基于3DMine的露天礦山巷道可視化的研究與應(yīng)用

侯豆豆， 楊海帆

（太原鋼鐵（集團）有限公司礦業(yè)分公司尖山鐵礦， 山西 太原 030304）

基于3DMine的露天礦山巷道可視化的研究與應(yīng)用

侯豆豆， 楊海帆

（太原鋼鐵（集團）有限公司礦業(yè)分公司尖山鐵礦， 山西 太原 030304）

主要研究3DMine軟件與礦山實際的結(jié)合應(yīng)用，利用該軟件的可視化功能將礦山的各種巷道在平面圖上予以顯示，并設(shè)置多層次的警示、提升措施，使礦山在生產(chǎn)過程中所有相關(guān)人員能及時了解礦山現(xiàn)狀與巷道的關(guān)系，及時采取安全措施，保障作業(yè)安全。

露天礦山 巷道 可視化 3DMine

礦山數(shù)字化、可視化是近年來礦業(yè)領(lǐng)域重點研究與高速發(fā)展的新方向，而3DMine三維礦業(yè)工程軟件是一款完全本地化的創(chuàng)新設(shè)計、為國內(nèi)用戶量身打造的三維礦業(yè)軟件平臺。其主要功能有三維可視化核心、CAD輔助設(shè)計與原始資料處理、勘探和炮孔數(shù)據(jù)庫、礦山地質(zhì)建模、地質(zhì)儲量估算、露天采礦設(shè)計、地下采礦設(shè)計、采掘計劃編排等。太原鋼鐵（集團）有限公司礦業(yè)分公司尖山鐵礦（以下簡稱尖山鐵礦）是一個典型的露天鐵礦山，礦山前期采用溜井—平硐模式的礦石開拓系統(tǒng)，隨著礦山資源的整合，尖山鐵礦的范圍和規(guī)模不斷擴大，原有的開拓系統(tǒng)不能服務(wù)至礦山終了，鑒于此又重新設(shè)計增加了一套溜井—斜井系統(tǒng)，目前溜井—平硐系統(tǒng)已全部停用，采用溜井—斜井系統(tǒng)進行礦石運輸。

隨著礦山開采的不斷推進，距離廢棄巷道及在用巷道的距離也慢慢變小，并開始影響作業(yè)安全，國內(nèi)開采礦山時曾經(jīng)發(fā)生過設(shè)備掉入廢棄巷道或采空區(qū)，造成人員傷亡、設(shè)備損壞的嚴重事故，因此需要特別注意巷道對采礦作業(yè)安全的影響。

尖山鐵礦在引入3DMine軟件之前，已經(jīng)完成了對原礦石開拓系統(tǒng)的處理，由于沒有應(yīng)用可視化的相關(guān)技術(shù)，對采場巷道、峒室的掌握僅限于主管技術(shù)人員和個別領(lǐng)導，由于掌握人員較少，在處理原開拓系統(tǒng)的各種巷道、峒室時多次發(fā)生由于管控或溝通不及時或管控疏忽而產(chǎn)生安全隱患，為正常生產(chǎn)帶來不少麻煩。

1 采場巷道的梳理

尖山鐵礦現(xiàn)有巷道有施工平巷、膠帶斜井、破碎峒室、人行進風斜井、施工斜井、驅(qū)動站等，總的來說是種類繁多、布置復雜。以溜井斜井系統(tǒng)為例，見表1。

表1 尖山鐵礦溜井斜井系統(tǒng)主要巷道峒室列表

2 CAD模式下巷道峒室的立體化、可視化處理及存在的問題

2.1 CAD模式下巷道峒室的立體化、可視化效果

尖山鐵礦在引入3DMine軟件之前，主要使用CAD軟件輔助生產(chǎn)，使用CAD軟件效果圖如下頁圖1和圖2。

2.2 存在問題

1）立體圖不易和平面圖合二為一，使大部分人不能直觀地了解采場巷道、峒室的情況，不便于服務(wù)生產(chǎn)。

2）平面圖存在和該圖上其他線條相互交叉、遮擋的問題，使圖面看上去雜亂無章。

3 3DMine模式下采場巷道峒室立體化、可視化研究

鑒于在CAD模式下采場巷道峒室的立體化、可視化存在上述問題，在尖山鐵礦引進3DMine軟件后，利用該軟件三維可視化效果好的特性，結(jié)合采場現(xiàn)狀，進行采場巷道峒室立體化、可視化研究。

圖1 尖山鐵礦溜井—斜井系統(tǒng)CAD模式下立體示意圖（單位：m）

圖2 尖山鐵礦溜井—斜井系統(tǒng)CAD模式下平面示意圖

3.1 利用開放線生產(chǎn)采場現(xiàn)狀DTM表面

1）將采場現(xiàn)狀線進行必要的修飾及補充完善后按測量數(shù)據(jù)全部賦上Z值（高程），形成3ds文件（線文件）。

2）選擇菜單【表面】-【生產(chǎn) DTM表面】命令，生成采場的現(xiàn)狀的DTM表面。

3.2 利用已收集的巷道數(shù)據(jù)建立巷道立體模型

1）為便于建立巷道模型，將巷道斷面全部簡化為圓形，以巷道最大的寬度或高度為直徑，設(shè)置巷道的中線。

2）運行菜單【地下】-【由中線形成巷道實體】-【由中線生成】，選擇圓形斷面，設(shè)置參數(shù)，最后生成巷道實體。尖山鐵礦溜井—斜井系統(tǒng)3DMine模式下立體示意圖見圖3。

3.3 采場現(xiàn)狀與巷道立體模型的結(jié)合

采場現(xiàn)狀與巷道立體模型結(jié)合即將采場現(xiàn)狀的DTM表面模型與巷道的立體模型按統(tǒng)一坐標系放置在同一圖形范圍內(nèi)，但同樣存在從表面無法看到地下巷道的情況，此時采取的措施之一是：將采場現(xiàn)狀的DTM表面半透明化，使地下巷道顯示出來，或是采用3DMine軟件的三維視圖（見圖4和圖5）。

通過以上措施能較好地將采場巷道與現(xiàn)狀相結(jié)合，打印出圖后給人以直觀明了、簡單易懂的感覺，有助于引起較多人關(guān)注，進而方便管理控制。

圖3 尖山鐵礦溜井—斜井系統(tǒng)3DMine模式下立體示意圖

圖4 尖山鐵礦溜井—斜井系統(tǒng)立體模型與采場現(xiàn)狀結(jié)合

圖5 尖山鐵礦溜井—斜井系統(tǒng)立體模型與采場現(xiàn)狀結(jié)合三維視圖

4 巷道安全距離控制范圍的劃定與標識

巷道立體模型與現(xiàn)狀結(jié)合完成后就要劃定控制范圍，尖山鐵礦根據(jù)兄弟礦山對采空區(qū)處理的研究成果，并結(jié)合自己的實際情況，劃定了尖山鐵礦巷道控制標準（見下頁表2）。

為了將表2中的控制范圍直觀的表現(xiàn)在結(jié)合圖中，需要將結(jié)合圖控制范圍內(nèi)的表面區(qū)分成不同的顏色。

利用3DMine軟件運行菜單【表面】-【閉合線裁剪DTM表面】將控制范圍內(nèi)的表面裁剪掉后，重新生產(chǎn)生成DTM表面，再設(shè)置成規(guī)定顏色，以示區(qū)別（見下頁圖6）。

5 結(jié)語

3DMine礦業(yè)軟件雖然提供了很好的工具和平臺，但是在實際建立模型過程中更要發(fā)揮建模人員的主觀能動性，根據(jù)實際情況和經(jīng)驗進行必要的改良，以使軟件發(fā)揮更好的作用。

表2 尖山鐵礦巷道峒室安全距離控制標準

圖6 尖山鐵礦巷道安全距離控制范圍示意圖

[1] 葉海旺，王榮，韓亞民，等.基于3DMine的鄂西高磷赤鐵礦涼水井礦區(qū)三維建模[J].金屬礦山，2011（11）：89-92.

[2] 孫璐，戴曉江.建立礦山三維模型中3DMine礦業(yè)軟件的應(yīng)用[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊，2011（1）：60-62.

（編輯：苗運平）

Research and Application of Visualization of Open-pit Mine Roadway Based on 3DMine

Hou Doudou,Yang Haifan
（Jianshan Iron Ore,Mining Branch of Taiyuan Iron&Steel(Group)Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030304)

This paper mainly studies the 3DMine software and combining application of mine.Using the visual function of the software,various roadways in the mine are displayed,and multi-level warning and promotion measures are set up,which makes all relevant personnel in the production process of mine can timely understand the relationship between the status quo of mine and roadway so as to take safety measures and guarantee safe operation.

open-pit mine,roadway,visualization,3DMine

TP202：TD177.2

A

1672-1152（2017）04-0075-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.29

2017-04-25

侯豆豆（1986—），男，畢業(yè)于北京科技大學，現(xiàn)在太鋼礦業(yè)分公司尖山鐵礦從事采礦工藝技術(shù)，助理工程師。