DIMINE軟件在安徽開發(fā)礦業(yè)精礦盤存中的應(yīng)用

肖麗娟 黃 輝

(五礦礦業(yè)控股有限公司，安徽 合肥 230000)

0 引言

鐵礦石、鐵精礦是安徽開發(fā)礦業(yè)公司主要生產(chǎn)產(chǎn)品，庫(kù)存鐵礦石、鐵精礦是流動(dòng)資產(chǎn)重要組成部分，其盤存管理是企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的基礎(chǔ)工作之一。安徽開發(fā)礦業(yè)公司鐵精礦生產(chǎn)能力為280萬(wàn)t/a。為了及時(shí)、準(zhǔn)確掌握礦山生產(chǎn)活動(dòng)，每個(gè)月對(duì)精礦進(jìn)行4次盤存工作，作為衡量礦山生產(chǎn)活動(dòng)和生產(chǎn)工藝的重要依據(jù)。

安徽開發(fā)礦業(yè)公司選礦廠分兩個(gè)系列,即磁鐵礦系列和鏡鐵礦系列。選礦廠精礦礦倉(cāng)分鏡鐵礦和磁鐵礦兩個(gè)礦倉(cāng)，鏡鐵精礦月底庫(kù)存約為10萬(wàn)t，磁鐵精礦月底庫(kù)存約5萬(wàn)t。鐵精礦堆放分為倉(cāng)內(nèi)和倉(cāng)外兩部分，鏡鐵礦礦倉(cāng)長(zhǎng)88.5m，寬17.2m，深：西面6.8m，東面5.8m，東面距地面3.15m；磁鐵礦礦倉(cāng)長(zhǎng)48m，寬17.2m，深：西面6.8m，東面5.8m，

東面距地面3.15m，均呈半地下式，倉(cāng)內(nèi)鐵精礦由于呈半封閉狀態(tài)，上有天車軌道，周邊大部分由墻壁包圍，精礦堆放常超出外墻數(shù)米，GPS和全站儀無法進(jìn)入。倉(cāng)外堆礦場(chǎng)寬闊平整，能夠使用RTK和全站儀進(jìn)行盤存。

1 礦山鐵精礦盤存?zhèn)鹘y(tǒng)方法

傳統(tǒng)的礦山鐵精礦盤存方法是實(shí)測(cè)計(jì)算期初和期末各生產(chǎn)臺(tái)階推進(jìn)區(qū)段的坡頂線、坡底線，上下平臺(tái)的高程和地質(zhì)界線。礦堆結(jié)存的礦量可以直接在實(shí)地進(jìn)行剖面測(cè)量，剖面間距宜為5～10m,剖面上的高程變化點(diǎn)應(yīng)測(cè)高程；也可以用極坐標(biāo)法測(cè)出礦堆頂線、底線、平臺(tái)及礦堆表面高程，根據(jù)礦堆表面的變化情況一般每50～100m2應(yīng)測(cè)一個(gè)高程點(diǎn)。

對(duì)于較規(guī)則的工作平臺(tái)，體積計(jì)算宜采用水平截面法，結(jié)存的礦堆高度變化不大時(shí)，也可采用水平截面法；形狀比較復(fù)雜，高度變化較大的礦區(qū)，宜采用垂直剖面法計(jì)算體積。

2 目前鐵精礦盤存方法

目前，安徽開發(fā)礦業(yè)精礦盤存方法，由于倉(cāng)外堆礦場(chǎng)寬闊平整，一般采用全站儀或RTK測(cè)量，利用CASS軟件直接計(jì)算出精礦體積。而倉(cāng)內(nèi)由于通視條件受限，且細(xì)部點(diǎn)無法有效跟蹤，所以根據(jù)礦倉(cāng)特點(diǎn)，人為設(shè)置測(cè)量斷面線，斷面間距一般為5～10m，以精礦倉(cāng)內(nèi)(西)側(cè)墻壁頂點(diǎn)作為斜角的測(cè)距儀，在固定位置測(cè)得斷面上各個(gè)特征點(diǎn)的角度和距離，利用正負(fù)號(hào)區(qū)分其方向，每個(gè)斷面上取8～12個(gè)特征點(diǎn)為準(zhǔn)。內(nèi)業(yè)將所采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD中，采用逐個(gè)點(diǎn)手工輸入的方法，且每繪一條直線都須手工切換起點(diǎn)。繪制最終斷面圖見圖1。各斷面圖經(jīng)繪制完成后，根據(jù)CAD軟件查詢出各斷面面積及斷面間距，采用平行斷面法計(jì)算精礦倉(cāng)內(nèi)精礦體積。

圖1 CAD中繪制的斷面圖

采用以上測(cè)量和計(jì)算方法來盤存精礦庫(kù)存量，采用方法正確，過程合理，能夠真實(shí)放映鐵精礦庫(kù)存情況。但在操作過程中，繁瑣的手工輸入的內(nèi)業(yè)處理工作占用了整個(gè)鐵精礦盤存工作更多的工作量，也給內(nèi)業(yè)處理工作帶來諸多麻煩，無法對(duì)輸入過程可視化，完成后也需要反復(fù)核對(duì)輸入過程的準(zhǔn)確性，以確保內(nèi)業(yè)過程不出錯(cuò)，這樣增加了因人為因素產(chǎn)生盤存誤差的幾率。

3 DIMINE軟件在鐵精礦盤存中的應(yīng)用

DIMINE數(shù)字礦山管理軟件系統(tǒng)由中南大學(xué)數(shù)字礦山研究中心的礦業(yè)及軟件專家們共同研究開發(fā)出的新一版基于數(shù)字礦山整體解決方案的礦山數(shù)字化軟件系統(tǒng)，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，在全國(guó)礦山也得到有效和廣泛的應(yīng)用。以安徽開發(fā)礦業(yè)公司2018年7月底精礦倉(cāng)盤存數(shù)據(jù)為實(shí)例,采用傳統(tǒng)盤存方法采集斷面的數(shù)據(jù)，結(jié)合DIMINE軟件特有的計(jì)算功能，在軟件中生成模型和計(jì)算體積。DIMINE軟件在處理精礦倉(cāng)內(nèi)數(shù)據(jù)的主要流程包括數(shù)據(jù)采集與處理、模型建立和填挖方量計(jì)算。

——數(shù)據(jù)采集與處理：因礦倉(cāng)內(nèi)特殊環(huán)境，無法直接生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)，仍采用以往鐵精礦盤存中設(shè)置的輔助斷面線，以及斷面線控制點(diǎn)坐標(biāo)采集方法，在固定位置測(cè)得斷面上各個(gè)特征點(diǎn)的角度和距離，利用正負(fù)號(hào)區(qū)分其方向。坐標(biāo)系統(tǒng)采用相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，以礦倉(cāng)地面西北角為本相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)(0,0,0)，礦倉(cāng)長(zhǎng)度方向?yàn)閄軸，從北向南為正，寬度方向?yàn)閅軸，由西向東為正，礦倉(cāng)高為Z軸，由下向上為正。

在鐵精礦盤存過程匯總，把野外采集的數(shù)據(jù)(斜距和角度)編輯成表格形式(見表2、3)，利用Excel的公式編輯器功能，根據(jù)三角函數(shù)分別算出斷面線各特征點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)。例如：已知點(diǎn)的1相對(duì)坐標(biāo)為(16.50，0，6.80)待求點(diǎn)2的角度和距離分別為(5.15，55.2°)，通過正弦定理公式計(jì)算出待求點(diǎn)ΔX、ΔY、ΔZ的坐標(biāo)增量，最后待定點(diǎn)2的坐標(biāo)可按X2=X1+ΔX;Y2=Y1+ΔY;Z2=Z1+ΔZ計(jì)算(如圖2、3)。

圖2 ΔY計(jì)算表

圖3 ΔZ計(jì)算表

由上述方法計(jì)算出的各斷面線特征點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)，編輯生成.dat或.csv文本形式(如圖4)。

圖4 特征點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)一覽表

——三維模型建立：選礦廠鐵精礦堆放因堆放場(chǎng)地而異，分為精礦倉(cāng)內(nèi)和倉(cāng)外兩部分。精礦倉(cāng)內(nèi)鐵精礦三維實(shí)體模型由兩部分組成：礦倉(cāng)模型和由倉(cāng)內(nèi)鐵精礦儲(chǔ)礦堆采集的斷面數(shù)據(jù)點(diǎn)生成的模型。

首先，根據(jù)精礦倉(cāng)的形狀和規(guī)格，生成精礦倉(cāng)模型。然后，在DIMINE數(shù)字礦山軟件中，導(dǎo)入經(jīng)由Excel編輯生成的斷面數(shù)據(jù)點(diǎn).csv文件，在軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，建立由倉(cāng)內(nèi)鐵精礦儲(chǔ)礦堆采集的斷面數(shù)據(jù)點(diǎn)生成的三維實(shí)體模型(見圖5)。

DIMINE礦業(yè)軟件對(duì)測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)處理，模型建立快速、精確，能較好的把現(xiàn)狀展示出來，與實(shí)際比較貼切，實(shí)現(xiàn)了從平面圖到三維模型的轉(zhuǎn)換。相對(duì)于平面圖，測(cè)量數(shù)據(jù)可以更加直觀的在三維空間反映。具體操作流程見圖6。

圖5 礦倉(cāng)及鏡鐵精礦實(shí)體模型復(fù)合圖

圖6 三維實(shí)體模型建立流程圖

——DIMINE軟件填挖量的計(jì)算：礦山測(cè)量業(yè)務(wù)中填挖方量的計(jì)算主要是通過在不同時(shí)間段對(duì)同一工作區(qū)進(jìn)行不同控制點(diǎn)的測(cè)量，通過計(jì)算前后的體積變化得出填挖方量。

精礦倉(cāng)計(jì)算過程中，當(dāng)設(shè)置參數(shù)比較合理，盡量多采用幾種方法計(jì)算進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，最終結(jié)果的精度可大幅提高。DIMINE軟件給使用者提供了四種計(jì)算方法，分別是三角網(wǎng)法、剖面法、網(wǎng)格法與塊段法。每種方法適用范圍不同，精度標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。由于安徽開發(fā)礦業(yè)公司精礦倉(cāng)的結(jié)構(gòu)和精礦堆積的現(xiàn)狀的特殊性，結(jié)合實(shí)際測(cè)量考慮出發(fā)，塊段法是比較貼合生產(chǎn)需求，我們先在已建立好的精礦倉(cāng)模型的基礎(chǔ)上，圈定需要拓展的實(shí)體模型區(qū)域，分別選擇這兩個(gè)表面和需要計(jì)算的區(qū)域，軟件能方便計(jì)算并直觀的顯示生成的填挖實(shí)體，所以說選擇塊段法進(jìn)行計(jì)算是最方便有效的方法。

4 應(yīng)用結(jié)果分析

——計(jì)算結(jié)果：通過目前所采用的鐵精礦傳統(tǒng)盤存方法以及DIMINE礦業(yè)軟件塊段方法計(jì)算，傳統(tǒng)方法盤存結(jié)果為31 326t，DIMINE礦業(yè)軟件塊段方法計(jì)算盤存結(jié)果為32 364t，誤差1 038t，相對(duì)誤差3.31%。

——誤差分析：根據(jù)《冶金礦山測(cè)量規(guī)范》中規(guī)定，礦、巖量驗(yàn)收測(cè)量的允許較差：5萬(wàn)噸以下不超過5%；5～10萬(wàn)t不超過4%；10～20萬(wàn)t不超過3%；20萬(wàn)t以上不超過2%。經(jīng)比較，結(jié)果控制在允許較差范圍之內(nèi)。能夠作為鐵精礦盤存的依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過論證，我們?nèi)粘９ぷ髦芯V倉(cāng)盤存工作是將測(cè)距儀測(cè)量的斷面點(diǎn)距離和角度通過手工錄入的方式輸入CAD中，進(jìn)而求出體積。雖然數(shù)據(jù)采集和處理能夠滿足日常鐵精礦盤存要求，但繁瑣的內(nèi)業(yè)處理工作量，給整個(gè)盤存工作帶來了龐雜的內(nèi)業(yè)處理工作，且需要更多的檢核輸入過程，有效減少了人為因素帶來的誤差的出現(xiàn)幾率。采用DIMINE礦業(yè)軟件時(shí)，可通過Excel和DIMINE礦業(yè)軟件建模，提高鐵精礦盤存工作效率和計(jì)算準(zhǔn)確度，還能在三維狀態(tài)下，真實(shí)反映鐵精礦堆放情況，檢驗(yàn)計(jì)算體的形態(tài)與事實(shí)之間的差別。所以，采用DINIME軟件自動(dòng)建模及計(jì)算鐵精礦庫(kù)存量是可行的，也為同類礦山鐵精礦的盤存工作，提供了一種快速有效的測(cè)量方法。