3DMine軟件在蒙亞啊礦區(qū)三維建模中的應(yīng)用

劉子龍

（西藏華夏礦業(yè)有限公司，西藏 拉薩 850000）

本文就3DMine三維礦山建模軟件在蒙亞啊礦區(qū)的應(yīng)用范圍和取得的成果作簡(jiǎn)單說(shuō)明，為下一步地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)，為礦山的現(xiàn)代化管理提供基礎(chǔ)資料。從鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、自動(dòng)切割剖面、礦體的圈連、礦體模型及塊體模型的建立、礦體資源量的自動(dòng)報(bào)告等，基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作及基礎(chǔ)平臺(tái)的可視化。

1 礦山地質(zhì)概況

蒙亞啊礦床大地構(gòu)造位置位于西藏岡底斯-念青唐古拉復(fù)合巖漿弧的次級(jí)構(gòu)造帶之隆格爾-工布江達(dá)弧背斷隆帶中部。成礦區(qū)帶屬于改則-那曲-騰沖（造山系）成礦省（Ⅱ-11）之拉薩地塊（岡底斯巖漿弧）Cu、Au、Mo、Fe、Sb、Pb、Zn成礦帶（Ⅲ-42），礦區(qū)內(nèi)主要分布有矽卡巖型鉛鋅礦體，是多次成礦作用的疊加形成的礦床。礦區(qū)內(nèi)礦體主要賦存于晚石炭紀(jì)—早二疊紀(jì)來(lái)姑組（C2P1l）第三巖性段中，其次賦存于來(lái)姑組三段（C2P1l3）與中二疊統(tǒng)洛巴堆組（P2l）接觸帶附近。

蒙亞啊鉛鋅礦區(qū)自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，共有礦體51個(gè)，其中地表礦體14個(gè)，隱伏礦體37個(gè)。均分布于晚石炭紀(jì)—早二疊紀(jì)來(lái)姑組三段（C2P1l3）與中二疊統(tǒng)洛巴堆組（P2l）接觸帶附近，礦體呈密集的脈狀、似層狀、不規(guī)則狀成群出現(xiàn)。總體而言，該礦床各礦體（群）受斷裂構(gòu)造控制明顯，圍巖交代現(xiàn)象及矽卡化巖較強(qiáng)，其成因類型以矽卡巖型為主。截止目前，蒙亞啊礦區(qū)累計(jì)查明資源量金屬量150萬(wàn)噸，Pb+Zn平均品位約10%，成為西藏重要的鉛鋅資源基地，為當(dāng)?shù)啬酥琳麄€(gè)西藏那曲地區(qū)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。

2 3DMine軟件在礦區(qū)中的應(yīng)用

2.1 礦區(qū)地表模型

地表模型即是利用空間高程散點(diǎn)或線通過(guò)三角網(wǎng)構(gòu)建的表面，具有了一定的輪廓，可以產(chǎn)生諸如陰影、消隱和渲染等效果。對(duì)礦區(qū)原來(lái)地形資料，進(jìn)行比例尺，高程數(shù)據(jù)，線型處理，通過(guò)數(shù)據(jù)賦值，實(shí)現(xiàn)地表模型的建立，方便領(lǐng)導(dǎo)、同事等人員能對(duì)礦區(qū)有一個(gè)具體形象的認(rèn)識(shí)，建立整體的輪廓概念，加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)目前發(fā)展布局、礦區(qū)探礦權(quán)范圍，采礦權(quán)范圍，礦體、礦化點(diǎn)信息的位置等信息的了解。

圖1 礦區(qū)地表模型圖

2.2 礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

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。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，可以方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，管理。礦區(qū)利用3DMine創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，將礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)以文本或Excel表的形式導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)3DMine軟件將數(shù)字形式的勘探資料用三維圖形的形態(tài)來(lái)管理和利用。最大程度的實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)資料的集群化、數(shù)字化、規(guī)范化管理，便于后期資料的查閱[2]。

圖2 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)編錄

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)備及數(shù)據(jù)庫(kù)建立

圖4 數(shù)據(jù)二維平面顯示；數(shù)據(jù)三維立體顯示

2.3 實(shí)體模型的建立

實(shí)體模型是一個(gè)空間三維三角網(wǎng)連接而成的包絡(luò)體，是用來(lái)描述三維空間的物體，比如礦體，巷道，采場(chǎng)，采掘帶等，是3DMine三維模型的基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦區(qū)準(zhǔn)確且完整的認(rèn)識(shí)，通過(guò)前期數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)蒙亞啊礦區(qū)全部勘探線剖面進(jìn)行建立，圈定礦體線，提取單礦體全部圈定線，連接三角網(wǎng)，建立礦體模型37個(gè)；通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中巷道數(shù)據(jù)，利用巷道中線、腰線數(shù)據(jù)，建立巷道模型4個(gè)。

通過(guò)模型的建立，管理者不僅可以通過(guò)不同設(shè)計(jì)方案的比較，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的管理；整體評(píng)價(jià)和管控各個(gè)礦山、礦區(qū)、作業(yè)面的生產(chǎn)計(jì)劃，合理調(diào)配生產(chǎn)所需的各種資源；在整體設(shè)計(jì)平臺(tái)之上，進(jìn)行動(dòng)態(tài)技術(shù)信息交流，及時(shí)改進(jìn)測(cè)量、采礦和生產(chǎn)管理過(guò)程中出現(xiàn)的不足和漏洞。幫助企業(yè)技術(shù)人員更好地建立直觀感和全局觀念。

圖5 索亞啊礦區(qū)礦體模型

圖6 巷道工程模型二維平面顯示

圖7 巷道工程模型三維立體顯示

2.4 塊體模型的建立

礦體模型給出了礦體的三維空間形態(tài)，可以求得礦體傾向、傾角、側(cè)伏角、厚度等數(shù)據(jù)，但無(wú)法體現(xiàn)礦體各部位的品位分布情況，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)礦體的自動(dòng)儲(chǔ)量估算，就需要建立相應(yīng)區(qū)域的塊體模型。塊體模型即是在空間上，確定一定尺寸的空間塊體，在質(zhì)心點(diǎn)上可以存儲(chǔ)所有屬性，應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)品位分布進(jìn)行估值，通過(guò)單一賦值、最近距離法、距離冪次反比法和普通克里格法等方法，把礦體固有的性質(zhì)，比如比重、類型、元素品位等屬性存儲(chǔ)在屬于它的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以求準(zhǔn)確地進(jìn)行資源量和品級(jí)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工作。

蒙亞啊礦區(qū)通過(guò)對(duì)礦體空間范圍、礦體的類型、規(guī)模和采掘方式、樣品數(shù)量等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析，采用距離冪次反比法，對(duì)礦區(qū)全部礦體實(shí)現(xiàn)了塊體模型建立。實(shí)現(xiàn)了實(shí)際各種需要的資源量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、報(bào)告工作。

表1 按品位區(qū)間自動(dòng)實(shí)現(xiàn)資源量統(tǒng)計(jì)3DMine塊體模型報(bào)告

圖8 塊體品位分布二維網(wǎng)格圖

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)的匯總統(tǒng)計(jì)分析即便于實(shí)現(xiàn)在日常管理，報(bào)告編寫(xiě)等工作中的數(shù)據(jù)應(yīng)用。通過(guò)3DMine軟件，從數(shù)據(jù)庫(kù)信息統(tǒng)計(jì)，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，到具體的采樣樣長(zhǎng)、礦體厚度、品位及變化系數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，都可以便捷的完成操作。

圖9 礦體Pb元素噸位品位分布統(tǒng)計(jì)

圖10 礦體品位變異函數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

圖11 礦體等厚統(tǒng)計(jì)

圖12 塊體模型中Pb元素統(tǒng)計(jì)分析

圖13 5140中段Pb、Zn元素品位分布統(tǒng)計(jì)

圖14 礦體Pb元品位變化系數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖15 礦體厚度變化系數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖16 樣長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)分析

3 3DMine軟件礦區(qū)應(yīng)用中的不足和建議

因軟件在各部門(mén)的普及及學(xué)習(xí)程度不同，不能實(shí)現(xiàn)礦山勘查、建設(shè)、管理等各環(huán)節(jié)、各部門(mén)統(tǒng)一通過(guò)軟件建立完善全面的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。在以后的工作中，我們可以在以下方面繼續(xù)努力，最大化利用給企業(yè)和技術(shù)人員提供的便捷。

（1）繼續(xù)完善技術(shù)培訓(xùn)制度，實(shí)現(xiàn)所有勘查、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化、統(tǒng)一化，實(shí)現(xiàn)互通和實(shí)時(shí)更新。

（2）在地質(zhì)方面，地質(zhì)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)研究軟件不同計(jì)算方法、不同技術(shù)參數(shù)變化對(duì)礦體資源量變化的影響，實(shí)現(xiàn)方法選擇、技術(shù)參數(shù)選擇的最優(yōu)化；熟練掌握各項(xiàng)圖件、品位、厚度統(tǒng)計(jì)報(bào)表工作的應(yīng)用操作；通過(guò)交叉、全局驗(yàn)證等方式，完成對(duì)資源量可信程度的對(duì)比評(píng)估。

（3）在測(cè)量方面，建立完善的測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)完善和更新各項(xiàng)工程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。完成礦區(qū)各工業(yè)場(chǎng)地模型的建立、實(shí)現(xiàn)區(qū)域土方平衡的計(jì)算、庫(kù)容分析、道路設(shè)計(jì)等工作。

（4）在采礦方面，采礦模塊的應(yīng)用是目前我們最薄弱的。14號(hào)礦體采用露天開(kāi)采的方式，為了取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，就必須對(duì)露天開(kāi)采進(jìn)行境界優(yōu)化。12號(hào)，采用地下開(kāi)采方式，我們應(yīng)利用地下模塊功能，實(shí)現(xiàn)地下巷道、交叉口、開(kāi)拓、采場(chǎng)、采掘計(jì)劃等設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)工程量的自動(dòng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)和提高工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

3DMine軟件在蒙亞啊礦區(qū)實(shí)現(xiàn)了很好的應(yīng)用和實(shí)踐，為實(shí)現(xiàn)綠色礦山、智能化礦山建設(shè)提供了基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)；實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)二維平面和三維立體空間的完美銜接，更直觀和形象的展示了礦體空間形態(tài)、品位質(zhì)量，及各礦體之間的賦存關(guān)系；實(shí)現(xiàn)了礦山資源儲(chǔ)量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，為礦山建設(shè)、管理提供了更為精確的數(shù)據(jù)和便捷性。在實(shí)踐中應(yīng)不斷完善，充分發(fā)揮軟件在礦山建設(shè)、管理中的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)發(fā)效益的最大化。