h 及其倾 角 水平角 卢 计算联络巷在 平面内的宽度 b 和高度 及 柱直角霞 8 p h 4 按 6 且 将 线段 L进行 偏移 然后去掉多余线 条即可 4 矿井通风 系统立体 图的绘制 进八 Au t o CAI 汉化平台后 在 幕下拉式菜 单中 电取 绘制矿井通风立体图 下拉出 绘弛 立巷 绘与 J 向平巷侧接的平巷 绘 与任意 向平巷端接的耕巷 绘制两任意向平巷侧接 端 接 绘制与平 新 巷顶接的垂巷 绘制两巷 间的联络巷 立体图修剪 等 如图 1 1 所示 点 取其中之一唇屏幕出现 片型诓 提示输入或修改新 巷 参数 其形 式 如图 1 29所示 确定输 八的 参数 后 给出起始电虚 软 1年便立即在屏幕上画出所需巷 道 巷道绘制完 需将世道交叉处多余线最删去 此 时可点取 立体图修剪 菜单 完成立体图的修剪 工 怍 如图 1 3凰 凰山 矿北 大巷通 风 系统立 体示 意 图 部 分 所示 维普资讯 太 原 理 工 大 学 学 报 第 卷 鲶镧矿井通风立体囤程序框囤 围 1 2 巷道参数辅 片型框图 5 结 束 语 矿井通风立体图绘制软件 采用交互式绘图 操 围 1 3 鼠豆山矿北太巷通风系统立体 意图t 部丹 作方便 绘 图速度快捷 图形美观 立体感强 且 可按 比例绘制 从视觉上反映巷道的长短 真实感 强 采用本软件绘图 完全采用巷道 的原始数据 为 矿井通风系统立体图的 自动生成打下了基础 本软 件的应用将对提高矿井通风安全管理水平具有重要 意义 参考文献 1 H 昔川 H I 崎 郎合 并 恃神 等台 刳 理 沦 l j I 技 水 I q I I I I 2 H 嚣缩 并 A mo CA n 础靴牲北 出峨f I 9 c 6 3 if 特 瑞 李艳等 写 Amo I S I 1 1 o程庠 趾i 北 r 学 砘 l 1 9 1 1 3 I 维普资讯 第 2 期 邢玉 忠等 绘 制矿井通风系统立体图之 C A D软件 的研制 1 8 3 De v e l o pme n t of CAD S o f t wa r e f o r t h e S t e r e o s c o pi c M a p o f M i n e Ve n t i l a t i o n S y s t e m Xi ng Yu z h o ng De p t o i M i n i n g a n d Ci v i l En g i n e e r i n g Li u Li q i ng I Mu s t r i a l Ma n a g e me n t S c h l o f Sh a n ai Pr o v i n c e J i a n g Ti e mi n g Do n g Ho n g j u n F un a g a n Co a l M i n e Xi y u Co a l M i n e Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n l r o d u c e s 1 h e p r i n c i p l e a n d me l h o d f o r d r a wi n g t h r e e d i me n s i o n a l ma p o f t h e mi n e v e n t i l a t i o n s y s l e m Th e s o f l wa r e h a s s o l v e d 1 h e p r o b l e m o f d r a wi n g t h e s t e r e o s c o p i c ma p f o r 1 h e mi n e v e n t i l a t i o n s y s t e m b y a c o mp u t e r Th e t h r e e d i me n s i o n a l ma p d r a wn h a s s u c h c h a r a c t e r s a s a r t i s fi c a 1 r e a l d r a wi n g s p e e d i l y s l r o n g s e n s a t i o n o f s t e r e o s c o p i c e r e Th e d a l a o f d r a wi n g u s e d i s o b t a i n e d f r o m t u n n e l s o r i g i n a l d a t a Th i s l a y s a f o u n d a t i o n f o r r e a t i z i n g t h e a u t o ma t i c t r a n s f o r ma tio n f r o m mi n e d e v e l o p me n t p l a n v i e w r o s l e r e o s c o p i c ma p Ke y w o r d s i n l e r a c r i n g i n p u t s t e r e o s c o p i c ma p o f v e n dt a r i o n s y s t e m d e s i g n C o mp u t e r Ai d e d De s i g n 上接 第 1 7 7页 A S t a d y of To p Coa l Ca v i n g a n d Dr a wi n g Cha r a c t e r i s t i c s a nd i t s Fu z z y Cl a s s i f i c a t i o n Qu M i n q i a n g Ka n g Ti a n h e J i n Zh o n g mi n g De p t Mi n a n d C h i l En g g A b s t r a c t B a s e d o n t h e r e s e a r c h o f r i t e r e f e