數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中的應(yīng)用研究

張銀川，唐伯華

（核工業(yè)天津工程勘察院，天津 300000）

我國(guó)是金屬能源消耗大國(guó)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要大量的金屬能源，在金屬礦開采之前，必須要對(duì)該金屬礦山的巖土進(jìn)行勘察，因此必須逐漸加強(qiáng)對(duì)金屬礦山巖土工程勘察技術(shù)的研究。在我國(guó)金屬礦山巖土工程的勘察過程中，數(shù)字化勘察技術(shù)占據(jù)重要地位，數(shù)字化勘察技術(shù)可提升工作效率、減輕勘察人員的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)還可控制金屬礦山巖土工程勘察成本，進(jìn)而提升金屬礦開采行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。一般來說，金屬礦埋藏在礦山巖土較深的位置，傳統(tǒng)勘察技術(shù)無法反映金屬礦山的巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)等相關(guān)因素，勘察技術(shù)又是金屬礦山巖土工程的基礎(chǔ)支持，所以需要應(yīng)用科學(xué)有效的勘察技術(shù)來獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，數(shù)字化勘察技術(shù)作為一種先進(jìn)的勘察技術(shù)，不但可以提高巖土工程的勘察水平，還能確?？辈旖Y(jié)果的準(zhǔn)確度。

1 數(shù)字化勘察技術(shù)工作原理

數(shù)字化勘察技術(shù)工作原理是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過分析勘察數(shù)據(jù)來源、運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)金屬礦山巖土工程中勘察原理。

1.1 分析勘察數(shù)據(jù)來源

在金屬礦山巖土工程中，勘察獲取的地質(zhì)信息，主要分成兩類，分別是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和勘察數(shù)據(jù)，因此通過分析勘察數(shù)據(jù)來源，來獲取基礎(chǔ)地理和勘察地理數(shù)據(jù)。

分析金屬礦山巖土工程中基礎(chǔ)地理，勘察人員首先收集河流、公共系統(tǒng)等自然類的數(shù)據(jù)信息，通過該種方法匯總直接地理信息。同時(shí)完善直接地理基礎(chǔ)信息，地理基礎(chǔ)信息是數(shù)字化勘察技術(shù)運(yùn)行的直接參考數(shù)據(jù)。因此分析基礎(chǔ)地理信息，可獲取周邊自然環(huán)境，為下一步深層次勘察奠定基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)地理和勘察地理數(shù)據(jù)是數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中的運(yùn)行基礎(chǔ)?？辈斓乩頂?shù)據(jù)需要通過層層把關(guān)，剔除不相關(guān)數(shù)據(jù)的方式獲取?？辈斓乩頂?shù)據(jù)不僅代表物理表面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，還代表更深層的工程勘察數(shù)據(jù)。例如金屬礦山巖土工程中地質(zhì)類型、沉積年限等。因此分析數(shù)據(jù)庫(kù)中的勘察地理信息，可滿足金屬礦山巖土工程的多樣化需求。

1.2 數(shù)字化勘察技術(shù)的運(yùn)行

數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中的成功運(yùn)行主要依靠數(shù)據(jù)庫(kù)的高水平運(yùn)行。

數(shù)字化勘察技術(shù)的運(yùn)行，需要原始測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)支持、中間數(shù)據(jù)支持以及最終勘察報(bào)告支持。通過原始測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確定位數(shù)據(jù)來源的原始位置，來反映金屬礦山巖土工程勘察的幾何屬性，獲取巖土工程屬性信息；以原始測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)結(jié)合中間勘察數(shù)據(jù)，根據(jù)該金屬礦山巖土工程的勘察需求，利用數(shù)字化勘察技術(shù)，自動(dòng)生成正體式的勘察模型，例如剖面結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)等，通過勘察生成的結(jié)構(gòu)模型，獲取各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包含圖形文件；數(shù)字化勘察技術(shù)的運(yùn)行最后一步是生成最終勘察報(bào)告，最終勘察報(bào)告為不可編輯的文檔資料，將文檔資料進(jìn)行歸檔，完成數(shù)字化勘察技術(shù)的運(yùn)行。

通過分析勘察數(shù)據(jù)來源，運(yùn)行數(shù)字化勘察技術(shù)，形成金屬礦山巖土工程中數(shù)字化勘察技術(shù)的獨(dú)特運(yùn)行原理，體現(xiàn)了數(shù)字化勘察技術(shù)的效率、準(zhǔn)確性優(yōu)勢(shì)。

2 數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用流程

金屬礦山巖土工程勘察工作內(nèi)容復(fù)雜、繁瑣，同時(shí)要求勘察結(jié)果準(zhǔn)確率較高，因此需要應(yīng)用數(shù)字化勘察技術(shù)，完成巖土工程的實(shí)際勘察。通過建立數(shù)字化勘察技術(shù)的勘察模型、虛擬金屬礦山巖土工程與勘察實(shí)際金屬礦山巖土工程構(gòu)成。

2.1 建立數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用模型

數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中的應(yīng)用過程中，第一步是建立數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用模型。通過獲取的基礎(chǔ)地理和勘察地理數(shù)據(jù)，結(jié)合應(yīng)用模型，生成不可編輯的文檔資料，從而完成金屬礦山的巖土數(shù)據(jù)深度分析。

首先以金屬礦山巖土工程的實(shí)際環(huán)境（基礎(chǔ)地理信息）為主，在基礎(chǔ)地理信息的基礎(chǔ)上獲取原始測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，從而獲取巖土的深層次信息。然后利用計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)，例如CAD機(jī)械輔助制圖技術(shù)將基礎(chǔ)地理信息，結(jié)合原始測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成多項(xiàng)巖土資料、圖紙等。應(yīng)用CAD機(jī)械輔助制圖技術(shù)可以在很大程度上提高勘察的工作效率。

建立數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用模型，應(yīng)用CAD機(jī)械輔助制圖技術(shù)，來保障勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，間接提升數(shù)字化的勘察技術(shù)的應(yīng)用效益。

2.2 虛擬金屬礦山巖土工程

數(shù)字化勘察技術(shù)的核心技術(shù)是場(chǎng)地虛擬，將場(chǎng)地以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式呈現(xiàn)出來。虛擬金屬礦山巖土工程需要在金屬礦山巖土工程中基礎(chǔ)地理和勘察地理數(shù)據(jù)已知的情況下進(jìn)行，即只能實(shí)現(xiàn)于特定環(huán)境。缺少地形信息、地理信息任意環(huán)節(jié)的信息，都無法實(shí)現(xiàn)金屬礦山巖土工程的虛擬。

虛擬金屬礦山巖土工程，首先以獲取的基礎(chǔ)地理和勘察地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合收集的金屬礦山地理位置資料，對(duì)勘察礦山的地層、地質(zhì)情況進(jìn)行研究。接下來仿真地層、地質(zhì)，利用數(shù)字化勘察技術(shù)分析仿真的地層、地質(zhì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的相關(guān)性，確?？辈旖Y(jié)果不會(huì)出現(xiàn)與自然規(guī)律相違背的情況。然后輸入地理位置資料，形成最佳虛擬場(chǎng)地，從而獲取勘察工作所需的各項(xiàng)信息資料。最后利用數(shù)字化勘察技術(shù)的場(chǎng)地虛擬技術(shù)，降低勘察難度，實(shí)現(xiàn)多層次深度勘察工作。

虛擬金屬礦山巖土工程是金屬礦山巖土工程勘查工作的主流方式，通過虛擬技術(shù)充分發(fā)揮數(shù)字化勘察技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。虛擬金屬礦山巖土工程，不但能夠提高巖土工程勘察結(jié)果準(zhǔn)確度，還解決了傳統(tǒng)巖土工程勘察的弊端，確保了巖土工程施工的安全性。

2.3 實(shí)際勘察金屬礦山巖土工程

建立數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用模型、虛擬金屬礦山巖土工程后，應(yīng)用數(shù)字化勘查技術(shù)的最后一步就是實(shí)際勘查金屬礦山巖土工程。通過數(shù)字化勘察技術(shù)的應(yīng)用模型，使得金屬礦山巖土工程以資料、圖紙形式展現(xiàn)出來，方便多樣的巖土數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格處理。由于部分?jǐn)?shù)據(jù)還需通過實(shí)際測(cè)量，確保其真實(shí)性，因此進(jìn)行實(shí)際勘察金屬礦山巖土工程工作。

實(shí)際勘察金屬礦山巖土工程的任務(wù)是按照不同勘察階段的要求，正確反映金屬礦山地質(zhì)條件及巖土體性態(tài)的影響。通過實(shí)際勘察金屬礦山巖土工程，校正虛擬的金屬礦山巖土工程各項(xiàng)數(shù)據(jù)。完成校正后構(gòu)建概念性的金屬礦山巖土工程勘察系統(tǒng)，對(duì)勘察工作實(shí)行數(shù)字化管控，同時(shí)研究巖土工程勘察中存在的技術(shù)問題，確?？辈旖Y(jié)果的準(zhǔn)確性，完成勘察工作任務(wù)，最終獲取復(fù)雜金屬礦山巖土工程的基本信息資料。如果實(shí)際勘察工作不到位，不良地質(zhì)問題將逐漸被揭露出來，即使上部構(gòu)造的設(shè)計(jì)、施工達(dá)到了優(yōu)質(zhì)也不免會(huì)遭受破壞，嚴(yán)重危及施工人員的生命安全。

為了對(duì)本文提出的數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中的應(yīng)用研究有效性進(jìn)行校驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)例分析。選取遼寧省阜新市某礦山，以傳統(tǒng)勘察技術(shù)和數(shù)字化勘察技術(shù)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以原有金屬礦山巖土資料為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種勘察技術(shù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成準(zhǔn)確性對(duì)比圖，如圖1所示。

圖1 兩種勘察技術(shù)的勘察準(zhǔn)確性對(duì)比圖

由圖1可知，數(shù)字化勘察技術(shù)的準(zhǔn)確性高于傳統(tǒng)勘察技術(shù)，并且受工作時(shí)間影響不大，可以在短時(shí)間完成勘查工作，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中的應(yīng)用研究。通過分析數(shù)字化勘察技術(shù)的運(yùn)行原理、在金屬礦山巖土工程中的應(yīng)用流程，完成了本文的研究。通過實(shí)例分析證明，數(shù)字化勘察技術(shù)在金屬礦山巖土工程中，不但可以保障勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能減輕勘察人員的工作強(qiáng)度。