3Dmine軟件在露天礦三維地質(zhì)體可視化建模中的應(yīng)用

徐森民 任肖肖

摘? 要：為實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)資料的數(shù)字化、三維可視化、準(zhǔn)確化和智能化管理，本文結(jié)合三道莊鉬鎢露天礦的實(shí)際情況，利用3Dmine軟件創(chuàng)建了地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成了剖面圖的立體化、礦體解譯線的繪制、礦體模型、夾石模型、斷層模型、地層模型、空區(qū)模型、地表模型三維可視化的建立，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、及時(shí)的計(jì)算資源儲(chǔ)量和圖件的編制。為智能化、數(shù)字化礦山建設(shè)提供了支撐，減少生產(chǎn)資金、時(shí)間及人力成本投入，直接或間接為企業(yè)創(chuàng)造效益。

關(guān)鍵詞：3Dmine軟件? 露天礦? 數(shù)據(jù)庫(kù)? 三維可視化? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2021）05（b）-0036-03

Application of 3Dmine Software in 3D Visualization Modeling of Geological Bodies in Open-Pit Mines

XU Senmin? REN Xiaoxiao

（China Molybdenum Co.， Ltd.， Luoyang， Henan Province， 471500? China）

Abstract： In order to realize the digitalization， 3D visualization， accuracy and intelligent management of mine geological data， this paper， combined with the actual situation of Sandaozhuang molybdenum tungsten open-pit， has created a geological database by 3Dmine software， and completed the stereoscopic section map， the drawing of ore body interpretation line， ore body model， inclusion model， fault model， stratum model， empty area model The establishment of 3D visualization of surface model can make the calculation of resource reserves and drawings quickly， accurately and timely. It provides support for the construction of intelligent and digital mines， reduces the investment of production capital， time and labor cost， and directly or indirectly creates benefits for enterprises.

Key Words： 3Dmine software; Open-pit mine; Database; 3D visualization; Application

三道莊鉬鎢露天礦是國(guó)內(nèi)特大型鉬鎢礦生產(chǎn)基地，礦體平均厚度大，覆蓋巖層薄，平均剝采比小，適宜露天生產(chǎn)開采[1]。近年來(lái)隨著鉬鎢價(jià)格的不斷攀升和科技不斷發(fā)展，如何合理、及時(shí)、環(huán)保的開發(fā)利用鉬鎢資源，走可持續(xù)發(fā)展之路，建立綠色礦山，打造智慧礦山是洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略。

本文在充分利用已有地質(zhì)報(bào)告、生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，建立了地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成了剖面圖的立體轉(zhuǎn)換、礦體解譯線的繪制、礦體模型、夾石模型、斷層模型、地層模型、空區(qū)模型、地表模型、塊體模型和資源儲(chǔ)量計(jì)算模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)模型的三維可視化和資源儲(chǔ)量計(jì)算的即時(shí)化。

1? 三維建模及其可視化的優(yōu)越性

三維地質(zhì)模型，是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在三維環(huán)境下，將空間信息管理、地質(zhì)解析、空間分析和預(yù)測(cè)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)、實(shí)體內(nèi)容分析以及圖形可視化等工具結(jié)合起來(lái)，并用于地質(zhì)分析的技術(shù)。三維礦業(yè)軟件不同于二維制圖軟件，是集空間建模、儲(chǔ)量計(jì)算、打印制圖為一體。

在三維空間平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行礦床建模、礦山日常生產(chǎn)管理、爆破設(shè)計(jì)應(yīng)用、地質(zhì)儲(chǔ)量管理、短期及長(zhǎng)期采剝計(jì)劃的編制、生產(chǎn)配礦計(jì)劃的編制及評(píng)價(jià)、排渣場(chǎng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化、安全生產(chǎn)管理和開采境界優(yōu)化應(yīng)用、打印制圖等工作。也是生產(chǎn)設(shè)施數(shù)據(jù)與規(guī)劃目標(biāo)數(shù)據(jù)建立實(shí)用三維可視化的基礎(chǔ)平臺(tái)，可以為礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)字化、快速化、準(zhǔn)確化和智能化管理提供技術(shù)支撐[2]。

2? 礦床地質(zhì)特征

三道莊鉬鎢礦是南泥湖鉬礦田的一部分，位于礦田的東部。巖性、地質(zhì)構(gòu)造及熱液交代作用對(duì)鉬鎢礦體空間分布影響較為明顯。礦體主要賦存在箱狀背斜的軸部及其兩翼，呈扇形分布于巖體外接觸帶。沿走向表現(xiàn)為東強(qiáng)西弱，沿傾向表現(xiàn)為北強(qiáng)南弱，在垂直方向無(wú)明顯規(guī)律性變化[3]。

3? 鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)建立

礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)是礦山資源評(píng)估和采礦設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是礦山生產(chǎn)管理的重點(diǎn)。礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)一般是通過(guò)探礦工程的編錄包括樣品分析成果等信息[4]。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)則是將這些編錄的信息（更主要的是取樣信息）按照指定的格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.1 原始鉆孔數(shù)據(jù)表

原始鉆孔數(shù)據(jù)表的建立，首先收集《三道莊鉬礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》中地質(zhì)勘探鉆孔和生產(chǎn)探礦的相關(guān)數(shù)據(jù)與資料。然后以Word文件格式轉(zhuǎn)換后輸入到Excel表中，最后按照3Dmine軟件原始數(shù)據(jù)固定導(dǎo)入格式，在Excel表中分別建立鉆孔定位表（Collar）、鉆孔測(cè)斜表（Survey）、巖性表和化驗(yàn)表等4個(gè)表。

3.2 鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)建立

根據(jù)勘探工程原始數(shù)據(jù)表新建數(shù)據(jù)庫(kù)，然后根據(jù)鉆孔定位表、測(cè)斜表、巖性表和化驗(yàn)表4個(gè)表格內(nèi)容屬性建立相應(yīng)空白表，導(dǎo)入數(shù)據(jù)。最后，檢查錯(cuò)誤記錄并驗(yàn)證數(shù)據(jù)導(dǎo)入是否成功，完成鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建。

3.3 鉆孔的三維可視化

鉆孔三維可視化，它包含孔口、孔底三維坐標(biāo)的定位，鉆孔的三維空間變化和地質(zhì)數(shù)據(jù)基本信息。鉆孔的三維空間變化基本信息主要包括鉆孔長(zhǎng)度、深度標(biāo)記、延伸方向和傾角。地質(zhì)數(shù)據(jù)基本信息主要包括巖性圖案、化驗(yàn)品位、品位曲線等信息。在3Dmine軟件系統(tǒng)環(huán)境下能過(guò)通過(guò)三維圖形的方式顯示鉆孔的這些信息。

顯示鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)包含軌跡、鉆孔、圖案、文字、品位曲線、品位組合和深度標(biāo)記等7個(gè)選項(xiàng)卡，可以設(shè)置鉆孔顯示風(fēng)格和鉆孔約束，打開或保存顯示樣式。

3.4 樣品提取及組合

樣品提取即根據(jù)圈定礦體實(shí)體約束提取礦體內(nèi)部的樣品點(diǎn)，為樣品組合提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。樣品的組合過(guò)程是將品位信息通過(guò)長(zhǎng)度加權(quán)的方法提取到若干點(diǎn)上。這些點(diǎn)所存儲(chǔ)的品位信息用來(lái)為以后的塊體模型估值[5]。本文根據(jù)礦山勘探工程實(shí)際情況和工業(yè)技術(shù)指標(biāo)確定圈礦參數(shù)，通過(guò)對(duì)參數(shù)合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的提取和組合。

在3Dmine中有3種組合方法：（1）根據(jù)地質(zhì)帶組合;（2）實(shí)體內(nèi)提取化驗(yàn)樣;（3）按圈礦指標(biāo)組合。本文采用根據(jù)地質(zhì)帶組合的方法。

礦段圈定后，其中的樣品值是不能直接用于品位估計(jì)和計(jì)算的，通常是通過(guò)組合功能將這些品位值提取并保存于線文件的屬性中，這樣即可對(duì)線文件的屬性進(jìn)行利用。同時(shí)由于實(shí)際取樣的長(zhǎng)度往往是不等長(zhǎng)的，如果用于估值計(jì)算的話，則需要將組合樣品的權(quán)重（樣長(zhǎng)）變成相等的，也就是按照指定的長(zhǎng)度進(jìn)行組合量化到一些離散點(diǎn)上，并且通過(guò)長(zhǎng)度加權(quán)得到每個(gè)等長(zhǎng)樣品的品位。

4? 地質(zhì)體模型的創(chuàng)建

礦體三維模型是由所有子體組合而成，每個(gè)子體由若干個(gè)面圈定而成。面由線與線、線與點(diǎn)互相聯(lián)結(jié)三角網(wǎng)形成。點(diǎn)、線、面和體是三維空間幾何形態(tài)的存在形式和構(gòu)成元素。

礦體三維模型的建立，基礎(chǔ)地質(zhì)工作詳細(xì)研究最為關(guān)鍵，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接影響對(duì)礦體的空間賦存形態(tài)的認(rèn)識(shí)與構(gòu)建。河南洛鉬集團(tuán)三道莊礦區(qū)鉬礦體三維模型，依據(jù)礦山所提供的地質(zhì)報(bào)告、鉆孔數(shù)據(jù)和地質(zhì)剖面圖等資料，有效地控制著鉬鎢礦體的具體空間形態(tài)、礦體方位、礦體邊界及其相互關(guān)系，為礦體三維模型構(gòu)建提供了充分的依據(jù)。

4.1 礦體剖面圖繪制

本文在《三道莊鉬礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》附圖中剖面圖的基礎(chǔ)上，應(yīng)用剖面處理工具轉(zhuǎn)換成立體剖面，進(jìn)而對(duì)剖面圖修正。即保留了原報(bào)告中的礦體賦存形態(tài)，又能保證礦體局部變化得到及時(shí)更新，更好指導(dǎo)生產(chǎn)。

4.2 實(shí)體模型的建立

根據(jù)三維剖面圖中工業(yè)礦及低品位礦的礦體界線、夾石界線地層界線和巖性界線，進(jìn)行礦體、夾石、地層和巖性圈定連接，構(gòu)成封閉的礦體、夾石、地層和巖性實(shí)體模型。

4.3 地表模型和斷層模型的建立

本文地表模型是通過(guò)核實(shí)報(bào)告附圖中地質(zhì)地形圖為基礎(chǔ)。通過(guò)3Dmine軟件文件導(dǎo)入.dwg格式文件，轉(zhuǎn)換成.3ds線文件，最后生成.3dm三維實(shí)體面文件。

斷層模型的建立，首先建立斷層剖面解譯。其次通過(guò)剖面解譯線，應(yīng)用軟件實(shí)體工具建立實(shí)體模型。

5? 塊體模型構(gòu)建

本文結(jié)合礦山生產(chǎn)實(shí)際情況，確定合理的塊體模型空間范圍、塊體尺寸、次級(jí)模塊、估值方法和約束條件，建立礦體塊體質(zhì)量模型，實(shí)現(xiàn)了按照不同條件、不同類別、不同顏色和不同風(fēng)格礦體的三維顯示。

5.1 塊體模型的建立與顯示

建立塊體模型必須建立好礦體實(shí)體模型，根據(jù)礦體三維分布范圍、賦存狀態(tài)和礦山生產(chǎn)實(shí)際情況，塊體尺寸設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。礦體塊體模型根據(jù)不同礦石類型和不同品級(jí)可以不同顏色進(jìn)行三維顯示。

5.2 塊體賦值

賦值方法主要包括單一賦值、多邊形投影賦值、實(shí)體體號(hào)賦值、最近距離法、距離冪次反比法和普通克里格法[7]。

本文根據(jù)《三道莊鉬礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》中比重值，根據(jù)不同類型地層實(shí)體模型，塊體約束對(duì)不同地層、不同巖性礦石和巖石比重分別進(jìn)行單一賦值。品位指標(biāo)估值是利用礦體空間產(chǎn)狀、礦帶長(zhǎng)度、延深和厚度規(guī)模，確定合理的距離冪次、收索半徑和估值八分區(qū)等參數(shù)進(jìn)行估值。

6? 資源儲(chǔ)量計(jì)算

資源儲(chǔ)量計(jì)算范圍為采礦證范圍以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)高范圍、元素、礦石品級(jí)、巖性類型礦等指標(biāo)分別進(jìn)行快速即時(shí)的儲(chǔ)量計(jì)算。

7? 結(jié)語(yǔ)

（1）本文在充分利用已有地質(zhì)報(bào)告、生產(chǎn)探礦數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，建立了地質(zhì)三維模型。既保有原地質(zhì)報(bào)告中的礦體形態(tài)，又實(shí)現(xiàn)最新生產(chǎn)探礦數(shù)據(jù)對(duì)礦體模型的及時(shí)快速更新，達(dá)到了更好指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。

（2）實(shí)現(xiàn)了地下礦體的三維表示。該模型既能夠整體展現(xiàn)礦體的賦存形態(tài)，也能夠局部顯示、復(fù)制和剪切，還能夠360°旋轉(zhuǎn)或創(chuàng)建動(dòng)態(tài)剖面。三道莊鉬礦床三維立體模型的建立，實(shí)現(xiàn)了礦體塊體模型的構(gòu)建和資源儲(chǔ)量計(jì)算更加便捷準(zhǔn)確。

（3）將先進(jìn)的3Dmine礦業(yè)軟件應(yīng)用于三道莊鉬鎢礦的三維可視化模型創(chuàng)建、資源儲(chǔ)量估算和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)字化、快速化、準(zhǔn)確化和智能化管理，為智能化、數(shù)字化智慧礦山建設(shè)提供了支撐，同時(shí)為企業(yè)快速?zèng)Q策提供了準(zhǔn)確、可靠的決策系統(tǒng)。減少資金、時(shí)間及人力成本投入，直接或間接為企業(yè)創(chuàng)造效益。

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