基于3 DMine的礦山三維地質(zhì)建模研究

劉彩英

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

為了有效推動(dòng)數(shù)字礦山建設(shè)，必須要充分重視礦山三維地質(zhì)建模技術(shù)應(yīng)用，充分利用相關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)礦山地質(zhì)三維空間分布特征及其內(nèi)在聯(lián)系性進(jìn)行精準(zhǔn)表示，數(shù)字礦山不同信息可以運(yùn)用三維軟件模擬生成，呈現(xiàn)出巷道立體空間效果，只有依托礦業(yè)軟件才能實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山建設(shè)[1]。雖然國(guó)外軟件靜二次開發(fā)后能夠達(dá)到相關(guān)功能需求。然而因采礦手段及工作特點(diǎn)與管理結(jié)構(gòu)的不同，現(xiàn)在在此方面國(guó)內(nèi)要想達(dá)到客戶化的需求，面臨的困難還相對(duì)較多。

3DMine礦業(yè)工程軟件是有北京三地曼礦業(yè)軟件科技有限公司2006年研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了將三維地質(zhì)圖與二維

地質(zhì)圖同處于一個(gè)窗口中，圖像與數(shù)字之間可以隨意切換，3DMine軟件具有強(qiáng)大的兼容性，同時(shí)可以支持圖層管理與選擇功能，數(shù)字礦山地質(zhì)建模更加方便快捷。該軟件的應(yīng)用，使國(guó)外長(zhǎng)期專業(yè)壟斷的格局被徹底打破，極大地推動(dòng)我國(guó)礦業(yè)建設(shè)的數(shù)字化發(fā)展。尤其近年來(lái)，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，3DMine軟件也得到了進(jìn)一步優(yōu)化與完善，性能更加的優(yōu)越，成為礦山三維地質(zhì)建模的重要技術(shù)手段。所以，對(duì)其進(jìn)行研究就有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 3DMine軟件的性能與發(fā)展

（1）3DMine軟件的特點(diǎn)。①三維可視化，在三維顯示與渲染優(yōu)化中應(yīng)用一系列算法，對(duì)設(shè)備的配置要求較低，同時(shí)設(shè)備的運(yùn)行效率得到有效提升。②CAD風(fēng)格，與AutoCAD操作習(xí)慣相符合，捕捉圖元以及選擇集等功能和相同CAD軟件水平相類似。③能夠進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)VC于TCL共同支持功能。

（2）3DMine軟件的主要功能。該軟件是我國(guó)國(guó)內(nèi)用戶通過(guò)不斷實(shí)踐與創(chuàng)新設(shè)計(jì)出的一種三維礦業(yè)軟件，具有非常全面的功能，應(yīng)用較為普遍。不僅具有三維可視化作用，同時(shí)可以開展礦山地質(zhì)建模，對(duì)儀器接口進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)用數(shù)據(jù)等，上述這些為礦業(yè)信息化功能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)其功能也在逐漸的完善與優(yōu)化，對(duì)推廣和應(yīng)用3DMine起到了良好的促進(jìn)作用。

2 3DMine軟件在礦山三維地質(zhì)建模中的應(yīng)用

使用軟件對(duì)礦山三維地質(zhì)圖進(jìn)行建模，是指可視化顯示礦山地表及地下地質(zhì)地層結(jié)構(gòu)模型的過(guò)程，構(gòu)建的各個(gè)模型，對(duì)礦山生產(chǎn)決策具有重要的指導(dǎo)作用，是實(shí)現(xiàn)礦山高效益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著近年來(lái)3DMine軟件的逐漸發(fā)展與提升，性能變得越發(fā)優(yōu)越起來(lái)，可靠性大幅增強(qiáng)，對(duì)礦山三維地質(zhì)建模起到了巨大的推動(dòng)作用，尤其在三維地質(zhì)建模、對(duì)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量進(jìn)行估算、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等方面具有良好的應(yīng)用效果。

2.1 基于3DMine的礦山三維地質(zhì)建模方法

礦山礦山三維地質(zhì)建模過(guò)程中，通過(guò)3DMine軟件的應(yīng)用，需要將該軟件進(jìn)行首先啟動(dòng)，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，通過(guò)三維顯示手段顯示鉆孔數(shù)據(jù)信息，對(duì)地層模型進(jìn)行建立。

2.1.1 地形模型構(gòu)建方法

使用3DMine軟件對(duì)礦山地表進(jìn)行建模具體方法如下：①散點(diǎn)生成DTM法。在軟件中輸入不同散點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，經(jīng)過(guò)視圖窗口的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行DTM工具生成，使用三角網(wǎng)將建模軟件內(nèi)不同散點(diǎn)進(jìn)行連接。②線條生成DTM。將高程值賦予線條山后，利用地形線條文件（帶高程值）進(jìn)行表面模型DTM生成，能夠在3DMine軟件內(nèi)載入地形線條文件（帶高程值），之后通過(guò)線條進(jìn)行DTM功能表面模型的生成。③閉合線內(nèi)生成DTM。該方法經(jīng)常應(yīng)用在構(gòu)建閉合線內(nèi)帶洞條之間的建模。

2.1.2 礦體模型構(gòu)建

該模型構(gòu)建為實(shí)體模型構(gòu)建的重要類型，屬于3DMine軟件建模的前提，實(shí)際操作過(guò)程中可以依照下列步驟進(jìn)行。

①對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建。將三角網(wǎng)設(shè)置于線與線之間，并在閉合線中設(shè)置，同時(shí)在開發(fā)線和閉合線中設(shè)置，以及開方線與開方線中設(shè)置，還應(yīng)當(dāng)在將三交網(wǎng)設(shè)置在線到點(diǎn)中間，單個(gè)三角形連三角網(wǎng)等。②把各種顏色各種體號(hào)的三角網(wǎng)進(jìn)行同一顏色實(shí)體號(hào)合并，進(jìn)行顏色體表達(dá)。③建好之后的礦體模型應(yīng)當(dāng)不斷的開展優(yōu)化與處理。④并對(duì)實(shí)體開展相關(guān)的驗(yàn)證工作。

圖1 巷道模型構(gòu)建

對(duì)各類型拱形通過(guò)中線選擇生成巷道實(shí)體模型，在此階段，應(yīng)當(dāng)對(duì)各類拱形進(jìn)行各種將捕捉到的巷道參數(shù)信息輸入到三維軟件中，模擬出巷道模型，根據(jù)礦山開采巷道實(shí)際需要，選擇拱形類型進(jìn)行巷道建模。依照實(shí)際研究對(duì)象，和存在的不同地質(zhì)條件，對(duì)構(gòu)建方法科學(xué)選擇，改進(jìn)原來(lái)的方法，保持和礦山具體實(shí)際相符合。

2.2 基于3DMine的礦山三維地質(zhì)建模與儲(chǔ)量計(jì)算

3DMine礦業(yè)軟件具有礦山三維地質(zhì)建模，計(jì)算礦山儲(chǔ)量的重要功能。應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)全面分析和處理鉆孔信息數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)錄入信息數(shù)據(jù)，并連接3DMine與數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)視圖窗口屬性信息對(duì)鉆孔信息進(jìn)行顯示；之后利用地形圖以及散點(diǎn)數(shù)據(jù)文件、巷道中線以及導(dǎo)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件和礦體線數(shù)據(jù)文件，優(yōu)化與驗(yàn)證處理實(shí)體模型。

2.3 基于3DMine的三維可視化與“數(shù)字礦山”建設(shè)

3DMine功能模塊以及建模工具非常的強(qiáng)大，通過(guò)三維模型的建立，大大提升了礦山三維可視化，推動(dòng)數(shù)字礦山建設(shè)，能夠?qū)ΦV山開采活動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，指導(dǎo)深部找礦，且對(duì)簡(jiǎn)化采礦設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化發(fā)展具有重要意義。

2.4 基于3DMine的災(zāi)害預(yù)警與采動(dòng)影響分析

礦山安全管理中，礦山地質(zhì)災(zāi)害是重要的工作內(nèi)容，通過(guò)3DMine進(jìn)行礦山巷道模型建立，可以精準(zhǔn)的確定危險(xiǎn)塊體，同時(shí)開展紅色預(yù)警，系統(tǒng)顯示開拓巷道內(nèi)的危險(xiǎn)塊體，提升礦山災(zāi)害預(yù)警水平，加強(qiáng)礦山安全管理。同時(shí)給予3DMine進(jìn)行礦山三維地質(zhì)模型建立，與礦區(qū)水文地質(zhì)特征信息充分結(jié)合，還可對(duì)構(gòu)造進(jìn)行以及地下水和基巖破碎帶等進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)性的設(shè)置防護(hù)措施，確保安全生產(chǎn)，對(duì)見著礦山安全體系有著非常重要的意義。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在礦業(yè)工程開發(fā)過(guò)程中，3DMine的應(yīng)用變得越加普遍起來(lái)，發(fā)揮了非常大的作用，然而在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速的發(fā)展背景下，還需要對(duì)3DMine建模方法不斷研究與完善，對(duì)建模過(guò)程不斷優(yōu)化，在3DMine中不斷融入新的數(shù)值軟件與算法，構(gòu)建和礦山三維地質(zhì)相符合的三維地質(zhì)模型，推動(dòng)數(shù)字礦山建設(shè)，為礦山那建設(shè)現(xiàn)代化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。