Surpac三維軟件在礦山生產(chǎn)地質(zhì)工作中的應(yīng)用
——以貴州錦豐爛泥溝金礦為例

楊 明，魯裕民，向 洪，2

（1.貴州錦豐礦業(yè)有限公司，貴州 貞豐 562200；2.中國黃金集團(tuán)貴州有限公司，貴州 貴陽 550005）

錦豐爛泥溝金礦位于貴州省黔西南州貞豐縣境內(nèi)，是一座百噸級(jí)超大型金礦，也是完全按照國際化標(biāo)準(zhǔn)一次性設(shè)計(jì)、建成并投入運(yùn)營的采選冶一體化礦山。錦豐在礦山建設(shè)初期，引進(jìn)多套國際上先進(jìn)的Surpac礦業(yè)三維軟件，開采過程中地質(zhì)、測量、采礦以三維軟件為基礎(chǔ)共享數(shù)據(jù)，能迅速結(jié)合最新工作成果直接指導(dǎo)生產(chǎn)部門安全高效的開采，極大地提高了生產(chǎn)效率。

1 Surpac在錦豐金礦成功應(yīng)用的前提條件

國內(nèi)有許多大型礦山一次性引進(jìn)大量的Surpac軟件，但在具體應(yīng)用的時(shí)候困難重重，僅停留于瀏覽展示階段。許多技術(shù)人員一時(shí)難以接受工作方式的改變，仍用傳統(tǒng)的方法開展工作，造成軟件閑置浪費(fèi)。其實(shí)Surpac 學(xué)習(xí)使用并不難，一般能熟練使用CAD 的技術(shù)人員往往很容易接受，其相關(guān)原理、概念有相通之處，但要用好軟件還需要一定的條件。

1.1 人員配置和軟件數(shù)量

合理穩(wěn)定的人員配置和功能劃分是確保三維軟件成功應(yīng)用的前提，以錦豐地質(zhì)為例，地質(zhì)團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員17 人（另有助理8 人）各司其職，組織結(jié)構(gòu)見圖1：其中高級(jí)地質(zhì)師負(fù)責(zé)生產(chǎn)鉆探設(shè)計(jì)、礦體解譯、模型更新、數(shù)據(jù)庫維護(hù)和生產(chǎn)地質(zhì)監(jiān)管，綜合地質(zhì)師負(fù)責(zé)貧化損失管理、資源儲(chǔ)量管理，編錄地質(zhì)師負(fù)責(zé)巖芯國際化編錄，跟班地質(zhì)師負(fù)責(zé)掌子面素描、生產(chǎn)跟蹤。錦豐擁有6個(gè)Surpac軟件地質(zhì)角色，另外還有Micromine、3Dmine等三維軟件作為補(bǔ)充，鑒于錦豐合理的休假倒班制度，軟件數(shù)量能充分保證在崗人員學(xué)習(xí)和工作使用。

圖1 錦豐地質(zhì)團(tuán)隊(duì)人員配置及功能劃分

1.2 企業(yè)對(duì)三維軟件的重視

在錦豐金礦項(xiàng)目運(yùn)營之初，公司沒有采用國內(nèi)傳統(tǒng)的地、測、采工作方式，而是搭建了錦豐Surpac 三維技術(shù)平臺(tái)，培養(yǎng)技術(shù)人員使用三維軟件解決生產(chǎn)問題。依托Surpac 軟件，露天礦和井下礦目前已順利采出礦石量（含副產(chǎn)礦、低品位礦）近2000×104t，并且貧化損失得到了很好的控制。

在客觀條件上，錦豐金礦運(yùn)用大型機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行采礦，采場數(shù)量多分布廣、生產(chǎn)循環(huán)快，對(duì)技術(shù)服務(wù)工作的時(shí)限要求非常高。每一炮都需要技術(shù)人員進(jìn)行跟蹤判斷，一旦礦體發(fā)生變化，需要立即或幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成礦體線更新、采礦設(shè)計(jì)變更和測量重新放線，這種情況傳統(tǒng)的工作方法是難以快速應(yīng)對(duì)的，這也限定了錦豐必須大力推廣使用三維軟件來指導(dǎo)生產(chǎn)。

在企業(yè)管理方面，公司領(lǐng)導(dǎo)層歷來非常重視技術(shù)人員Surpac 軟件使用水平的提高，每年都會(huì)有相應(yīng)的軟件升級(jí)和培訓(xùn)費(fèi)用，并經(jīng)常開展軟件使用技術(shù)比武和交流，最終形成了錦豐統(tǒng)一的軟件應(yīng)用機(jī)制、工作流程、工作程序和工作標(biāo)準(zhǔn)。

2 Surpac在錦豐生產(chǎn)地質(zhì)工作中的應(yīng)用

錦豐爛泥溝金礦礦體主要受斷層及旁側(cè)節(jié)理裂隙控制，形態(tài)復(fù)雜，且礦體與圍巖特征基本一致，肉眼難以分辨，因此礦山在勘探和生產(chǎn)過程中施工大量金剛石鉆孔，根據(jù)豐富的鉆孔數(shù)據(jù)建立了完善的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫和較為準(zhǔn)確的礦體模型、構(gòu)造模型、資源模型以及品位控制模型等。地質(zhì)技術(shù)人員以數(shù)據(jù)庫和各種模型為基礎(chǔ)指導(dǎo)生產(chǎn)，以數(shù)據(jù)庫和模型的更新為重點(diǎn)開展地質(zhì)工作，其與生產(chǎn)相關(guān)的主要工作流程見圖2。

圖2 地質(zhì)與生產(chǎn)相關(guān)的主要工作流程

2.1 生產(chǎn)探礦鉆孔設(shè)計(jì)

首先，在設(shè)計(jì)之前明確靶區(qū)及要遵循的一些原則。錦豐根據(jù)地表勘探鉆孔建立了初始的井下資源模型，模型中塊體大部分是控制和推斷資源，生產(chǎn)鉆探的目的就是將這部分資源升級(jí)到探明級(jí)別，設(shè)計(jì)鉆孔的時(shí)候以模型中Au品位不小于1.0g/t的塊體為靶區(qū)。爛泥溝金礦井下采用上向水平分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦方法，分層高度5m，每4 個(gè)分層作為一個(gè)分段，分段高度20m，每個(gè)中段分為三個(gè)分段，為了較好地控制采礦貧化、損失，井下鉆孔基本上按20m×20m 網(wǎng)度控制。其他設(shè)計(jì)要求遵循國內(nèi)生產(chǎn)鉆探工程一般布置原則，本文從略。

然后，打開Surpac 軟件依次載入井下巷道實(shí)測文件、構(gòu)造模型、資源模型，載入地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，顯示已完工鉆孔的信息。根據(jù)鉆探硐室的布置及勘探范圍，使用軟件的畫線功能完成鉆孔設(shè)計(jì)線文件并編號(hào)保存，導(dǎo)出鉆孔參數(shù)（孔口坐標(biāo)、方位、傾角、孔深）。

最后，將鉆孔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫加載顯示，并和鉆孔線文件在軟件三維視窗中進(jìn)行檢查，核對(duì)無誤后下達(dá)鉆探指令。

利用Surpac 軟件在三維模式下進(jìn)行鉆孔設(shè)計(jì)，可以非常方便的疊加各種關(guān)鍵信息，可以預(yù)測鉆孔軌跡即將經(jīng)過的地層、構(gòu)造、礦體位置，可以輕松的通過移動(dòng)鉆孔起點(diǎn)或終點(diǎn)來調(diào)整鉆孔參數(shù)，這些都是傳統(tǒng)工作模式難以做到的。另外在井巷工程、管線縱橫交錯(cuò)的區(qū)域，用三維軟件設(shè)計(jì)鉆孔可以更好地避開各類工程設(shè)施，避免造成意外貫穿。

2.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫

地質(zhì)數(shù)據(jù)庫模塊是Surpac 中最重要的模塊之一，鉆孔數(shù)據(jù)是礦山項(xiàng)目開發(fā)的起點(diǎn)，錦豐地質(zhì)技術(shù)人員時(shí)刻在跟數(shù)據(jù)庫打交道。首先是數(shù)據(jù)采集：編錄工程師以代碼的方式對(duì)鉆孔揭露的地層、巖性、構(gòu)造、RQD、蝕變、礦化等進(jìn)行編錄，井下跟班工程師對(duì)當(dāng)班每一個(gè)采礦的采場進(jìn)行跟蹤描面、采樣，這些數(shù)據(jù)按鉆孔分類后以.xls或.xlsx格式保存。然后是數(shù)據(jù)導(dǎo)入：錦豐開發(fā)了數(shù)據(jù)庫前臺(tái)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)類別點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕來完成數(shù)據(jù)檢查和導(dǎo)入，對(duì)于報(bào)錯(cuò)的數(shù)據(jù)找出原因解決后再次導(dǎo)入。最后是調(diào)用數(shù)據(jù)庫，參考軟件教程不再贅述。

筆者在與其他礦山同行交流三維軟件的應(yīng)用時(shí)，了解到其單位在推廣過程中往往卡在了數(shù)據(jù)庫這一步，究其原因無外乎歷史原因或習(xí)慣問題造成的困難。其一：數(shù)據(jù)質(zhì)、量參差不齊。國內(nèi)礦山探礦主要以穿、沿脈刻槽為主，礦體復(fù)雜時(shí)則工程數(shù)量不足，僅能建立初步模型以供展示但難以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)采礦。另外刻槽樣品起始位置大多未經(jīng)實(shí)測，在使用過程中容易積累系統(tǒng)偏差。其二：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換困難。國內(nèi)地質(zhì)編錄信息一般以文字描述，以紙質(zhì)或掃描電子版的形式存檔，多年下來積累海量紙質(zhì)、圖片數(shù)據(jù)，不經(jīng)轉(zhuǎn)換進(jìn)不了數(shù)據(jù)庫，也無法被Surpac 識(shí)別調(diào)用。轉(zhuǎn)換工作繁瑣枯燥，但又不能出錯(cuò)，礦山單位應(yīng)結(jié)合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及礦區(qū)實(shí)際情況，將地質(zhì)資料中有關(guān)地層、巖性、構(gòu)造、RQD、蝕變、礦化等信息建立代碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表，安排專門的人員來完成此項(xiàng)任務(wù)。其三：平臺(tái)化問題，地、測、采沒有統(tǒng)一用Surpac軟件工作，有時(shí)地質(zhì)用Surpac，采礦、測量用CAD，無法長期執(zhí)行。針對(duì)這幾個(gè)問題，建議有志于三維化的礦山企業(yè)可以考慮用鉆探代替坑探，用代碼編錄代替?zhèn)鹘y(tǒng)編錄，并協(xié)調(diào)技術(shù)部門使用同一款三維軟件辦公。

2.3 礦體解譯

錦豐井下礦的開拓和開采是按計(jì)劃分步驟進(jìn)行的，因此礦山地質(zhì)的生產(chǎn)鉆探工作是逐步展開的，礦體解譯也是按照生產(chǎn)鉆探的進(jìn)度，分區(qū)域逐步進(jìn)行。為適應(yīng)礦山生產(chǎn)的實(shí)際需要，錦豐井下礦的礦體解譯不做礦體實(shí)體，而是通過10m 間距的剖面礦體線，5m 間距的平面礦體線的方式來解譯礦體，認(rèn)識(shí)礦體，圈定方法與國內(nèi)礦體圈定原則基本一致。平、剖面解譯完成后，執(zhí)行Estimate Block model 宏命令對(duì)選定的水平分層估值，繼而得到礦塊礦體線并提交給采礦工程師，其總體流程見圖3。

圖3 礦體解譯流程

礦體解譯的過程充分體現(xiàn)了三維軟件的優(yōu)勢，其剖面功能的效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法，并且可以將不在同一勘探線上的鉆孔信息投在生成的剖面上，提高探礦工程使用率。錦豐在Surpac軟件自帶功能的基礎(chǔ)上二次開發(fā)了一些實(shí)用的宏命令，又進(jìn)一步提高了工作效率。

2.4 貧化損失控制與計(jì)算

采礦過程中的貧化與損失對(duì)礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、礦山壽命影響較大，降低貧化損失是每一個(gè)礦山地質(zhì)工作者的職責(zé)和努力目標(biāo)，錦豐金礦利用Surpac 軟件在采礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)開采階段進(jìn)行控制，取得了較好的效果。

在設(shè)計(jì)方面，采礦工程師根據(jù)礦體邊界線、品位控制模型和鉆孔數(shù)據(jù)庫，可以做到精準(zhǔn)合理的設(shè)計(jì)采場穿、沿脈，按照不同位置礦體的厚薄、品位的高低控制進(jìn)路規(guī)格，從設(shè)計(jì)源頭上降低貧化損失，做到應(yīng)采盡采，最大限度利用礦產(chǎn)資源。

在開采階段，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：①測量工程師根據(jù)采礦設(shè)計(jì)線文件及時(shí)放線，避免巷道打偏。②地質(zhì)人員及時(shí)跟蹤每一炮掘進(jìn)，結(jié)合最新的實(shí)測文件，發(fā)現(xiàn)掛幫礦或底板未見充填體的情況通知生產(chǎn)及時(shí)處理。③地質(zhì)人員使用Surpac 載入最新礦體線，提前預(yù)知夾石位置，加強(qiáng)研判或轉(zhuǎn)載。④邊緣進(jìn)路若未能揭露出礦體邊界，需在軟件中檢查核對(duì)已有鉆孔信息，選擇合適位置擴(kuò)幫或打探眼探幫后再?zèng)Q定。⑤采場結(jié)束后，根據(jù)測量實(shí)測3DM再次檢查幫、頂是否有值得回收的殘礦，避免因未采盡而造成損失。

通過Surpac 軟件可以幫助技術(shù)人員準(zhǔn)確、直觀地認(rèn)識(shí)礦體形態(tài)、采礦設(shè)計(jì)、實(shí)際巷道三者之間的關(guān)系，可以最大限度控制貧化損失。

2.5 資源儲(chǔ)量報(bào)告

生產(chǎn)礦山資源儲(chǔ)量的消耗、保有計(jì)算是地質(zhì)工作的日常任務(wù)，采用Surpac 塊體模型報(bào)告的方式加以約束條件，可以方便的報(bào)告出需要的保有和消耗，其流程如下：載入模型→設(shè)置報(bào)告格式→設(shè)置報(bào)告字段、分類→加載約束條件→報(bào)告結(jié)果。

Surpac 軟件報(bào)告資源量十分快捷，它可以方便礦山隨時(shí)了解剩余保有資源量及其分布情況，為礦山開采設(shè)計(jì)、采掘計(jì)劃的編制及生產(chǎn)管理提供必要的資料。軟件報(bào)告也存在數(shù)據(jù)可靠性的疑問，探礦工程測量的誤差大小、礦體解譯準(zhǔn)確與否、模型參數(shù)設(shè)置是否合理等等都會(huì)影響到數(shù)據(jù)最終結(jié)果。錦豐在這些方面做了很多努力，例如：鉆探工程每一個(gè)孔口都要求實(shí)測，測斜和孔深驗(yàn)證要求高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；鉆孔資料、描面資料多人交互檢查，確保原始記錄準(zhǔn)確導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫不出錯(cuò)；井下采場空區(qū)全部實(shí)測并生成三維實(shí)體模型；礦體解譯安排專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)，并根據(jù)生產(chǎn)開采的實(shí)際情況適時(shí)修正等等。通過多年的實(shí)踐和探采對(duì)比，筆者認(rèn)為以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的三維軟件資源儲(chǔ)量估算數(shù)據(jù)是可以滿足預(yù)算要求和指導(dǎo)生產(chǎn)的，其他礦山企業(yè)不妨嘗試。

2.6 地質(zhì)制圖

各種地質(zhì)圖件是指導(dǎo)礦山設(shè)計(jì)和開采的重要依據(jù)，也是礦山地質(zhì)工作的主要成果之一，常見如垂直剖面圖（橫剖面圖、縱剖面圖）、水平斷面圖（水平斷面地質(zhì)圖、坑道地質(zhì)平面圖）、投影圖（垂直縱投影圖、水平投影圖）、礦塊三面圖等等。Surpac軟件帶有的自動(dòng)繪圖功能，采用所見即所得的方式可以非常快捷、直觀、方便地得到上述圖件。技術(shù)人員可以根據(jù)需要來顯示或隱藏各類巷道（開拓工程、采場、測量控制點(diǎn)）、鉆孔（地層、巖性、構(gòu)造、樣品、品位）、地表地形和各種模型等等。軟件還可以直接編輯或調(diào)用各種圖例、圖框、圖簽?zāi)０澹⑹褂肧urpac 繪圖窗口或DraftSigh 在打印或繪圖之前進(jìn)行查看和編輯數(shù)據(jù)，DraftSigh 還可以將Surpac 繪圖文件另存為CAD 格式文件，兼容使用性強(qiáng)。

傳統(tǒng)的手段來完成這些地質(zhì)圖件的繪制和更新，不論是手工還是CAD制圖，其效率都有限，平剖面來回轉(zhuǎn)換的過程也容易出現(xiàn)差錯(cuò)，更加缺乏三維空間的既視感。若使用Surpac即用即切的剖面功能和自動(dòng)繪圖功能可以輕松生成各類所需圖件，大大地提高技術(shù)人員的工作效率。

3 結(jié)語

三維可視化是現(xiàn)代礦業(yè)邁入數(shù)字化、智能化的一個(gè)重要標(biāo)志，三維軟件的應(yīng)用可以明顯提高礦山技術(shù)人員工作效率和管理水平，礦山企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層應(yīng)高度重視并選擇合適的礦業(yè)三維軟件，建立成熟的軟件應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)強(qiáng)國。