【正文】 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 1 礦井開采設(shè)計(jì)與 CAD 主講人：邢存恩 （博士） 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 研究領(lǐng)域：煤礦開采、采礦系統(tǒng)工程和采礦 CAD 煤礦通風(fēng)與安全 電 話： 13934644839 Email： 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 2 第二篇 采礦 CAD 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 3 第一章 計(jì)算機(jī)輔助采礦設(shè)計(jì)概述 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 4 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)、和內(nèi)容 第二節(jié) CAD系統(tǒng)基本組成、分類和選擇原則 第三節(jié) CAD系統(tǒng)硬件 第四節(jié) CAD系統(tǒng)軟件 第五節(jié) CAD的應(yīng)用、發(fā)展及未來展望。 主要內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 5 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)和內(nèi)容 1．采礦工程設(shè)計(jì)的概念 采礦工程設(shè)計(jì) 就是依據(jù)井田精查地質(zhì)報(bào)告資料、國家的有關(guān)方針政策等設(shè)想出的能滿足開采需求的開采方案及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，并把這種設(shè)想明確化、具體化，以一定方式（圖紙和設(shè)計(jì)文件）表達(dá)出來；使施工者、生產(chǎn)者、管理者等人能理解，以確保能正確施工和組織生產(chǎn)。 簡單地說，設(shè)計(jì)就是完成下面兩項(xiàng)工作： 其一： 設(shè)計(jì)對象的確定， 決定采用何種開采方案及生產(chǎn)系統(tǒng)及其系統(tǒng)參數(shù)等； 其二： 設(shè)計(jì)對象的信息化工作， 將確定的設(shè)計(jì)對象通過圖紙和設(shè)計(jì)技術(shù)文件（或其它表達(dá)方式）表達(dá)出來。 一、設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)、和內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 6 2．設(shè)計(jì)的內(nèi)容 設(shè)計(jì)工作者從接受任務(wù)開始到全部完成設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)技術(shù)文件結(jié)束，包括以下具體工作內(nèi)容： 1）搞清設(shè)計(jì)任務(wù) 要搞清設(shè)計(jì)屬哪個(gè)階段，主要的依據(jù)和要求等，并用簡略的文字?jǐn)⑹龊捅砀裥问阶鳛槲募潭ê兔鞔_下來，作為下一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。 2）方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，提出設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行方案對比和評價(jià)決策。 3）詳細(xì)分析設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)，進(jìn)行詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)，概預(yù)算設(shè)計(jì)工程的費(fèi)用。 4）設(shè)計(jì)繪圖：繪制設(shè)計(jì)圖紙。 5）編制設(shè)計(jì)文件 編寫設(shè)計(jì)計(jì)祘書，用文字、數(shù)據(jù)、表格和線圖來表示設(shè)計(jì)分析計(jì)算的結(jié)果；概預(yù)算書；設(shè)備清冊及設(shè)計(jì)文件。 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)和內(nèi)容 一、設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)、和內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 7 3．設(shè)計(jì)的性質(zhì) 1）設(shè)計(jì)的過程實(shí)際上是一種輸入輸出過程 2）設(shè)計(jì)是創(chuàng)造，設(shè)計(jì)出自然界沒有的人工物，設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的腦力勞動 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)和內(nèi)容 一、設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)、和內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 8 CAD是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文名稱（ Computer Aided Design）的簡稱，顧名思義是計(jì)算機(jī)幫助進(jìn)行設(shè)計(jì)的意思。 目前，人們對 CAD有不同的理解，如有些人把設(shè)計(jì)中使用了計(jì)算機(jī)就算是 CAD；有人把計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析看成是 CAD；有人把CAD理解為計(jì)算機(jī)輔助制圖，這樣 CAD中的“ D”實(shí)際上不是“ Design”而變成“ Drafting”或“ Drawing”了，他們把 CAD看成是利用人機(jī)對話圖形處理系統(tǒng)來設(shè)計(jì)繪圖；也有人把 CAD理解為在設(shè)計(jì)中用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算加繪圖。 種種觀點(diǎn)歸納起來， 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來輔助人們完成設(shè)計(jì)各個(gè)階段的工作，包括資料整理分析、工程計(jì)算、結(jié)構(gòu)模型分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)計(jì)算、繪制圖形等。 一個(gè)完整的 CAD系統(tǒng)應(yīng)該包括三大部分：計(jì)算系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)和內(nèi)容 二、 CAD的概念和內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 9 三、 CAD的特點(diǎn) CAD是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)信息處理的總稱。 設(shè)計(jì)過程實(shí)際上是一個(gè)獲取信息、處理信息和輸出信息的過程。 CAD是充分合理地利用計(jì)算機(jī)及其外圍信息處理裝置組成人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)系統(tǒng) CAD系統(tǒng)的多學(xué)科性 大型 CAD系統(tǒng)的一個(gè)基本特征是運(yùn)用了計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程科學(xué)中各種不同的技術(shù)。 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)和內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 10 四、 CAD系統(tǒng)的突出優(yōu)勢： 利用大量計(jì)算軟件包可以使計(jì)算時(shí)間縮短為人工設(shè)計(jì)的幾十分之一； 使用類似于有限元法這樣有效的模型技術(shù)，可以使設(shè)計(jì)者擺脫傳統(tǒng)復(fù)雜公式計(jì)算的束縛進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高設(shè)計(jì)能力，降低研制費(fèi)用； 使設(shè)計(jì)人員從繪圖、查表等事務(wù)性的重復(fù)勞動中解放出來，用圖形輸入設(shè)備快速、準(zhǔn)確、清潔地繪制出各種圖形。 CAD的仿真和分析技術(shù)可以節(jié)省模型測試和開發(fā)階段的大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，縮短設(shè)計(jì)周期； 使用 CAD系統(tǒng)有利于產(chǎn)品的的標(biāo)準(zhǔn)化、條例化、通用化，從而加速產(chǎn)品的開發(fā)和投產(chǎn)過程； 利用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，使 CAD 比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法更緊密地同其它工程部門結(jié)合起來； 設(shè)計(jì)于分析統(tǒng)一。設(shè)計(jì)與分析更具邏輯性的統(tǒng)一于一種工作模式中，設(shè)計(jì)分析實(shí)時(shí)交互地進(jìn)行，同在一個(gè) CAD工作站內(nèi)完成。 提高設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 第一節(jié) 設(shè)計(jì)的概念、性質(zhì)和內(nèi)容 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 11 第二節(jié) CAD系統(tǒng)基本組成、分類和選擇原則 CAD系統(tǒng)從形態(tài)特征來看，由： 軟件和硬件 兩部分構(gòu)成。 CAD系統(tǒng)從工作內(nèi)容來看包括三大部分： 計(jì)算系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫 。 一、 CAD系統(tǒng)的基本組成 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 12 1．計(jì)算系統(tǒng) 計(jì)算系統(tǒng) 是對設(shè)計(jì)對象進(jìn)行強(qiáng)度、生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算分析計(jì)算和優(yōu)化，并提供各種物理數(shù)據(jù)。 2．圖形系統(tǒng) 圖形系統(tǒng) 是進(jìn)行圖形的輸入和輸出。 圖形系統(tǒng)的硬件 包括圖形的輸入設(shè)備（鍵盤、數(shù)字化儀、光筆、鼠標(biāo)器、掃描儀等），圖形的輸出設(shè)備（繪圖儀、打印機(jī)），圖形顯示設(shè)備（顯示器）。 圖形系統(tǒng)的軟件 包括圖形軟件包、交互繪圖系統(tǒng)和高級繪圖語言。 第二節(jié) CAD系統(tǒng)基本組成、分類和選擇原則 一、 CAD系統(tǒng)的基本組成 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 13 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是用來存貯并管理各種工程數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)及與系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的各種數(shù)據(jù)。 CAD數(shù)據(jù)庫按結(jié)構(gòu)形式分為綜合型數(shù)據(jù)庫、組合型數(shù)據(jù)庫和概念模型數(shù)據(jù)庫等。對圖形數(shù)據(jù)的管理也是 CAD數(shù)據(jù)庫的重要部分。 第二節(jié) CAD系統(tǒng)基本組成、分類和選擇原則 一、 CAD系統(tǒng)的基本組成 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 14 二、 CAD系統(tǒng)的類型 CAD系統(tǒng)從不同角度不同方面有不同的分類方法。 1．按硬件組成和控制方式可分為以下幾類： 1）主機(jī)型 CAD系統(tǒng) 2）獨(dú)立使用型，又稱“工作站” 3）普及型，又稱“ PC機(jī) CAD系統(tǒng)” 4）微機(jī)網(wǎng)絡(luò)型 ２ ．從應(yīng)用角度來看，一般可分為以下三種基本類型： 1）檢索型 CAD系統(tǒng) 2）計(jì)算型 CAD系統(tǒng) 3）人機(jī)交互型 CAD系統(tǒng) 第二節(jié) CAD系統(tǒng)基本組成、分類和選擇原則 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院 采礦工程系 2022/2/3 15 按硬件組成和控制方式可分為以下幾類： 1）主機(jī)